JP5863631B2 - Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery.

1991年の商品化以来、リチウムイオン電池は携帯電話やゲーム機等の携帯機器用の二次電池として順調に市場を広げ、最も主要な二次電池の一つとなっている。近年は太陽電池や風力発電、スマートグリッド等と組み合わせた蓄電システム用電源、及び電気自動車用電源等として、広範に実用化が検討されており、その市場は拡大の一途をたどっている。   Since commercialization in 1991, lithium-ion batteries have steadily expanded the market as secondary batteries for portable devices such as mobile phones and game machines, and have become one of the most important secondary batteries. In recent years, a wide range of practical applications have been studied as power sources for power storage systems combined with solar cells, wind power generation, smart grids, etc., and power sources for electric vehicles, and the market is steadily expanding.

このように市場の拡大するリチウムイオン電池であるが、その用途によってさまざまな要求が寄せられている。特に携帯電話や携帯ゲーム機等のモバイル機器においては、高性能化、多機能化が進められた結果、電力消費が増大して、リチウムイオン電池の充放電容量の高容量化に対する強い要求が寄せられている。   As described above, the lithium-ion battery whose market is expanding has various demands depending on its application. Especially in mobile devices such as mobile phones and portable game machines, as a result of the advancement of high performance and multiple functions, power consumption has increased and there has been a strong demand for higher charge / discharge capacity of lithium ion batteries. It has been.

このような要求に答えるために負極材料としてシリコン(Si)を用いたリチウムイオン電池の開発が活発に進められている。Siは4200Ah/kgと現在主流であるカーボン(C)負極材料の10倍以上の理論容量を有しており、大幅な容量向上が期待できる。実際にSiを負極材料として用いると、少なくとも初回充放電容量は大幅に向上することが確認されている。しかし負極材料としてのSiには充電時に体積が4倍以上に膨張するという問題が存在する。この充放電によってSiは膨張、収縮を繰り返し、微粉化して電気的結合が寸断され、初期の容量が急激に減少してしまう。この課題を解消するためにSi結晶を微粉化する試み(非特許文献1)や、電解液にフルオロエチレンカーボネート(FEC)やビニレンカーボネート(VC)のような各種添加剤を添加する試みがなされている(特許文献1)。   In order to meet such demands, development of lithium ion batteries using silicon (Si) as a negative electrode material has been actively promoted. Si has a theoretical capacity of 4200 Ah / kg, which is 10 times or more that of the currently mainstream carbon (C) negative electrode material, and a significant improvement in capacity can be expected. It has been confirmed that when Si is actually used as the negative electrode material, at least the initial charge / discharge capacity is greatly improved. However, Si as a negative electrode material has a problem that the volume expands to 4 times or more during charging. By this charge and discharge, Si repeatedly expands and contracts, pulverizes and electrical coupling is broken, and the initial capacity is rapidly reduced. In order to solve this problem, attempts have been made to pulverize Si crystals (Non-patent Document 1) and attempts have been made to add various additives such as fluoroethylene carbonate (FEC) and vinylene carbonate (VC) to the electrolyte. (Patent Document 1).

特開2008−210618号公報JP 2008-210618A

第50回電池討論会予稿集、p.60(2009)Proceedings of the 50th Battery Conference, p.60 (2009)

しかし、非特許文献1に記載のSi結晶の微粉化や、特許文献1に記載の添加剤の添加によって、リチウムイオン電池の充放電サイクル特性がある程度向上するものの、まだ十分な性能が得られていない。   However, although the charge and discharge cycle characteristics of the lithium ion battery are improved to some extent by the pulverization of the Si crystal described in Non-Patent Document 1 and the addition of the additive described in Patent Document 1, sufficient performance is still obtained. Absent.

本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、高容量で、充放電サイクル特性に優れた非水電解質二次電池を提供する。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics.

本発明の非水電解質二次電池の製造方法は、正極、負極、非水電解質及びセパレータを含む非水電解質二次電池の製造方法であって、正極と、負極集電体の上にリチウムと合金化可能な材料を含む負極合剤層を形成した負極とを、セパレータを介して対向させて外装体の中に挿入する電池組立工程と、前記外装体の中に、ハロゲン置換された環状カーボネートを含む第1の電解液を注入して1回以上9回以下の回数で充放電を行う一次充放電工程と、前記外装体の中に、炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートを含む第2の電解液を注入して充放電を行う二次充放電工程とを含むことを特徴とする。   A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator, wherein lithium is formed on the positive electrode and the negative electrode current collector. A battery assembly step of inserting a negative electrode in which a negative electrode mixture layer containing a material capable of alloying is formed, into a package body so as to face each other through a separator, and a cyclic carbonate substituted with halogen in the package body A primary charging / discharging step of injecting a first electrolytic solution containing 1 to 9 times and charging and discharging a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond in the outer package. And a secondary charging / discharging step of charging / discharging by injecting the electrolyte solution 2.

本発明によれば、高容量で、充放電サイクル特性に優れた非水電解質二次電池を提供できる。   According to the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics can be provided.

図1Aは、本発明に係る非水電解質二次電池の一例を示す平面図であり、図1Bは図1Aの断面図である。FIG. 1A is a plan view showing an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. 1A. 図2は、図1A、Bに示す非水電解質二次電池の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIGS. 1A and 1B. 図3は、本発明に係る非水電解質二次電池の他の例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing another example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

本発明の非水電解質二次電池の製造方法は、正極、負極、非水電解質及びセパレータを含む非水電解質二次電池の製造方法であり、正極と、負極集電体の上にリチウムと合金化可能な材料を含む負極合剤層を形成した負極とを、セパレータを介して対向させて外装体の中に挿入する電池組立工程と、上記外装体の中に、ハロゲン置換された環状カーボネートを含む第1の電解液を注入して1回以上9回以下の回数で充放電を行う一次充放電工程と、上記外装体の中に、炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートを含む第2の電解液を注入して充放電を行う二次充放電工程とを含むことを特徴とする。   The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte and a separator, and lithium and an alloy are formed on the positive electrode and the negative electrode current collector. A battery assembly step of inserting a negative electrode formed with a negative electrode mixture layer containing a material that can be made into an exterior body with a separator interposed therebetween, and a halogen-substituted cyclic carbonate in the exterior body A first charging / discharging step of injecting the first electrolytic solution containing and charging / discharging at a frequency of 1 to 9 times, and a second containing a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond in the outer package. And a secondary charging / discharging step of charging / discharging by injecting the electrolyte solution.

上記一次充放電工程と上記二次充放電工程とを行うことにより、負極活物質としてリチウムと合金化可能な材料を用いても充放電サイクル特性に優れた非水電解質二次電池を提供できる。また、負極活物質としてリチウムと合金化可能な材料を用いることにより、高容量の非水電解質二次電池を提供できる。   By performing the primary charge / discharge step and the secondary charge / discharge step, a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics can be provided even when a material capable of being alloyed with lithium is used as the negative electrode active material. In addition, by using a material that can be alloyed with lithium as the negative electrode active material, a high-capacity nonaqueous electrolyte secondary battery can be provided.

以下、本発明に係る非水電解質二次電池及びその製造方法についてより具体的に説明する。   Hereinafter, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention and the manufacturing method thereof will be described more specifically.

(非水電解質二次電池の製造方法)
先ず、本発明の非水電解質二次電池の製造方法を説明する。
(Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery)
First, the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention is demonstrated.

本発明の非水電解質二次電池の製造方法は、後述する本発明に係る非水電解質二次電池を製造する方法であって、正極と、負極集電体の上にリチウムと合金化可能な材料を含む負極合剤層を形成した負極とを、セパレータを介して対向させて外装体の中に挿入する電池組立工程と、上記外装体の中に、ハロゲン置換された環状カーボネートを含む第1の電解液を注入して1回以上9回以下の回数で充放電を行う一次充放電工程と、上記外装体の中に、炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートを含む第2の電解液を注入して充放電を行う二次充放電工程とを含むことを特徴とする。   A non-aqueous electrolyte secondary battery manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention described later, and can be alloyed with lithium on a positive electrode and a negative electrode current collector. A battery assembly step of inserting a negative electrode in which a negative electrode mixture layer containing a material is formed into an exterior body so as to face each other with a separator interposed therebetween; and a first structure including a halogen-substituted cyclic carbonate in the exterior body A primary charging / discharging process in which the electrolytic solution is charged and discharged at a frequency of 1 to 9 times, and a second electrolytic solution containing a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond in the outer package. And a secondary charge / discharge step of charging and discharging by injecting.

