JP5853639B2 - Lithium ion battery, separator for lithium ion battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system - Google Patents

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Description

本技術は、リチウムイオン電池およびリチウムイオン電池用のセパレータ、並びに電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムに関する。 The present technology relates to a lithium ion battery , a separator for the lithium ion battery , a battery pack, an electronic device, an electric vehicle, a power storage device, and a power system.

近年の携帯電子技術の目覚しい発達により、携帯電話やノートブックコンピュータは高度情報化社会を支える基盤技術として認識されている。これら機器の高機能化に関する研究開発は精力的に進められており、高機能化による消費電力の増加のため、駆動時間が短縮してしまうことが問題とされてきた。   Due to the remarkable development of portable electronic technology in recent years, mobile phones and notebook computers are recognized as basic technologies that support an advanced information society. Research and development related to the enhancement of functions of these devices has been energetically advanced, and it has been a problem that the driving time is shortened due to the increase in power consumption due to the enhancement of functions.

一定水準以上の駆動時間を確保するためには、駆動電源として用いられる二次電池の高エネルギー密度化が必須条件となるため、例えばリチウムイオン二次電池が期待されている。   In order to secure a driving time of a certain level or higher, it is essential to increase the energy density of a secondary battery used as a driving power source. For example, a lithium ion secondary battery is expected.

リチウムイオン二次電池の高容量化や高安全化に向けた検討においては、従来のポリオレフィン微多孔膜だけでは十分な性能を得ることができないため、ポリオレフィン微多孔膜に機能を付与することが必要である。ポリオレフィン微多孔膜に機能を付与する方法としては、例えば、性状の異なる樹脂をポリオレフィン微多孔膜上にコーティングする方法などが提案されている。   In studies aimed at increasing the capacity and safety of lithium-ion secondary batteries, it is necessary to add functionality to the polyolefin microporous membrane because sufficient performance cannot be obtained with conventional polyolefin microporous membranes alone. It is. As a method for imparting a function to the polyolefin microporous membrane, for example, a method of coating resins having different properties on the polyolefin microporous membrane has been proposed.

例えば、特許文献1では、板状の無機酸化物粒子をバインダ樹脂により一体化したセパレータ用多孔質基体と、融点が80〜130℃の範囲にある樹脂を含む多孔質膜とを備えたセパレータが提案されている。セパレータ用多孔質基体を構成する板状の粒子は、150℃以上の耐熱温度を有し、少なくとも一部が耐熱性および電気絶縁性を有し、かつ電気化学的に安定であり、板状の粒子の数平均粒子径が、0.1μm以上15μm以下である。このセパレータをリチウムイオン二次電池などの電池用セパレータとして用いることにより、無機酸化物粒子の存在によってリチウムデンドライトを防止することができる。   For example, in Patent Document 1, a separator including a porous substrate for a separator in which plate-like inorganic oxide particles are integrated with a binder resin and a porous film containing a resin having a melting point in the range of 80 to 130 ° C. Proposed. The plate-like particles constituting the separator porous substrate have a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, at least part of them has heat resistance and electrical insulation, and is electrochemically stable. The number average particle diameter of the particles is 0.1 μm or more and 15 μm or less. By using this separator as a battery separator such as a lithium ion secondary battery, lithium dendrite can be prevented by the presence of inorganic oxide particles.

特許文献2では、正極板と負極板とが相対向する面に設けた多孔質耐熱層と、ポオレフィン微多孔フィルムと、非水電解質とを有するリチウムイオン二次電池が提案されている。このリチウムイオン二次電池では、多孔質耐熱層のフィラーとして、5.0μm以下に粒度分布を有し、粒度分布測定におけるD10が0.2〜0.6μmであり、かつモード径が0.80〜1.25μmの金属酸化物を用いている。   Patent Document 2 proposes a lithium ion secondary battery having a porous heat-resistant layer provided on a surface where a positive electrode plate and a negative electrode plate face each other, a polyolefin microporous film, and a nonaqueous electrolyte. In this lithium ion secondary battery, the filler of the porous heat-resistant layer has a particle size distribution of 5.0 μm or less, D10 in the particle size distribution measurement is 0.2 to 0.6 μm, and the mode diameter is 0.80. A metal oxide of ˜1.25 μm is used.

特許文献3では、アノードおよびカソードの間に介在されるセパレータの一面上に無機保護膜が形成されたリチウム電池が提案されている。このリチウム電池では、セパレータの表面に無機保護膜を形成することによって、セパレータ/無機保護膜の構造を形成してカソード活物質の移動を遮断する。これにより、電池の自己放電および容量減少を抑制することができる。   Patent Document 3 proposes a lithium battery in which an inorganic protective film is formed on one surface of a separator interposed between an anode and a cathode. In this lithium battery, by forming an inorganic protective film on the surface of the separator, a separator / inorganic protective film structure is formed to block the movement of the cathode active material. Thereby, the self discharge of a battery and the capacity | capacitance reduction can be suppressed.

特開2008−243825号公報JP 2008-243825 A 特開2008−27634号公報JP 2008-27634 A 特開2004−158453号公報JP 2004-158453 A

リチウムイオン電池では、電極間の絶縁性の向上や充放電サイクル特性の向上が望まれている。したがって、本技術の目的は、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できるリチウムイオン電池およびリチウムイオン電池用のセパレータ、並びにこれらを用いた電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムを提供することにある。 In the lithium ion battery, improvement in insulation between electrodes and improvement in charge / discharge cycle characteristics are desired. Accordingly, an object of the present technology is to provide a lithium ion battery and a separator for the lithium ion battery that can improve insulation between electrodes and charge / discharge cycle characteristics, and a battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and electric power using the lithium ion battery. To provide a system.

上述した課題を解決するために、本技術は、正極と、負極と、正極および負極の間にある絶縁層と、溶媒および電解質塩を含む電解液とを備え、絶縁層は、第1の高分子材料と無機酸化物、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素の少なくとも1種からなる第1のフィラーとリチウム塩からなる第2のフィラーとを含む樹脂層を有し、リチウム塩は、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式(A)で表されるリチウム塩、一般式(B)で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも1種であるリチウムイオン電池である。

Figure 0005853639
(式中、a、b、c、dはそれぞれ0以上の整数である。a、b、c、dの和は2以上の整数であり、aとbとの和は1以上の整数である。e、f、g、hはそれぞれ1以上の整数である。R1およびR2は、いずれも1価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。R3は、a、b、c、dの和を価数とする基である。)
Figure 0005853639
(式中、R4は(a1+b1+c1)価の基である。a1、d1、およびnは1以上の整数であり、b1およびc1は0以上の整数である。ただし、(b1+c1)≧1である。) In order to solve the above-described problem, the present technology includes a positive electrode, a negative electrode, an insulating layer between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolytic solution containing a solvent and an electrolyte salt. and molecular materials, inorganic oxides, silicon carbide, a first filler comprising at least one of aluminum nitride and boron nitride, and have a resin layer and a second filler consisting of lithium salt, lithium salt, carbonate Lithium, lithium fluoride, lithium sulfate, lithium nitrate, lithium tetraborate, lithium metaborate, lithium pyrophosphate, lithium tripolyphosphate, lithium orthosilicate, lithium metasilicate, dilithium oxalate, represented by the general formula (A) A lithium ion battery that is at least one selected from the group consisting of lithium salts represented by the general formula (B) .
Figure 0005853639
(In the formula, a, b, c and d are each an integer of 0 or more. The sum of a, b, c and d is an integer of 2 or more, and the sum of a and b is an integer of 1 or more. E, f, g, and h are each an integer equal to or greater than 1. R1 and R2 are each a monovalent group and may be bonded to each other to form a ring, and R3 represents a, b, This is a group having the valence of the sum of c and d.)
Figure 0005853639
(In the formula, R4 is a (a1 + b1 + c1) -valent group. A1, d1, and n are integers of 1 or more, and b1 and c1 are integers of 0 or more, provided that (b1 + c1) ≧ 1. )

本技術は、第1の高分子材料と無機酸化物、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素の少なくとも1種からなる第1のフィラーとリチウム塩からなる第2のフィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備え、リチウム塩は、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式(A)で表されるリチウム塩、一般式(B)で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも1種である、溶媒および電解質塩を含む電解液を有するリチウムイオン電池用のセパレータである。 This technique includes a first polymeric material, inorganic oxides, silicon carbide, a first filler comprising at least one of aluminum nitride and boron nitride, and a second filler consisting of lithium salt, porous structure The lithium salt comprises lithium carbonate, lithium fluoride, lithium sulfate, lithium nitrate, lithium tetraborate, lithium metaborate, lithium pyrophosphate, lithium tripolyphosphate, lithium orthosilicate, lithium metasilicate, It has an electrolyte containing a solvent and an electrolyte salt, which is at least one selected from the group consisting of dilithium acid, a lithium salt represented by the general formula (A), and a lithium salt represented by the general formula (B) It is a separator for lithium ion batteries .

本技術は、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムが、上述のリチウムイオン電池を備えるものである。   In the present technology, the battery pack, the electronic device, the electric vehicle, the power storage device, and the power system include the above-described lithium ion battery.

本技術では、樹脂層に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーを含む構成を有する。樹脂層に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーを含むことで、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できる。   In the present technology, the resin layer has a configuration including an inorganic oxide filler and a lithium salt filler. By including an inorganic oxide filler and a lithium salt filler in the resin layer, insulation between electrodes and charge / discharge cycle characteristics can be improved.

本技術によれば、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できる。   According to the present technology, insulation between electrodes and charge / discharge cycle characteristics can be improved.

図1は、本技術の第1の実施の形態によるセパレータの構成例を示す拡大断面図である。FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view illustrating a configuration example of a separator according to the first embodiment of the present technology. 図2は、本技術の第2の実施の形態による非水電解質電池の断面構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment of the present technology. 図3は、図2に示す巻回電極体20の一部を拡大して示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. 図4Aは、本技術の第3の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す斜視図である。図4Bは、本技術の第3の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す分解斜視図である。FIG. 4A is a perspective view showing a configuration example of a nonaqueous electrolyte battery according to a third embodiment of the present technology. FIG. 4B is an exploded perspective view illustrating a configuration example of the nonaqueous electrolyte battery according to the third embodiment of the present technology. 図5は、電池素子の一部を拡大して示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the battery element in an enlarged manner. 図6は、電池素子の一部を拡大して示す拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the battery element in an enlarged manner. 図7は、本技術の実施の形態による電池パックの構成例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the battery pack according to the embodiment of the present technology. 図8は、本技術の非水電解質電池を用いた住宅用の蓄電システムに適用した例を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of application to a residential power storage system using the nonaqueous electrolyte battery of the present technology. 図9は、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram schematically illustrating an example of a configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present technology is applied.

以下、本技術の実施の形態について図面を適宜参照して説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。なお、実施の形態の全図において、同一の符号を付した部分は、同一または対応する部分であり、重複する説明については適宜省略する。
1.第1の実施の形態(セパレータの例)
2.第2の実施の形態(円筒型電池の例)
3.第3の実施の形態(扁平型電池の第1の例)
4.第4の実施の形態(扁平型電池の第2の例)
5.第5の実施の形態(扁平型電池の第3の例)
6.第6の実施の形態(電池パックの例)
7.第7の実施の形態(蓄電システムなどの例)
8.他の実施の形態(変形例)
Hereinafter, embodiments of the present technology will be described with reference to the drawings as appropriate. The description will be given in the following order. Note that, in all the drawings of the embodiment, portions denoted by the same reference numerals are the same or corresponding portions, and overlapping descriptions are appropriately omitted.
1. First embodiment (example of separator)
2. Second embodiment (example of cylindrical battery)
3. Third embodiment (first example of flat battery)
4). Fourth embodiment (second example of flat battery)
5). Fifth embodiment (third example of flat battery)
6). Sixth embodiment (example of battery pack)
7). Seventh embodiment (an example of a power storage system)
8). Other embodiment (modification)

1.第1の実施の形態
本技術の第1の実施の形態によるセパレータについて説明する。本技術の第1の実施の形態によるセパレータは、十分な電解液の含浸性が得られ、かつイオン導電性を阻害することなく、セパレータ性能や充放電サイクル特性を向上できるものである。このようなセパレータをリチウムイオン二次電池などの電池に備えた場合には、より良好な電池特性を得ることができる。
1. First Embodiment A separator according to a first embodiment of the present technology will be described. The separator according to the first embodiment of the present technology has sufficient electrolyte solution impregnation properties, and can improve separator performance and charge / discharge cycle characteristics without hindering ionic conductivity. When such a separator is provided in a battery such as a lithium ion secondary battery, better battery characteristics can be obtained.

(セパレータの構成)
図1は、本技術の第1の実施の形態によるセパレータの構成例を示す拡大断面図である。図1に示すセパレータ4は、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させる絶縁材である。セパレータ4は、基材層4aと、機能性樹脂層4bとから構成されている。なお、図1の例では、基材層4aの一主面に機能性樹脂層4bが設けられているが、基材層4aの両主面に機能性樹脂層4bを設けるようにしてもよい。また、基材層4aは必要に応じて設ければよく、機能性樹脂層4bのみでセパレータ4としてもよい。
(Configuration of separator)
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view illustrating a configuration example of a separator according to the first embodiment of the present technology. The separator 4 shown in FIG. 1 is an insulating material that allows lithium ions to pass through while separating a positive electrode and a negative electrode and preventing a short circuit due to contact between both electrodes. The separator 4 is comprised from the base material layer 4a and the functional resin layer 4b. In addition, in the example of FIG. 1, the functional resin layer 4b is provided on one main surface of the base material layer 4a. However, the functional resin layer 4b may be provided on both main surfaces of the base material layer 4a. . Moreover, the base material layer 4a may be provided as necessary, and the separator 4 may be formed only by the functional resin layer 4b.

(基材層)
基材層4aは、例えば、ポリオレフィン樹脂の微多孔膜などである。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)など、またはこれらのポリオレフィン樹脂の混合物などを用いることができる。ポリオレフィン樹脂の微多孔膜は、単層膜であってもよく、複数のポリオレフィン樹脂の微多孔膜が積層された複数層の積層膜であってもよい。ポリオレフィン樹脂は、融点付近で開孔を目詰まりすることで電流を遮断するシャットダウン機能を有する。
(Base material layer)
The base material layer 4a is, for example, a microporous film of polyolefin resin. As the polyolefin resin, polyethylene (PE), polypropylene (PP), or a mixture of these polyolefin resins can be used. The microporous film of polyolefin resin may be a single layer film or a multi-layered film in which a plurality of microporous films of polyolefin resin are stacked. The polyolefin resin has a shutdown function that cuts off the current by clogging the opening near the melting point.

基材層4aの厚みは、一般的に用いるセパレータと同程度であればよく、例えば5μm以上20μm以下であることが好ましい。なお、基材層4aの厚みは、例示されたものに限定されるものではない。   The thickness of the base material layer 4a should just be the same grade as the separator generally used, for example, it is preferable that they are 5 micrometers or more and 20 micrometers or less. In addition, the thickness of the base material layer 4a is not limited to what was illustrated.

(機能性樹脂層)
機能性樹脂層4bは、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーと、基材層4aと異なる高分子材料とを含む。基材層4aと異なる高分子材料は、例えば、基材層4aの材料のポリオレフィン樹脂とは異なる高分子材料である。
(Functional resin layer)
The functional resin layer 4b includes an inorganic oxide filler, a lithium salt filler, and a polymer material different from the base material layer 4a. The polymer material different from the base material layer 4a is, for example, a polymer material different from the polyolefin resin of the material of the base material layer 4a.

機能性樹脂層4bは、多孔構造を有する。機能性樹脂層4bの多孔構造は、より具体的には、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造などである。機能性樹脂層4bは、例えば、機能性樹脂層4bおよび基材層4aそれぞれの最細部径を、パームポロメータ(CFP−1500A 西華産業株式会社製)及び非水銀ポロシメータ(LEP−200−A 西華産業株式会社製)を用いて、バブルポイント法およびハーフドライ法、ダルシー則を用いた測定法により測定した場合において、機能性樹脂層4bの貫通孔径の最細部径が、基材層4aの貫通孔径の最細部径よりも大きいものが好ましい。このような構造を有する機能性樹脂層4bは、電解液の含浸性およびイオン導電性により優れているからである。   The functional resin layer 4b has a porous structure. More specifically, the porous structure of the functional resin layer 4b is, for example, a porous interconnect structure in which the pores are interconnected. For example, the functional resin layer 4b has a palm porometer (CFP-1500A manufactured by Seika Sangyo Co., Ltd.) and a non-mercury porosimeter (LEP-200-A). When using the bubble point method, the half dry method, and the measurement method using the Darcy law, the most detailed diameter of the through-hole diameter of the functional resin layer 4b is the base material layer 4a. A diameter larger than the most detailed diameter of the through hole diameter is preferable. This is because the functional resin layer 4b having such a structure is superior in the impregnation property and ionic conductivity of the electrolytic solution.

例えば、基材層4aよりも機能性樹脂層4bの貫通孔の最細部径が小さいと、その部分がイオン導電性のボトルネックとなり、基材層4aのみで構成されたセパレータよりもイオン導電性が低減し、特にサイクル特性などの電池特性が低減する傾向にある。よって、セパレータとしての機能が低減する傾向にある。しかしながら、機能性樹脂層の貫通孔の最細部径が基材層4aよりも大きい場合、基材層4aのイオン導電性を低減させることなく、且つ機能性樹脂層4bの機能をより発現させることが可能となる。よって、機能性樹脂層4bの貫通孔の最細部径は、基材層4aの貫通孔の最細部径よりも大きいことが好ましい。   For example, if the smallest diameter of the through hole of the functional resin layer 4b is smaller than that of the base material layer 4a, the portion becomes an ion conductive bottleneck, and the ionic conductivity is higher than that of the separator composed only of the base material layer 4a. However, battery characteristics such as cycle characteristics tend to be reduced. Therefore, the function as a separator tends to be reduced. However, when the smallest diameter of the through hole of the functional resin layer is larger than that of the base material layer 4a, the function of the functional resin layer 4b can be expressed more without reducing the ionic conductivity of the base material layer 4a. Is possible. Therefore, it is preferable that the smallest diameter of the through hole of the functional resin layer 4b is larger than the smallest diameter of the through hole of the base material layer 4a.

機能性樹脂層4bは、電解液との接触角が低く、例えば一般的な構成の電解液との間の接触角が11度以下であることが好ましい。機能性樹脂層4bに無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを添加することにより、電解液との接触角を低下させることもできる。   The functional resin layer 4b has a low contact angle with the electrolytic solution. For example, the contact angle with the electrolytic solution having a general configuration is preferably 11 degrees or less. By adding an inorganic oxide filler and a lithium salt filler to the functional resin layer 4b, the contact angle with the electrolytic solution can be reduced.

機能性樹脂層4bにおいて電解液の濡れ性向上の要因は、添加した無機酸化物粒子とリチウム塩フィラーと電解液との親和性自体が高いこと、また、機能性樹脂層4bに存在する空隙による毛管現象によって電解液の含浸が促進されることが挙げられる。   Factors for improving the wettability of the electrolytic solution in the functional resin layer 4b are that the affinity itself between the added inorganic oxide particles, the lithium salt filler, and the electrolytic solution is high, and also due to voids existing in the functional resin layer 4b. It is mentioned that the impregnation of the electrolytic solution is promoted by capillary action.

(無機酸化物等のフィラー)
機能性樹脂層4bに用いる無機酸化物等のフィラーとしては、酸化アルミニウム(Al23)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、二酸化ケイ素(SiO2などの無機酸化物フィラーや、炭化ケイ素(SiC)、窒化アルミニウム(AlN)または窒化ホウ素(BNが用いられる。これらは1種で用いても2種以上を混合して用いてもよい。これらのフィラーの形状は、限定されるものではなく、例えば、球形状、針状、楕円体状、板状、鱗片状などの種々の形状のものを用いることができる。
(Fillers such as inorganic oxides)
As fillers such as inorganic oxides used in the functional resin layer 4b, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), magnesium oxide (MgO), silicon dioxide (SiO 2) ) And the like, and silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), or boron nitride (BN ) are used. These may be used alone or in combination of two or more. The shapes of these fillers are not limited, and various shapes such as a spherical shape, a needle shape, an ellipsoid shape, a plate shape, and a scale shape can be used, for example.

無機酸化物フィラーは、中心粒径が0.2μm以上5.0μm以下であることが好ましい。中心粒径が小さすぎる場合、無機酸化物フィラーが凝集し、機能性樹脂層4bを形成する時に層が良好に形成し難くなる恐れがある。また、無機酸化物フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。なお、中心粒径とは、レーザー回折法により求められる体積基準の粒度分布の積算値50%の粒径(D50)である。   The inorganic oxide filler preferably has a center particle size of 0.2 μm or more and 5.0 μm or less. When the center particle size is too small, the inorganic oxide filler aggregates, and there is a possibility that it is difficult to form a good layer when forming the functional resin layer 4b. In addition, secondary particles in which the inorganic oxide filler is agglomerated locally exist and may be non-uniform. The central particle size is a particle size (D50) having an integrated value of 50% of the volume-based particle size distribution obtained by the laser diffraction method.

一方、中心粒径が5.0μmを超えると、無機酸化物フィラーの混合によって形成される空隙に起因する毛管現象の低下が生じ、濡れ性が低下したり、空隙の不均一化によって濡れ性に偏りが出る恐れがある。また、機能性樹脂層4b形成時に層が良好に形成されない恐れがある。また、無機酸化物フィラーが凝集した場合と同様に、無機酸化物フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。すなわち、機能性樹脂層4bの形成工程は、高分子材料と無機酸化物フィラーとを混合した樹脂溶液を塗布する工程を含み、この塗布工程において粒径の大きい無機酸化物フィラーによって樹脂溶液が行き渡らない領域が生じる恐れがある。   On the other hand, when the center particle diameter exceeds 5.0 μm, the capillary phenomenon due to the voids formed by the mixing of the inorganic oxide filler is reduced, the wettability is reduced, or the wettability is reduced due to the non-uniformity of the voids. There is a risk of bias. Further, there is a possibility that the layer is not formed well when the functional resin layer 4b is formed. Similarly to the case where the inorganic oxide filler is aggregated, secondary particles in which the inorganic oxide filler is aggregated are locally present and may be non-uniform. That is, the formation process of the functional resin layer 4b includes a process of applying a resin solution in which a polymer material and an inorganic oxide filler are mixed. In this application process, the resin solution is spread by the inorganic oxide filler having a large particle size. There is a risk that there will be no areas.

また、無機酸化物フィラーの比表面積は、2.0m2/g以上であることが好ましい。比表面積が小さすぎる場合、電解液と接触する面積が小さくなるため、電解液の含浸性が低下する恐れがある。また、比表面積が大きすぎる場合、機能性樹脂層4b形成時に、無機酸化物フィラーを含む樹脂溶液の粘度が高くなり、構造粘性を示すようなゲル状スラリーになる恐れがある。この場合、所定量の無機酸化物フィラーの添加が困難になる場合がある。また、粘度の高いスラリーの場合は、機能性樹脂層4bの形成が困難になる場合がある。 Moreover, it is preferable that the specific surface area of an inorganic oxide filler is 2.0 m < 2 > / g or more. When the specific surface area is too small, the area in contact with the electrolytic solution is small, so that the impregnation property of the electrolytic solution may be reduced. In addition, when the specific surface area is too large, the viscosity of the resin solution containing the inorganic oxide filler becomes high at the time of forming the functional resin layer 4b, and there is a concern that the gel slurry may exhibit a structural viscosity. In this case, it may be difficult to add a predetermined amount of the inorganic oxide filler. In the case of a slurry having a high viscosity, it may be difficult to form the functional resin layer 4b.