上記一次充放電工程と上記二次充放電工程とを行うことにより、負極活物質としてリチウムと合金化可能な材料を用いても充放電サイクル特性に優れた非水電解質二次電池を提供できる。これは、上記一次充放電工程により負極活物質とハロゲン置換された環状カーボネートとが反応して、負極活物質の表面に酸化被膜が形成され、また、上記二次充放電工程により炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートが分解して、酸化被膜が形成された負極活物質の表面に更に有機被膜が形成されるため、上記有機被膜が上記酸化被膜の保護膜として機能して安定して負極活物質を覆うことが可能となり、負極活物質と非水電解質との反応が抑制され、その結果、負極活物質と非水電解質との反応による生じる高抵抗の反応生成物が減少し、充放電サイクル特性が向上すると考えられる。   By performing the primary charge / discharge step and the secondary charge / discharge step, a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics can be provided even when a material capable of being alloyed with lithium is used as the negative electrode active material. This is because the negative electrode active material reacts with the halogen-substituted cyclic carbonate in the primary charge / discharge step to form an oxide film on the surface of the negative electrode active material. Since the cyclic carbonate having a saturated bond is decomposed and an organic film is further formed on the surface of the negative electrode active material on which the oxide film is formed, the organic film functions as a protective film for the oxide film and stably functions as the negative electrode. It becomes possible to cover the active material, and the reaction between the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte is suppressed. As a result, the high-resistance reaction product generated by the reaction between the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte is reduced, and charge and discharge are reduced. It is thought that the cycle characteristics are improved.

上記電池組立工程は特に限定されず、通常の電池組立工程により行えばよい。但し、使用する負極は、負極集電体の上にリチウムと合金化可能な材料を含む負極合剤層を形成した負極を用いる。これにより、高容量の非水電解質二次電池を提供できる。   The battery assembly process is not particularly limited, and may be performed by a normal battery assembly process. However, the negative electrode used is a negative electrode in which a negative electrode mixture layer containing a material that can be alloyed with lithium is formed on a negative electrode current collector. Thereby, a high capacity non-aqueous electrolyte secondary battery can be provided.

上記一次充放電工程で用いる上記第1の電解液としては、ハロゲン置換された環状カーボネートを含む非水電解液を使用する。上記外装体の中に上記第1の電解液を注液して1回以上9回以下の回数で充放電を行うことにより、負極活物質の表面に酸化被膜が形成され、非水電解質と負極活物質との反応を抑制できる。   As said 1st electrolyte solution used at the said primary charging / discharging process, the non-aqueous electrolyte solution containing the halogen-substituted cyclic carbonate is used. By injecting the first electrolyte solution into the outer package and performing charge / discharge at a frequency of 1 to 9 times, an oxide film is formed on the surface of the negative electrode active material, and the nonaqueous electrolyte and the negative electrode Reaction with the active material can be suppressed.

また、上記ハロゲン置換された環状カーボネートとしては、下記一般式(1)で表される化合物を用いることができる。   Moreover, as said halogen-substituted cyclic carbonate, the compound represented by following General formula (1) can be used.

Figure 0005863631
Figure 0005863631

上記一般式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、水素、ハロゲン元素又は炭素数1〜10のアルキル基を表しており、アルキル基の水素の一部又は全部がハロゲン元素で置換されていてもよく、R1、R2、R3及びR4のうちの少なくとも1つはハロゲン元素であり、R1、R2、R3及びR4は、それぞれが異なっていてもよく、2つ以上が同一であってもよい。R1、R2、R3及びR4がアルキル基である場合、その炭素数は少ないほど好ましい。上記ハロゲン元素としては、フッ素が特に好ましい。 In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent hydrogen, a halogen element or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen of the alkyl group is halogen. may be substituted with an element, at least one of R 1, R 2, R 3 and R 4 are halogen, R 1, R 2, R 3 and R 4 are different from each Two or more may be the same. When R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are alkyl groups, the smaller the number of carbon atoms, the better. As the halogen element, fluorine is particularly preferable.

このようなハロゲン元素で置換された環状カーボネートの中でも、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)が特に好ましい。   Among the cyclic carbonates substituted with such a halogen element, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) is particularly preferable.

上記第1の電解液は、リチウム塩を有機溶媒に溶解した非水電解液にハロゲン置換された環状カーボネートを添加したものである。上記第1の電解液における上記ハロゲン置換された環状カーボネートの添加量は、第1の電解液の全体積に対して、0.3体積%以上30体積%以下とすればよい。   The first electrolytic solution is obtained by adding a halogen-substituted cyclic carbonate to a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent. The addition amount of the halogen-substituted cyclic carbonate in the first electrolytic solution may be 0.3 volume% or more and 30 volume% or less with respect to the total volume of the first electrolytic solution.

上記第1の電解液の非水電解液に用いるリチウム塩としては、例えば、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6等の無機リチウム塩、LiCF3SO3、LiCF3CO2、Li224(SO32、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、LiCn2n+1SO3(2≦n≦7)、LiN(RfOSO22〔ここで、Rfはフルオロアルキル基〕等の有機リチウム塩等を用いることができる。 Examples of the first lithium salt used in the non-aqueous electrolyte solution of the electrolyte solution, for example, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6 inorganic lithium salts such as, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (2 ≦ n ≦ 7), LiN (RfOSO 2 ) 2 [wherein Rf is a fluoroalkyl group] or an organic lithium salt can be used.

上記リチウム塩の非水電解液中の濃度としては、0.5〜1.5mol/Lとすることが好ましく、0.9〜1.25mol/Lとすることがより好ましい。   The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 to 1.5 mol / L, and more preferably 0.9 to 1.25 mol / L.

上記非水電解液に用いる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の鎖状カーボネート;プロピオン酸メチル等の鎖状エステル;γ−ブチロラクトン等の環状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等の鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル等のニトリル類;エチレングリコールサルファイト等の亜硫酸エステル類等が挙げられ、これらは2種以上混合して用いることもできる。   Examples of the organic solvent used in the non-aqueous electrolyte include cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; chain esters such as methyl propionate; Cyclic esters such as butyrolactone; chain ethers such as dimethoxyethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; acetonitrile, propionitrile, methoxy Nitriles such as propionitrile; sulfites such as ethylene glycol sulfite and the like can be mentioned, and these can be used in combination of two or more.

上記第1の電解液の上記外装体への注液量は特に限定されず、外装体内の電極群の全体が浸漬する量とすればよい。   The amount of the first electrolytic solution injected into the exterior body is not particularly limited, and may be an amount that the entire electrode group in the exterior body is immersed.

上記二次充放電工程で用いる上記第2の電解液としては、炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートを含む非水電解液を使用する。上記一次充放電工程の後に、更に上記外装体の中に上記第2の電解液を注液して充放電を行うことにより、負極活物質の上記酸化被膜の表面に更に有機被膜が形成され、上記有機被膜が上記酸化被膜の保護膜として機能するため、非水電解質と負極活物質との反応を安定して抑制できるため、非水電解質二次電池の充放電サイクル特性が向上すると考えられる。   As said 2nd electrolyte solution used at the said secondary charging / discharging process, the non-aqueous electrolyte solution containing the cyclic carbonate which has a carbon-carbon unsaturated bond is used. After the primary charge / discharge step, by further injecting the second electrolyte solution into the outer package and performing charge / discharge, an organic film is further formed on the surface of the oxide film of the negative electrode active material, Since the organic coating functions as a protective film for the oxide coating, the reaction between the non-aqueous electrolyte and the negative electrode active material can be stably suppressed. Therefore, it is considered that the charge / discharge cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are improved.

また、上記炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートとしては、例えば、ビニレンカーボネート(VC)等を使用できる。   Moreover, as a cyclic carbonate which has the said carbon-carbon unsaturated bond, vinylene carbonate (VC) etc. can be used, for example.

上記第2の電解液は、リチウム塩を有機溶媒に溶解した非水電解液に炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートを添加したものである。上記第2の電解液における上記炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートの添加量は、第2の電解液の全体積に対して、10体積%以上60体積%以下とすればよい。   The second electrolytic solution is obtained by adding a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond to a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent. The addition amount of the cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond in the second electrolytic solution may be 10% by volume or more and 60% by volume or less with respect to the total volume of the second electrolytic solution.

上記第2の電解液に用いる非水電解液としては、上記第1の電解液で用いる非水電解液と同じものが使用できる。上記第2の電解液の上記外装体への注液量は特に限定されず、上記第2の電解液を注液した後の外装体内の非水電解液中における上記炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量が、非水電解液の全体積に対して、0.1体積%以上10体積%以下となる量とすればよい。   As the nonaqueous electrolytic solution used for the second electrolytic solution, the same nonaqueous electrolytic solution used for the first electrolytic solution can be used. The amount of the second electrolytic solution injected into the outer package is not particularly limited, and the carbon-carbon unsaturated bond in the nonaqueous electrolytic solution in the outer package after the second electrolytic solution is injected. What is necessary is just to set it as the quantity from which content of the cyclic carbonate to have will be 0.1 volume% or more and 10 volume% or less with respect to the whole volume of a non-aqueous electrolyte.

また、上記二次充放電工程における充放電回数は特に限定されず、生産効率を考慮して1回以上行えばよい。   The number of times of charging / discharging in the secondary charging / discharging step is not particularly limited, and may be performed once or more in consideration of production efficiency.

上記二次充放電工程後の非水電解液は、本発明に係る非水電解質二次電池の非水電解質としてそのまま使用できるため、上記二次充放電工程後に外装体を完全に封止することにより本発明に係る非水電解質二次電池を製造できる。   Since the non-aqueous electrolyte after the secondary charge / discharge step can be used as it is as the non-aqueous electrolyte of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the exterior body is completely sealed after the secondary charge / discharge step. Thus, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention can be manufactured.