さらに、無機酸化物フィラーの中心粒径[μm]をX、比表面積[m2/g]をYとした場合に、無機酸化物フィラーの中心粒径[μm]と比表面積[m2/g]との積X×Yの値が、1.0以上18以下となることが好ましい。この範囲内の値とすることで、容量維持率をより向上できる。 Further, when the center particle size [μm] of the inorganic oxide filler is X and the specific surface area [m 2 / g] is Y, the center particle size [μm] of the inorganic oxide filler and the specific surface area [m 2 / g The value of the product X × Y is preferably 1.0 or more and 18 or less. By setting the value within this range, the capacity maintenance rate can be further improved.

(リチウム塩フィラー)
機能性樹脂層4bに用いるリチウム塩フィラーとしては、電解液の溶媒に対する溶解性が乏しいものが用いられる。このようなリチウム塩フィラーのリチウム塩としては、例えば、リン酸リチウム(Li3PO4)、炭酸リチウム(Li2CO3)、フッ化リチウム(LiF)、硫酸リチウム(Li2SO4)、硝酸リチウム(LiNO3)、四ホウ酸リチウム(Li247)、メタホウ酸リチウム(LiBO2)、ピロリン酸リチウム(Li427)、トリポリリン酸リチウム(Li5310)、オルトケイ酸リチウム(Li4SiO4)、メタケイ酸リチウム(Li2SiO3)、シュウ酸二リチウム(Li224)、下記の一般式(A)で表されるリチウム塩、下記の一般式(B)で表されるリチウム塩などが用いられる。これらは1種で用いても2種以上を混合して用いてもよい。リチウムフィラーの形状は、限定されるものではなく、例えば、球形状、針状、楕円体状、板状、鱗片状などの種々の形状のものを用いることができる。
(Lithium salt filler)
As the lithium salt filler to be used for the functional resin layer 4b, those having poor solubility in the solvent of the electrolytic solution are used. Examples of the lithium salt of the lithium salt filler include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium fluoride (LiF), lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), and nitric acid. Lithium (LiNO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), lithium metaborate (LiBO 2 ), lithium pyrophosphate (Li 4 P 2 O 7 ), lithium tripolyphosphate (Li 5 P 3 O 10 ) , Lithium orthosilicate (Li 4 SiO 4 ), lithium metasilicate (Li 2 SiO 3 ), dilithium oxalate (Li 2 C 2 O 4 ), a lithium salt represented by the following general formula (A), A lithium salt represented by the general formula (B) is used. These may be used alone or in combination of two or more. The shape of the lithium filler is not limited, and various shapes such as a spherical shape, a needle shape, an ellipsoid shape, a plate shape, and a scale shape can be used.

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(式中、a、b、c、dはそれぞれ0以上の整数である。a、b、c、dの和は2以上の整数であり、aとbとの和は1以上の整数である。e、f、g、hはそれぞれ1以上の整数である。R1およびR2は、いずれも1価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。R3は、a、b、c、dの和を価数とする基である。)
Figure 0005853639
(式中、R4は(a1+b1+c1)価の基である。a1、d1、およびnは1以上の整数であり、b1およびc1は0以上の整数である。ただし、(b1+c1)≧1である。)
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(In the formula, a, b, c and d are each an integer of 0 or more. The sum of a, b, c and d is an integer of 2 or more, and the sum of a and b is an integer of 1 or more. E, f, g, and h are each an integer equal to or greater than 1. R1 and R2 are each a monovalent group and may be bonded to each other to form a ring, and R3 represents a, b, This is a group having the valence of the sum of c and d.)
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(In the formula, R4 is a (a1 + b1 + c1) -valent group. A1, d1, and n are integers of 1 or more, and b1 and c1 are integers of 0 or more, provided that (b1 + c1) ≧ 1. )

一般式(A)におけるリチウム塩としては、例えば、一般式(A)におけるR1およびR2が、それぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、トリアルキルシリル基、あるいはそれらをハロゲン化した基であり、R3が炭化水素基であるリチウム塩などが挙げられる。一般式(A)で表されるリチウム塩としては、より具体的には、例えば、式(A−1)〜式(A−8)で表されるリチウム塩などが挙げられる。   As the lithium salt in the general formula (A), for example, R1 and R2 in the general formula (A) are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a trialkylsilyl group, or a group obtained by halogenating them. And a lithium salt in which R3 is a hydrocarbon group. More specifically, examples of the lithium salt represented by the general formula (A) include lithium salts represented by the formula (A-1) to the formula (A-8).

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一般式(B)で表されるリチウム塩としては、一般式(B)中のR4が鎖状の飽和炭化水素基、鎖状の不飽和炭化水素基、環状の飽和炭化水素基、またはそれらをハロゲン化した基であるリチウム塩などが挙げられる。一般式(B)で表されるリチウム塩としては、より具体的には、例えば、式(B−1)〜式(B−62)で表されるリチウム塩などが挙げられる。   As the lithium salt represented by the general formula (B), R4 in the general formula (B) is a chain saturated hydrocarbon group, a chain unsaturated hydrocarbon group, a cyclic saturated hydrocarbon group, or the like. Examples thereof include a lithium salt which is a halogenated group. More specifically, examples of the lithium salt represented by the general formula (B) include lithium salts represented by the formulas (B-1) to (B-62).

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リチウム塩フィラーは、中心粒径が0.2μm以上5.0μm以下であることが好ましい。中心粒径が小さすぎる場合、リチウム塩フィラーが凝集し、機能性樹脂層4b形成時に層が良好に形成されなくなる恐れがある。また、リチウム塩フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。   The lithium salt filler preferably has a center particle size of 0.2 μm or more and 5.0 μm or less. When the center particle size is too small, the lithium salt filler aggregates and there is a possibility that the layer may not be formed well when the functional resin layer 4b is formed. In addition, secondary particles in which the lithium salt filler is agglomerated locally exist and may be non-uniform.

機能性樹脂層4bにおいて、リチウム塩フィラーを含有することによる、電池特性(特に充放電サイクル特性)の向上の要因は、以下のものである。すなわち、機能性樹脂層4bに添加したリチウム塩フィラーの一部は、電池セル内において電解液中に溶解し、この溶解物が電極表面上に被膜を形成することによって、正極活物質表面の耐酸化性の向上、および負極活物質表面のリチウム受け入れ性向上に寄与する。   In the functional resin layer 4b, the battery characteristics (particularly charge / discharge cycle characteristics) are improved by the inclusion of the lithium salt filler as follows. That is, a part of the lithium salt filler added to the functional resin layer 4b is dissolved in the electrolytic solution in the battery cell, and this dissolved material forms a film on the electrode surface. This contributes to the improvement of the chemical conversion property and the lithium acceptability of the surface of the negative electrode active material.

ただし、本技術に適用されるリチウム塩フィラーは電解液の溶媒に対する溶解性が乏しいものであるため、通常のリチウムイオン二次電池が用いられている充電電圧範囲である、例えば5Vよりも低い範囲では、電解液中に溶解する量は添加したリチウム塩フィラーの一部である。すなわち、本技術に適用されるリチウム塩フィラーは、通常のリチウムイオン二次電池が用いられている充電電圧範囲では、電解液中に一定量溶解したあとは平衡状態に達するため更なる溶解は抑制されると考えられる。したがって、本技術では、リチウム塩フィラーとして電解液の溶媒に容易に完全に溶解するもの(例えばLiPF6)を用いた場合のように、リチウム塩フィラー全体が溶解して効果を発揮しなくなるような事態は発生しない。 However, since the lithium salt filler applied to the present technology is poor in solubility in the solvent of the electrolytic solution, the charging voltage range in which a normal lithium ion secondary battery is used, for example, a range lower than 5 V Then, the amount dissolved in the electrolytic solution is a part of the added lithium salt filler. In other words, the lithium salt filler applied to this technology reaches the equilibrium state after being dissolved in a certain amount in the electrolytic solution in the charging voltage range where ordinary lithium ion secondary batteries are used, so that further dissolution is suppressed. It is thought that it is done. Therefore, in the present technology, the lithium salt filler as a whole dissolves and does not exhibit the effect as in the case of using a lithium salt filler that is easily and completely dissolved in the solvent of the electrolytic solution (for example, LiPF 6 ). Things don't happen.

一方、充電電圧が例えば5V以上となる状況においては、リチウム塩フィラーの電解液への溶解の進行が顕著となるため、リチウム塩フィラー全体が溶解して消失する恐れがある。このため、機能性樹脂層4b中には、充電電圧5V以上においても安定である無機酸化物フィラーを含有することで、機能性樹脂層4bの消失を防ぐ必要がある。無機酸化物フィラーを全く含まない場合には、5V以上の充電状態においてリチウム塩フィラーが溶解することに伴い、セル構造が不安定となるため不適である。無機酸化物フィラーは、少量の添加であっても5V以上の充電時において、セル構造を支える機能を発現する。   On the other hand, in a situation where the charging voltage is 5 V or more, for example, the progress of dissolution of the lithium salt filler into the electrolyte solution becomes significant, and thus the entire lithium salt filler may be dissolved and disappear. For this reason, it is necessary to prevent disappearance of the functional resin layer 4b by containing an inorganic oxide filler that is stable even at a charging voltage of 5 V or more in the functional resin layer 4b. When no inorganic oxide filler is contained, the cell structure becomes unstable as the lithium salt filler dissolves in a charged state of 5 V or higher, which is not suitable. An inorganic oxide filler expresses the function which supports a cell structure at the time of charge of 5 V or more even if a small amount is added.

また、充電電圧が例えば5V以上の状況において溶解したリチウム塩フィラーの成分は、正極または負極表面上に被膜を形成することで、電解液と活物質との過剰な反応を抑制することが可能である。この効果は例えば充電電圧5V以上の過充電状態において、電解液と活物質との反応を抑制し、電池の発熱、熱暴走を抑制する効果が期待できる。   In addition, the lithium salt filler component dissolved in a situation where the charging voltage is, for example, 5 V or more can suppress an excessive reaction between the electrolytic solution and the active material by forming a film on the surface of the positive electrode or the negative electrode. is there. For example, this effect can be expected to suppress the reaction between the electrolyte and the active material in an overcharged state with a charging voltage of 5 V or more, and to suppress the heat generation and thermal runaway of the battery.

(高分子材料)
機能性樹脂層4bを構成する高分子材料としては、耐熱性樹脂やフッ素系樹脂などを用いることができる。ここで耐熱性樹脂とは、非結晶樹脂の場合、ガラス転移温度が200℃以上のものをいう。また、結晶性樹脂の場合は、ガラス転移温度が200℃以上であり、融点を持たないか、融点250℃以上の樹脂のことをいう。
(Polymer material)
As the polymer material constituting the functional resin layer 4b, a heat resistant resin, a fluorine resin, or the like can be used. Here, the heat-resistant resin means a resin having a glass transition temperature of 200 ° C. or higher in the case of an amorphous resin. In the case of a crystalline resin, it means a resin having a glass transition temperature of 200 ° C. or higher and no melting point or a melting point of 250 ° C. or higher.

耐熱性樹脂としては、高温雰囲気下での寸法安定性の点から、できるだけガラス転移温度の高い高分子材料が好ましく、流動による寸法変化や収縮を少なくできる点から、融解エントロピーを持つ融点を有しない樹脂が好ましい。このような高分子材料として、具体的には、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドまたはアラミドなどのポリアミドなどが挙げられる。これらは1種で用いても2種以上を混合して用いてもよい。   As the heat-resistant resin, a polymer material having a glass transition temperature as high as possible is preferable from the viewpoint of dimensional stability in a high-temperature atmosphere, and it does not have a melting point with melting entropy because it can reduce dimensional change and shrinkage due to flow. Resins are preferred. Specific examples of such a polymer material include polyamides such as polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyarylate, polyetherimide, polyamideimide, polyimide, and aramid. These may be used alone or in combination of two or more.

機能性樹脂層4bを構成する高分子材料として、耐熱性樹脂を用いた場合には、高温における面積収縮率を低下させることができ、例えば200℃において、セパレータ4の面積熱収縮率が60%以下である場合に、電池の安全性を著しく向上できる。   When a heat-resistant resin is used as the polymer material constituting the functional resin layer 4b, the area shrinkage rate at a high temperature can be reduced. For example, at 200 ° C., the area heat shrinkage rate of the separator 4 is 60%. In the following cases, the safety of the battery can be remarkably improved.

フッ素系樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体、またはポリテトラフルオロエチレンなどを用いることができる。これらは1種で用いても2種以上を混合して用いてもよい。機能性樹脂層4bを構成する高分子材料として、フッ素系樹脂を用いた場合には、電気化学的な安定性、電解液の含浸性、電解液の保持性、柔軟性などを向上できる。   Examples of the fluororesin include polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, a vinylidene fluoride copolymer such as a copolymer of vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, and chlorotrifluoroethylene, or Polytetrafluoroethylene or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. When a fluorine-based resin is used as the polymer material constituting the functional resin layer 4b, the electrochemical stability, the electrolyte solution impregnation property, the electrolyte solution retention property, the flexibility, and the like can be improved.

このような高分子材料を用いた場合、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの合計量と高分子材料との混合比は、10:1〜30:1(質量比)であることが好ましい。混合量が少なすぎる場合には、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの添加効果が低減する傾向にある。また、混合量が多すぎる場合には、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーの保持力が低下し、例えば巻回時に無機酸化物フィラーまたはリチウム塩フィラーの脱落などが発生しやすく、この場合無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーの脱落した部分は保液性が低下し、電池特性が低減する傾向にある。   When such a polymer material is used, the mixing ratio between the total amount of the inorganic oxide filler and the lithium salt filler and the polymer material is preferably 10: 1 to 30: 1 (mass ratio). When the mixing amount is too small, the effect of adding the inorganic oxide filler and the lithium salt filler tends to be reduced. In addition, when the mixing amount is too large, the holding power of the inorganic oxide filler and the lithium salt filler is reduced, and for example, the inorganic oxide filler or the lithium salt filler is likely to fall off during winding. The parts where the filler and lithium salt filler have fallen tend to have poor liquid retention and battery characteristics.

また、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、1:99〜98:2の範囲にあることが好ましい。無機酸化物フィラーを全く含まない場合には、5V以上の充電状態においてリチウム塩フィラーが溶解することに伴い、セル構造が不安定となるため不適である。無機酸化物フィラーは、少量の添加であっても5V以上の充電時において、セル構造を支える機能を発現する。リチウム塩フィラーの混合量が少なすぎる場合には、リチウム塩フィラーの添加効果が低減する傾向にある。   The mixing ratio of the inorganic oxide filler and the lithium salt filler is preferably in the range of 1:99 to 98: 2. When no inorganic oxide filler is contained, the cell structure becomes unstable as the lithium salt filler dissolves in a charged state of 5 V or higher, which is not suitable. An inorganic oxide filler expresses the function which supports a cell structure at the time of charge of 5 V or more even if a small amount is added. When the mixing amount of the lithium salt filler is too small, the effect of adding the lithium salt filler tends to be reduced.

機能性樹脂層4bの厚みは、例えば、1μm以上10μm以下であることが好ましい。なお、機能性樹脂層4bの厚みは、例示したものに限定されるものではない。また、無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層4bの厚みに対して50%以下となるようにすることが好ましい。無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層4bの厚みに対して大きすぎる場合、機能性樹脂層4bの形成が困難になる傾向にある。また、リチウム塩フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層4bの厚みに対して90%以下となるようにすることが好ましい。無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層4bの厚みに対して大きすぎる場合、機能性樹脂層4bの形成が困難になる傾向にある。   The thickness of the functional resin layer 4b is preferably, for example, 1 μm or more and 10 μm or less. In addition, the thickness of the functional resin layer 4b is not limited to what was illustrated. The center particle diameter of the inorganic oxide filler is preferably 50% or less with respect to the thickness of the functional resin layer 4b. When the center particle diameter of the inorganic oxide filler is too large with respect to the thickness of the functional resin layer 4b, it tends to be difficult to form the functional resin layer 4b. The center particle diameter of the lithium salt filler is preferably 90% or less with respect to the thickness of the functional resin layer 4b. When the center particle diameter of the inorganic oxide filler is too large with respect to the thickness of the functional resin layer 4b, it tends to be difficult to form the functional resin layer 4b.

セパレータ4は、バブルポイント法およびハーフドライ法、ダルシー則を用いた測定法にて測定した場合に得られる機能性樹脂層4bの貫通孔径の全てが、0.015μm以上20μm以下の範囲内にあり、機能性樹脂層4bの貫通孔径0.02μm以上10μm以下のものが、全体の50%以上であることが好ましい。   The separator 4 has all the through-hole diameters of the functional resin layer 4b obtained when measured by the measurement method using the bubble point method, the half dry method, and Darcy's law within the range of 0.015 μm to 20 μm. The functional resin layer 4b having a through-hole diameter of 0.02 μm or more and 10 μm or less is preferably 50% or more of the whole.

機能性樹脂層4bの貫通孔に、孔径が0.015μmに満たないものがあると、イオン透過性が著しく阻害されてサイクル特性劣化などの電池特性が低減する傾向にあり、20μmより大きいものがあると、見かけ樹脂密度が低下し、膜の機械強度が低減する傾向にある。また、貫通孔径0.02μm以上10μm以下のものが、全体の50%に満たないと、上記のような現象が起こりやすくなる傾向にある。   If the through hole of the functional resin layer 4b has a hole diameter of less than 0.015 μm, the ion permeability is remarkably inhibited and battery characteristics such as deterioration of cycle characteristics tend to be reduced. If so, the apparent resin density tends to decrease and the mechanical strength of the film tends to decrease. Further, if the diameter of the through hole is 0.02 μm or more and 10 μm or less, the amount of the above phenomenon tends to easily occur if it is less than 50% of the whole.

例えば、表面の開孔が大きい構造だとしても、その内部がイオンパスが悪化するほど狭い構造の場合、電池特性が低減する傾向にある。よって、多孔質の評価指標としては、表層の開孔ではなくその内部構造(最細孔部)を知ることが重要であり、貫通孔径が上記数値範囲にある場合に、より優れた電池特性を得ることができる。   For example, even if the surface has a large opening, if the inside is narrow enough to deteriorate the ion path, the battery characteristics tend to be reduced. Therefore, as a porous evaluation index, it is important to know not the surface pores but the internal structure (most pore portion), and if the through-hole diameter is in the above numerical range, better battery characteristics can be obtained. Can be obtained.

セパレータ4の突き刺し強度としては、100gf以上1000gf以下の範囲内であることが好ましい。突き刺し強度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン導電性が低下する傾向にあるからである。   The puncture strength of the separator 4 is preferably in the range of 100 gf to 1000 gf. This is because if the puncture strength is low, a short circuit may occur, and if the puncture strength is high, the ionic conductivity tends to decrease.

セパレータ4の透気度としては、30sec/100cc以上1000sec/100cc以下の範囲内であることが好ましい。透気度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン導電性が低下する傾向にあるからである。   The air permeability of the separator 4 is preferably in the range of 30 sec / 100 cc or more and 1000 sec / 100 cc or less. This is because when the air permeability is low, a short circuit may occur, and when the air permeability is high, the ionic conductivity tends to decrease.

セパレータ4は、上述した基材層4aと、機能性樹脂層4bとの2層構造を有するものに限定されるものではなく、基材層4aと、機能性樹脂層4bとを有していれば、3層以上の構造を有するものであってもよい。また、セパレータ4は、機能性樹脂層4bで構成した単独の層であっても良い。   The separator 4 is not limited to the two-layer structure of the base material layer 4a and the functional resin layer 4b described above, and may include the base material layer 4a and the functional resin layer 4b. For example, it may have a structure of three or more layers. The separator 4 may be a single layer composed of the functional resin layer 4b.

さらに、機能性樹脂層4bを構成する樹脂としては、2種以上の樹脂を混合したものを用いてもよい。さらに、機能性樹脂層4bを構成する樹脂は、耐熱性樹脂、フッ素系樹脂に限定されるものではなく、セパレータの性能や電池特性を向上できる樹脂であれば、どのような樹脂を用いてもよい。   Furthermore, as the resin constituting the functional resin layer 4b, a mixture of two or more kinds of resins may be used. Furthermore, the resin constituting the functional resin layer 4b is not limited to a heat resistant resin or a fluorine resin, and any resin can be used as long as it can improve the performance and battery characteristics of the separator. Good.

本技術の第1の実施の形態によるセパレータでは、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む機能性樹脂層4bを備えることにより、電解液の濡れ性が向上できる。電解液保液性は、比表面積が大きいほど、良好になるため、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの粒子径は、比較的小さい粒子径の方が好ましい。   In the separator according to the first embodiment of the present technology, the wettability of the electrolytic solution can be improved by including the functional resin layer 4b including the inorganic oxide filler and the lithium salt filler. Since the electrolyte solution retention becomes better as the specific surface area is larger, the particle diameters of the inorganic oxide filler and the lithium salt filler are preferably smaller.

一方で、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの粒子径の少なくとも何れかが、セパレータの基材層4aの孔径より小さい場合、充放電に伴う電極の膨張・収縮によるセパレータ圧縮により、基材層の細孔内に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの少なくとも何れかが充填される傾向にある。このため、イオン導電性に重要なセパレータの細孔が目詰まりをおこす傾向にあり、電池のサイクル特性や負荷特性が低減する傾向にある。   On the other hand, when at least one of the particle diameters of the inorganic oxide filler and the lithium salt filler is smaller than the pore diameter of the separator base material layer 4a, the separator compression by the expansion / contraction of the electrode accompanying charge / discharge causes the base material layer The pores tend to be filled with at least one of an inorganic oxide filler and a lithium salt filler. For this reason, the pores of the separator important for ionic conductivity tend to be clogged, and the cycle characteristics and load characteristics of the battery tend to be reduced.

また、粒子径が大きいと目詰まりは抑制されるが、無機酸化物粒子およびリチウム塩粒子混合層の形成時における樹脂溶液の塗布工程において、未塗布領域が生じる傾向にあり、塗膜厚を薄く形成しにくくなる傾向にある。   In addition, clogging is suppressed when the particle size is large, but uncoated areas tend to occur in the resin solution coating process when forming the mixed layer of inorganic oxide particles and lithium salt particles, and the coating thickness is reduced. It tends to be difficult to form.

本技術では、無機酸化物フィラーの中心粒径、比表面積、中心粒径と比表面積とを乗じた値を制御することにより、電解液の含浸性、保液性をより向上させてもよい。また、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーを含むようにすることで、セパレータの耐酸化性を向上でき、また無機酸化物フィラーの持つ熱伝導やヒートシンク効果も向上できる。さらに、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーと共にリチウム塩フィラーを含むようにすることで、電池セル内において電解液中にリチウム塩が溶解し、正極および負極活物質表面上に被膜を形成することにより、正極活物質表面の耐酸化性および負極活物質表面のリチウム受け入れ性を向上させることで、充放電サイクル特性を向上できる。   In the present technology, the impregnation property and the liquid retention property of the electrolytic solution may be further improved by controlling the central particle size, the specific surface area, and the value obtained by multiplying the central particle size and the specific surface area of the inorganic oxide filler. Further, by including an inorganic oxide filler in the functional resin layer, the oxidation resistance of the separator can be improved, and the heat conduction and heat sink effect of the inorganic oxide filler can be improved. Furthermore, by including a lithium salt filler in addition to the inorganic oxide filler in the functional resin layer, the lithium salt dissolves in the electrolyte in the battery cell, and a film is formed on the surfaces of the positive electrode and the negative electrode active material. Thus, charge / discharge cycle characteristics can be improved by improving the oxidation resistance of the surface of the positive electrode active material and the lithium acceptability of the surface of the negative electrode active material.