(非水電解質二次電池)
次に、本発明に係る非水電解質二次電池について説明する。本発明に係る非水電解質二次電池は、正極、負極、非水電解質及びセパレータを備えている。
(Non-aqueous electrolyte secondary battery)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte, and a separator.

〔負極〕
上記負極には、例えば、負極活物質、バインダ及び必要に応じて導電助剤等を含む負極合剤層を、集電体の片面又は両面に塗布して形成したもの、又は、負極活物質を集電体の片面又は両面に直接真空製膜等で形成したものが使用できる。
[Negative electrode]
For the negative electrode, for example, a negative electrode active material, a binder, and a negative electrode mixture layer containing a conductive auxiliary agent as required are formed on one or both sides of a current collector, or a negative electrode active material What formed by the vacuum film-forming etc. directly on the single side | surface or both surfaces of a collector can be used.

<負極活物質>
上記負極活物質には、リチウム(Li)と合金化可能な材料を用いる。上記Liと合金化可能な材料としては、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Ge、Pb、Si、Sn、Sb、Bi等のLiと合金化可能な元素の単体、及びこれらの元素の合金等が使用できる。上記Liと合金化可能な元素の単体としては、特にSiとSnがLiの吸蔵量が大きく好ましい。
<Negative electrode active material>
As the negative electrode active material, a material that can be alloyed with lithium (Li) is used. Examples of materials that can be alloyed with Li include simple elements that can be alloyed with Li, such as Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Ge, Pb, Si, Sn, Sb, and Bi. And alloys of these elements can be used. As the elemental element that can be alloyed with Li, Si and Sn are particularly preferable because they have a large storage amount of Li.

また、上記Liと合金化可能な材料としては、Siを構成元素に含む材料を使用できる。上記Siを構成元素に含む材料は、Liの吸蔵量が大きく、かつ環境面でも問題がないため特に好ましい。上記Siを構成元素に含む材料としては、Siと、Co、Ni、Ti、Fe、Mn等のSi以外の元素との合金、Siの酸化物等の材料が例示されるが、中でも、一般組成式SiOx(但し、0.5≦x≦1.5である。)で表記されるSiと酸素(O)とを構成元素に含む材料が好ましく用いられる。上記SiとSi以外の元素との合金は、単一な固溶体であっても、Si単体の相とSi合金の相との複数相で構成される合金であってもよい。 In addition, as a material that can be alloyed with Li, a material containing Si as a constituent element can be used. The material containing Si as a constituent element is particularly preferable since it has a large amount of occlusion of Li and has no environmental problems. Examples of the material containing Si as a constituent element include materials of Si and alloys of elements other than Si such as Co, Ni, Ti, Fe, and Mn, and materials such as Si oxides. A material containing Si and oxygen (O) represented by the formula SiO x (where 0.5 ≦ x ≦ 1.5) as constituent elements is preferably used. The alloy of Si and an element other than Si may be a single solid solution or an alloy composed of a plurality of phases of a single Si phase and a Si alloy phase.

また、上記SiOxは、Siの酸化物のみに限定されず、Siの微結晶相又は非晶質相を含んでいてもよく、この場合、SiとOの原子比は、Siの微結晶相又は非晶質相のSiを含めた比率となる。即ち、SiOxで表される材料には、例えば、非晶質のSiO2マトリックス中に、Si(例えば、微結晶Si)が分散した構造のものが含まれ、この非晶質のSiO2と、その中に分散しているSiを合わせて、上記の原子比xが0.5≦x≦1.5を満足していればよい。例えば、非晶質のSiO2マトリックス中に、Siが分散した構造で、SiO2とSiのモル比が1:1の材料の場合、x=1となるので、本発明においてはSiOと表記される。このような構造の材料の場合、例えば、X線回折分析では、Si(微結晶Si)の存在に起因するピークが観察されない場合もあるが、透過型電子顕微鏡で観察すると、微細なSiの存在が確認できる。 Further, the SiO x is not limited to the Si oxide, and may contain a Si microcrystalline phase or an amorphous phase. In this case, the atomic ratio of Si and O is determined by the Si microcrystalline phase. Alternatively, the ratio includes amorphous phase Si. In other words, the material expressed by SiO x, for example, a SiO 2 matrix of amorphous, Si (e.g., microcrystalline Si) is include the dispersed structure, the SiO 2 in the amorphous In addition, it is only necessary that the atomic ratio x satisfies 0.5 ≦ x ≦ 1.5 by adding Si dispersed therein. For example, in the case of a material in which Si is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix and the material has a molar ratio of SiO 2 and Si of 1: 1, x = 1, so in the present invention, it is expressed as SiO. The In the case of a material having such a structure, for example, in X-ray diffraction analysis, a peak due to the presence of Si (microcrystalline Si) may not be observed, but when observed with a transmission electron microscope, the presence of fine Si Can be confirmed.

上記SiOxの平均粒子径としては、後述する炭素材料との複合化の効果を高め、また、充放電での微細化を防ぐため、平均粒子径D50として約0.5〜10μmのものが好ましく用いられる。ここで、D50とは、体積基準の積算分率50%における粒子直径の値を意味する。粒子直径の測定方法としては、例えば、レーザー回折・散乱法等を用いることができる。上記レーザー回折・散乱法は、水等の液相に分散させた測定対象物質にレーザー光を照射することによって検出される散乱強度分布を利用した粒子径分布の測定方法である。レーザー回折・散乱法による粒子径分布測定装置としては、例えば、日機装社製の“マイクロトラックHRA”等を用いることができる。 The average particle diameter of the SiO x is preferably about 0.5 to 10 μm as the average particle diameter D50 in order to enhance the effect of compounding with the carbon material described later and prevent miniaturization during charge and discharge. Used. Here, D50 means the value of the particle diameter at a volume-based integrated fraction of 50%. As a method for measuring the particle diameter, for example, a laser diffraction / scattering method or the like can be used. The laser diffraction / scattering method is a particle diameter distribution measuring method using a scattering intensity distribution detected by irradiating a measurement target substance dispersed in a liquid phase such as water with laser light. As a particle size distribution measuring apparatus using a laser diffraction / scattering method, for example, “Microtrac HRA” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. can be used.

また、上記SiOxのSi(微結晶Si)自体の結晶子径が大きすぎると、電池の充放電を繰り返すうちに、Si粒子自体あるいはその周囲のマトリックス(SiO2等)が、膨張・収縮による応力に耐え切れずに割れてしまい、電池の充放電サイクル特性の低下を引き起こす。そのため、上記SiOxのSiにおいては、X線回折法により得られるSiの(220)面の半値幅からシェラーの式を用いて求められる結晶子径が、50nm以下であることが好ましく、40nm以下であることがより好ましく、20nm以下であることが特に好ましい。 If the crystallite diameter of the SiO x Si (microcrystalline Si) itself is too large, the Si particles themselves or the surrounding matrix (SiO 2 or the like) may expand or contract as the battery is repeatedly charged and discharged. It will not endure the stress and will crack, causing the charge / discharge cycle characteristics of the battery to deteriorate. Therefore, in the SiO x Si, the crystallite diameter determined by using the Scherrer equation from the half width of the (220) plane of Si obtained by the X-ray diffraction method is preferably 50 nm or less, and 40 nm or less. It is more preferable that it is 20 nm or less.

上記SiOxは、導電性が乏しいため、これを負極活物質として用いる際には、良好な電池特性を確保する観点から、導電性材料(導電助剤)を使用し、負極内に優れた導電ネットワークを形成する必要がある。そのため、上記SiOxを負極活物質として用いる場合は、上記SiOxを、炭素材料等の導電性材料と複合化させた複合体とするか、両者を混合して上記SiOxと導電性材料との混合体とすることが好ましい。上記SiOxと導電性材料とを複合化させる場合、両者を単に混合して得られる混合物を用いた場合よりも、負極における導電ネットワークが良好に形成され、電池の負荷特性を向上させることができる。 Since the above SiO x has poor conductivity, when it is used as a negative electrode active material, a conductive material (conductive aid) is used from the viewpoint of ensuring good battery characteristics, and excellent conductivity is provided in the negative electrode. A network needs to be formed. Therefore, when using the SiO x as the negative electrode active material, the SiO x is a composite obtained by combining with a conductive material such as a carbon material, or the both are mixed to form the SiO x and the conductive material. It is preferable to use a mixture of When the SiO x and the conductive material are combined, a conductive network in the negative electrode is formed better than when a mixture obtained by simply mixing the two is used, and the load characteristics of the battery can be improved. .

上記SiOxと導電性材料との複合体としては、SiOxの粒子の表面を導電性材料(好ましくは炭素材料)で被覆した複合体や、SiOxを導電性材料(好ましくは炭素材料)とともに造粒させた造粒体等が挙げられる。 Examples of the composite of SiO x and a conductive material include a composite in which the surface of SiO x particles is coated with a conductive material (preferably a carbon material), and SiO x together with a conductive material (preferably a carbon material). The granulated body etc. which were granulated are mentioned.

上記導電性材料としては、例えば、黒鉛、低結晶性炭素、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維等が挙げられるが、特に、繊維状又はコイル状の炭素材料、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラックを含む。)、人造黒鉛、易黒鉛化炭素及び難黒鉛化炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の材料が好ましい。上記繊維状又はコイル状の炭素材料は、導電ネットワークを形成し易く、かつ表面積の大きい点において好ましい。上記カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラックを含む。)、易黒鉛化炭素及び難黒鉛化炭素は、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、更に、SiOxの粒子が膨張・収縮しても、その粒子との接触を保持し易い性質を有している点において好ましい。 Examples of the conductive material include graphite, low crystalline carbon, carbon nanotube, vapor grown carbon fiber, and the like, and in particular, fibrous or coiled carbon material, carbon black (acetylene black, ketjen black) At least one material selected from the group consisting of artificial graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon is preferable. The fibrous or coiled carbon material is preferable in that it easily forms a conductive network and has a large surface area. The carbon black (including acetylene black and ketjen black), graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon have high electrical conductivity and high liquid retention, and the SiO x particles expand and Even if it shrinks, it is preferable in that it has the property of easily maintaining contact with the particles.

上記導電性材料としては、負極活物質としてSiOxと共に使用される黒鉛質炭素材料を併用することもできる。黒鉛質炭素材料も、カーボンブラック等と同様に、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、更に、SiOxの粒子が膨張・収縮しても、その粒子との接触を保持し易い性質を有しているため、SiOxとの複合体の形成に好ましく使用することができる。 As the conductive material, it may be used in combination graphitic carbon material for use with SiO x as the negative electrode active material. Graphite carbon materials, like carbon black, have high electrical conductivity and high liquid retention, and even when SiO x particles expand or contract, they maintain contact with the particles. Since it has an easy property, it can be preferably used for forming a complex with SiO x .

<バインダ>
上記負極合剤層に用いるバインダとしては、例えば、でんぷん、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース等の多糖類やそれらの変成体;ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドイミド、ポリアミド等の熱可塑性樹脂やそれらの変成体;ポリイミド;エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム、ポリブタジエン、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド等のゴム状弾性を有するポリマーやそれらの変成体;などが挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Binder>
Examples of the binder used in the negative electrode mixture layer include starch, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, and other polysaccharides and modified products thereof; polyvinyl chloride, Thermoplastic resins such as polyvinylpyrrolidone (PVP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene, polypropylene, polyamideimide, polyamide, etc .; modified products thereof; polyimide; ethylene-propylene-diene terpolymer ( EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber, polybutadiene, fluororubber, polyethylene oxide, etc. Modified product of al; and the like, to these may be used alone or in combination of two or more.

上記負極合材層には、更に導電助剤として導電性材料を添加してもよい。上記導電性材料としては、非水電解質二次電池内において化学変化を起こさないものであれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等の黒鉛(黒鉛質炭素材料);アセチレンブラック、ケッチェンブラック(商品名)、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維;アルミニウム粉、ニッケル粉、銅粉、銀粉等の金属粉末;フッ化炭素;酸化亜鉛;チタン酸カリウム等からなる導電性ウィスカー;酸化チタン等の導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体(特開昭59−20971号公報に記載のもの)等の有機導電性材料;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、導電性の高い黒鉛と、吸液性に優れたカーボンブラックが好ましく、ケッチェンブラックやアセチレンブラックがより好ましい。また、導電助剤の形態としては、一次粒子に限定されず、二次凝集体や、チェーンストラクチャー等の集合体の形態のものも用いることができる。このような集合体の方が、取り扱いが容易であり、生産性が良好となる。   A conductive material may be further added to the negative electrode mixture layer as a conductive additive. The conductive material is not particularly limited as long as it does not cause a chemical change in the nonaqueous electrolyte secondary battery. For example, graphite (graphitic carbon material) such as natural graphite (flaky graphite, etc.), artificial graphite, etc. ); Carbon black such as acetylene black, ketjen black (trade name), channel black, furnace black, lamp black, thermal black; conductive fibers such as carbon fiber, metal fiber; aluminum powder, nickel powder, copper powder, silver powder Metal powders such as carbon fluoride; zinc oxide; conductive whiskers made of potassium titanate, etc .; conductive metal oxides such as titanium oxide; polyphenylene derivatives (described in JP-A-59-20971), etc. Organic conductive materials; and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, highly conductive graphite and carbon black excellent in liquid absorption are preferable, and ketjen black and acetylene black are more preferable. Further, the form of the conductive auxiliary agent is not limited to primary particles, and secondary aggregates and aggregated forms such as chain structures can also be used. Such an assembly is easier to handle and has better productivity.

<集電体>
上記負極に用いる集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタル等を用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、機械的強度を確保するために下限は5μmであることが望ましい。
<Current collector>
As the current collector used for the negative electrode, a foil made of copper or nickel, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used. Usually, a copper foil is used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a battery having a high energy density, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is 5 μm in order to ensure mechanical strength. Is desirable.

<負極の製造方法>
上記負極は、例えば、前述した負極活物質及びバインダ、更には必要に応じて導電助剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)や水等の溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の負極合剤含有組成物を調製し、これを集電体の片面又は両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダ処理を施す塗布法により製造することができる。また、上記負極は、例えば、負極活物質としてLiと合金化可能な元素の単体を用いる場合、集電体の片面又は両面にこれらの元素をスパッタリング、蒸着等の真空製膜法で被着させて負極活物質層を形成してもよい。負極の製造方法は、上記の製法に制限されるわけではなく、他の製造方法で製造することもできる。
<Method for producing negative electrode>
The negative electrode is, for example, a paste or slurry in which the above-described negative electrode active material and binder and, if necessary, a conductive assistant are dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water. A negative electrode mixture-containing composition can be prepared, applied to one or both sides of a current collector, dried, and then subjected to a calendering process as necessary. In addition, for example, in the case of using a single element that can be alloyed with Li as the negative electrode active material, the negative electrode is formed by depositing these elements on one side or both sides of the current collector by a vacuum film forming method such as sputtering or vapor deposition. Thus, a negative electrode active material layer may be formed. The manufacturing method of a negative electrode is not necessarily restricted to said manufacturing method, It can also manufacture with another manufacturing method.

<負極合剤層>
上記塗布法により上記負極合剤層を形成する場合、負極活物質の総量を80〜99質量%とし、バインダの量を1〜20質量%とすることが好ましい。また、別途導電助剤として導電性材料を使用する場合には、負極合剤層におけるこれらの導電性材料は、負極活物質の総量及びバインダ量が、上記の好適値を満足する範囲で使用することが好ましい。上記負極合剤層の厚さは、例えば、50〜400μmであることが好ましい。上記負極合剤層の厚さを上記範囲に設定し、できるだけ厚くすることにより、非水電解質二次電池の高容量化を図ることができる。
<Negative electrode mixture layer>
When forming the said negative mix layer by the said coating method, it is preferable that the total amount of a negative electrode active material shall be 80-99 mass%, and the quantity of a binder shall be 1-20 mass%. In addition, when a conductive material is separately used as a conductive auxiliary agent, these conductive materials in the negative electrode mixture layer are used in such a range that the total amount of the negative electrode active material and the binder amount satisfy the above-described preferable values. It is preferable. The thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 50 to 400 μm, for example. By setting the thickness of the negative electrode mixture layer in the above range and increasing the thickness as much as possible, the capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be increased.

<負極活物質層>
また、上記真空製膜法により上記負極活物質層を形成する場合、負極活物質層の厚さは、片面あたり100nm以下とすることが好ましい。
<Negative electrode active material layer>
Moreover, when forming the said negative electrode active material layer by the said vacuum film-forming method, it is preferable that the thickness of a negative electrode active material layer shall be 100 nm or less per single side | surface.

〔正極〕
上記正極には、例えば、正極活物質、導電助剤、バインダ等を含有する正極合剤層を、集電体の片面又は両面に有する構造のものが使用できる。
[Positive electrode]
As the positive electrode, for example, one having a structure in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder and the like is provided on one side or both sides of a current collector can be used.

<正極活物質>
上記正極に用いる正極活物質は、特に限定されず、リチウム含有遷移金属酸化物等の一般に用いることのできる活物質を使用すればよい。リチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、例えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、LixCoyNi1-y2、LixCoy1-y2、LixNi1-yy2、LixMnyNizCo1-y-z2、LixMn24、LixMn2-yy4等が例示される。但し、上記の各構造式中において、Mは、Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ti、Ge及びCrよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素であり、0≦x≦1.1、0<y<1.0、2.0<z<1.0である。
<Positive electrode active material>
The positive electrode active material used for the positive electrode is not particularly limited, and a generally usable active material such as a lithium-containing transition metal oxide may be used. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide include, for example, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , and Li x Co y M 1-y O 2. , etc. Li x Ni 1-y M y O 2, Li x Mn y Ni z Co 1-yz O 2, Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y M y O 4 are exemplified. However, in each structural formula above, M is at least one metal element selected from the group consisting of Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Ge, and Cr, and 0 ≦ x ≦ 1.1, 0 <y <1.0, 2.0 <z <1.0.

<バインダ>
上記正極に用いるバインダとしては、電池内で化学的に安定なものであれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリヘキサフルオロプロピレン(PHFP)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、又は、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体及びそれら共重合体のNaイオン架橋体等の1種又は2種以上を使用できる。
<Binder>
As the binder used for the positive electrode, any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used as long as it is chemically stable in the battery. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyhexafluoropropylene (PHFP), styrene-butadiene rubber (SBR), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoro Ethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), propylene- Tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, Len - methyl acrylate copolymer, ethylene - one or more Na ion crosslinked body and the like of the methyl methacrylate copolymer and their copolymers can be used.