また、本技術のセパレータと、[背景技術]の欄で示した特許文献1〜3の技術との相違点は以下の通りである。すなわち、例えば、[背景技術]の欄で例示した特許文献1には、無機酸化物フィラーの存在によってリチウムデンドライトを防止し、安全性を高めることについては記載されているものの、本技術のセパレータのように、電池特性を向上させるまたは電池特性の低下を防止できる点については記載されていない。   The difference between the separator of the present technology and the technologies of Patent Documents 1 to 3 shown in the “Background Technology” column is as follows. That is, for example, Patent Document 1 exemplified in the section of “Background Art” describes that lithium dendrite is prevented by the presence of an inorganic oxide filler to improve safety, but the separator of the present technology is not described. Thus, it is not described about the point which can improve a battery characteristic or prevent the fall of a battery characteristic.

特許文献2には、多孔質耐熱層を備えることで、耐熱性を向上させることについては記載されているものの、本技術のセパレータのように、電池性能を向上させる点または電池特性の低下を防止できる点については記載されていない。また、無機酸化物の記載はあるが、実施の形態は専ら酸化マグネシウムに限定されており、他の無機酸化物に関して言及されていない。   Although Patent Document 2 describes improving heat resistance by providing a porous heat-resistant layer, it prevents battery performance from being lowered or battery characteristics from being deteriorated like the separator of the present technology. There is no mention of what can be done. Further, although there are descriptions of inorganic oxides, the embodiment is limited to magnesium oxide, and no mention is made of other inorganic oxides.

特許文献3には、セパレータの表面に無機保護膜を形成した、セパレータ/無機保護膜の多層構造によって、カソード活物質の移動を遮断することで、電池の自己放電及び容量減少を抑制できることが記載されている。しかしながら、この無機保護膜は、ガス反応法、熱蒸着法、スパッタリング法、化学気相蒸着法などの無機保護膜材料を直接形成して薄膜を得る手法により形成されている。このような薄膜状の無機保護膜では、電池の自己放電を抑制することには有用であるが、密度が高く、逆に無機保護膜を備えることで、十分な電解液の含浸性を得ることができなくなるという問題が生じてしまう。一方、本技術のセパレータでは、機能性樹脂層は、多孔構造(好ましくは多孔が相互に連結した多孔相互連結構造)を有するため、十分な電解液の含浸性を得ることができる。   Patent Document 3 describes that the self-discharge and capacity reduction of the battery can be suppressed by blocking the movement of the cathode active material by the separator / inorganic protective film multilayer structure in which the inorganic protective film is formed on the surface of the separator. Has been. However, this inorganic protective film is formed by a method of directly forming an inorganic protective film material such as a gas reaction method, a thermal vapor deposition method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method to obtain a thin film. Such a thin inorganic protective film is useful for suppressing the self-discharge of the battery, but has a high density, and on the contrary, by providing the inorganic protective film, sufficient impregnation of the electrolyte can be obtained. The problem that it becomes impossible to occur. On the other hand, in the separator of the present technology, the functional resin layer has a porous structure (preferably a porous interconnected structure in which the pores are interconnected), so that sufficient impregnation of the electrolytic solution can be obtained.

(セパレータの製造方法)
本技術のセパレータ4の製造方法について説明する。
(Manufacturing method of separator)
The manufacturing method of the separator 4 of this technique is demonstrated.

(基材層の作製)
まず、基材層4aとして、ポリオレフィン微多孔膜などを用意する。ポリオレフィン微多孔膜は、例えば、延伸開孔法、相分離法などで成形することができる。例えば、延伸開口法では、まず、溶融ポリマーをTダイやサーキュラーダイから押し出し、さらに熱処理を施し規則性の高い結晶構造を形成する。その後、低温延伸更には高温延伸して結晶界面を剥離させてラメラ間に間隔部分を作り、多孔構造を形成する。相分離法では、ポリマーと溶剤を高温で混合して調製した均一溶液を、Tダイ法、インフレーション法などでフィルム化した後、溶剤を別の揮発性溶剤で抽出することにより、微多孔性の基材を得ることができる。なお、基材層4aの製造方法は、これらに限定されるものではなく、従来提案されている方法を広く用いることができる。また、市販されているなど入手可能な多孔質フィルムなどをそのまま用いてもよい。
(Preparation of base material layer)
First, a polyolefin microporous film or the like is prepared as the base material layer 4a. The polyolefin microporous membrane can be formed by, for example, a stretch opening method or a phase separation method. For example, in the stretch opening method, first, a molten polymer is extruded from a T die or a circular die, and further subjected to heat treatment to form a crystal structure with high regularity. Thereafter, low-temperature stretching and further high-temperature stretching are performed to separate the crystal interface to create a gap between lamellas, thereby forming a porous structure. In the phase separation method, a uniform solution prepared by mixing a polymer and a solvent at a high temperature is formed into a film by a T-die method, an inflation method, etc., and then the solvent is extracted with another volatile solvent, thereby obtaining a microporous material. A substrate can be obtained. In addition, the manufacturing method of the base material layer 4a is not limited to these, The method proposed conventionally can be used widely. Moreover, you may use the porous film etc. which can be obtained as it is marketed.

以下では、基材層4aの具体的な作製例の一例として、ポリエチレン微多孔膜の作製例について説明する。まず、ポリエチレン樹脂と可塑剤としての流動パラフィンとを、二軸押出機に供給し、溶融混練し、ポリエチレン溶液を調製する。次に、押出機の先端に取り付けられたTダイから所定の温度で押し出し、冷却ロールで巻き取りながらゲル状のシートを成形する。続いて、このゲル状のシートに対して二軸延伸を行うことによって、薄膜フィルムを得る。   Below, the example of preparation of a polyethylene microporous film is demonstrated as an example of the specific preparation example of the base material layer 4a. First, a polyethylene resin and liquid paraffin as a plasticizer are supplied to a twin screw extruder and melt kneaded to prepare a polyethylene solution. Next, it extrudes at a predetermined temperature from a T die attached to the tip of the extruder, and forms a gel-like sheet while winding it with a cooling roll. Then, a thin film is obtained by performing biaxial stretching with respect to this gel-like sheet.

次に、この薄膜フィルムをヘキサンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥および熱処理を行い、薄膜フィルムを微多孔化する。以上により、基材層4aとしてのポリエチレン微多孔膜を得ることができる。   Next, this thin film is washed with hexane to remove residual liquid paraffin, and then dried and heat-treated to make the thin film microporous. As described above, a polyethylene microporous film as the base material layer 4a can be obtained.

(機能性樹脂層の作製)
次に、基材層4aの一主面または両主面に機能性樹脂層4bを形成する。まず高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの極性溶媒に溶解した樹脂溶液を、基材層4a上に卓上コータなどで塗布する。その後、樹脂溶液が塗布された基材層4aを、水などの上記極性溶媒に対して相溶性があり、上記高分子材料に対して貧溶媒である貧溶媒中に浸漬する。このとき溶媒交換が起こり、相分離(例えばスピノーダル分解型の相分離)が生じ、高分子材料は多孔構造を形成する。その後、熱風などで乾燥させる。以上により、基材層4a上に、多孔構造を有する機能性樹脂層4bを形成する。機能性樹脂層4bの多孔構造は、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である。例えば、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、例えば、多孔構造を形成する相互につながった3次元的なネットワーク構造を有する微細な樹脂骨格に担持されている。無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、この微細な樹脂骨格に坦持されることにより、互いに連結することなく分散状態を保つことができる。以上により、基材層4aの一主面または両主面に機能性樹脂層4bが形成されたセパレータ4を得ることができる。
(Production of functional resin layer)
Next, the functional resin layer 4b is formed on one main surface or both main surfaces of the base material layer 4a. First, a resin solution in which a polymer material, an inorganic oxide filler, and a lithium salt filler are dissolved in a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is applied to the base material layer 4a with a desktop coater or the like. . Thereafter, the base material layer 4a to which the resin solution is applied is immersed in a poor solvent that is compatible with the polar solvent such as water and is a poor solvent for the polymer material. At this time, solvent exchange occurs, phase separation (for example, spinodal decomposition type phase separation) occurs, and the polymer material forms a porous structure. Then, it is dried with hot air. As described above, the functional resin layer 4b having a porous structure is formed on the base material layer 4a. The porous structure of the functional resin layer 4b is, for example, a porous interconnect structure in which the pores are interconnected. For example, the inorganic oxide filler and the lithium salt filler are supported on a fine resin skeleton having a three-dimensional network structure interconnected to form a porous structure, for example. The inorganic oxide filler and the lithium salt filler can be maintained in a dispersed state without being connected to each other by being supported on the fine resin skeleton. By the above, the separator 4 in which the functional resin layer 4b is formed on one main surface or both main surfaces of the base material layer 4a can be obtained.

なお、機能性樹脂層4bの構造が多孔相互連結構造となるためには、基材層4aに塗布する樹脂溶液中の樹脂の濃度を、適切な濃度に調整することが好ましい。   In addition, in order for the structure of the functional resin layer 4b to be a porous interconnection structure, it is preferable to adjust the concentration of the resin in the resin solution applied to the base material layer 4a to an appropriate concentration.

樹脂溶液は、溶媒であるN−メチル−2−ピロリドンに無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーと高分子材料とを分散させたものである。そして、溶媒に対して無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーおよび高分子材料の濃度が濃すぎる場合には、樹脂溶液を基材層4a上に塗布した後の状態において、貧溶媒と置換されるN―メチル−2−ピロリドンによる空隙が球状のドロップレット構造に配置される。このため、水浴に入れて相分離し、これを乾燥すると、空隙が独立して形成された状態となり、相互に連結していない独立した孔が多数形成された構造を有する層が形成される。このため、多孔相互連結構造とならない。   The resin solution is obtained by dispersing an inorganic oxide filler, a lithium salt filler, and a polymer material in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. And when the density | concentration of an inorganic oxide filler, a lithium salt filler, and a polymeric material is too deep with respect to a solvent, it replaces with a poor solvent in the state after apply | coating the resin solution on the base material layer 4a. --Methyl-2-pyrrolidone voids are arranged in a spherical droplet structure. For this reason, when it puts into a water bath and phase-separates and this is dried, it will be in the state in which the space | gap was formed independently, and the layer which has a structure in which many independent pores which were not mutually connected was formed will be formed. For this reason, it does not become a porous interconnection structure.

一方、溶媒に対して無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーおよび高分子材料の濃度が薄すぎる場合には、樹脂溶液を基材層4a上に塗布した状態において樹脂が球状のドロップレット構造となってしまう。このため、水浴に入れて相分離し、これを乾燥すると、多数のドロップレット状の樹脂が互いに結合していないことから樹脂の脱落が起こってしまうため、機能性樹脂層4bの構造は多孔相互連結構造を形成しない。   On the other hand, when the concentration of the inorganic oxide filler, the lithium salt filler and the polymer material is too thin with respect to the solvent, the resin has a spherical droplet structure in a state where the resin solution is applied on the base material layer 4a. End up. For this reason, when it is put into a water bath and phase-separated and dried, the resin drops off because a large number of droplet-shaped resins are not bonded to each other, so the structure of the functional resin layer 4b is porous. Does not form a connection structure.

2.第2の実施の形態
本技術の第2の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第2の実施の形態による非水電解質電池は、上述のセパレータ4を用いた非水電解質電池である。例えば、この非水電解質電池は、充電および放電可能な二次電池であり、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づいて表されるリチウムイオン二次電池である。
2. Second Embodiment A nonaqueous electrolyte battery according to a second embodiment of the present technology will be described. The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment of the present technology is a nonaqueous electrolyte battery using the separator 4 described above. For example, this non-aqueous electrolyte battery is a secondary battery that can be charged and discharged, and is, for example, a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is expressed based on insertion and extraction of lithium as an electrode reactant.

(電池の構成)
図2は、本技術の第1の実施の形態による非水電解質電池の断面構成を示す。図3は、図2に示す巻回電極体20の一部を拡大して示す。この非水電解質電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶1の内部に、帯状の正極2と帯状の負極3とがセパレータ4を介して巻回された巻回電極体20を有している。セパレータ4は、正極2と負極3とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させる絶縁層である。
(Battery configuration)
FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment of the present technology. FIG. 3 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. This non-aqueous electrolyte battery is a so-called cylindrical type, in which a strip-shaped positive electrode 2 and a strip-shaped negative electrode 3 are wound through a separator 4 inside a substantially hollow cylindrical battery can 1. An electrode body 20 is provided. The separator 4 is an insulating layer that separates the positive electrode 2 and the negative electrode 3 and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes.

電池缶1は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶1の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板5、6がそれぞれ配置されている。   The battery can 1 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 1, a pair of insulating plates 5 and 6 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶1の開放端部には、電池蓋7と、この電池蓋7の内側に設けられた安全弁機構8および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)9とが、ガスケット10を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶1の内部は、密閉されている。   At the open end of the battery can 1, a battery lid 7, a safety valve mechanism 8 and a thermal resistance element (PTC element) 9 provided inside the battery lid 7 are interposed via a gasket 10. It is attached by caulking and the inside of the battery can 1 is sealed.

電池蓋7は、例えば、電池缶1と同様の材料により構成されている。安全弁機構8は、熱感抵抗素子9を介して電池蓋7と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板11が反転して電池蓋7と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。   The battery lid 7 is made of, for example, the same material as the battery can 1. The safety valve mechanism 8 is electrically connected to the battery lid 7 via a heat sensitive resistance element 9, and the disk plate 11 is reversed when the internal pressure of the battery becomes a certain level or more due to internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 7 and the wound electrode body 20 is cut off.

熱感抵抗素子9は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット10は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   The heat-sensitive resistor element 9 limits the current by increasing the resistance value when the temperature rises, and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 10 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20は、例えば、センターピン12を中心に巻回されている。巻回電極体20の正極2にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード13が接続されており、負極3にはニッケル(Ni)などよりなる負極リード14が接続されている。正極リード13は安全弁機構8に溶接されることにより電池蓋7と電気的に接続されており、負極リード14は電池缶1に溶接され電気的に接続されている。   The wound electrode body 20 is wound around, for example, the center pin 12. A positive electrode lead 13 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 2 of the wound electrode body 20, and a negative electrode lead 14 made of nickel (Ni) or the like is connected to the negative electrode 3. The positive electrode lead 13 is electrically connected to the battery lid 7 by welding to the safety valve mechanism 8, and the negative electrode lead 14 is welded and electrically connected to the battery can 1.

(正極)
図3は、図2に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。図3に示すように、正極2は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体2Aと、正極集電体2の両面に設けられた正極合剤層2Bとを有している。なお、正極集電体2Aの片面のみに正極合剤層2Bが設けられた領域を有するようにしてもよい。正極集電体2Aは、例えば、アルミニウム(Al)箔などの金属箔などにより構成されている。正極合剤層2Bは、例えば、正極活物質を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含んでいてもよい。
(Positive electrode)
FIG. 3 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the positive electrode 2 includes, for example, a positive electrode current collector 2 </ b> A having a pair of opposed surfaces, and a positive electrode mixture layer 2 </ b> B provided on both surfaces of the positive electrode current collector 2. In addition, you may make it have the area | region where the positive mix layer 2B was provided only in the single side | surface of 2 A of positive electrode collectors. The positive electrode current collector 2A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum (Al) foil. The positive electrode mixture layer 2B includes, for example, a positive electrode active material, and may include a conductive agent such as graphite and a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary.

正極活物質としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料を用いることができる。具体的に、正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物またはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウム(Li)と遷移金属元素と酸素(O)とを含むリチウム含有化合物が好ましく、中でも、遷移金属元素として、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)および鉄(Fe)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものであればより好ましい。   As the positive electrode active material, a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium can be used. Specifically, as the positive electrode material, for example, a lithium-containing compound such as lithium oxide, lithium phosphorus oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium is suitable, and a mixture of two or more of these is used. Also good. In order to increase the energy density, a lithium-containing compound containing lithium (Li), a transition metal element, and oxygen (O) is preferable. Among them, as the transition metal element, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn And at least one selected from the group consisting of iron (Fe).

このようなリチウム含有化合物としては、例えば、化I、より具体的には化IIで表された平均組成を有するリチム複合酸化物、化IIIで表された平均組成を有するリチウム複合酸化物を挙げることができる。   Examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having an average composition represented by chemical formula I, more specifically chemical formula II, and a lithium composite oxide having an average composition represented by chemical formula III. be able to.

(化I)
LipNi(1-q-r)MnqM1r(2-s)t
(式中、M1は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)を除く2族〜15族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Xは、酸素(O)以外の16族元素および17族元素のうち少なくとも1種を示す。p、q、r、s、tは、0≦p≦1.5、0≦q≦1.0、0≦r≦1.0、−0.10≦s≦0.20、0≦t≦0.2の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、pの値は完全放電状態における値を表している。)
(Chemical I)
Li p Ni (1-qr) Mn q M1 r O (2-s) X t
(In the formula, M1 represents at least one element selected from Group 2 to Group 15 excluding nickel (Ni) and manganese (Mn). X represents Group 16 element and Group 17 element other than oxygen (O). P, q, r, s, and t are 0 ≦ p ≦ 1.5, 0 ≦ q ≦ 1.0, 0 ≦ r ≦ 1.0, −0.10 ≦ s ≦. (The values are within the range of 0.20 and 0 ≦ t ≦ 0.2. Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of p represents the value in a fully discharged state.)

(化II)
LiaCo(1-b)M2b(2-c)
(式中、M2はバナジウム(V)、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)および鉄(Fe)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。a、bおよびcの値は、0.9≦a≦1.1、0≦b≦0.3、−0.1≦c≦0.1の範囲内である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、aの値は完全放電状態における値を表している。)
(Chemical II)
Li a Co (1-b) M2 b O (2-c)
(Wherein M2 is vanadium (V), copper (Cu), zirconium (Zr), zinc (Zn), magnesium (Mg), aluminum (Al), gallium (Ga), yttrium (Y) and iron (Fe). Represents at least one of the group consisting of: values of a, b and c are 0.9 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.3, −0.1 ≦ c ≦ 0.1 Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of a represents the value in a fully discharged state.)

(化III)
LivNiwCoxMnyM3(1-v-x-y)(2-z)
(式中、M3はバナジウム(V)、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)および鉄(Fe)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。v、w、x、yおよびzの値は、0.9≦v≦1.1、0<w<1、0<x<1、0<y<0.5、0≦1−v−x−y,−0.1≦z≦0.1の範囲内である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、vの値は完全放電状態における値を表している。)
(Chemical III)
Li v Ni w Co x Mn y M3 (1-vxy) O (2-z)
(Wherein M3 is vanadium (V), copper (Cu), zirconium (Zr), zinc (Zn), magnesium (Mg), aluminum (Al), gallium (Ga), yttrium (Y) and iron (Fe). Represents at least one of the group consisting of: v, w, x, y and z have values of 0.9 ≦ v ≦ 1.1, 0 <w <1, 0 <x <1, 0 <y. <0.5, 0 ≦ 1-vxy, −0.1 ≦ z ≦ 0.1 The composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of v is a complete discharge. Represents the value in the state.)

さらに、リチウム含有化合物としては、例えば、化IVで表されたスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、より具体的には、LidMn2O4(d≒1)などを挙げることができる。   Further, examples of the lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a spinel structure represented by Formula IV, more specifically, LidMn 2 O 4 (d≈1).

(化IV)
LieMn(2-f)M4fgh
(式中、M4は、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。e、f、gおよびhは、0.9≦e≦1.1、0≦f≦0.6、3.7≦g≦4.1、0≦h≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、eの値は完全放電状態における値を表している。
(Chemical IV)
Li e Mn (2-f) M4 f O g F h
(In the formula, M4 is cobalt (Co), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe ), Copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W). f, g, and h are values within a range of 0.9 ≦ e ≦ 1.1, 0 ≦ f ≦ 0.6, 3.7 ≦ g ≦ 4.1, and 0 ≦ h ≦ 0.1. Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of e represents the value in a fully discharged state.

さらに、リチウム含有化合物としては、例えば、化V、より具体的には、化VIで表されたオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などを挙げることができ、さらに具体的には、LiiFePO4(i≒1)などを挙げることができる。   Furthermore, examples of the lithium-containing compound include V, more specifically, lithium composite phosphate having an olivine type structure represented by chemical VI, and more specifically, LiiFePO4. (I≈1).

(化V)
LijM5kPO4
(式中、M5は、2族〜15族から選ばれる元素のうちの少なくとも一種を示す。j、kは、0≦j≦2.0、0.5≦k≦2.0の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、jの値は完全放電状態における値を表している。)
(Chemical V)
Li j M5 k PO 4
(In the formula, M5 represents at least one element selected from Groups 2 to 15. j and k are in the range of 0 ≦ j ≦ 2.0 and 0.5 ≦ k ≦ 2.0. (Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of j represents the value in a fully discharged state.)

(化VI)
LimM6PO4
(式中、M6は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)およびジルコニウム(Zr)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。mは、0.9≦m≦1.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、mの値は完全放電状態における値を表している。)
(Chemical VI)
Li m M6PO 4
(In the formula, M6 is cobalt (Co), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V ), Niobium (Nb), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W) and zirconium (Zr) M is a value in the range of 0.9 ≦ m ≦ 1.1, and the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of m represents a value in a fully discharged state. )

上述した正極材料の他にも、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、MnO2、V25、V613、NiS、MoSなどのリチウムを含まない無機化合物を挙げることができる。 In addition to the positive electrode materials described above, examples of positive electrode materials that can occlude and release lithium (Li) include inorganic materials such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS that do not contain lithium. A compound can be mentioned.

(負極)
負極3は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体3Aの両面に負極合剤層3Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体3Aの片面のみに負極合剤層3Bを設けるようにしてもよい。負極集電体3Aは、例えば、銅(Cu)箔、ニッケル(Ni)箔などの金属箔などにより構成されている。
(Negative electrode)
The negative electrode 3 has, for example, a structure in which a negative electrode mixture layer 3B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 3A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, the negative electrode mixture layer 3B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 3A. The negative electrode current collector 3A is made of, for example, a metal foil such as a copper (Cu) foil or a nickel (Ni) foil.

負極合剤層3Bは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極合剤層2Bと同様の結着剤を含んで構成されている。   The negative electrode mixture layer 3B includes one or more negative electrode materials capable of occluding and releasing lithium as a negative electrode active material, and the positive electrode mixture layer 2B as necessary. It is comprised including the binder similar to.

なお、この非水電解質電池では、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極2の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極3にリチウム金属が析出しないようになっていることが好ましい。   In this nonaqueous electrolyte battery, for example, the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium is larger than the electrochemical equivalent of the positive electrode 2, and the negative electrode 3 is charged with lithium during the charging. It is preferable that the metal does not precipitate.