<導電助剤>
上記正極に用いる導電助剤としては、電池内で化学的に安定なものであればよい。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛;アセチレンブラック、ケッチェンブラック(商品名)、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維;アルミニウム粉等の金属粉末;フッ化炭素;酸化亜鉛;チタン酸カリウム等からなる導電性ウィスカー;酸化チタン等の導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、導電性の高い黒鉛と、吸液性に優れたカーボンブラックが好ましい。また、導電助剤の形態としては、一次粒子に限定されず、二次凝集体や、チェーンストラクチャー等の集合体の形態のものも用いることができる。このような集合体の方が、取り扱いが容易であり、生産性が良好となる。
<Conductive aid>
As a conductive support agent used for the said positive electrode, what is chemically stable should just be in a battery. For example, graphite such as natural graphite and artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black (trade name), channel black, furnace black, lamp black and thermal black; conductive fiber such as carbon fiber and metal fiber; aluminum Metal powders such as powders; Fluorinated carbon; Zinc oxide; Conductive whiskers made of potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, etc. You may use independently and may use 2 or more types together. Among these, highly conductive graphite and carbon black excellent in liquid absorption are preferable. Further, the form of the conductive auxiliary agent is not limited to primary particles, and secondary aggregates and aggregated forms such as chain structures can also be used. Such an assembly is easier to handle and has better productivity.

<集電体>
上記正極に用いる集電体としては、従来から知られているリチウムイオン二次電池の正極に使用されているものと同様のものが使用でき、例えば、厚さが10〜30μmのアルミニウム箔が好ましい。
<Current collector>
The current collector used for the positive electrode can be the same as that used for the positive electrode of a conventionally known lithium ion secondary battery. For example, an aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is preferable. .

<正極の製造方法>
上記正極は、例えば、前述した正極活物質、導電助剤及びバインダを、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し、これを集電体の片面又は両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダ処理を施す工程を経て製造することができる。正極の製造方法は、上記の方法に制限されるわけではなく、他の製造方法で製造することもできる。
<Method for producing positive electrode>
The positive electrode is prepared, for example, as a paste-like or slurry-like positive electrode mixture-containing composition in which the above-described positive electrode active material, conductive additive and binder are dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). And after apply | coating this to the single side | surface or both surfaces of a collector and drying, it can manufacture through the process of giving a calendar process as needed. The manufacturing method of a positive electrode is not necessarily restricted to said method, It can also manufacture with another manufacturing method.

<正極合剤層>
上記正極合剤層においては、正極活物質の総量を92〜95質量%とし、導電助剤の量を3〜6質量%とし、バインダの量を3〜6質量%とすることが好ましい。上記正極合剤層の厚さは、カレンダ処理後において、集電体の片面あたり、70〜300μmであることが好ましい。上記正極合剤層の厚さを上記範囲に設定し、できるだけ厚くすることにより、非水電解質二次電池の高容量化を図ることができる。
<Positive electrode mixture layer>
In the positive electrode mixture layer, it is preferable that the total amount of the positive electrode active material is 92 to 95% by mass, the amount of the conductive additive is 3 to 6% by mass, and the amount of the binder is 3 to 6% by mass. The thickness of the positive electrode mixture layer is preferably 70 to 300 μm per one side of the current collector after the calendar treatment. By setting the thickness of the positive electrode mixture layer in the above range and making it as thick as possible, the capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be increased.

〔非水電解質〕
上記非水電解質としては、前述のとおり、本発明の二次充放電工程後の非水電解液をそのまま使用できる。
[Non-aqueous electrolyte]
As said non-aqueous electrolyte, as above-mentioned, the non-aqueous electrolyte after the secondary charging / discharging process of this invention can be used as it is.

〔セパレータ〕
上記セパレータには、80℃以上(より好ましくは100℃以上)170℃以下(より好ましくは150℃以下)において、その孔が閉塞する性質(即ち、シャットダウン機能)を有していることが好ましく、通常のリチウムイオン二次電池等で使用されているセパレータ、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン製の微多孔膜を用いることができる。セパレータを構成する微多孔膜は、例えば、PEのみを使用したものやPPのみを使用したものであってもよく、また、PE製の微多孔膜とPP製の微多孔膜との積層体であってもよい。
[Separator]
The separator preferably has a property of blocking its pores (that is, a shutdown function) at 80 ° C. or higher (more preferably 100 ° C. or higher) and 170 ° C. or lower (more preferably 150 ° C. or lower). A separator used in a normal lithium ion secondary battery or the like, for example, a microporous film made of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) can be used. The microporous film constituting the separator may be, for example, one using only PE or one using PP, or a laminate of a PE microporous film and a PP microporous film. There may be.

〔電池の形態〕
本発明に係る非水電解質二次電池の形態としては、スチール缶やアルミニウム缶等を外装体として使用した筒形(角筒形や円筒形等)等が挙げられる。また、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池とすることもできる。
[Battery form]
Examples of the form of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention include a cylindrical shape (a square cylindrical shape, a cylindrical shape, etc.) using a steel can, an aluminum can, or the like as an exterior body. Moreover, it can also be set as the soft package battery which used the laminated film which vapor-deposited the metal as an exterior body.

図1Aは、本発明に係る非水電解質二次電池の一例を示す平面図であり、図1Bは、図1Aの断面図である。また、図2は、図1A、Bに示す非水電解質二次電池の斜視図である。   1A is a plan view showing an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. 1A. FIG. 2 is a perspective view of the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIGS. 1A and 1B.

図1Bに示すように、正極1と負極2はセパレータ3を介して渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平状の巻回電極体6として、角筒形の外装缶4に非水電解液と共に収容されている。但し、図1Bでは、煩雑化を避けるため、正極1や負極2の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や非水電解液等は図示しておらず、また、巻回電極体6の内周側の部分は断面にしていない。   As shown in FIG. 1B, the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are spirally wound through a separator 3 and then pressed so as to be flattened to form a flat wound electrode body 6 as a rectangular tube-shaped exterior. The can 4 is accommodated together with a non-aqueous electrolyte. However, in FIG. 1B, in order to avoid complication, the metal foil, the non-aqueous electrolyte, and the like used as the current collector used in the production of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are not shown, and the winding electrode body 6 The inner peripheral portion is not cross-sectional.

外装缶4はアルミニウム合金製で電池の外装体を構成するものであり、この外装缶4は正極端子を兼ねている。そして、外装缶4の底部にはPE製のシートからなる絶縁体5が配置され、正極1、負極2及びセパレータ3からなる巻回電極体6からは、正極1及び負極2のそれぞれ一端に接続された正極リード体7と負極リード体8が引き出されている。また、外装缶4の開口部を封口するアルミニウム合金製の封口用の蓋板9にはPP製の絶縁パッキング10を介してステンレス鋼製の端子11が取り付けられ、この端子11には絶縁体12を介してステンレス鋼製のリード板13が取り付けられている。   The outer can 4 is made of an aluminum alloy and constitutes an outer casing of the battery. The outer can 4 also serves as a positive electrode terminal. And the insulator 5 which consists of PE sheets is arrange | positioned in the bottom part of the armored can 4, From the wound electrode body 6 which consists of the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3, it connects to each one end of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 The positive electrode lead body 7 and the negative electrode lead body 8 thus drawn are drawn out. A stainless steel terminal 11 is attached to a sealing lid plate 9 made of aluminum alloy for sealing the opening of the outer can 4 via a PP insulating packing 10. An insulator 12 is attached to the terminal 11. A stainless steel lead plate 13 is attached via

そして、この蓋板9は外装缶4の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、外装缶4の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図1A、Bの電池では、蓋板9に非水電解液注入口14が設けられており、この非水電解液注入口14には、封止部材が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている。従って、図1A、B及び図2の電池では、実際には、非水電解液注入口14は、非水電解液注入口と封止部材であるが、説明を容易にするために、非水電解液注入口14として示している。更に、蓋板9には、電池の温度が上昇した際に内部のガスを外部に排出する機構として、開裂ベント15が設けられている。   And this cover plate 9 is inserted in the opening part of the armored can 4, and the opening part of the armored can 4 is sealed by welding the junction part of both, and the inside of a battery is sealed. In the battery shown in FIGS. 1A and 1B, a non-aqueous electrolyte inlet 14 is provided in the lid plate 9, and a sealing member is inserted into the non-aqueous electrolyte inlet 14, for example, with a laser. The battery is hermetically sealed by welding or the like, so that the battery is sealed. Therefore, in the batteries of FIGS. 1A, 1B and 2, the non-aqueous electrolyte inlet 14 is actually a non-aqueous electrolyte inlet and a sealing member. An electrolyte inlet 14 is shown. Further, the lid plate 9 is provided with a cleavage vent 15 as a mechanism for discharging the internal gas to the outside when the temperature of the battery rises.