また、この非水電解質電池は、満充電状態における開回路電圧(すなわち電池電圧)が、例えば、4.2V以上4.9V以下の範囲内になるように設計されている。例えば、満充電状態における開回路電圧が4.25V以上とされる場合は、4.2Vの電池と比較して、同じ正極活物質であっても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるので、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整され、高いエネルギー密度が得られるようになっている。なお、満充電状態における開回路電圧(すなわち電池電圧)は、例えば、4.2V未満であってもよい。   In addition, this nonaqueous electrolyte battery is designed such that an open circuit voltage (that is, a battery voltage) in a fully charged state is in a range of, for example, 4.2 V or more and 4.9 V or less. For example, when the open circuit voltage in the fully charged state is 4.25 V or more, the amount of lithium released per unit mass is increased even with the same positive electrode active material, compared to a 4.2 V battery. Accordingly, the amounts of the positive electrode active material and the negative electrode active material are adjusted, and a high energy density is obtained. In addition, the open circuit voltage (namely, battery voltage) in a full charge state may be less than 4.2V, for example.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、黒鉛、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。   Examples of the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium include graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, and fired organic polymer compounds And carbon materials such as carbon fiber and activated carbon.

このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどがある。   Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as: Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.

これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。さらに、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。   These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Further, non-graphitizable carbon is preferable because excellent characteristics can be obtained. Furthermore, a battery having a low charge / discharge potential, specifically, a battery having a charge / discharge potential close to that of lithium metal is preferable because a high energy density of the battery can be easily realized.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができるとともに、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、また、これらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、この発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include materials capable of inserting and extracting lithium and containing at least one of a metal element and a metalloid element as a constituent element. This is because a high energy density can be obtained by using such a material. In particular, use with a carbon material is more preferable because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. This negative electrode material may be a single element, alloy or compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. In the present invention, the alloy includes an alloy containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. Some of the structures include a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them.

この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)あるいは白金(Pt)が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Examples of metal elements or metalloid elements constituting the negative electrode material include magnesium (Mg), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), and germanium (Ge). ), Tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y), palladium (Pd) ) Or platinum (Pt). These may be crystalline or amorphous.

中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)およびスズ(Sn)の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素(Si)およびスズ(Sn)は、リチウム(Li)を吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。   Among these, as the negative electrode material, a material containing a 4B group metal element or a semimetal element in the short-period type periodic table as a constituent element is preferable, and at least one of silicon (Si) and tin (Sn) is particularly preferable. It is included as an element. This is because silicon (Si) and tin (Sn) have a large ability to occlude and release lithium (Li), and a high energy density can be obtained.

スズ(Sn)の合金としては、例えば、スズ(Sn)以外の第2の構成元素として、ケ
イ素(Si)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)、およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。ケイ素(Si)の合金としては、例えば、ケイ素(Si)以外の第2の構成元素として、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。
As an alloy of tin (Sn), for example, as a second constituent element other than tin (Sn), silicon (Si), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr) The thing containing at least 1 sort is mentioned. As an alloy of silicon (Si), for example, as a second constituent element other than silicon (Si), tin (Sn), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr). The thing containing 1 type is mentioned.

スズ(Sn)の化合物あるいはケイ素(Si)の化合物としては、例えば、酸素(O)あるいは炭素(C)を含むものが挙げられ、スズ(Sn)またはケイ素(Si)に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。   Examples of the tin (Sn) compound or silicon (Si) compound include those containing oxygen (O) or carbon (C). In addition to tin (Sn) or silicon (Si), the above-described compounds are used. Two constituent elements may be included.

中でも、スズ(Sn)、コバルト(Co)および炭素(C)を構成元素として含み、炭素(C)の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下の範囲内、スズ(Sn)およびコバルト(Co)の合計に対するコバルト(Co)の割合(Co/(Sn+Co))が30質量%以上70質量%以下の範囲内であるSnCoC含有材料が好ましい。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られるからである。   Among them, tin (Sn), cobalt (Co) and carbon (C) are included as constituent elements, and the content of carbon (C) is in the range of 9.9 mass% to 29.7 mass%, tin (Sn) And the ratio (Co / (Sn + Co)) of cobalt (Co) with respect to the sum total of cobalt (Co) is within a range of 30% by mass or more and 70% by mass or less. This is because in such a composition range, a high energy density is obtained and an excellent cycle characteristic is obtained.

このSnCoC含有材料は、必要に応じて、さらに他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素(Si)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、ゲルマニウム(Ge)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、リン(P)、ガリウム(Ga)またはビスマス(Bi)などが好ましく、それらの2種以上を含んでいてもよい。容量特性またはサイクル特性がさらに向上するからである。   This SnCoC-containing material may further contain other constituent elements as necessary. Examples of other constituent elements include silicon (Si), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), niobium (Nb), germanium (Ge), titanium (Ti), and molybdenum. (Mo), aluminum (Al), phosphorus (P), gallium (Ga), bismuth (Bi), and the like are preferable, and two or more of them may be included. This is because the capacity characteristic or cycle characteristic is further improved.

なお、SnCoC含有材料は、スズ(Sn)、コバルト(Co)および炭素(C)を含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、SnCoC含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素あるいは半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下は、スズ(Sn)などが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集または結晶化が抑制されるからである。   The SnCoC-containing material has a phase containing tin (Sn), cobalt (Co), and carbon (C), and this phase has a low crystallinity or an amorphous structure. preferable. In the SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon as a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element as another constituent element. The decrease in cycle characteristics is thought to be due to aggregation or crystallization of tin (Sn) or the like, but such aggregation or crystallization is suppressed when carbon is combined with other elements. It is.

元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えば、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS)が挙げられる。このXPSでは、金原子の4f軌道(Au4f)のピークが84.0eVに得られるようにエネルギー較正された装置において、グラファイトであれば、炭素の1s軌道(C1s)のピークは284.5eVに現れる。また、表面汚染炭素であれば、284.8eVに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば、炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、C1sのピークは284.5eVよりも低い領域に現れる。すなわち、SnCoC含有材料について得られるC1sの合成波のピークが284.5eVよりも低い領域に現れる場合には、SnCoC含有材料に含まれる炭素(C)の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。   Examples of the measurement method for examining the bonding state of elements include X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In this XPS, in the apparatus calibrated so that the 4f orbit (Au4f) peak of gold atom is obtained at 84.0 eV, the peak of 1s orbit (C1s) of carbon appears at 284.5 eV in the case of graphite. . Moreover, if it is surface contamination carbon, it will appear at 284.8 eV. In contrast, when the charge density of the carbon element is high, for example, when carbon is bonded to a metal element or a metalloid element, the C1s peak appears in a region lower than 284.5 eV. That is, when the peak of the synthetic wave of C1s obtained for the SnCoC-containing material appears in a region lower than 284.5 eV, a metal in which at least a part of carbon (C) contained in the SnCoC-containing material is another constituent element Bonded with element or metalloid element.

なお、XPSでは、例えば、スペクトルのエネルギー軸の補正に、C1sのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとし、これをエネルギー基準とする。XPSにおいて、C1sのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとSnCoC含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、SnCoC含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。   In XPS, for example, the peak of C1s is used to correct the energy axis of the spectrum. Usually, since surface-contaminated carbon exists on the surface, the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, which is used as an energy standard. In XPS, the waveform of the peak of C1s is obtained as a form including the peak of surface contamination carbon and the peak of carbon in the SnCoC-containing material. For example, by analyzing using commercially available software, the surface contamination The carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material are separated. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、さらに、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、チタン酸リチウム(Li4Ti512)、MnO2、V25、V613などの酸化物、NiS、MoSなどの硫化物、あるいはLiN3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium further include other metal compounds or polymer materials. Other metal compounds include lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), oxides such as MnO 2 , V 2 O 5 and V 6 O 13 , sulfides such as NiS and MoS, and lithium such as LiN 3. Examples of the polymer material include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

負極合剤層3Bは、例えば、気相法、液相法、溶射法、焼成法、または塗布のいずれにより形成してもよく、それらの2以上を組み合わせてもよい。なお、気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法、具体的には真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長(CVD; Chemical Vapor Deposition)法またはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金または無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法が挙げられる。   The negative electrode mixture layer 3B may be formed by any of, for example, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, a firing method, or coating, or a combination of two or more thereof. As the vapor phase method, for example, physical deposition method or chemical deposition method, specifically, vacuum deposition method, sputtering method, ion plating method, laser ablation method, thermal chemical vapor deposition (CVD; Chemical Vapor Deposition) Or plasma chemical vapor deposition. As the liquid phase method, a known method such as electroplating or electroless plating can be used. The firing method is, for example, a method in which a particulate negative electrode active material is mixed with a binder and dispersed in a solvent and then heat treated at a temperature higher than the melting point of the binder. A known method can also be used for the firing method, for example, an atmospheric firing method, a reactive firing method, or a hot press firing method.

(電解液)
電解液としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)およびプロピレンカーボネート(PC)のうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネート(EC)とプロピレンカーボネート(PC)とを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。非水溶媒としては、また、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)またはメチルプロピルカーボネート(MPC)などの鎖状炭酸エステルの中から、少なくとも1種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。
(Electrolyte)
As the electrolytic solution, a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent can be used. As the non-aqueous solvent, for example, it is preferable to contain at least one of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). This is because the cycle characteristics can be improved. In particular, it is preferable to mix and contain ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) because cycle characteristics can be further improved. The non-aqueous solvent also includes at least one of chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), or methyl propyl carbonate (MPC). It is preferable. This is because the cycle characteristics can be further improved.

非水溶媒としては、さらに、2,4−ジフルオロアニソールおよびビニレンカーボネート(VC)のうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。2,4−ジフルオロアニソールは放電容量を改善することができ、ビニレンカーボネート(VC)はサイクル特性をより向上させることができるからである。特に、これらを混合して含んでいれば、放電容量およびサイクル特性を共に向上させることができるのでより好ましい。   The non-aqueous solvent preferably further contains at least one of 2,4-difluoroanisole and vinylene carbonate (VC). This is because 2,4-difluoroanisole can improve the discharge capacity, and vinylene carbonate (VC) can further improve the cycle characteristics. In particular, it is more preferable that they are mixed and contained because both the discharge capacity and the cycle characteristics can be improved.

非水溶媒としては、さらに、ブチレンカーボネート(BC)、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全部をフッ素基で置換したもの、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどのいずれか1種または2種以上を含んでいてもよい。   Examples of the non-aqueous solvent further include butylene carbonate (BC), γ-butyrolactone, γ-valerolactone, those obtained by substituting some or all of the hydrogen groups of these compounds with fluorine groups, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropironitrile, N, N- Contains one or more of dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide or trimethyl phosphate You may go out.

組み合わせる電極によっては、上記非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部または全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。したがって、これらの物質を適宜用いることも可能である。   Depending on the electrode to be combined, the reversibility of the electrode reaction may be improved by using a material in which part or all of the hydrogen atoms of the substance contained in the non-aqueous solvent group are substituted with fluorine atoms. Therefore, these substances can be used as appropriate.

電解質塩であるリチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C654、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、LiBF2(ox)〔リチウムジフルオロオキサレートボレート〕、LiBOB〔リチウムビスオキサレートボレート〕、またはLiBrが適当であり、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いることができる。中でも、LiPF6は、高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。 Examples of the lithium salt that is an electrolyte salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2. , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, LiBF 2 (ox) [lithium difluorooxalate borate], LiBOB [lithium bisoxalate borate], or LiBr are suitable. Any one kind or two kinds or more can be mixed and used. Among them, LiPF 6 is preferable because high ion conductivity can be obtained and cycle characteristics can be improved.

セパレータ4には、電解液が含浸されている。本技術の第2の実施の形態による非水電解質電池では、充電を行うと、例えば、正極2からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して負極3に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極3からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して正極2に吸蔵される。   The separator 4 is impregnated with an electrolytic solution. In the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment of the present technology, when charged, for example, lithium ions are detached from the positive electrode 2 and inserted in the negative electrode 3 through the electrolytic solution. When discharging is performed, for example, lithium ions are detached from the negative electrode 3 and inserted into the positive electrode 2 through the electrolytic solution.

(電池の製造方法)
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
(Battery manufacturing method)
The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery mentioned above is demonstrated.

(正極の作製)
正極2は、以下に述べるようにして作製する。まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。
(Preparation of positive electrode)
The positive electrode 2 is produced as described below. First, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to form a positive electrode mixture. Use slurry.

次に、この正極合剤スラリーを正極集電体2Aに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極合剤層2Bを形成し、正極2を作製する。   Next, after applying this positive electrode mixture slurry to the positive electrode current collector 2A and drying the solvent, the positive electrode mixture layer 2B is formed by compression molding with a roll press or the like, and the positive electrode 2 is produced.

(負極の作製)
負極3は、以下に述べるようにして作製する。まず、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。
(Preparation of negative electrode)
The negative electrode 3 is produced as described below. First, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a negative electrode mixture slurry.

次に、この負極合剤スラリーを負極集電体3Aに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極合剤層3Bを形成し、負極3を作製する。   Next, after applying this negative electrode mixture slurry to the negative electrode current collector 3A and drying the solvent, the negative electrode mixture layer 3B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 3 is produced.

(非水電解質電池の組み立て)
次に、正極集電体2Aに正極リード13を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体3Aに負極リード14を溶接などにより取り付ける。次に、正極2と、負極3とをセパレータ4を介して巻回し、正極リード13の先端部を安全弁機構8に溶接すると共に、負極リード14の先端部を電池缶1に溶接して、巻回した正極2および負極3を一対の絶縁板5、6で挟み電池缶1の内部に収納する。
(Assembly of non-aqueous electrolyte battery)
Next, the positive electrode lead 13 is attached to the positive electrode current collector 2A by welding or the like, and the negative electrode lead 14 is attached to the negative electrode current collector 3A by welding or the like. Next, the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are wound through the separator 4, and the tip of the positive electrode lead 13 is welded to the safety valve mechanism 8, and the tip of the negative electrode lead 14 is welded to the battery can 1. The rotated positive electrode 2 and negative electrode 3 are sandwiched between a pair of insulating plates 5 and 6 and stored in the battery can 1.

次に、電解液を電池缶1の内部に注入し、電解液をセパレータ4に含浸させる。次に、電池缶1の開口端部に電池蓋7、安全弁機構8および熱感抵抗素子9を、ガスケット10を介してかしめることにより固定する。以上により、本技術の第2の実施の形態による非水電解質電池が作製される。   Next, an electrolytic solution is injected into the battery can 1 and the separator 4 is impregnated with the electrolytic solution. Next, the battery lid 7, the safety valve mechanism 8, and the heat sensitive resistance element 9 are fixed to the opening end of the battery can 1 by caulking through the gasket 10. As described above, the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment of the present technology is manufactured.

3.第3の実施の形態
本技術の第3の実施の形態による非水電解質電池について説明する。この非水電解質電池は、例えば、充電および放電可能な二次電池であり、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づいて表されるリチウムイオン二次電池である。
3. Third Embodiment A nonaqueous electrolyte battery according to a third embodiment of the present technology will be described. This nonaqueous electrolyte battery is, for example, a secondary battery that can be charged and discharged, and is, for example, a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is expressed based on insertion and extraction of lithium as an electrode reactant.

(電池の構成)
図4Aは、本技術の第3の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す斜視図である。図4Bは、本技術の第3の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す分解斜視図である。図4Aおよび図4Bに示すように、非水電解質電池の形状は、例えば、いわゆる扁平型と称されるものである。この非水電解質電池は、電池素子30がラミネートフィルムなどの外装材37で外装された、ラミネート型の非水電解質電池である。
(Battery configuration)
FIG. 4A is a perspective view showing a configuration example of a nonaqueous electrolyte battery according to a third embodiment of the present technology. FIG. 4B is an exploded perspective view illustrating a configuration example of the nonaqueous electrolyte battery according to the third embodiment of the present technology. As shown in FIGS. 4A and 4B, the shape of the nonaqueous electrolyte battery is, for example, a so-called flat type. This non-aqueous electrolyte battery is a laminate-type non-aqueous electrolyte battery in which the battery element 30 is covered with an exterior material 37 such as a laminate film.

非水電解質電池は、電池素子30と、電池素子30を外装する外装材37とを有する。非水電解質電池は、電池素子30を外装材37の凹部に収容後、電池素子30の周囲を溶着することにより封止された構成を有する。外装材37の内部に収容された電池素子30には、正極リード32および負極リード33が備えられ、正極リード32および負極リード33のそれぞれの両面上には、外装材37との接着性を向上させるために樹脂片34および樹脂片35が設けられている。正極リード32は、対向する外装材37の間に樹脂片34を介して挟まれて、外部へ引き出されており、負極リード33は、対向する外装材37の間に樹脂片35を介して挟まれて、外部へ引き出されている。   The nonaqueous electrolyte battery includes a battery element 30 and an exterior material 37 that sheathes the battery element 30. The nonaqueous electrolyte battery has a configuration in which the battery element 30 is sealed by welding the periphery of the battery element 30 after housing the battery element 30 in the recess of the exterior member 37. The battery element 30 accommodated in the exterior member 37 is provided with a positive electrode lead 32 and a negative electrode lead 33, and adhesion to the exterior material 37 is improved on both surfaces of the positive electrode lead 32 and the negative electrode lead 33. For this purpose, a resin piece 34 and a resin piece 35 are provided. The positive electrode lead 32 is sandwiched between the facing exterior members 37 via the resin pieces 34 and pulled out, and the negative electrode lead 33 is sandwiched between the facing exterior members 37 via the resin pieces 35. And pulled out.

(外装材)
外装材37は、例えば防湿性のラミネートフィルムなどである。外装材37は、例えば、熱融着層、金属層、表面保護層を順次積層した積層構造を有する。例えば、外装材37は、「熱融着層/金属層/表面保護層」の3層構造を有する。
(Exterior material)
The exterior material 37 is, for example, a moisture-proof laminate film. The packaging material 37 has, for example, a laminated structure in which a heat sealing layer, a metal layer, and a surface protective layer are sequentially laminated. For example, the outer packaging material 37 has a three-layer structure of “thermal fusion layer / metal layer / surface protective layer”.

熱融着層は、例えば高分子フィルムなどで構成されている。この高分子フィルムを構成する材料としては、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)が挙げられる。金属層は、例えば金属箔などで構成されている。この金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム(Al)などが挙げられる。また、金属箔を構成する材料としては、アルミニウム以外の金属を用いることも可能である。表面保護層を構成する材料としては、例えばナイロン(Ny)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などが挙げられる。なお、熱融着層側の面が、電池素子30を収納する側の収納面となる。   The heat fusion layer is made of, for example, a polymer film. Examples of the material constituting the polymer film include polypropylene (PP), polyethylene (PE), unstretched polypropylene (CPP), linear low density polyethylene (LLDPE), and low density polyethylene (LDPE). The metal layer is made of, for example, a metal foil. Examples of the material constituting the metal foil include aluminum (Al). Moreover, it is also possible to use metals other than aluminum as a material which comprises metal foil. Examples of the material constituting the surface protective layer include nylon (Ny) and polyethylene terephthalate (PET). Note that the surface on the heat-sealing layer side is a storage surface on the side where the battery element 30 is stored.

(電池素子)
図5は、電池素子30の拡大断面図を示す。図5に示すように、電池素子30は、正極42および負極43がセパレータ44および電解質層45を介して積層および巻回された巻回構造を有する。正極42と負極43とは、セパレータ44および電解質層45を有する絶縁層46によって隔離され、両極の接触による短絡が防止されている。
(Battery element)
FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional view of the battery element 30. As shown in FIG. 5, the battery element 30 has a winding structure in which a positive electrode 42 and a negative electrode 43 are stacked and wound via a separator 44 and an electrolyte layer 45. The positive electrode 42 and the negative electrode 43 are isolated by an insulating layer 46 having a separator 44 and an electrolyte layer 45, and a short circuit due to contact between both electrodes is prevented.

(正極)
正極42は、帯状の正極集電体42Aと、この正極集電体42Aの両面に形成された正極合剤層42Bとを備える。正極42の長手方向の一端部には、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された正極リード32が設けられている。この正極リード32の材料としては、例えばアルミニウムなどの金属を用いることができる。
(Positive electrode)
The positive electrode 42 includes a strip-shaped positive electrode current collector 42A and a positive electrode mixture layer 42B formed on both surfaces of the positive electrode current collector 42A. One end of the positive electrode 42 in the longitudinal direction is provided with a positive electrode lead 32 connected by, for example, spot welding or ultrasonic welding. As a material of the positive electrode lead 32, for example, a metal such as aluminum can be used.

(負極)
負極43は、帯状の負極集電体43Aと、この負極集電体43Aの両面に形成された負極合剤層43Bとを備える。また、負極43の長手方向の一端部にも正極42と同様に、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された負極リード33が設けられている。この負極リード33の材料としては、例えば銅(Cu)、ニッケル(Ni)などを用いることができる。
(Negative electrode)
The negative electrode 43 includes a strip-shaped negative electrode current collector 43A and a negative electrode mixture layer 43B formed on both surfaces of the negative electrode current collector 43A. Similarly to the positive electrode 42, the negative electrode lead 33 connected by, for example, spot welding or ultrasonic welding is also provided at one end portion of the negative electrode 43 in the longitudinal direction. As a material of the negative electrode lead 33, for example, copper (Cu), nickel (Ni), or the like can be used.

正極集電体42A、正極合剤層42B、負極集電体43A、負極合剤層43Bの構成は、夫々第2の実施の形態の正極集電体2A、正極合剤層2B、負極集電体3A、負極合剤層3Bの構成と同様である。   The configurations of the positive electrode current collector 42A, the positive electrode mixture layer 42B, the negative electrode current collector 43A, and the negative electrode mixture layer 43B are respectively the positive electrode current collector 2A, the positive electrode mixture layer 2B, and the negative electrode current collector of the second embodiment. The configurations of the body 3A and the negative electrode mixture layer 3B are the same.

(セパレータ)
セパレータ44は、第1の実施の形態のセパレータ4と同様である。すなわち、セパレータ44は、基材層4aと、基材層4aの一主面または両主面に形成された機能性樹脂層4bとから構成されている。なお、セパレータ44が、機能性樹脂層4bのみで構成されていてもよい。
(Separator)
The separator 44 is the same as the separator 4 of the first embodiment. That is, the separator 44 is composed of a base material layer 4a and a functional resin layer 4b formed on one main surface or both main surfaces of the base material layer 4a. In addition, the separator 44 may be comprised only by the functional resin layer 4b.

(電解質層)
電解質層45は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子材料とを含む。電解質層45は、例えば、電解液により高分子材料が膨潤されることにより、いわゆるゲル状になっている、ゲル状のイオン伝導体である。電解質層45は高いイオン伝導率を得ることができるとともに、電池の漏液を防止できるので好ましい。電解液の構成(すなわち液状の溶媒、電解質塩など)は、第2の実施の形態と同様である。
(Electrolyte layer)
The electrolyte layer 45 includes an electrolytic solution and a polymer material that serves as a holding body that holds the electrolytic solution. The electrolyte layer 45 is, for example, a gel-like ionic conductor that is formed into a so-called gel shape by swelling a polymer material with an electrolytic solution. The electrolyte layer 45 is preferable because it can obtain high ionic conductivity and prevent battery leakage. The configuration of the electrolytic solution (that is, liquid solvent, electrolyte salt, etc.) is the same as in the second embodiment.