上記電池では、正極リード体7を蓋板9に直接溶接することによって外装缶4と蓋板9とが正極端子として機能し、負極リード体8をリード板13に溶接し、そのリード板13を介して負極リード体8と端子11とを導通させることによって端子11が負極端子として機能するようになっているが、外装缶4の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。   In the battery, by directly welding the positive electrode lead body 7 to the lid plate 9, the outer can 4 and the lid plate 9 function as a positive electrode terminal, and the negative electrode lead body 8 is welded to the lead plate 13. The terminal 11 functions as a negative electrode terminal by connecting the negative electrode lead body 8 and the terminal 11 to each other. However, depending on the material of the outer can 4, the sign may be reversed.

図3は、本発明に係る非水電解質二次電池の他の例を示す平面図である。図3において、本発明に係る非水電解質二次電池20は、正極、負極、及び非水電解質が、平面視で矩形のアルミニウムラミネートフィルムからなる外装体21内に収容されている。そして、正極外部端子22及び負極外部端子23が、外装体21の同じ辺から引き出されている。   FIG. 3 is a plan view showing another example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. In FIG. 3, a nonaqueous electrolyte secondary battery 20 according to the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte accommodated in an outer package 21 made of an aluminum laminate film that is rectangular in plan view. The positive external terminal 22 and the negative external terminal 23 are drawn from the same side of the exterior body 21.

以下、実施例を用いて本発明を詳細に述べる。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
<正極の作製>
先ず、正極活物質であるLiNi0.6Co0.2Mn0.22:88質量部と、導電助剤である人造黒鉛:1質量部及びケッチェンブラック:1質量部と、バインダであるPVDF:10質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。次に、上記正極合剤含有ペーストを、厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に厚さを調節して塗布し、乾燥した後、カレンダ処理を行って、正極全体の厚さが17μmになるように正極合剤層の厚さを調整し、直径13mmに打ち抜いて正極を作製した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
First, LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 as a positive electrode active material: 88 parts by mass, artificial graphite as a conductive auxiliary agent: 1 part by mass and Ketjen black: 1 part by mass, PVDF as a binder: 10 parts by mass Were mixed so as to be uniform using NMP as a solvent to prepare a positive electrode mixture-containing paste. Next, the positive electrode mixture-containing paste is applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 15 μm while adjusting the thickness, dried, and then subjected to a calendering process so that the total thickness of the positive electrode becomes 17 μm. The thickness of the positive electrode mixture layer was adjusted and punched to a diameter of 13 mm to produce a positive electrode.

<負極の作製>
厚さ8μmの銅箔上に高周波マグネトロンスパッタリング法でSi薄膜を形成した。Si薄膜の厚さは100nmとした。このSi薄膜を形成した銅箔を直径14mmに打ち抜いて負極を作製した。
<Production of negative electrode>
A Si thin film was formed on a copper foil having a thickness of 8 μm by a high frequency magnetron sputtering method. The thickness of the Si thin film was 100 nm. The copper foil on which this Si thin film was formed was punched out to a diameter of 14 mm to produce a negative electrode.

<一次充放電工程用の第1の電解液の調製>
エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比で1:1:1に混合したものに、リチウム塩としてLiPF6を濃度1mol/Lで溶解させて非水電解液を調製した。この非水電解液に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)を体積比で非水電解液:FEC=9:1になるように混合して、第1の電解液を調製した。
<Preparation of the 1st electrolyte solution for primary charging / discharging processes>
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 as a lithium salt at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1: 1. 4-Fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) is mixed with this non-aqueous electrolyte so that the volume ratio of non-aqueous electrolyte: FEC = 9: 1. Prepared.

<モデルセルの仮組み立て:一次注液>
上記正極と上記負極とを、厚さ16μm、開孔率50%の微多孔性ポリエチレンフィルム製のセパレータを介して積層して積層電極体を作製し、この積層電極体を外装体に収納した。その後、上記外装体に上記第1の電解液を一次注液してモデルセルを作製した。上記外装体には宝泉株式会社製の「HSフラットセル」を用いた。
<Temporary assembly of model cell: Primary injection>
The positive electrode and the negative electrode were laminated through a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 16 μm and a porosity of 50% to produce a laminated electrode body, and this laminated electrode body was housed in an exterior body. Thereafter, the first electrolytic solution was primarily injected into the outer package to produce a model cell. “HS flat cell” manufactured by Hosen Co., Ltd. was used for the exterior body.

<一次充放電工程:表面酸化処理>
上記モデルセルについて、0.25mA/cm2の定電流で電池電圧が4.2Vになるまで充電し、その後、4.2Vの定電圧で電流値が0.025mA/cm2になるまで充電を行った後、0.25mA/cm2で定電流放電(放電終止電圧:2.7V)を行った。これを1サイクルとして、1サイクルのみ充放電を行った。
<Primary charge / discharge process: Surface oxidation treatment>
The model cell is charged at a constant current of 0.25 mA / cm 2 until the battery voltage reaches 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V until the current value reaches 0.025 mA / cm 2. Then, constant current discharge (discharge end voltage: 2.7 V) was performed at 0.25 mA / cm 2 . This was regarded as one cycle, and charging / discharging was performed only for one cycle.

<二次充放電工程用の第2の電解液の調製>
エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比で1:1:1に混合したものに、リチウム塩としてLiPF6を濃度1mol/Lで溶解させて非水電解液を調製した。この非水電解液に更にビニレンカーボネート(VC)を体積比で非水電解液:VC=1:1となるように混合して、第2の電解液を調製した。
<Preparation of second electrolytic solution for secondary charge / discharge process>
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 as a lithium salt at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1: 1. Vinylene carbonate (VC) was further mixed with this non-aqueous electrolyte so that the volume ratio was non-aqueous electrolyte: VC = 1: 1, thereby preparing a second electrolyte.

<モデルセルの組み立て:二次注液>
上記一次充放電工程が終了したモデルセルを開封し、上記外装体に更に上記第2の電解液を二次注液して、モデルセル内の非水電解液とVCとの体積比が、非水電解液:VC=9:1になるように調整して試験用モデルセルを作製した。
<Assembly of model cell: Secondary injection>
The model cell in which the primary charge / discharge process has been completed is opened, and the second electrolytic solution is secondarily injected into the outer package so that the volume ratio of the nonaqueous electrolytic solution and VC in the model cell is non- A test cell was prepared by adjusting the water electrolyte: VC = 9: 1.

(実施例2)
一次充放電工程の充放電回数を5サイクルとした以外は、実施例1と同様にして試験用モデルセルを作製した。
(Example 2)
A test model cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of charge / discharge cycles in the primary charge / discharge process was set to 5 cycles.

(実施例3)
一次充放電工程の充放電回数を7サイクルとした以外は、実施例1と同様にして試験用モデルセルを作製した。
(Example 3)
A test model cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of times of charge / discharge in the primary charge / discharge process was set to 7 cycles.

(実施例4)
一次充放電工程の充放電回数を9サイクルとした以外は、実施例1と同様にして試験用モデルセルを作製した。
Example 4
A test model cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of times of charge / discharge in the primary charge / discharge process was set to 9 cycles.

(実施例5)
<正極の作製>
先ず、正極活物質であるLiNi0.6Co0.2Mn0.22:88質量部と、導電助剤である人造黒鉛:1質量部及びケッチェンブラック:1質量部と、バインダであるPVDF:10質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。次に、上記正極合剤含有ペーストを、厚さ15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に厚さを調節して塗布し、乾燥した後、カレンダ処理を行って、正極全体の厚さが197μmになるように正極合剤層の厚みを調整し、アルミニウム箔の露出部にアルミニウム製のリード体を溶接して、長さ375mm、幅43mmの帯状の正極を作製した。
(Example 5)
<Preparation of positive electrode>
First, LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 as a positive electrode active material: 88 parts by mass, artificial graphite as a conductive auxiliary agent: 1 part by mass and Ketjen black: 1 part by mass, PVDF as a binder: 10 parts by mass Were mixed so as to be uniform using NMP as a solvent to prepare a positive electrode mixture-containing paste. Next, the positive electrode mixture-containing paste is applied to both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm while adjusting the thickness, dried, and then subjected to a calendering process so that the total thickness of the positive electrode is The thickness of the positive electrode mixture layer was adjusted to 197 μm, and an aluminum lead body was welded to the exposed portion of the aluminum foil to produce a belt-like positive electrode having a length of 375 mm and a width of 43 mm.

<負極の作製>
先ず、沸騰床反応器中で約1000℃に加熱されたSiO粒子にメタンと窒素ガスからなる25℃の混合ガスを接触させ、気相成長法により、SiO粒子の表面に炭素材料の被覆層が形成された、SiOと炭素材料との複合体(SiOのD50:1μm、SiOの割合:70質量%、SiOにおけるSiの結晶子径:40nm)を得た。こうして得られたSiOと炭素材料との複合体と、D50が20μmである黒鉛とを、30:70の質量比で混合した混合物:98質量部、粘度が1500〜5000mPa・sの範囲に調整されたCMC水溶液(濃度:1質量%):1質量部、及びSBR:1質量部を混合して、水系の負極合剤含有ペーストを調製した。
<Production of negative electrode>
First, a mixed gas of 25 ° C. composed of methane and nitrogen gas is brought into contact with SiO particles heated to about 1000 ° C. in a boiling bed reactor, and a coating layer of a carbon material is formed on the surface of the SiO particles by vapor deposition. A formed composite of SiO and carbon material (D50 of SiO: 1 μm, ratio of SiO: 70 mass%, Si crystallite diameter in SiO: 40 nm) was obtained. A mixture of the composite of SiO and carbon material thus obtained and graphite having a D50 of 20 μm mixed at a mass ratio of 30:70: 98 parts by mass, and the viscosity is adjusted to the range of 1500 to 5000 mPa · s. CMC aqueous solution (concentration: 1% by mass): 1 part by mass and SBR: 1 part by mass were mixed to prepare an aqueous negative electrode mixture-containing paste.