(高分子材料)
高分子材料は、マトリックス高分子化合物として、溶媒に相溶可能な性質を有するものなどを用いることができる。このような高分子材料としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートを挙げることができる。これらは1種で用いても2種以上で用いてもよい。特に電気化学的な安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンまたはポリエチレンオキサイドが好ましい。
(Polymer material)
As the polymer material, a matrix polymer compound having a property compatible with a solvent can be used. Examples of such a polymer material include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, and a copolymer of vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, and chlorotrifluoroethylene. Vinylidene fluoride copolymer, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polysiloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, Mention may be made of styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene or polycarbonate. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, from the viewpoint of electrochemical stability, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, or polyethylene oxide is preferable.

(電池の製造方法)
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
(Battery manufacturing method)
The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery mentioned above is demonstrated.

(正極、負極の作製)
まず、第2の実施の形態と同様にして正極42および負極43のそれぞれを作製する。
(Preparation of positive and negative electrodes)
First, each of the positive electrode 42 and the negative electrode 43 is produced in the same manner as in the second embodiment.

(電解質層の形成など)
次に、正極42および負極43のそれぞれに、第2の実施の形態と同様の電解液と、高分子材料と、混合溶媒とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶媒を揮発させてゲル状の電解質層45を形成する。なお、予め正極集電体42Aの端部に正極リード32を溶接により取り付けるとともに、負極集電体43Aの端部に負極リード33を溶接により取り付けるようにする。
(Formation of electrolyte layer, etc.)
Next, each of the positive electrode 42 and the negative electrode 43 is coated with a precursor solution containing the same electrolytic solution as in the second embodiment, a polymer material, and a mixed solvent, and the mixed solvent is volatilized to form a gel. An electrolyte layer 45 is formed. In addition, the positive electrode lead 32 is attached to the end of the positive electrode current collector 42A in advance by welding, and the negative electrode lead 33 is attached to the end of the negative electrode current collector 43A by welding.

次に、ゲル状の電解質層45が形成された正極42と負極43とをセパレータ44を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、巻回型の電池素子30を形成する。   Next, the positive electrode 42 and the negative electrode 43 on which the gel electrolyte layer 45 is formed are laminated through a separator 44 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction thereof to form a wound battery. Element 30 is formed.

(電池素子の外装)
次に、ラミネートフィルムからなる外装材37を深絞り加工することで凹部36を形成し、電池素子30をこの凹部36に挿入し、外装材37の未加工部分を凹部36上部に折り返し、凹部36の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、本技術の第3の実施の形態による非水電解質電池が作製される。
(Battery element exterior)
Next, a recess 36 is formed by deep-drawing an exterior material 37 made of a laminate film, the battery element 30 is inserted into the recess 36, and an unprocessed portion of the exterior material 37 is folded back to the upper portion of the recess 36. The outer peripheral part of is thermally welded and sealed. As described above, the nonaqueous electrolyte battery according to the third embodiment of the present technology is manufactured.

4.第4の実施の形態
本技術の第4の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第4の実施の形態による非水電解質電池は、セパレータ、電解質層の構成以外は、第3の実施の形態と同様である。以下では、第3の実施の形態と異なる点について詳細に説明し、第3の実施の形態と重複する点は説明を適宜省略する。すなわち、第4の実施の形態は、以下に述べる点以外は、第3の実施の形態と同様である。
4). Fourth Embodiment A nonaqueous electrolyte battery according to a fourth embodiment of the present technology will be described. The nonaqueous electrolyte battery according to the fourth embodiment of the present technology is the same as the third embodiment except for the configuration of the separator and the electrolyte layer. Hereinafter, differences from the third embodiment will be described in detail, and descriptions of points that overlap with the third embodiment will be omitted as appropriate. That is, the fourth embodiment is the same as the third embodiment except for the points described below.

(電池素子)
図6は、電池素子の拡大断面図である。図6に示すように、電池素子50は、正極42および負極43がセパレータ54および電解質層55を介して積層および巻回された巻回構造を有する。正極42と負極43とは、セパレータ54および電解質層55を含む絶縁層56によって隔離され、両極の接触による短絡が防止されている。なお、セパレータ54を省略した構成としてもよい。
(Battery element)
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the battery element. As shown in FIG. 6, the battery element 50 has a winding structure in which a positive electrode 42 and a negative electrode 43 are stacked and wound via a separator 54 and an electrolyte layer 55. The positive electrode 42 and the negative electrode 43 are isolated by an insulating layer 56 including a separator 54 and an electrolyte layer 55, and a short circuit due to contact between both electrodes is prevented. The separator 54 may be omitted.

(セパレータ54)
セパレータ54は、第1の実施の形態の基材層4aと同様である。すなわち、セパレータ54は、例えば、ポリオレフィン樹脂の微多孔膜などである。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)など、またはこれらのポリオレフィン樹脂の混合物などを用いることができる。ポリオレフィン樹脂の微多孔膜は、単層膜であってよく、複数のポリオレフィン樹脂の微多孔膜が積層された複数層の積層膜であってもよい。
(Separator 54)
The separator 54 is the same as the base material layer 4a of the first embodiment. That is, the separator 54 is, for example, a microporous film of polyolefin resin. As the polyolefin resin, polyethylene (PE), polypropylene (PP), or a mixture of these polyolefin resins can be used. The microporous film of polyolefin resin may be a single-layer film, or may be a multilayer film in which a plurality of microporous films of polyolefin resin are stacked.

(電解質層55)
電解質層55は、第2の実施の形態と同様の電解液と、この電解液を保持する高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとを含む。電解質層55では、電解液が高分子材料に保持されている。電解質層55は、例えば、電解液により高分子材料が膨潤されることにより、いわゆるゲル状になっている、ゲル状のイオン伝導体である。電解液、高分子材料は、第3の実施の形態と同様である。無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーは、第1の実施の形態と同様である。
(Electrolyte layer 55)
The electrolyte layer 55 includes an electrolytic solution similar to that of the second embodiment, a polymer material that holds the electrolytic solution, an inorganic oxide filler, and a lithium salt filler. In the electrolyte layer 55, the electrolytic solution is held by the polymer material. The electrolyte layer 55 is, for example, a gel-like ionic conductor that is formed into a so-called gel shape by swelling a polymer material with an electrolytic solution. The electrolytic solution and the polymer material are the same as those in the third embodiment. The inorganic oxide filler and the lithium salt filler are the same as those in the first embodiment.

(電池の製造方法)
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
(Battery manufacturing method)
The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery mentioned above is demonstrated.

(正極、負極の作製)
まず、第2の実施の形態と同様にして、正極42および負極43のそれぞれを作製する。
(Preparation of positive and negative electrodes)
First, each of the positive electrode 42 and the negative electrode 43 is produced in the same manner as in the second embodiment.

(電解質層の形成など)
第2の実施の形態と同様の電解液と、高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーと、粘度調整溶媒(例えば、ジメチルカーボネートなど)とを混合し、攪拌することにより、樹脂溶液を調製する。
(Formation of electrolyte layer, etc.)
By mixing and stirring the same electrolytic solution as in the second embodiment, a polymer material, an inorganic oxide filler, a lithium salt filler, and a viscosity adjusting solvent (for example, dimethyl carbonate), a resin is obtained. Prepare the solution.

正極42および負極43のそれぞれの両面に、樹脂溶液を塗布した後、粘度調整用溶媒を揮発させてゲル状の電解質層45を形成する。なお、予め正極集電体42Aの端部に正極リード32を溶接により取り付けるとともに、負極集電体43Aの端部に負極リード33を溶接により取り付けるようにする。ゲル状の電解質層55が形成された正極42と負極43とを基材層4aを介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、巻回電極体(電池素子50)を得る。   After the resin solution is applied to both surfaces of the positive electrode 42 and the negative electrode 43, the viscosity adjusting solvent is volatilized to form the gel electrolyte layer 45. In addition, the positive electrode lead 32 is attached to the end of the positive electrode current collector 42A in advance by welding, and the negative electrode lead 33 is attached to the end of the negative electrode current collector 43A by welding. The positive electrode 42 and the negative electrode 43 on which the gel electrolyte layer 55 is formed are laminated through the base material layer 4a to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction to obtain a wound electrode body (battery Element 50) is obtained.

なお、巻回型の電池素子50は以下のように形成してもよい。樹脂溶液をセパレータ54の両面に塗布した後、粘度調整用溶媒を揮発させる。これにより、セパレータ54の両面にゲル状の電解質層55を形成する。なお、予め正極集電体42Aの端部に正極リード32を溶接により取り付けるとともに、負極集電体43Aの端部に負極リード33を溶接により取り付けるようにする。正極42と負極43とを両面にゲル状の電解質層55が形成されたセパレータ54を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、巻回電極体(電池素子50)を得る。   The wound battery element 50 may be formed as follows. After the resin solution is applied to both sides of the separator 54, the viscosity adjusting solvent is volatilized. Thereby, the gel electrolyte layer 55 is formed on both surfaces of the separator 54. In addition, the positive electrode lead 32 is attached to the end of the positive electrode current collector 42A in advance by welding, and the negative electrode lead 33 is attached to the end of the negative electrode current collector 43A by welding. The positive electrode 42 and the negative electrode 43 are laminated via a separator 54 having a gel electrolyte layer 55 formed on both sides to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction to obtain a wound electrode body (battery Element 50) is obtained.

(電池素子の外装)
次に、ラミネートフィルムからなる外装材37を深絞り加工することで凹部36を形成し、電池素子30をこの凹部36に挿入し、外装材37の未加工部分を凹部36上部に折り返し、凹部36の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、本技術の第4の実施の形態による非水電解質電池が作製される。
(Battery element exterior)
Next, a recess 36 is formed by deep-drawing an exterior material 37 made of a laminate film, the battery element 30 is inserted into the recess 36, and an unprocessed portion of the exterior material 37 is folded back to the upper portion of the recess 36. The outer peripheral part of is thermally welded and sealed. As described above, the nonaqueous electrolyte battery according to the fourth embodiment of the present technology is manufactured.

5.第5の実施の形態
本技術の第5の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第5の実施の形態による非水電解質電池は、電解質層55の形成方法が第4の実施の形態と異なるものである。以下では、第4の実施の形態と異なる点について詳細に説明し、第4の実施の形態と重複する点は説明を適宜省略する。すなわち、第5の実施の形態は、以下に述べる点以外は、第4の実施の形態と同様である。
5). Fifth Embodiment A nonaqueous electrolyte battery according to a fifth embodiment of the present technology will be described. The nonaqueous electrolyte battery according to the fifth embodiment of the present technology is different from the fourth embodiment in the method of forming the electrolyte layer 55. Hereinafter, differences from the fourth embodiment will be described in detail, and descriptions of points that overlap with the fourth embodiment will be omitted as appropriate. That is, the fifth embodiment is the same as the fourth embodiment except for the points described below.

(電池の製造方法)
セパレータ54の一主面または両主面に樹脂層を形成する。高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの極性溶媒に溶解した樹脂溶液を、基材層4a上に卓上コータなどで塗布する。その後、樹脂溶液が塗布された基材層4aを、水などの上記極性溶媒に対して相溶性があり、上記高分子材料に対して貧溶媒である貧溶媒中に浸漬する。このとき溶媒交換が起こり、相分離(例えばスピノーダル分解型の相分離)が生じ、高分子材料は多孔構造を形成する。その後、熱風などで乾燥させる。以上により、セパレータ54の一主面または両主面に、多孔構造を有する樹脂層を形成する。樹脂層の多孔構造は、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である。例えば、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、例えば、多孔構造を形成する相互につながった3次元的なネットワーク構造を有する微細な樹脂骨格に担持されている。無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、この微細な樹脂骨格に坦持されることにより、互いに連結することなく分散状態を保つことができる。
(Battery manufacturing method)
A resin layer is formed on one main surface or both main surfaces of the separator 54. A resin solution in which a polymer material, an inorganic oxide filler, and a lithium salt filler are dissolved in a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is applied to the base material layer 4a with a desktop coater or the like. Thereafter, the base material layer 4a to which the resin solution is applied is immersed in a poor solvent that is compatible with the polar solvent such as water and is a poor solvent for the polymer material. At this time, solvent exchange occurs, phase separation (for example, spinodal decomposition type phase separation) occurs, and the polymer material forms a porous structure. Then, it is dried with hot air. As described above, a resin layer having a porous structure is formed on one main surface or both main surfaces of the separator 54. The porous structure of the resin layer is, for example, a porous interconnected structure in which the pores are interconnected. For example, the inorganic oxide filler and the lithium salt filler are supported on a fine resin skeleton having a three-dimensional network structure interconnected to form a porous structure, for example. The inorganic oxide filler and the lithium salt filler can be maintained in a dispersed state without being connected to each other by being supported on the fine resin skeleton.

なお、高分子材料は、溶媒に相溶可能な性質を有するものなどを用いることができる。高分子材料は、典型的には、例えば、ポリフッ化ビニリデン、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体などが挙げられる。これらは1種または2種以上であってもよい。なお、高分子材料は、ポリフッ化ビニリデンまたはフッ化ビニリデン共重合体と共に、他の1種または2種以上の高分子材料を含んでいてもよい。   As the polymer material, a material having a property compatible with a solvent can be used. The polymer material is typically a fluoropolymer such as polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or a copolymer of vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, and chlorotrifluoroethylene. And vinylidene chloride copolymer. These may be one type or two or more types. The polymer material may contain one or more other polymer materials together with the polyvinylidene fluoride or the vinylidene fluoride copolymer.

次に、第4の実施の形態と同様に作製した正極および負極を、一主面または両主面に樹脂層が形成されたセパレータ54を介し積層および巻回することにより、巻回構造を有する電池素子50を作製する。次に、ラミネートフィルムからなる外装材37を深絞り加工することで凹部36を形成し、電池素子50をこの凹部36に挿入し、外装材37の未加工部分を凹部36上部に折り返し、凹部36の外周の一部(例えば一辺)を除いて熱溶着する。   Next, a positive electrode and a negative electrode manufactured in the same manner as in the fourth embodiment are stacked and wound via a separator 54 having a resin layer formed on one main surface or both main surfaces, thereby having a winding structure. The battery element 50 is produced. Next, a recess 36 is formed by deep drawing the exterior material 37 made of a laminate film, the battery element 50 is inserted into the recess 36, and an unprocessed portion of the exterior material 37 is folded back to the upper portion of the recess 36. Heat welding is performed except for a part of the outer periphery (for example, one side).

続いて、第2の実施の形態と同様の電解液を調製して、外装材37の未溶着部分から内部に注入したのち、その外装材37の未溶着部を熱融着などで密封する。最後に、外装材37に荷重をかけながら加熱するヒートプレスを行い、樹脂層を介してセパレータ54を正極42および負極43に密着させる。これにより、電解液が樹脂層に含浸し、その高分子材料の少なくとも一部が膨潤して、電解質層55が形成される。これにより、非水電解質電池が完成する。なお、電解質層55では、高分子材料の一部が膨潤するが、樹脂層の空孔構造は崩れずに、その空孔が維持されていてもよい。   Subsequently, an electrolyte solution similar to that of the second embodiment is prepared and injected into the interior from the unwelded portion of the exterior material 37, and then the unwelded portion of the exterior material 37 is sealed by thermal fusion or the like. Finally, heat pressing is performed to heat the exterior member 37 while applying a load, and the separator 54 is brought into close contact with the positive electrode 42 and the negative electrode 43 through the resin layer. Thereby, the electrolyte solution is impregnated into the resin layer, and at least a part of the polymer material swells to form the electrolyte layer 55. Thereby, a nonaqueous electrolyte battery is completed. In the electrolyte layer 55, a part of the polymer material swells, but the pore structure may be maintained without breaking the pore structure of the resin layer.

(電解質層)
電解質層55は、第4の実施の形態と同様、電解質塩および非水溶媒を含む電解液と、高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとを含む。電解質層55では、樹脂層が電解液を保持している。例えば、電解質層55は、電解液により高分子材料が膨潤された、ゲル状のイオン伝導体を含む。また、例えば、電解質層55では、電解液が高分子材料の一部を膨潤しているが、樹脂層の多孔構造が維持されており、電解液がその空孔に充填された状態で保持されていてもよい。
(Electrolyte layer)
As in the fourth embodiment, the electrolyte layer 55 includes an electrolytic solution containing an electrolyte salt and a nonaqueous solvent, a polymer material, an inorganic oxide filler, and a lithium salt filler. In the electrolyte layer 55, the resin layer holds the electrolytic solution. For example, the electrolyte layer 55 includes a gel-like ion conductor in which a polymer material is swollen by an electrolytic solution. Further, for example, in the electrolyte layer 55, the electrolytic solution swells a part of the polymer material, but the porous structure of the resin layer is maintained, and the electrolytic solution is held in a state where the pores are filled. It may be.

6.第6の実施の形態
(電池パックの例)
図7は、本技術の非水電解質電池(以下、二次電池と適宜称する)を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池301、外装、充電制御スイッチ302aと、放電制御スイッチ303a、を備えるスイッチ部304、電流検出抵抗307、温度検出素子308、制御部310を備えている。
6). Sixth embodiment (example of battery pack)
FIG. 7 is a block diagram illustrating a circuit configuration example when a nonaqueous electrolyte battery of the present technology (hereinafter appropriately referred to as a secondary battery) is applied to a battery pack. The battery pack includes a switch unit 304 including an assembled battery 301, an exterior, a charge control switch 302a, and a discharge control switch 303a, a current detection resistor 307, a temperature detection element 308, and a control unit 310.

また、電池パックは、正極端子321および負極端子322を備え、充電時には正極端子321および負極端子322がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子321および負極端子322がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。   In addition, the battery pack includes a positive electrode terminal 321 and a negative electrode terminal 322. During charging, the positive electrode terminal 321 and the negative electrode terminal 322 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the charger, respectively, and charging is performed. Further, when the electronic device is used, the positive electrode terminal 321 and the negative electrode terminal 322 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the electronic device, respectively, and discharge is performed.

組電池301は、複数の二次電池301aを直列および/または並列に接続してなる。この二次電池301aは本技術の二次電池である。なお、図7では、6つの二次電池301aが、2並列3直列(2P3S)に接続された場合が例として示されているが、その他、n並列m直列(n,mは整数)のように、どのような接続方法でもよい。   The assembled battery 301 is formed by connecting a plurality of secondary batteries 301a in series and / or in parallel. The secondary battery 301a is a secondary battery of the present technology. In FIG. 7, a case where six secondary batteries 301a are connected in two parallel three series (2P3S) is shown as an example, but in addition, n parallel m series (n and m are integers) Any connection method may be used.

スイッチ部304は、充電制御スイッチ302aおよびダイオード302b、ならびに放電制御スイッチ303aおよびダイオード303bを備え、制御部310によって制御される。ダイオード302bは、正極端子321から組電池301の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子322から組電池301の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード303bは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。尚、例では+側にスイッチ部を設けているが、−側に設けても良い。   The switch unit 304 includes a charge control switch 302a and a diode 302b, and a discharge control switch 303a and a diode 303b, and is controlled by the control unit 310. The diode 302b has a reverse polarity with respect to the charging current flowing from the positive terminal 321 in the direction of the assembled battery 301 and the forward polarity with respect to the discharging current flowing from the negative terminal 322 in the direction of the assembled battery 301. The diode 303b has a forward polarity with respect to the charging current and a reverse polarity with respect to the discharging current. In the example, the switch portion is provided on the + side, but may be provided on the − side.

充電制御スイッチ302aは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にOFFされて、組電池301の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチのOFF後は、ダイオード302bを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にOFFされて、組電池301の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部310によって制御される。   The charge control switch 302 a is turned off when the battery voltage becomes the overcharge detection voltage, and is controlled by the charge / discharge control unit so that the charge current does not flow in the current path of the assembled battery 301. After the charge control switch is turned off, only discharging is possible through the diode 302b. Further, it is turned off when a large current flows during charging, and is controlled by the control unit 310 so that the charging current flowing in the current path of the assembled battery 301 is cut off.

放電制御スイッチ303aは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にOFFされて、組電池301の電流経路に放電電流が流れないように制御部310によって制御される。放電制御スイッチ303aのOFF後は、ダイオード303bを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にOFFされて、組電池301の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部310によって制御される。   The discharge control switch 303a is turned off when the battery voltage becomes the overdischarge detection voltage, and is controlled by the control unit 310 so that the discharge current does not flow through the current path of the assembled battery 301. After the discharge control switch 303a is turned off, only charging is possible via the diode 303b. Further, it is turned off when a large current flows during discharging, and is controlled by the control unit 310 so as to cut off the discharging current flowing in the current path of the assembled battery 301.

温度検出素子308は例えばサーミスタであり、組電池301の近傍に設けられ、301組電池301の温度を測定して測定温度を制御部310に供給する。電圧検出部311は、組電池301およびそれを構成する各二次電池301aの電圧を測定し、この測定電圧をA/D変換して、制御部310に供給する。電流測定部313は、電流検出抵抗307を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部310に供給する。   The temperature detection element 308 is, for example, a thermistor, is provided in the vicinity of the assembled battery 301, measures the temperature of the 301 assembled battery 301, and supplies the measured temperature to the control unit 310. The voltage detection unit 311 measures the voltage of the assembled battery 301 and each secondary battery 301a constituting the assembled battery 301, performs A / D conversion on the measured voltage, and supplies the voltage to the control unit 310. The current measurement unit 313 measures the current using the current detection resistor 307 and supplies this measurement current to the control unit 310.

スイッチ制御部314は、電圧検出部311および電流測定部313から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部304の充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aを制御する。スイッチ制御部314は、二次電池301aのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部304に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。   The switch control unit 314 controls the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a of the switch unit 304 based on the voltage and current input from the voltage detection unit 311 and the current measurement unit 313. The switch control unit 314 sends a control signal to the switch unit 304 when any voltage of the secondary battery 301a falls below the overcharge detection voltage or overdischarge detection voltage, or when a large current flows suddenly. By sending, overcharge, overdischarge, and overcurrent charge / discharge are prevented.

ここで、例えば、二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧が例えば4.20V±0.05Vと定められ、過放電検出電圧が例えば2.4V±0.1Vと定められる。   Here, for example, when the secondary battery is a lithium ion secondary battery, the overcharge detection voltage is determined to be 4.20 V ± 0.05 V, for example, and the overdischarge detection voltage is determined to be 2.4 V ± 0.1 V, for example. .

充放電スイッチは、例えばMOSFETなどの半導体スイッチを使用できる。この場合MOSFETの寄生ダイオードがダイオード302bおよび303bとして機能する。充放電スイッチとして、Pチャンネル型FETを使用した場合は、スイッチ制御部314は、充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aのそれぞれのゲートに対して、制御信号DOおよびCOをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aはPチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってONする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号COおよびDOをローレベルとし、充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aをON状態とする。   As the charge / discharge switch, for example, a semiconductor switch such as a MOSFET can be used. In this case, the parasitic diode of the MOSFET functions as the diodes 302b and 303b. When a P-channel FET is used as the charge / discharge switch, the switch control unit 314 supplies control signals DO and CO to the gates of the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a, respectively. When the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a are P-channel type, they are turned on by a gate potential that is lower than the source potential by a predetermined value or more. That is, in normal charging and discharging operations, the control signals CO and DO are set to the low level, and the charging control switch 302a and the discharging control switch 303a are turned on.

そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号COおよびDOをハイレベルとし、充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aをOFF状態とする。   For example, during overcharge or overdischarge, the control signals CO and DO are set to a high level, and the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a are turned off.

メモリ317は、RAMやROMからなり例えば不揮発性メモリであるEPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)などからなる。メモリ317では、制御部310で演算された数値や、製造工程の段階で測定された各二次電池301aの初期状態における電池の内部抵抗値などが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。(また、二次電池301aの満充電容量を記憶させておくことで、制御部310とともに例えば残容量を算出することができる。   The memory 317 includes a RAM and a ROM, and includes, for example, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) that is a nonvolatile memory. In the memory 317, the numerical value calculated by the control unit 310, the internal resistance value of the battery in the initial state of each secondary battery 301a measured in the manufacturing process, and the like are stored in advance, and can be appropriately rewritten. . (Also, by storing the full charge capacity of the secondary battery 301a, for example, the remaining capacity can be calculated together with the control unit 310.

温度検出部318では、温度検出素子308を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。   The temperature detection unit 318 measures the temperature using the temperature detection element 308, performs charge / discharge control during abnormal heat generation, and performs correction in the calculation of the remaining capacity.

7.第7の実施の形態
上述した非水電解質電池およびこれを用いた電池パック、バッテリユニットおよびバッテリモジュールは、例えば電子機器や電動車両、蓄電装置などの機器に搭載又は電力を供給するために使用することができる。
7). Seventh Embodiment The nonaqueous electrolyte battery and the battery pack, battery unit, and battery module using the nonaqueous electrolyte battery described above are used for mounting or supplying power to devices such as electronic devices, electric vehicles, and power storage devices, for example. be able to.

電子機器として、例えばノート型パソコン、PDA(携帯情報端末)、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられる。   Examples of electronic devices include notebook computers, PDAs (personal digital assistants), mobile phones, cordless phones, video movies, digital still cameras, electronic books, electronic dictionaries, music players, radios, headphones, game consoles, navigation systems, Memory card, pacemaker, hearing aid, electric tool, electric shaver, refrigerator, air conditioner, TV, stereo, water heater, microwave oven, dishwasher, washing machine, dryer, lighting equipment, toy, medical equipment, robot, road conditioner, traffic light Etc.

また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車(ハイブリッド自動車を含む)などが挙げられ、これらの駆動用電源又は補助用電源として用いられる。   In addition, examples of the electric vehicle include a railway vehicle, a golf cart, an electric cart, an electric vehicle (including a hybrid vehicle), and the like, and these are used as a driving power source or an auxiliary power source.

蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。   Examples of the power storage device include a power storage power source for buildings such as houses or power generation facilities.

以下では、上述した適用例のうち、上述した本技術の非水電解質電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。   Below, the specific example of the electrical storage system using the electrical storage apparatus to which the nonaqueous electrolyte battery of this technique mentioned above is applied among the application examples mentioned above is demonstrated.

この蓄電システムは、例えば下記の様な構成が挙げられる。第1の蓄電システムは、再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって蓄電装置が充電される蓄電システムである。第2の蓄電システムは、蓄電装置を有し、蓄電装置に接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。第3の蓄電システムは、蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器である。これらの蓄電システムは、外部の電力供給網と協働して電力の効率的な供給を図るシステムとして実施される。   This power storage system has the following configuration, for example. The first power storage system is a power storage system in which a power storage device is charged by a power generation device that generates power from renewable energy. The second power storage system is a power storage system that includes a power storage device and supplies power to an electronic device connected to the power storage device. The third power storage system is an electronic device that receives power supply from the power storage device. These power storage systems are implemented as a system for efficiently supplying power in cooperation with an external power supply network.

さらに、第4の蓄電システムは、蓄電装置から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電装置に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。第5の蓄電システムは、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電装置の充放電制御を行う電力システムである。第6の蓄電システムは、上述した蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置または電力網から蓄電装置に電力を供給する電力システムである。以下、蓄電システムについて説明する。   Further, the fourth power storage system includes an electric vehicle having a conversion device that receives power supplied from the power storage device and converts the power into a driving force of the vehicle, and a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the power storage device. It is. The fifth power storage system is a power system that includes a power information transmission / reception unit that transmits / receives signals to / from other devices via a network, and performs charge / discharge control of the power storage device described above based on information received by the transmission / reception unit. . The sixth power storage system is a power system that receives power from the power storage device described above or supplies power from the power generation device or the power network to the power storage device. Hereinafter, the power storage system will be described.

(7−1)応用例としての住宅における蓄電システム
本技術の非水電解質電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図8を参照して説明する。例えば住宅401用の蓄電システム400においては、火力発電402a、原子力発電402b、水力発電402cなどの集中型電力系統402から電力網409、情報網412、スマートメータ407、パワーハブ408などを介し、電力が蓄電装置403に供給される。これと共に、家庭内発電装置404などの独立電源から電力が蓄電装置403に供給される。蓄電装置403に供給された電力が蓄電される。蓄電装置403を使用して、住宅401で使用する電力が給電される。住宅401に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
(7-1) Power Storage System in a House as an Application Example An example in which a power storage device using a nonaqueous electrolyte battery of the present technology is applied to a power storage system for a house will be described with reference to FIG. For example, in a power storage system 400 for a house 401, power is stored from a centralized power system 402 such as a thermal power generation 402a, a nuclear power generation 402b, and a hydroelectric power generation 402c through a power network 409, an information network 412, a smart meter 407, a power hub 408, and the like. Supplied to the device 403. At the same time, power is supplied to the power storage device 403 from an independent power source such as the home power generation device 404. The electric power supplied to the power storage device 403 is stored. Electric power used in the house 401 is supplied using the power storage device 403. The same power storage system can be used not only for the house 401 but also for buildings.

住宅401には、発電装置404、電力消費装置405、蓄電装置403、各装置を制御する制御装置410、スマートメータ407、各種情報を取得するセンサ411が設けられている。各装置は、電力網409および情報網412によって接続されている。発電装置404として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置405および/または蓄電装置403に供給される。電力消費装置405は、冷蔵庫405a、空調装置405b、テレビジョン受信機405c、風呂405dなどである。さらに、電力消費装置405には、電動車両406が含まれる。電動車両406は、電気自動車406a、ハイブリッドカー406b、電気バイク406cである。   The house 401 is provided with a power generation device 404, a power consumption device 405, a power storage device 403, a control device 410 that controls each device, a smart meter 407, and a sensor 411 that acquires various types of information. Each device is connected by a power network 409 and an information network 412. A solar cell, a fuel cell, or the like is used as the power generation device 404, and the generated power is supplied to the power consumption device 405 and / or the power storage device 403. The power consuming device 405 is a refrigerator 405a, an air conditioner 405b, a television receiver 405c, a bath 405d, and the like. Furthermore, the electric power consumption device 405 includes an electric vehicle 406. The electric vehicle 406 is an electric vehicle 406a, a hybrid car 406b, and an electric motorcycle 406c.

蓄電装置403に対して、本技術の非水電解質電池が適用される。本技術の非水電解質電池は、例えば上述したリチウムイオン二次電池によって構成されていてもよい。スマートメータ407は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網409は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。   The nonaqueous electrolyte battery of the present technology is applied to the power storage device 403. The nonaqueous electrolyte battery of the present technology may be constituted by, for example, the above-described lithium ion secondary battery. The smart meter 407 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to an electric power company. The power network 409 may be any one or a combination of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.

各種のセンサ411は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサなどである。各種のセンサ411により取得された情報は、制御装置410に送信される。センサ411からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置405を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置410は、住宅401に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社などに送信することができる。   The various sensors 411 are, for example, human sensors, illuminance sensors, object detection sensors, power consumption sensors, vibration sensors, contact sensors, temperature sensors, infrared sensors, and the like. Information acquired by various sensors 411 is transmitted to the control device 410. Based on the information from the sensor 411, the weather condition, the condition of the person, and the like can be grasped, and the power consumption device 405 can be automatically controlled to minimize the energy consumption. Furthermore, the control device 410 can transmit information regarding the house 401 to an external power company or the like via the Internet.

パワーハブ408によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置410と接続される情報網412の通信方式としては、UART(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路)などの通信インターフェースを使う方法、Bluetooth、ZigBee、Wi−Fiなどの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network)またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。   The power hub 408 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion. The communication method of the information network 412 connected to the control device 410 includes a method using a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transceiver), wireless communication such as Bluetooth, ZigBee, and Wi-Fi. There is a method of using a sensor network according to the standard. The Bluetooth method is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication. ZigBee uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4. IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.

制御装置410は、外部のサーバ413と接続されている。このサーバ413は、住宅401、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ413が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信しても良いが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機など)から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)などに、表示されても良い。   The control device 410 is connected to an external server 413. The server 413 may be managed by any one of the house 401, the power company, and the service provider. The information transmitted and received by the server 413 is, for example, information related to power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transactions. These pieces of information may be transmitted / received from a power consuming device (for example, a television receiver) in the home, or may be transmitted / received from a device outside the home (for example, a mobile phone). Such information may be displayed on a device having a display function, such as a television receiver, a mobile phone, or a PDA (Personal Digital Assistants).

各部を制御する制御装置410は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)などで構成され、この例では、蓄電装置403に格納されている。制御装置410は、蓄電装置403、家庭内発電装置404、電力消費装置405、各種のセンサ411、サーバ413と情報網412により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能などを備えていても良い。   A control device 410 that controls each unit includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 403 in this example. The control device 410 is connected to the power storage device 403, the home power generation device 404, the power consumption device 405, various sensors 411, the server 413 and the information network 412, and adjusts, for example, the amount of commercial power used and the amount of power generation. It has a function. In addition, you may provide the function etc. which carry out an electric power transaction in an electric power market.

以上のように、電力が火力402a、原子力402b、水力402cなどの集中型電力系統402のみならず、家庭内発電装置404(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置403に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置404の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置403に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置403に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置403によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。   As described above, electric power can be stored not only in the centralized power system 402 such as the thermal power 402a, the nuclear power 402b, and the hydraulic power 402c but also in the power storage device 403 in the power generation device 404 (solar power generation, wind power generation). it can. Therefore, even if the generated power of the home power generation device 404 fluctuates, it is possible to perform control such that the amount of power sent to the outside is constant or discharged as much as necessary. For example, the power obtained by solar power generation is stored in the power storage device 403, and the nighttime power at a low charge is stored in the power storage device 403 at night, and the power stored by the power storage device 403 is discharged during a high daytime charge. You can also use it.

なお、この例では、制御装置410が蓄電装置403内に格納される例を説明したが、スマートメータ407内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム400は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。   In this example, the example in which the control device 410 is stored in the power storage device 403 has been described. However, the control device 410 may be stored in the smart meter 407 or may be configured independently. Furthermore, the power storage system 400 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.

(7−2)応用例としての車両における蓄電システム
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図9を参照して説明する。図9に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
(7-2) Power Storage System in Vehicle as Application Example An example in which the present technology is applied to a power storage system for a vehicle will be described with reference to FIG. FIG. 9 schematically shows an example of the configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present technology is applied. A series hybrid system is a car that runs on an electric power driving force conversion device using electric power generated by a generator driven by an engine or electric power once stored in a battery.

このハイブリッド車両500には、エンジン501、発電機502、電力駆動力変換装置503、駆動輪504a、駆動輪504b、車輪505a、車輪505b、バッテリー508、車両制御装置509、各種センサ510、充電口511が搭載されている。バッテリー508に対して、上述した本技術の非水電解質電池が適用される。   The hybrid vehicle 500 includes an engine 501, a generator 502, a power driving force conversion device 503, driving wheels 504 a, driving wheels 504 b, wheels 505 a, wheels 505 b, a battery 508, a vehicle control device 509, various sensors 510, and a charging port 511. Is installed. The nonaqueous electrolyte battery of the present technology described above is applied to the battery 508.

ハイブリッド車両500は、電力駆動力変換装置503を動力源として走行する。電力駆動力変換装置503の一例は、モータである。バッテリー508の電力によって電力駆動力変換装置503が作動し、この電力駆動力変換装置503の回転力が駆動輪504a、504bに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流(DC−AC)あるいは逆変換(AC−DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置503が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ510は、車両制御装置509を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ510には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。   The hybrid vehicle 500 travels using the power driving force conversion device 503 as a power source. An example of the power / driving force conversion device 503 is a motor. The electric power / driving force converter 503 is operated by the electric power of the battery 508, and the rotational force of the electric power / driving force converter 503 is transmitted to the driving wheels 504a and 504b. In addition, by using DC-AC (DC-AC) or reverse conversion (AC-DC conversion) at a required place, the power driving force conversion device 503 can be applied to either an AC motor or a DC motor. The various sensors 510 control the engine speed through the vehicle control device 509 and control the opening (throttle opening) of a throttle valve (not shown). Various sensors 510 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.

エンジン501の回転力は発電機502に伝えられ、その回転力によって発電機502により生成された電力をバッテリー508に蓄積することが可能である。   The rotational force of the engine 501 is transmitted to the generator 502, and the electric power generated by the generator 502 by the rotational force can be stored in the battery 508.

図示しない制動機構によりハイブリッド車両500が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置503に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置503により生成された回生電力がバッテリー508に蓄積される。   When the hybrid vehicle 500 decelerates by a braking mechanism (not shown), the resistance force at the time of deceleration is applied as a rotational force to the electric power driving force conversion device 503, and the regenerative electric power generated by the electric power driving force conversion device 503 by this rotational force becomes the battery 508. Accumulated in.

バッテリー508は、ハイブリッド車両500の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口511を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。   The battery 508 is connected to an external power source of the hybrid vehicle 500, so that the battery 508 can receive power from the external power source using the charging port 511 as an input port and store the received power.

図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。   Although not shown, an information processing device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the secondary battery may be provided. As such an information processing apparatus, for example, there is an information processing apparatus that displays a remaining battery level based on information on the remaining battery level.

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。   In addition, the above demonstrated as an example the series hybrid vehicle which drive | works with a motor using the electric power generated with the generator driven by an engine, or the electric power once stored in the battery. However, the present technology is also effective for a parallel hybrid vehicle in which the engine and motor outputs are both driving sources, and the system is switched between the three modes of driving with only the engine, driving with the motor, and engine and motor. Applicable. Furthermore, the present technology can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels only by a drive motor without using an engine.

以下、本技術の具体的な実施例について詳細に説明する。ただし、本技術は、これらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, specific examples of the present technology will be described in detail. However, the present technology is not limited only to these examples.

参考例1−1(出願当初の明細書の実施例1−1)
以下のようにして、参考例1−1のセパレータを作製した。
< Reference Example 1-1 ( Example 1-1 of the original specification of the application) >
The separator of Reference Example 1-1 was produced as follows.

(基材層の作製)
基材層として、ポリエチレン微多孔膜を用いた。ポリエチレン微多孔膜は、以下のように作製したものを用いた。まず、ポリエチレン樹脂と可塑剤としての流動パラフィンとを、二軸押出機に供給し、溶融混練し、ポリエチレン溶液を調製した。
(Preparation of base material layer)
A polyethylene microporous membrane was used as the base material layer. The polyethylene microporous membrane used was prepared as follows. First, a polyethylene resin and liquid paraffin as a plasticizer were supplied to a twin screw extruder and melt kneaded to prepare a polyethylene solution.

次に、押出機の先端に取り付けられたTダイから所定の温度で押し出し、冷却ロールで巻き取りながらゲル状のシートを成形した。次に、このゲル状のシートを、2軸延伸を行うことによって、薄膜フィルムを得た。   Next, it extruded from the T die attached to the front-end | tip of an extruder at predetermined temperature, and formed the gel-like sheet | seat, winding up with a cooling roll. Next, the gel sheet was biaxially stretched to obtain a thin film.

次に、この薄膜フィルムをヘキサンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥および熱処理を行い、薄膜フィルムを微多孔化することによって、細孔径17.9nmのポリエチレン微多孔膜を得た。   Next, this thin film is washed with hexane to extract and remove the remaining liquid paraffin, followed by drying and heat treatment to make the thin film microporous, thereby obtaining a polyethylene microporous film having a pore diameter of 17.9 nm. It was.

(機能性樹脂層の作製)
基材層上に機能性樹脂層を形成した。まず、無機酸化物フィラーとして中心粒径(X)0.20μm、比表面積(Y)13.0m2/g(X×Y=2.60)の酸化アルミニウム(Al23)フィラーと、リチウム塩フィラーとして中心粒径(X)1.0μmのリン酸リチウム(Li3PO4)フィラーとを用意した。なお、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーのそれぞれの中心粒径は、レーザー回折法により測定した体積基準の粒度分布の積算値50%の粒径(D50)である。
(Production of functional resin layer)
A functional resin layer was formed on the base material layer. First, as an inorganic oxide filler, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler having a center particle diameter (X) of 0.20 μm and a specific surface area (Y) of 13.0 m 2 / g (X × Y = 2.60), lithium A lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler having a center particle size (X) of 1.0 μm was prepared as a salt filler. The center particle size of each of the inorganic oxide filler and the lithium salt filler is a particle size (D50) having an integrated value of 50% of the volume-based particle size distribution measured by a laser diffraction method.

次に、酸化アルミニウム(Al23)フィラーとバインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とリン酸リチウム(Li3PO4)フィラーとを、Al23:PVdF:Li3PO4(質量比)=52:8:40の混合比で混合した。その後、これらを溶媒としてのN−メチル−ピロリドンに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。 Next, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, and a lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler are mixed with Al 2 O 3 : PVdF: Li 3 PO 4 (mass ratio). ) = 52: 8: 40. Thereafter, these were dissolved in N-methyl-pyrrolidone as a solvent to obtain a resin solution.

調製した樹脂溶液を、ポリエチレン微孔膜上に卓上コータにて塗布し、水浴に入れて相分離させた後、熱風にて乾燥させた。これにより、ポリエチレン微多孔膜からなる基材層と、酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)とリン酸リチウム(Li3PO4)フィラーとを含み、多孔相互連結構造を有する機能性樹脂層とを備えた多層セパレータを得た。 The prepared resin solution was coated on a polyethylene microporous membrane with a desktop coater, put in a water bath, phase-separated, and then dried with hot air. This includes a base material layer made of a polyethylene microporous film, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, a polyvinylidene fluoride (PVdF), and a lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler, and has a porous interconnect structure. A multilayer separator provided with a functional resin layer was obtained.

<実施例1−2>
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、炭酸リチウム(Li2CO3)フィラーを用いた。酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)と炭酸リチウム(Li2CO3)フィラーとを、Al23:PVdF:Li2CO3(質量比)=82:8:10で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Example 1-2>
In preparing the resin solution, a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) filler was used as the lithium salt filler instead of the lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler. An aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF), and a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) filler are mixed with Al 2 O 3 : PVdF: Li 2 CO 3 (mass ratio) = 82: 8: 10. Mixed with. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<実施例1−3>
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、フッ化リチウム(LiF)フィラーを用いた。酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)とフッ化リチウム(LiF)フィラーとを、Al23:PVdF:LiF(質量比)=62:8:30で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Example 1-3>
As the lithium salt filler, a lithium fluoride (LiF) filler was used in place of the lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler. Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF), and lithium fluoride (LiF) filler were mixed at Al 2 O 3 : PVdF: LiF (mass ratio) = 62: 8: 30. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

参考例1−4(出願当初の明細書の実施例1−4)
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーと共にフッ化リチウム(LiF)フィラーを用いた。酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)とリン酸リチウム(Li3PO4)フィラーとフッ化リチウム(LiF)フィラーとを、Al23:PVdF:Li3PO4:LiF(質量比)=32:8:30:30で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
< Reference Example 1-4 ( Example 1-4 of the original specification of the application) >
As a lithium salt filler, a lithium fluoride (LiF) filler was used together with a lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler. An aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF), a lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler, and a lithium fluoride (LiF) filler are mixed with Al 2 O 3 : PVdF: Li 3 PO 4 : LiF (mass ratio) was mixed at 32: 8: 30: 30. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<実施例1−5>
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、炭酸リチウム(Li2CO3)フィラーを用いた。酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)と炭酸リチウム(Li2CO3)フィラーとを、Al23:PVdF:Li2CO3(質量比)=91:8:1で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Example 1-5>
In preparing the resin solution, a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) filler was used as the lithium salt filler instead of the lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler. An aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF), and a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) filler are mixed with Al 2 O 3 : PVdF: Li 2 CO 3 (mass ratio) = 91: 8: 1. Mixed with. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<実施例1−6>
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、硫酸リチウム(Li2SO4)フィラーを用いた。酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)と硫酸リチウム(Li2SO4)フィラーとを、Al23:PVdF:Li2SO4(質量比)=12:8:80で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Example 1-6>
In preparing the resin solution, a lithium sulfate (Li 2 SO 4 ) filler was used as the lithium salt filler instead of the lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler. An aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF), and a lithium sulfate (Li 2 SO 4 ) filler are mixed with Al 2 O 3 : PVdF: Li 2 SO 4 (mass ratio) = 12: 8: 80. Mixed with. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<実施例1−7>
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、硝酸リチウム(LiNO3)フィラーを用いた。酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)と硝酸リチウム(LiNO3)フィラーとを、Al23:PVdF:LiNO3(質量比)=72:8:20で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Example 1-7>
In preparing the resin solution, a lithium nitrate (LiNO 3 ) filler was used as the lithium salt filler instead of the lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler. Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF), and lithium nitrate (LiNO 3 ) filler were mixed at Al 2 O 3 : PVdF: LiNO 3 (mass ratio) = 72: 8: 20. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<実施例1−8>
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、式(A−2)のリチウム塩フィラー(1,3−プロパンジスルホン酸二リチウムフィラー)を用いた。酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)と式(A−2)のリチウム塩フィラーとを、Al23:PVdF:式(A−2)のリチウム塩フィラー(質量比)=42:8:50で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Example 1-8>
In the preparation of the resin solution, instead of lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler, lithium salt filler of formula (A-2) (dilithium filler of 1,3-propanedisulfonic acid) is used as the lithium salt filler. Using. An aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF) and a lithium salt filler of the formula (A-2) are mixed with an Al 2 O 3 : PVdF: lithium salt filler of the formula (A-2) (mass ratio). ) = 42: 8: 50. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<実施例1−9>
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、式(B−4)のリチウム塩フィラー(3−ヒドロキシプロパンスルホン酸リチウムフィラー)を用いた。酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)と式(B−4)のリチウム塩フィラーとを、Al23:PVdF:式(B−4)のリチウム塩フィラー(質量比)=32:8:60で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Example 1-9>
In preparing the resin solution, a lithium salt filler of formula (B-4) (lithium 3-hydroxypropanesulfonate) was used instead of the lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler as the lithium salt filler. . An aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler, polyvinylidene fluoride (PVdF), and a lithium salt filler of the formula (B-4), an Al 2 O 3 : PVdF: lithium salt filler of the formula (B-4) (mass ratio) ) = 32: 8: 60. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<比較例1−1>
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーを用いず、酸化アルミニウム(Al23)フィラーとポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、Al23:PVdF(質量比)=92:8で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして多層セパレータを作製した。
<Comparative Example 1-1>
In preparing the resin solution, as the lithium salt filler, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler is not used, but aluminum oxide (Al 2 O 3 ) filler and polyvinylidene fluoride (PVdF) are mixed with Al 2 O 3. : PVdF (mass ratio) = 92: 8. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<比較例1−2>
機能性樹脂層を設けず、基材層(参考例1−1と同様のポリエチレン微多孔膜)のみの単層セパレータを用いた。
<Comparative Example 1-2>
A single layer separator having only a base material layer (the same polyethylene microporous membrane as in Reference Example 1-1) was used without providing a functional resin layer.