次に、上記負極合剤含有ペーストを、厚さが8μmの銅箔からなる集電体の両面に厚さを調節して塗布し、乾燥した後、カレンダ処理を行って、負極全体の厚さが98μmになるように負極合剤層の厚みを調整し、銅箔の露出部に、片面にニッケルをメッキした銅製のリード体を溶接して、長さ380mm、幅44mmの帯状の負極を作製した。   Next, the negative electrode mixture-containing paste is applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 8 μm while adjusting the thickness, dried, and then subjected to a calendering treatment to obtain a total thickness of the negative electrode. The thickness of the negative electrode mixture layer was adjusted so as to be 98 μm, and a copper lead body plated with nickel on one side was welded to the exposed portion of the copper foil to produce a strip-shaped negative electrode having a length of 380 mm and a width of 44 mm did.

<一次充放電工程用の第1の電解液の調製>
実施例1と同様にして、第1の電解液を調製した。
<Preparation of the 1st electrolyte solution for primary charging / discharging processes>
In the same manner as in Example 1, a first electrolytic solution was prepared.

<非水電解質二次電池の仮組み立て:一次注液>
上記正極と上記負極とを、厚さ16μm、開孔率50%の微多孔性ポリエチレンフィルム製のセパレータを介して巻回して巻回電極体を作製し、この巻回電極体を外装体に収納した。その後、上記外装体に上記第1の電解液を一次注液して封口して非水電解質二次電池を作製した。上記外装体には463450角形電池缶を用いた。
<Temporary assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery: Primary injection>
The positive electrode and the negative electrode are wound through a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 16 μm and a porosity of 50% to produce a wound electrode body, and this wound electrode body is housed in an exterior body did. Then, the said 1st electrolyte solution was first poured into the said exterior body, and it sealed, and produced the nonaqueous electrolyte secondary battery. A 463450 square battery can was used as the outer package.

<一次充放電工程:表面酸化処理>
上記非水電解質二次電池について、1Cの定電流で電池電圧が4.2Vになるまで充電し、その後、4.2Vの定電圧で最初の充電開始からの総充電時間が3時間になるまで充電を行った後、1Cで定電流放電(放電終止電圧:2.7V)を行った。これを1サイクルとして、1サイクルのみ充放電を行った。
<Primary charge / discharge process: Surface oxidation treatment>
The non-aqueous electrolyte secondary battery is charged at a constant current of 1 C until the battery voltage reaches 4.2 V, and then at the constant voltage of 4.2 V until the total charge time from the start of the first charge reaches 3 hours. After charging, constant current discharge (discharge end voltage: 2.7 V) was performed at 1C. This was regarded as one cycle, and charging / discharging was performed only for one cycle.

<二次充放電工程用の第2の電解液の調製>
実施例1と同様にして、第2の電解液を調製した。
<Preparation of second electrolytic solution for secondary charge / discharge process>
In the same manner as in Example 1, a second electrolytic solution was prepared.

<非水電解質二次電池の組み立て:二次注液>
上記一次充放電工程が終了した非水電解質二次電池を開封し、上記外装体に更に上記第2の電解液を二次注液して、非水電解質二次電池内の非水電解液とVCとの体積比が、非水電解液:VC=9:1になるように調整して試験用非水電解質二次電池を作製した。
<Assembly of nonaqueous electrolyte secondary battery: Secondary injection>
The nonaqueous electrolyte secondary battery that has undergone the primary charge / discharge process is opened, and the second electrolytic solution is secondarily injected into the exterior body, and the nonaqueous electrolyte solution in the nonaqueous electrolyte secondary battery is A non-aqueous electrolyte secondary battery for testing was prepared by adjusting the volume ratio with VC to be non-aqueous electrolyte: VC = 9: 1.

(比較例1)
<正極及び負極の作製>
実施例1と同様にして、正極及び負極を作製した。
(Comparative Example 1)
<Preparation of positive electrode and negative electrode>
In the same manner as in Example 1, a positive electrode and a negative electrode were produced.

<非水電解液の調製>
エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比で1:1:1に混合したものに、リチウム塩としてLiPF6を濃度1mol/Lで溶解させて混合液を調製した。この混合液に更にビニレンカーボネート(VC)を体積比で混合液:VC=9:1になるように混合して、非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
LiPF 6 as a lithium salt was dissolved at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1: 1 to prepare a mixed solution. Vinylene carbonate (VC) was further mixed with this mixed solution so that the mixed solution: VC = 9: 1 by volume ratio to prepare a nonaqueous electrolytic solution.

<モデルセルの組み立て>
上記正極と上記負極とを、厚さ16μm、開孔率50%の微多孔性ポリエチレンフィルム製のセパレータを介して積層して積層電極体を作製し、この積層電極体を外装体に収納した。その後、上記外装体に上記非水電解液を注液して試験用モデルセルを作製した。上記外装体には宝泉株式会社製の「HSフラットセル」を用いた。
<Assembly of model cell>
The positive electrode and the negative electrode were laminated through a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 16 μm and a porosity of 50% to produce a laminated electrode body, and this laminated electrode body was housed in an exterior body. Thereafter, the nonaqueous electrolyte solution was injected into the outer package to prepare a test model cell. “HS flat cell” manufactured by Hosen Co., Ltd. was used for the exterior body.

(比較例2)
<正極及び負極の作製>
実施例1と同様にして、正極及び負極を作製した。
(Comparative Example 2)
<Preparation of positive electrode and negative electrode>
In the same manner as in Example 1, a positive electrode and a negative electrode were produced.

<非水電解液の調製>
エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比で1:1:1に混合したものに、リチウム塩としてLiPF6を濃度1mol/Lで溶解させて混合液を調製した。この混合液に更にビニレンカーボネート(VC)及び4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)を体積比で混合液:VC:FEC=8:1:1となるように混合して、非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
LiPF 6 as a lithium salt was dissolved at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1: 1 to prepare a mixed solution. Further, vinylene carbonate (VC) and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) are mixed with this mixed solution so that the mixed solution: VC: FEC = 8: 1: 1. A non-aqueous electrolyte was prepared.

上記正極、上記負極及び上記非水電解液を用いた以外は、比較例1と同様にして試験用モデルセルを作製した。   A test model cell was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte were used.

(比較例3)
一次充放電工程の充放電回数を10サイクルとした以外は、実施例1と同様にして試験用モデルセルを作製した。
(Comparative Example 3)
A test model cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of charge / discharge cycles in the primary charge / discharge process was set to 10 cycles.

(比較例4)
実施例5と同様にして、正極及び負極を作製した。また、比較例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 4)
In the same manner as in Example 5, a positive electrode and a negative electrode were produced. Further, a nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.

<非水電解質二次電池の組み立て>
上記正極と上記負極とを、厚さ16μm、開孔率50%の微多孔性ポリエチレンフィルム製のセパレータを介して巻回して巻回電極体を作製し、この巻回電極体を外装体に収納した。その後、上記外装体に上記非水電解液を注液して封口して試験用非水電解質二次電池を作製した。上記外装体には463450角形電池缶を用いた。
<Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery>
The positive electrode and the negative electrode are wound through a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 16 μm and a porosity of 50% to produce a wound electrode body, and this wound electrode body is housed in an exterior body did. Thereafter, the nonaqueous electrolyte solution was poured into the outer package and sealed to prepare a test nonaqueous electrolyte secondary battery. A 463450 square battery can was used as the outer package.

次に、実施例1〜4及び比較例1〜3の試験用モデルセルについて、0.25mA/cm2の定電流で電池電圧が4.2Vになるまで充電し、その後、4.2Vの定電圧で電流値が0.025mA/cm2になるまで充電を行った後、0.25mA/cm2で定電流放電(放電終止電圧:2.7V)を行い、放電容量を測定した。これを1サイクルとして、500サイクルの充放電を行い、500サイクル目の放電容量を測定した。実施例1〜4の試験用モデルセルに対する上記1サイクル目の充放電は、本発明の二次充放電工程に該当する。 Next, the test model cells of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were charged with a constant current of 0.25 mA / cm 2 until the battery voltage reached 4.2 V, and then the constant voltage of 4.2 V was set. after the current value was charged to a 0.025 mA / cm 2 at a voltage, 0.25 mA / cm 2 with a constant current discharge (discharge end voltage: 2.7V) was performed to measure the discharge capacity. With this as one cycle, 500 cycles of charge and discharge were performed, and the discharge capacity at the 500th cycle was measured. The charging / discharging of the said 1st cycle with respect to the model cell for a test of Examples 1-4 corresponds to the secondary charging / discharging process of this invention.