<比較例1−3>
樹脂溶液の調製の際に、酸化アルミニウム(Al23)を混合せず、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、炭酸リチウム(Li2CO3)フィラーを用いた。ポリフッ化ビニリデン(PVdF)と炭酸リチウム(Li2CO3)フィラーとを、PVdF:Li2CO3(質量比)=8:92で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Comparative Example 1-3>
In preparing the resin solution, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is not mixed, and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) filler is used instead of lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler as a lithium salt filler. Using. Polyvinylidene fluoride (PVdF) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) filler were mixed at PVdF: Li 2 CO 3 (mass ratio) = 8: 92. Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

<比較例1−4>
樹脂溶液の調製の際に、リン酸リチウム(Li3PO4)フィラーの代わりに、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)フィラーを用いた。酸化アルミニウム(Al23)とポリフッ化ビニリデン(PVdF)とヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)フィラーとをAl23:PVdF:LiPF6(質量比)=30:8:62で混合した。以上のこと以外は、参考例1−1と同様にして、多層セパレータを作製した。
<Comparative Example 1-4>
In preparing the resin solution, a lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) filler was used instead of the lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) filler. Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), polyvinylidene fluoride (PVdF), and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) filler were mixed at Al 2 O 3 : PVdF: LiPF 6 (mass ratio) = 30: 8: 62. . Except for the above, a multilayer separator was produced in the same manner as in Reference Example 1-1.

(非水電解質電池の評価)
参考例1−1、参考例1−4、実施例1−2実施例1−3、実施例1−5〜実施例1−9および比較例1〜比較例4の各セパレータを用いて、以下のように2016サイズのコイン型電池を作製し、45℃環境での100サイクル時の容量維持率を測定した。
(Evaluation of non-aqueous electrolyte battery)
Using each separator of Reference Example 1-1 , Reference Example 1-4, Example 1-2 to Example 1-3, Example 1-5 to Example 1-9 and Comparative Example 1 to Comparative Example 4, A 2016 size coin type battery was prepared as follows, and the capacity retention rate at 100 cycles in a 45 ° C. environment was measured.

(正極の作製)
正極としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)と、導電剤としてカーボンブラックと、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、LiCoO2:カーボンブラック:ポリフッ化ビニリデン=85:5:10(質量比)で混合し、N−メチル−2−ピロリドンに十分に分散させて正極合剤スラリーとした。
(Preparation of positive electrode)
Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode, carbon black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride as a binder were mixed in a LiCoO 2 : carbon black: polyvinylidene fluoride = 85: 5: 10 (mass ratio). Then, it was sufficiently dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a positive electrode mixture slurry.

次に、正極合剤スラリーを正極集電体(Al箔)に塗布し、乾燥させて、N−メチル−2−ピロリドンを揮発させた後、一定圧力で圧縮成型して帯状の正極を作製した。   Next, the positive electrode mixture slurry was applied to a positive electrode current collector (Al foil), dried, and N-methyl-2-pyrrolidone was volatilized, followed by compression molding at a constant pressure to produce a strip-shaped positive electrode. .

(負極の作製)
負極活物質として黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、黒鉛:ポリフッ化ビニリデン=90:10(質量比)で混合し、N−メチル−2−ピロリドンに十分に分散させて負極合剤スラリーとした。
(Preparation of negative electrode)
Graphite as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride as a binder are mixed in a ratio of graphite: polyvinylidene fluoride = 90: 10 (mass ratio) and sufficiently dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to be a negative electrode mixture A slurry was obtained.

次に、負極合剤スラリーを負極集電体(Cu箔)に塗布し、乾燥させて、N−メチル−2−ピロリドンを揮発させた後、一定圧力で圧縮成型して帯状の負極を作製した。   Next, the negative electrode mixture slurry was applied to a negative electrode current collector (Cu foil), dried, and N-methyl-2-pyrrolidone was volatilized, followed by compression molding at a constant pressure to produce a strip-shaped negative electrode. .

(非水電解液の調製)
非水溶媒としてエチレンカーボネート(EC):ジメチルカーボネート(DMC)を、EC:DMC(体積比)=4:6の割合で混合したものを使用した。また、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を用い、非水溶媒に対して1.0mol/Lを溶解させて非水電解液とした。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
As the non-aqueous solvent, a mixture of ethylene carbonate (EC): dimethyl carbonate (DMC) at a ratio of EC: DMC (volume ratio) = 4: 6 was used. Further, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was used as an electrolyte salt, and 1.0 mol / L was dissolved in a non-aqueous solvent to obtain a non-aqueous electrolyte.

(非水電解質電池の組み立て)
上述のようにして作製した帯状の正極および負極を円板状に打ち抜き、正極と負極と作製したセパレータとを、正極、セパレータ、負極の順に積層して正極缶に収納した。次に、電池缶内に、上述の非水電解液を注液した後、表面にアスファルトが塗布されたガスケットを介して正極缶と負極缶とをかしめた。以上により2016サイズのコイン型電池を得た。
(Assembly of non-aqueous electrolyte battery)
The belt-like positive electrode and negative electrode produced as described above were punched into a disc shape, and the positive electrode, the negative electrode, and the produced separator were laminated in the order of the positive electrode, the separator, and the negative electrode, and stored in the positive electrode can. Next, after pouring the above-mentioned non-aqueous electrolyte into the battery can, the positive electrode can and the negative electrode can were caulked through a gasket having a surface coated with asphalt. As a result, a 2016 size coin type battery was obtained.

(評価)
(容量維持率の測定)
作製したコイン型電池を、満充電状態における開回路電圧が4.35Vとなるように充電した後、0.2Cの定電流で、3.0Vとなるまで放電を行った際の放電容量(初回容量)を測定した。このあと、同様の条件で100サイクル目まで充放電を行い、100サイクル目の放電容量を測定した。そして、容量維持率を下記の式により算出した。
容量維持率[%]=(100サイクル目の放電容量/初回容量)×100
(Evaluation)
(Measurement of capacity maintenance rate)
After the prepared coin-type battery was charged so that the open circuit voltage in a fully charged state was 4.35 V, the discharge capacity when discharging to 3.0 V at a constant current of 0.2 C (first time Capacity). Thereafter, charging and discharging were performed up to the 100th cycle under the same conditions, and the discharge capacity at the 100th cycle was measured. Then, the capacity retention rate was calculated by the following formula.
Capacity maintenance ratio [%] = (discharge capacity at the 100th cycle / initial capacity) × 100

(5V過充電時の絶縁性テスト)
作製したコイン型電池を外部電圧5.00Vとして充電状態を3日間維持し、漏れ電流値を測定することで絶縁性を評価した。テスト流量まで漏れ電流値の上昇が見られなかったものについては「OK」、漏れ電流値が上昇したものは「NG」とした。
(Insulation test at 5V overcharge)
The manufactured coin-type battery was maintained at a charge state for 3 days with an external voltage of 5.00 V, and the insulation property was evaluated by measuring the leakage current value. The case where no increase in leakage current value was observed up to the test flow rate was “OK”, and the case where the leakage current value increased was “NG”.

なお、参考例1−1のセパレータを用いた作製したコイン型電池を、「容量維持率の測定」と同条件で充放電を1サイクルした後、セパレータ中の無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比を確認したところ、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、樹脂溶液調製時の混合比とほぼ同様であった。すなわち、セパレータ中の無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、電池駆動後においても、樹脂溶液調製時の混合比から大きな変化がない傾向にあることが確認できた。 In addition, after carrying out 1 cycle of charging / discharging on the coin-type battery produced using the separator of the reference example 1-1 on the same conditions as "a measurement of a capacity | capacitance maintenance rate", the inorganic oxide filler in a separator, a lithium salt filler, As a result, the mixing ratio of the inorganic oxide filler and the lithium salt filler was almost the same as the mixing ratio at the time of preparing the resin solution. That is, it was confirmed that the mixing ratio of the inorganic oxide filler and the lithium salt filler in the separator tends not to change greatly from the mixing ratio at the time of preparing the resin solution even after driving the battery.

表1に「容量維持率の測定」および「5V過充電時の絶縁性テスト」の測定結果を示す。   Table 1 shows the measurement results of “Measurement of capacity maintenance ratio” and “Insulation test at 5 V overcharge”.

Figure 0005853639
Figure 0005853639

表1に示すように、参考例1−1、参考例1−4、実施例1−2実施例1−3、実施例1−5〜実施例1−9では、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーのアルミナフィラーと、リチウム塩フィラーとを含むことによって、絶縁性を向上できると共に、機能性樹脂層にリチウム塩フィラーを含まない比較例1−1や、機能性樹脂層を備えていない比較例1−2より放電容量維持率を向上できた。このように放電容量維持率を向上できた効果のメカニズムについては厳密には解明されていないが、例えば、以下のことが考えられる。すなわち、充電状態において高電圧側の正極と接する機能性樹脂層中のリチウム塩が、電解液中に溶出し、正極および負極表面に析出して活物質表面に被膜を形成することで、活物質の劣化を抑制しているものと考えられる。また、比較例1−2では、機能性樹脂層を備えていないため、漏れ電流防止効果が発揮されなく、絶縁性が悪かった。また、比較例1−3では、機能性樹脂層が無機酸化物フィラーを備えていないため、絶縁性が悪かった。すなわち、比較例1−3では、充電電圧5.00VでLi2CO3の分解が促進され電解液中に溶解したため、機能性樹脂層の機能が消失し、漏れ電流防止効果が発揮されなかった。比較例1−4では、LiPF6がリチウムイオン二次電池に含まれる非水溶媒に可溶であるため、電解液の注液と同時に完全に溶解した。そのため、機能性樹脂層の本来の電池特性の低下を防止する機能が発揮されなかった。 As shown in Table 1, in Reference Example 1-1 , Reference Example 1-4, Example 1-2 to Example 1-3, and Example 1-5 to Example 1-9, By including an alumina filler of an inorganic oxide filler and a lithium salt filler, the insulating properties can be improved, and the functional resin layer includes Comparative Example 1-1 that does not include a lithium salt filler, and a functional resin layer. It was possible to improve the discharge capacity retention rate compared to Comparative Example 1-2. Although the mechanism of the effect of improving the discharge capacity retention rate has not been clarified strictly, for example, the following may be considered. That is, the lithium salt in the functional resin layer in contact with the positive electrode on the high voltage side in the charged state elutes in the electrolytic solution, precipitates on the positive electrode and negative electrode surfaces, and forms a film on the active material surface, thereby forming the active material It is thought that the deterioration of the is suppressed. Moreover, in Comparative Example 1-2, since the functional resin layer was not provided, the leakage current preventing effect was not exhibited and the insulation was poor. Moreover, in Comparative Example 1-3, since the functional resin layer was not provided with the inorganic oxide filler, insulation was bad. That is, in Comparative Example 1-3, since the decomposition of Li 2 CO 3 was promoted at a charging voltage of 5.00 V and dissolved in the electrolytic solution, the function of the functional resin layer disappeared, and the leakage current prevention effect was not exhibited. . In Comparative Example 1-4, LiPF 6 was soluble in the non-aqueous solvent contained in the lithium ion secondary battery, and thus completely dissolved simultaneously with the injection of the electrolytic solution. Therefore, the function which prevents the deterioration of the original battery characteristic of a functional resin layer was not exhibited.

参考例2−1(出願当初の明細書の実施例2−1)
以下のようにして、参考例2−1の非水電解質二次電池を作製した。
< Reference Example 2-1 ( Example 2-1 of Initial Specification of Application) >
The nonaqueous electrolyte secondary battery of Reference Example 2-1 was produced as follows.

(非水電解質材料の作製)
非水電解質材料を以下のように作製した。まず、非水電解液90質量部と、マトリックス高分子としてポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF:HFP=93.1:6.9(質量比))10質量部とを混合した混合材料を調製した。そして、この混合材料に対して、ィラーとして中心粒径0.3μmの炭化ケイ素(SiC)粉を、リチウム塩フィラーとして中心粒径0.3μmのリン酸リチウム(Li3PO4)粉を、炭化ケイ素(SiC)粉:リチウム塩粉:マトリックス高分子=45:5:50(質量比)となるように添加し、更に粘度調整用溶媒としてジメチルカーボネート(DMC)を添加して、粘度を50mPa・sに調整した。このとき、マトリックス高分子であるポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体の重量平均分子量は、60×104とした。なお、非水電解液は、エチレンカーボネート(EC)とプロピレンカーボネート(PC)を、エチレンカーボネート(EC):プロピレンカーボネート(PC)=6:4(質量比)の割合で混合した非水溶媒に対して、電解質塩としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を濃度が1.0mol/kg溶解させたものを用いた。なお、ジメチルカーボネート(DMC)は最終的には揮発させるため、電池内には残らない。
(Preparation of non-aqueous electrolyte material)
A non-aqueous electrolyte material was produced as follows. First, 90 parts by mass of the nonaqueous electrolyte and 10 parts by mass of a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF: HFP = 93.1: 6.9 (mass ratio)) as a matrix polymer were mixed. The material was prepared. Then, this mixed material, silicon carbide (SiC) powder having a center particle diameter of 0.3μm as off filler, a lithium phosphate (Li 3 PO 4) powder having a center particle diameter of 0.3μm as a lithium salt filler, Silicon carbide (SiC) powder: lithium salt powder: matrix polymer = 45: 5: 50 (mass ratio) is added, and dimethyl carbonate (DMC) is further added as a viscosity adjusting solvent, and the viscosity is 50 mPa・ Adjusted to s. At this time, the weight average molecular weight of the polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer as the matrix polymer was 60 × 10 4 . The non-aqueous electrolyte is a non-aqueous solvent in which ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) are mixed at a ratio of ethylene carbonate (EC): propylene carbonate (PC) = 6: 4 (mass ratio). Then, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte salt dissolved in a concentration of 1.0 mol / kg was used. Since dimethyl carbonate (DMC) is volatilized eventually, it does not remain in the battery.

(非水電解質二次電池の作製)
正極および負極の両面に上述の非水電解質材料を塗布し、溶剤を揮発させてゲル電解質
層を形成した。このとき、ゲル電解質中のィラーとリチウム塩フィラーとをあわせた量は、正極または負極の単位面積あたり0.6mg/cm2であった。正極および負極を厚み12μmの微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを介して積層して巻き取り、アルミニウムラミネートフィルムからなる外装材内に封入して非水電解質二次電池を得た。
(Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery)
The non-aqueous electrolyte material described above was applied to both the positive electrode and the negative electrode, and the solvent was volatilized to form a gel electrolyte layer. In this case, the combined amount of the full filler and a lithium salt filler in the gel electrolyte was 0.6mg per unit area of the positive or negative electrode / cm 2. The positive electrode and the negative electrode were laminated and wound through a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 12 μm, and sealed in an exterior material made of an aluminum laminate film to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery.

<実施例2−2>
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)粉の代わりに、炭酸リチウム(Li2CO3)粉を用いた。炭化ケイ素(SiC)粉とポリフッ化ビニリデン(PVdF)と炭酸リチウム(Li2CO3)粉との混合比を、SiC:PVdF:Li2CO3(質量比)=40:50:10とした。以上のこと以外は、参考例2−1と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
<Example 2-2>
As the lithium salt filler, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) powder was used instead of lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder. The mixing ratio of silicon carbide (SiC) powder, polyvinylidene fluoride (PVdF) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) powder was set to SiC: PVdF: Li 2 CO 3 (mass ratio) = 40: 50: 10. Except for the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained in the same manner as Reference Example 2-1.

<実施例2−3>
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)粉の代わりに、フッ化リチウム(LiF)粉を用いた。炭化ケイ素(SiC)粉とポリフッ化ビニリデン(PVdF)とフッ化リチウム(LiF)粉との混合比を、SiC:PVdF:LiF(質量比)=20:50:30とした。以上のこと以外は、参考例2−1と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
<Example 2-3>
As the lithium salt filler, lithium fluoride (LiF) powder was used instead of lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder. The mixing ratio of silicon carbide (SiC) powder, polyvinylidene fluoride (PVdF), and lithium fluoride (LiF) powder was SiC: PVdF: LiF (mass ratio) = 20: 50: 30. Except for the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained in the same manner as Reference Example 2-1.

<実施例2−4>
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム(Li3PO4)粉と共にフッ化リチウム(LiF)粉を用いた。炭化ケイ素(SiC)粉とポリフッ化ビニリデン(PVdF)とリン酸リチウム(Li3PO4)粉とフッ化リチウム(LiF)粉との混合比を、SiC:PVdF:Li3PO4:LiF(質量比)=50:40:5:5とした。以上のこと以外は、参考例2−1と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
<Example 2-4>
As the lithium salt filler, lithium fluoride (LiF) powder was used together with lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder. The mixing ratio of silicon carbide (SiC) powder, polyvinylidene fluoride (PVdF), lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder, and lithium fluoride (LiF) powder is calculated as follows: SiC: PVdF: Li 3 PO 4 : LiF (mass) Ratio) = 50: 40: 5: 5. Except for the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained in the same manner as Reference Example 2-1.

<実施例2−5>
炭化ケイ素(SiC)粉の代わりに窒化アルミニウム(AlN)粉を用いた。窒化アルミニウム(AlN)粉とポリフッ化ビニリデン(PVdF)粉とリン酸リチウム(Li3PO4)粉との混合比を、AlN:PVdF:Li3PO4(質量比)=45:30:25とした。以上のこと以外は、参考例2−1と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
<Example 2-5>
Aluminum nitride (AlN) powder was used instead of silicon carbide (SiC) powder. The mixing ratio of aluminum nitride (AlN) powder, polyvinylidene fluoride (PVdF) powder, and lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder is AlN: PVdF: Li 3 PO 4 (mass ratio) = 45: 30: 25 did. Except for the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained in the same manner as Reference Example 2-1.

<実施例2−6>
炭化ケイ素(SiC)粉の代わりに窒化ホウ素(BN)粉を用いた。窒化ホウ素(BN)粉とポリフッ化ビニリデン(PVdF)とリン酸リチウム(Li3PO4)粉との混合比を、BN:PVdF:Li3PO4(質量比)=60:20:20とした。以上のこと以外は、参考例2−1と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
<Example 2-6>
Boron nitride (BN) powder was used instead of silicon carbide (SiC) powder. The mixing ratio of boron nitride (BN) powder, polyvinylidene fluoride (PVdF), and lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder was BN: PVdF: Li 3 PO 4 (mass ratio) = 60: 20: 20. . Except for the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained in the same manner as Reference Example 2-1.

<比較例2−1>
リン酸リチウム(Li3PO4)粉を用いず、炭化ケイ素(SiC)粉とポリフッ化ビニリデン(PVdF)との混合比を、SiC:PVdF(質量比)=50:50とした。以上のこと以外は、参考例2−1と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
<Comparative Example 2-1>
Lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) powder was not used, and the mixing ratio of silicon carbide (SiC) powder and polyvinylidene fluoride (PVdF) was SiC: PVdF (mass ratio) = 50: 50. Except for the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained in the same manner as Reference Example 2-1.

<比較例2−2>
ゲル電解質層を形成しなかった。すなわち、正極、負極、微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを積層および巻回した電極体を、外装材に収容した後、非水電解液を注入した。以上のこと以外は、参考例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 2-2>
A gel electrolyte layer was not formed. That is, an electrode body in which separators made of a positive electrode, a negative electrode, and a microporous polyethylene film were laminated and wound was housed in an exterior material, and then a non-aqueous electrolyte was injected. Except for the above, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 2-1.

<比較例2−3>
炭化ケイ素(SiC)粉を用いず、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)と炭酸リチウム(Li2CO3)との混合比を、PVdF:Li2CO3(質量比)=50:50とした。以上のこと以外は、参考例2−1と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
<Comparative Example 2-3>
Without using silicon carbide (SiC) powder, the mixing ratio of polyvinylidene fluoride (PVdF) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was PVdF: Li 2 CO 3 (mass ratio) = 50: 50. Except for the above, a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained in the same manner as Reference Example 2-1.

(評価)
作製した参考例2−1、実施例2−2〜実施例2−6および比較例2−1〜比較例2−3の各非水電解質二次電池について、上記と同様にして、「45℃環境における100サイクル後の放電容量維持率」および「5V過充電時の絶縁性テスト」を行った。
(Evaluation)
About each nonaqueous electrolyte secondary battery of produced Reference Example 2-1 , Example 2-2 to Example 2-6, and Comparative Example 2-1 to Comparative Example 2-3, “45 ° C.” “Discharge capacity maintenance rate after 100 cycles in environment” and “insulation test at 5V overcharge” were performed.

放電容量維持率の測定結果および5V過充電時の絶縁性テストの結果を表2に示す。   Table 2 shows the measurement results of the discharge capacity retention ratio and the results of the insulation test at the time of 5 V overcharge.

Figure 0005853639
Figure 0005853639

表2に示すように、参考例2−1〜、実施例2−2〜実施例2−6では、機能性樹脂層に、ィラー(炭化ケイ素(SiC)粉、窒化ホウ素(BN)粉または窒化アルミニウム(AlN)粉)と、リチウム塩フィラーとを含むことによって、絶縁性を向上できると共に、機能性樹脂層にリチウム塩フィラーを含まない比較例2−1や、機能性樹脂層を備えていない比較例2−2より放電容量維持率を向上できた。また、比較例2−2では、機能性樹脂層を備えていないため、漏れ電流防止効果が発揮されなく、絶縁性が悪かった。また、比較例2−3では、機能性樹脂層がフィラー(炭化ケイ素(SiC)粉、窒化ホウ素(BN)粉または窒化アルミニウム(AlN)粉)を備えていないため、絶縁性が悪かった。 As shown in Table 2, Reference Examples 2-1, Example 2-2 to Example 2-6, the functional resin layer, off filler (silicon carbide (SiC) powder, boron nitride (BN) powder or By including aluminum nitride (AlN) powder) and a lithium salt filler, the insulation can be improved, and the functional resin layer includes a comparative example 2-1 that does not include a lithium salt filler, and a functional resin layer. It was possible to improve the discharge capacity retention rate compared to Comparative Example 2-2. Moreover, in Comparative Example 2-2, since the functional resin layer was not provided, the leakage current preventing effect was not exhibited and the insulation was poor. Moreover, in Comparative Example 2-3, the functional resin layer did not include a filler ( silicon carbide (SiC) powder, boron nitride (BN) powder, or aluminum nitride (AlN) powder), and thus insulation was poor.

8.他の実施の形態
本技術は、上述した本技術の実施の形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。上述の実施の形態では、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、例えば、ニッケル水素電池、ニッケルカドミニウム電池、リチウム−二酸化マンガン電池、リチウム−硫化鉄電池などにも適用可能である。また、例えば、第3の実施の形態において、電解質として、ゲル状の電解質層45の代わりに、液状の電解液を用いた電池構成としてもよい。
8). Other Embodiments The present technology is not limited to the above-described embodiments of the present technology, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present technology. In the above-described embodiment, the lithium ion secondary battery has been described as an example. However, the present invention can be applied to, for example, a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, a lithium-manganese dioxide battery, and a lithium-iron sulfide battery. In addition, for example, in the third embodiment, a battery configuration using a liquid electrolyte instead of the gel electrolyte layer 45 may be used as the electrolyte.

また、上述した実施の形態および実施例では、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池について説明したが、本技術は、負極活物質にリチウム金属を用い、負極の容量が、リチウムの析出および溶解による容量成分により表されるいわゆるリチウム金属二次電池、または、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の充電容量を正極の充電容量よりも小さくすることにより、負極の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるようにしたリチウムイオン二次電池についても同様に適用することができる。本技術では、上記のように、負極において充電時にリチウムが析出し、放電時にリチウムが溶解するようなものも、リチウムイオン二次電池に含むものとする。   In the above-described embodiments and examples, a so-called lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium has been described. The charge capacity of a so-called lithium metal secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium, or the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium is greater than the charge capacity of the positive electrode The same applies to a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium, and is represented by the sum thereof. Can be applied to. In the present technology, as described above, the lithium ion secondary battery includes a battery in which lithium is deposited at the time of charging and dissolved at the time of discharging.

さらに、上述した実施の形態においては、巻回構造を有する非水電解質二次電池について説明したが、この発明は、例えば正極および負極をつづら状に折り畳んだり、あるいは複数の正極および負極を積み重ねた構造を有する積層型電池についても同様に適用することができる。さらに、電池の形状についても限定されるものではなく、角型の電池などについても適用することができる。さらに、二次電池に限定されず、一次電池にも適用可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the non-aqueous electrolyte secondary battery having a winding structure has been described. However, for example, in the present invention, the positive electrode and the negative electrode are folded in a zigzag manner, or a plurality of positive electrodes and negative electrodes are stacked. The present invention can be similarly applied to a stacked battery having a structure. Further, the shape of the battery is not limited, and the present invention can also be applied to a rectangular battery. Furthermore, it is not limited to a secondary battery, but can be applied to a primary battery.

また、本技術は、以下の構成をとることもできる。
[1]
正極と、
負極と、
上記正極および上記負極の間にある絶縁層と
を備え、
上記絶縁層は、第1の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池。
[2]
上記絶縁層は、少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第1の高分子材料と異なる第2の高分子材料を含み、
上記第2の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む[1]に記載のリチウムイオン電池。
[3]
上記樹脂層は、多孔構造を有する[1]〜[2]の何れかに記載のリチウムイオン電池。
[4]
上記多孔構造は、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である[3]に記載のリチウムイオン電池。
[5]
上記無機酸化物フィラーは、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素からなる群から選ばれた少なくとも1種である[1]〜[4]の何れかに記載のリチウムイオン電池。
[6]
上記リチウム塩フィラーは、リン酸リチウム、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式(A)で表されるリチウム塩、一般式(B)で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも1種である[1]〜[5]の何れかに記載のリチウムイオン電池。

Figure 0005853639
(式中、a、b、c、dはそれぞれ0以上の整数である。a、b、c、dの和は2以上の整数であり、aとbとの和は1以上の整数である。e、f、g、hはそれぞれ1以上の整数である。R1およびR2は、いずれも1価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。R3は、a、b、c、dの和を価数とする基である。)
Figure 0005853639
(式中、R4は(a1+b1+c1)価の基である。a1、d1、およびnは1以上の整数であり、b1およびc1は0以上の整数である。ただし、(b1+c1)≧1である。)
[7]
上記無機酸化物フィラーと、上記リチウム塩フィラーとの質量比(無機酸化物フィラー:リチウム塩フィラー)は、1:99〜98:2の範囲内である[1]〜[6]の何れかに記載のリチウムイオン電池。
[8]
上記第1の高分子材料は、耐熱性樹脂およびフッ素系樹脂の少なくとも1種を含む[1]〜[7]の何れかに記載のリチウムイオン電池。
[9]
上記フッ素系樹脂は、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン共重合体およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選ばれた少なくとも1種を含み、
上記耐熱性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリアミドからなる群から選ばれた少なくとも1種を含む[8]に記載のリチウムイオン電池。
[10]
溶媒および電解質塩を含む電解液をさらに備えた[1]〜[9]の何れかに記載のリチウムイオン電池。
[11]
上記樹脂層は、上記電解液により上記第1の高分子材料が膨潤されたゲル状のイオン伝導体を含む[10]に記載のリチウムイオン電池。
[12]
上記絶縁層は、上記電解液により膨潤された第3の高分子材料を含むゲル状の電解質層をさらに有する[10]に記載のリチウムイオン電池。
[13]
第1の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備えたセパレータ。
[14]
少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第1の高分子材料と異なる第2の高分子材料を含み、
上記第2の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む[13]に記載のセパレータ。
[15]
[1]〜[12]の何れかに記載のリチウムイオン電池と、
上記リチウムイオン電池について制御する制御部と、
上記リチウムイオン電池を内包する外装を有する電池パック。
[16]
[1]〜[12]の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池から電力の供給を受ける電子機器。
[17]
[1]〜[12]の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記リチウムイオン電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
[18]
[1]〜[12]の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
[19]
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記リチウムイオン電池の充放電制御を行う[18]に記載の蓄電装置。
[20]
[1]〜[12]の何れかに記載のリチウムイオン電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記リチウムイオン電池に電力が供給される電力システム。 The present technology can also have the following configurations.
[1]
A positive electrode;
A negative electrode,
An insulating layer between the positive electrode and the negative electrode,
The insulating layer is a lithium ion battery having a resin layer including a first polymer material, an inorganic oxide filler, and a lithium salt filler.
[2]
The insulating layer further includes a base material layer having a porous structure in which the resin layer is provided on at least one main surface,
The base material layer includes a second polymer material different from the first polymer material,
The lithium ion battery according to [1], wherein the second polymer material includes a polyolefin resin.
[3]
The lithium ion battery according to any one of [1] to [2], wherein the resin layer has a porous structure.
[4]
The porous structure according to [3], wherein the porous structure is a porous interconnected structure in which the pores are interconnected.
[5]
[1] to [4], wherein the inorganic oxide filler is at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, silicon dioxide, silicon carbide, aluminum nitride, and boron nitride. The lithium ion battery in any one.
[6]
The lithium salt filler is lithium phosphate, lithium carbonate, lithium fluoride, lithium sulfate, lithium nitrate, lithium tetraborate, lithium metaborate, lithium pyrophosphate, lithium tripolyphosphate, lithium orthosilicate, lithium metasilicate, oxalic acid Any one of [1] to [5], which is at least one selected from the group consisting of dilithium, a lithium salt represented by the general formula (A), and a lithium salt represented by the general formula (B) Lithium-ion battery.
Figure 0005853639
(In the formula, a, b, c and d are each an integer of 0 or more. The sum of a, b, c and d is an integer of 2 or more, and the sum of a and b is an integer of 1 or more. E, f, g, and h are each an integer equal to or greater than 1. R1 and R2 are each a monovalent group and may be bonded to each other to form a ring, and R3 represents a, b, This is a group having the valence of the sum of c and d.)
Figure 0005853639
(In the formula, R4 is a (a1 + b1 + c1) -valent group. A1, d1, and n are integers of 1 or more, and b1 and c1 are integers of 0 or more, provided that (b1 + c1) ≧ 1. )
[7]
The mass ratio of the inorganic oxide filler to the lithium salt filler (inorganic oxide filler: lithium salt filler) is any one of [1] to [6] in the range of 1:99 to 98: 2. The lithium ion battery as described.
[8]
The lithium ion battery according to any one of [1] to [7], wherein the first polymer material includes at least one of a heat resistant resin and a fluorine resin.
[9]
The fluororesin includes at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, a vinylidene fluoride copolymer and polytetrafluoroethylene,
The heat-resistant resin includes at least one selected from the group consisting of polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyarylate, polyetherimide, polyamideimide, polyimide and polyamide [8]. Lithium-ion battery.
[10]
The lithium ion battery according to any one of [1] to [9], further comprising an electrolytic solution containing a solvent and an electrolyte salt.
[11]
The lithium ion battery according to [10], wherein the resin layer includes a gel ion conductor in which the first polymer material is swollen by the electrolytic solution.
[12]
The lithium ion battery according to [10], wherein the insulating layer further includes a gel electrolyte layer containing a third polymer material swollen by the electrolytic solution.
[13]
The separator provided with the resin layer which contains a 1st polymeric material, an inorganic oxide filler, and a lithium salt filler, and has a porous structure.
[14]
It further has a base material layer having a porous structure in which the resin layer is provided on at least one main surface,
The base material layer includes a second polymer material different from the first polymer material,
The separator according to [13], wherein the second polymer material includes a polyolefin resin.
[15]
The lithium ion battery according to any one of [1] to [12],
A control unit for controlling the lithium ion battery;
A battery pack having an exterior housing the lithium ion battery.
[16]
It has a lithium ion battery in any one of [1]-[12],
An electronic device that is supplied with power from the lithium ion battery.
[17]
It has a lithium ion battery in any one of [1]-[12],
A conversion device that receives supply of electric power from the lithium ion battery and converts it into driving force of the vehicle;
An electric vehicle comprising: a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the lithium ion battery.
[18]
It has a lithium ion battery in any one of [1]-[12],
A power storage device that supplies electric power to an electronic device connected to the lithium ion battery.
[19]
A power information control device that transmits and receives signals to and from other devices via a network,
The power storage device according to [18], wherein charge / discharge control of the lithium ion battery is performed based on information received by the power information control device.
[20]
[1] A power system that receives power from the lithium ion battery according to any one of [12], or that supplies power to the lithium ion battery from a power generation device or a power network.

1・・・電池缶、2・・・正極、2A・・・正極集電体、2・・・正極集電体、2B・・・正極合剤層、3・・・負極、3A・・・負極集電体、3B・・・負極合剤層、4・・・セパレータ、4a・・・基材層、4b・・・機能性樹脂層、5、6・・・絶縁板、7・・・電池蓋、8・・・安全弁機構、9・・・熱感抵抗素子、10・・・ガスケット、11・・・ディスク板、12・・・センターピン、13・・・正極リード、14・・・負極リード、20・・・巻回電極体、30・・・電池素子、32・・・正極リード、33・・・負極リード、34、35・・・樹脂片、36・・・凹部、37・・・外装材、42・・・正極、42A・・・正極集電体、42B・・・正極合剤層、43・・・負極、43A・・・負極集電体、43B・・・負極合剤層、44・・・セパレータ、45・・・電解質層、46・・・絶縁層、50・・・電池素子、54・・・セパレータ、55・・・電解質層、56・・・絶縁層、301・・・組電池、301a・・・二次電池、302a・・・充電制御スイッチ、303a・・・放電制御スイッチ、303b・・・放電制御スイッチ、303b・・・ダイオード、304・・・スイッチ部、307・・・電流検出抵抗、308・・・温度検出素子、310・・・制御部、311・・・電圧検出部、313・・・電流測定部、314・・・スイッチ制御部、317・・・メモリ、318・・・温度検出部、321・・・正極端子、322・・・負極端子、400・・・蓄電システム、401・・・住宅、402a・・・火力発電、402b・・・原子力発電、402c・・・水力発電、402・・・集中型電力系統、403・・・蓄電装置、404・・・発電装置、405・・・電力消費装置、405a・・・冷蔵庫、405b・・・空調装置、405c・・・テレビジョン受信機、405d・・・風呂、406・・・電動車両、406a・・・電気自動車、406b・・・ハイブリッドカー、406c・・・電気バイク、407・・・スマートメータ、408・・・パワーハブ、409・・・電力網、410・・・制御装置、411・・・センサ、412・・・情報網、413・・・サーバ、500・・・ハイブリッド車両、501・・・エンジン、502・・・発電機、503・・・電力駆動力変換装置、504a・・・駆動輪、504b・・・駆動輪、504a、504b・・・駆動輪、505a、505b・・・車輪、508・・・バッテリー、509・・・車両制御装置、510・・・各種センサ、511・・・充電口   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery can, 2 ... Positive electrode, 2A ... Positive electrode collector, 2 ... Positive electrode collector, 2B ... Positive electrode mixture layer, 3 ... Negative electrode, 3A ... Negative electrode current collector, 3B ... Negative electrode mixture layer, 4 ... Separator, 4a ... Base material layer, 4b ... Functional resin layer, 5, 6 ... Insulating plate, 7 ... Battery lid, 8 ... Safety valve mechanism, 9 ... Heat sensitive resistance element, 10 ... Gasket, 11 ... Disc plate, 12 ... Center pin, 13 ... Positive electrode lead, 14 ... Negative electrode lead, 20 ... wound electrode body, 30 ... battery element, 32 ... positive electrode lead, 33 ... negative electrode lead, 34, 35 ... resin piece, 36 ... recess, 37 ..Exterior material, 42... Positive electrode, 42A... Positive electrode current collector, 42B... Positive electrode mixture layer, 43... Negative electrode, 43A. Mixture layer, 44 ... separator, 45 ... electrolyte layer, 46 ... insulating layer, 50 ... battery element, 54 ... separator, 55 ... electrolyte layer, 56 ... insulating layer , 301 ... assembled battery, 301a ... secondary battery, 302a ... charge control switch, 303a ... discharge control switch, 303b ... discharge control switch, 303b ... diode, 304 ... Switch unit, 307 ... Current detection resistor, 308 ... Temperature detection element, 310 ... Control unit, 311 ... Voltage detection unit, 313 ... Current measurement unit, 314 ... Switch control unit, 317 ... Memory, 318 ... Temperature detector, 321 ... Positive terminal, 322 ... Negative terminal, 400 ... Power storage system, 401 ... House, 402a ... Thermal power generation, 402b ..Nuclear power 402c: Hydroelectric power generation, 402: Centralized power system, 403 ... Power storage device, 404 ... Power generation device, 405 ... Power consumption device, 405a ... Refrigerator, 405b ... Air conditioning Device, 405c ... Television receiver, 405d ... Bath, 406 ... Electric vehicle, 406a ... Electric car, 406b ... Hybrid car, 406c ... Electric bike, 407 ... Smart Meter, 408 ... Power hub, 409 ... Power network, 410 ... Control device, 411 ... Sensor, 412 ... Information network, 413 ... Server, 500 ... Hybrid vehicle, 501 ... -Engine, 502 ... Generator, 503 ... Power driving force conversion device, 504a ... Driving wheel, 504b ... Driving wheel, 504a, 504b ... Driving wheel, 5 05a, 505b ... wheel, 508 ... battery, 509 ... vehicle control device, 510 ... various sensors, 511 ... charging port

Claims (18)

正極と、
負極と、
上記正極および上記負極の間にある絶縁層と
溶媒および電解質塩を含む電解液と
を備え、
上記絶縁層は、第1の高分子材料と無機酸化物、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素の少なくとも1種からなる第1のフィラーとリチウム塩からなる第2のフィラーとを含む樹脂層を有し、
上記リチウム塩は、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式(A)で表されるリチウム塩、一般式(B)で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも1種であるリチウムイオン電池。
Figure 0005853639
(式中、a、b、c、dはそれぞれ0以上の整数である。a、b、c、dの和は2以上の整数であり、aとbとの和は1以上の整数である。e、f、g、hはそれぞれ1以上の整数である。R1およびR2は、いずれも1価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。R3は、a、b、c、dの和を価数とする基である。)
Figure 0005853639
(式中、R4は(a1+b1+c1)価の基である。a1、d1、およびnは1以上の整数であり、b1およびc1は0以上の整数である。ただし、(b1+c1)≧1である。)
A positive electrode;
A negative electrode,
An insulating layer between the positive electrode and the negative electrode ;
An electrolyte solution containing a solvent and an electrolyte salt ; and
The insulating layer includes a first polymeric material, inorganic oxides, silicon carbide, resin layer containing a first filler comprising at least one of aluminum nitride and boron nitride, and a second filler consisting of lithium salt I have a,
The lithium salt is lithium carbonate, lithium fluoride, lithium sulfate, lithium nitrate, lithium tetraborate, lithium metaborate, lithium pyrophosphate, lithium tripolyphosphate, lithium orthosilicate, lithium metasilicate, dilithium oxalate, general formula A lithium ion battery that is at least one selected from the group consisting of a lithium salt represented by (A) and a lithium salt represented by formula (B) .
Figure 0005853639
(In the formula, a, b, c and d are each an integer of 0 or more. The sum of a, b, c and d is an integer of 2 or more, and the sum of a and b is an integer of 1 or more. E, f, g, and h are each an integer equal to or greater than 1. R1 and R2 are each a monovalent group and may be bonded to each other to form a ring, and R3 represents a, b, This is a group having the valence of the sum of c and d.)
Figure 0005853639
(In the formula, R4 is a (a1 + b1 + c1) -valent group. A1, d1, and n are integers of 1 or more, and b1 and c1 are integers of 0 or more, provided that (b1 + c1) ≧ 1. )
上記絶縁層は、少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第1の高分子材料と異なる第2の高分子材料を含み、
上記第2の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む請求項1に記載のリチウムイオン電池。
The insulating layer further includes a base material layer having a porous structure in which the resin layer is provided on at least one main surface,
The base material layer includes a second polymer material different from the first polymer material,
The lithium ion battery according to claim 1, wherein the second polymer material includes a polyolefin resin.
上記樹脂層は、多孔構造を有する請求項1〜2の何れか一項に記載のリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to any one of claims 1 to 2 , wherein the resin layer has a porous structure. 上記多孔構造は、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である請求項3に記載のリチウムイオン電池。   The lithium ion battery according to claim 3, wherein the porous structure is a porous interconnected structure in which pores are interconnected. 上記無機酸化は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウムおよび二酸化ケイからなる群から選ばれた少なくとも1種である請求項1〜4の何れか一項に記載のリチウムイオン電池。 The inorganic oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, lithium-ion battery according to any one of claims 1-4 is at least one selected from the group consisting of magnesium oxide and silicon dioxide. 上記第1のフィラーと、上記第2のフィラーとの質量比(第1のフィラー:第2のフィラー)は、1:99〜98:2の範囲内である請求項1〜5の何れか一項に記載のリチウムイオン電池。 The first filler, the weight ratio of the second filler (first filler: second filler) is 1: 99 to 98: in the second range is claims 1-5 any one of The lithium ion battery according to item . 上記第1の高分子材料は、耐熱性樹脂およびフッ素系樹脂の少なくとも1種を含み、
上記耐熱性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリアミドからなる群から選ばれた少なくとも1種からなる請求項1〜6の何れか一項に記載のリチウムイオン電池。
The first polymeric material, saw including at least one heat-resistant resin and a fluorine-based resin,
The heat-resistant resin, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyarylate, polyetherimide, polyamideimide, claim 1-6 comprising at least one selected from the group consisting of polyimide and polyamide The lithium ion battery according to any one of the above.
上記フッ素系樹脂は、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン共重合体およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選ばれた少なくとも1種を含請求項に記載のリチウムイオン電池。 The fluorine-based resin, polyvinylidene fluoride, lithium ion battery according to at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride copolymer and polytetrafluoroethylene including claim 7. 上記樹脂層は、上記電解液により上記第1の高分子材料が膨潤されたゲル状のイオン伝導体を含む請求項1〜8の何れか一項に記載のリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the resin layer includes a gel ion conductor in which the first polymer material is swollen by the electrolytic solution. 上記絶縁層は、上記電解液により膨潤された第3の高分子材料を含むゲル状の電解質層をさらに有する請求項1〜8の何れか一項に記載のリチウムイオン電池。 The lithium ion battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the insulating layer further includes a gel electrolyte layer containing a third polymer material swollen by the electrolyte solution. 第1の高分子材料と無機酸化物、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素の少なくとも1種からなる第1のフィラーとリチウム塩からなる第2のフィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備え
上記リチウム塩は、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式(A)で表されるリチウム塩、一般式(B)で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも1種である、溶媒および電解質塩を含む電解液を有するリチウムイオン電池用のセパレータ。
Figure 0005853639
(式中、a、b、c、dはそれぞれ0以上の整数である。a、b、c、dの和は2以上の整数であり、aとbとの和は1以上の整数である。e、f、g、hはそれぞれ1以上の整数である。R1およびR2は、いずれも1価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。R3は、a、b、c、dの和を価数とする基である。)
Figure 0005853639
(式中、R4は(a1+b1+c1)価の基である。a1、d1、およびnは1以上の整数であり、b1およびc1は0以上の整数である。ただし、(b1+c1)≧1である。)
A first polymeric material, inorganic oxides, silicon carbide, comprising: a first filler comprising at least one of aluminum nitride and boron nitride, and a second filler consisting of lithium salt, a resin layer having a porous structure equipped with a,
The lithium salt is lithium carbonate, lithium fluoride, lithium sulfate, lithium nitrate, lithium tetraborate, lithium metaborate, lithium pyrophosphate, lithium tripolyphosphate, lithium orthosilicate, lithium metasilicate, dilithium oxalate, general formula A separator for a lithium ion battery having an electrolytic solution containing a solvent and an electrolyte salt, which is at least one selected from the group consisting of a lithium salt represented by (A) and a lithium salt represented by formula (B) .
Figure 0005853639
(In the formula, a, b, c and d are each an integer of 0 or more. The sum of a, b, c and d is an integer of 2 or more, and the sum of a and b is an integer of 1 or more. E, f, g, and h are each an integer equal to or greater than 1. R1 and R2 are each a monovalent group and may be bonded to each other to form a ring, and R3 represents a, b, This is a group having the valence of the sum of c and d.)
Figure 0005853639
(In the formula, R4 is a (a1 + b1 + c1) -valent group. A1, d1, and n are integers of 1 or more, and b1 and c1 are integers of 0 or more, provided that (b1 + c1) ≧ 1. )
少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第1の高分子材料と異なる第2の高分子材料を含み、
上記第2の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む請求項1に記載のセパレータ。
It further has a base material layer having a porous structure in which the resin layer is provided on at least one main surface,
The base material layer includes a second polymer material different from the first polymer material,
The second polymeric material separator according to claim 1 1 comprising a polyolefin resin.
請求項1〜10の何れか一項に記載のリチウムイオン電池と、
上記リチウムイオン電池について制御する制御部と、
上記リチウムイオン電池を内包する外装を有する電池パック。
The lithium ion battery according to any one of claims 1 to 10 ,
A control unit for controlling the lithium ion battery;
A battery pack having an exterior housing the lithium ion battery.
請求項1〜10の何れか一項に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池から電力の供給を受ける電子機器。
It has a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 10 ,
An electronic device that is supplied with power from the lithium ion battery.
請求項1〜10の何れか一項に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記リチウムイオン電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
It has a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 10 ,
A conversion device that receives supply of electric power from the lithium ion battery and converts it into driving force of the vehicle;
An electric vehicle comprising: a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the lithium ion battery.
請求項1〜10の何れか一項に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
It has a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 10 ,
A power storage device that supplies electric power to an electronic device connected to the lithium ion battery.
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記リチウムイオン電池の充放電制御を行う請求項1に記載の蓄電装置。
A power information control device that transmits and receives signals to and from other devices via a network,
The power storage device according to claim 16 , wherein charge / discharge control of the lithium ion battery is performed based on information received by the power information control device.
請求項1〜10の何れか一項に記載のリチウムイオン電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記リチウムイオン電池に電力が供給される電力システム。 The electric power system which receives supply of electric power from the lithium ion battery as described in any one of Claims 1-10, or supplies electric power to the said lithium ion battery from an electric power generating apparatus or an electric power network.
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