また、実施例5及び比較例4の試験用非水電解質二次電池について、1Cの定電流で電池電圧が4.2Vになるまで充電し、その後、4.2Vの定電圧で最初の充電開始からの総充電時間が3時間になるまで充電を行った後、1Cで定電流放電(放電終止電圧:2.7V)を行い、放電容量を測定した。これを1サイクルとして、500サイクルの充放電を行い、500サイクル目の放電容量を測定した。実施例5の試験用非水電解質二次電池に対する上記1サイクル目の充放電は、本発明の二次充放電工程に該当する。   In addition, the test non-aqueous electrolyte secondary batteries of Example 5 and Comparative Example 4 were charged at a constant current of 1 C until the battery voltage reached 4.2 V, and then the first charge was started at a constant voltage of 4.2 V. The battery was charged until the total charge time from 3 hours reached 3 hours, then a constant current discharge (discharge end voltage: 2.7 V) was performed at 1 C, and the discharge capacity was measured. With this as one cycle, 500 cycles of charge and discharge were performed, and the discharge capacity at the 500th cycle was measured. The first cycle charge / discharge of the test nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 5 corresponds to the secondary charge / discharge step of the present invention.

上記充放電における放電容量から、下記式により容量維持率を算出した。その結果を表1に示す。   From the discharge capacity in the charge / discharge, the capacity retention rate was calculated by the following formula. The results are shown in Table 1.

容量維持率(%)=(500サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100   Capacity maintenance ratio (%) = (discharge capacity at 500th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100

Figure 0005863631
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表1から、本発明の実施例1〜5の電池では、比較例1〜4の電池に比べて容量維持率が高いことが分かる。比較例1、2及び4は、一次充放電工程を行わなかったため、負極活物質の表面に酸化被膜が形成されず、負極活物質と非水電解質との反応が進み、負極活物質と非水電解質との反応による生じる高抵抗の反応生成物が増加して、充放電サイクル特性が低下したものと考えられる。また、比較例3では、一次充放電工程の充放電回数が9回を超えたため、負極活物質の表面に一旦形成された酸化被膜が一次充放電工程で変質して高抵抗の被膜となり、充放電サイクル特性が低下したものと考えられる。   From Table 1, it can be seen that the batteries of Examples 1 to 5 of the present invention have a higher capacity retention rate than the batteries of Comparative Examples 1 to 4. In Comparative Examples 1, 2, and 4, since the primary charge / discharge process was not performed, an oxide film was not formed on the surface of the negative electrode active material, the reaction between the negative electrode active material and the nonaqueous electrolyte progressed, and the negative electrode active material and the nonaqueous solution It is considered that the high-resistance reaction product generated by the reaction with the electrolyte increased, and the charge / discharge cycle characteristics deteriorated. In Comparative Example 3, since the number of times of charge / discharge in the primary charge / discharge process exceeded 9, the oxide film once formed on the surface of the negative electrode active material was altered in the primary charge / discharge process to become a high-resistance film. It is considered that the discharge cycle characteristics have deteriorated.

<負極活物質の表面の酸化被膜の確認>
実施例1及び比較例3において一次充放電工程を行ったモデルセルをそれぞれ分解して、負極を取り出した。また、比較例1及び比較例2の試験用モデルセルを前述と同様の充放電条件で1サイクル充放電した後、試験用モデルセルをそれぞれ分解して、負極を取り出した。
<Confirmation of oxide film on the surface of the negative electrode active material>
In Example 1 and Comparative Example 3, each model cell subjected to the primary charge / discharge process was disassembled, and the negative electrode was taken out. Moreover, after charging / discharging the test model cell of the comparative example 1 and the comparative example 2 on the same charging / discharging conditions as the above-mentioned, each test model cell was decomposed | disassembled and the negative electrode was taken out.

次に、取り出した負極をジエチルカーボネートで洗浄して真空乾燥を行った後、負極合剤層のXPS分析を行った。負極の取り出しからXPS分析までは、全てアルゴンドライボックス中で行った。   Next, after the taken-out negative electrode was washed with diethyl carbonate and vacuum-dried, the negative electrode mixture layer was subjected to XPS analysis. The entire process from taking out the negative electrode to XPS analysis was performed in an argon dry box.

上記XPS分析によるシリコン(Si)の2Pスペクトルから、実施例1の負極合剤層の表面のSiO2スペクトル強度は、比較例1、2及び3の負極合剤層の表面のSiO2スペクトル強度と比較して、大きいことが分かった。このことから、実施例1の負極合剤層の表面には、比較例1〜3の負極合剤層の表面に比べて、厚いSiO2層(酸化被膜)が形成されていることが分かった。 From 2P spectrum of silicon (Si) by the XPS analysis, SiO 2 spectral strength of the surface of the negative electrode mixture layer of Example 1, and SiO 2 spectral strength of the surface of the negative electrode mixture layer of the Comparative Examples 1, 2 and 3 In comparison, it was found to be large. Therefore, the surface of the negative electrode mixture layer in Example 1, it was found that as compared with the surface of the negative electrode mixture layer of the Comparative Examples 1 to 3, the thick SiO 2 layer (oxide film) is formed .

<負極活物質の表面の有機被膜の確認>
実施例1及び比較例1〜3の試験用モデルセルを前述の条件で1サイクル充放電した後、上記と同様にして、試験用モデルセルをそれぞれ分解して、負極を取り出し、XPS分析を行った。
<Confirmation of organic coating on the surface of the negative electrode active material>
After charging and discharging the test model cell of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 under the above-described conditions, the test model cell was disassembled in the same manner as described above, the negative electrode was taken out, and XPS analysis was performed. It was.

上記XPS分析による炭素(C)の1Sスペクトルから、実施例1の負極合剤層の表面の各種有機物スペクトル強度は、比較例1、2及び3の負極合剤層の表面の各種有機物スペクトル強度と比較して、大きいことが分かった。このことから、実施例1の負極合剤層の表面には、比較例1〜3の負極合剤層の表面に比べて、厚い有機被膜が形成されていることが分かった。   From the 1S spectrum of carbon (C) by the above XPS analysis, the various organic matter spectral intensities on the surface of the negative electrode mixture layer of Example 1 are the various organic matter spectral intensities on the surfaces of the negative electrode mixture layers of Comparative Examples 1, 2, and 3. In comparison, it was found to be large. From this, it turned out that the thick organic film is formed in the surface of the negative mix layer of Example 1 compared with the surface of the negative mix layer of Comparative Examples 1-3.

本発明の非水電解質二次電池は、優れた充放電サイクル特性を有していることから、この特性を生かして、小型で多機能な携帯機器の電源を始めとして、従来から知られている非水電解質二次電池が適用されている各種用途に好ましく用いることができる。   Since the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has excellent charge / discharge cycle characteristics, it has been conventionally known to take advantage of this characteristic, including power supplies for small and multifunctional portable devices. It can be preferably used for various applications to which a nonaqueous electrolyte secondary battery is applied.

1 正極
2 負極
3 セパレータ
4 外装缶
5 絶縁体
6 巻回電極体
7 正極リード体
8 負極リード体
9 蓋板
10 絶縁パッキング
11 端子
12 絶縁体
13 リード板
14 非水電解液注入口
15 開裂ベント
20 非水電解質二次電池
21 外装体
22 正極外部端子
23 負極外部端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Exterior can 5 Insulator 6 Winding electrode body 7 Positive electrode lead body 8 Negative electrode lead body 9 Cover plate 10 Insulation packing 11 Terminal 12 Insulator 13 Lead plate 14 Nonaqueous electrolyte injection port 15 Cleavage vent 20 Nonaqueous electrolyte secondary battery 21 Exterior body 22 Positive electrode external terminal 23 Negative electrode external terminal

Claims (7)

正極、負極、非水電解質及びセパレータを含む非水電解質二次電池の製造方法であって、
正極と、負極集電体の上にリチウムと合金化可能な材料を含む負極合剤層を形成した負極とを、セパレータを介して対向させて外装体の中に挿入する電池組立工程と、
前記外装体の中に、ハロゲン置換された環状カーボネートを含む第1の電解液を注入して1回以上9回以下の回数で充放電を行う一次充放電工程と、
前記外装体の中に、炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートを含む第2の電解液を注入して充放電を行う二次充放電工程とを含むことを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte and a separator,
A battery assembly process in which a positive electrode and a negative electrode in which a negative electrode mixture layer containing a material that can be alloyed with lithium is formed on the negative electrode current collector are opposed to each other with a separator interposed therebetween, and
A primary charging / discharging step of charging and discharging at a frequency of 1 to 9 times by injecting a first electrolytic solution containing a halogen-substituted cyclic carbonate into the exterior body;
A secondary charging / discharging step of charging and discharging by injecting a second electrolytic solution containing a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond into the outer package, and comprising a non-aqueous electrolyte secondary Battery manufacturing method.
前記ハロゲン置換された環状カーボネートが、ハロゲン元素としてフッ素を含む請求項1に記載の非水電解質二次電池の製造方法。   The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the halogen-substituted cyclic carbonate contains fluorine as a halogen element. 前記ハロゲン置換された環状カーボネートが、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンである請求項2に記載の非水電解質二次電池の製造方法。   The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the halogen-substituted cyclic carbonate is 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one. 前記炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートが、ビニレンカーボネートである請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質二次電池の製造方法。   The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond is vinylene carbonate. 前記リチウムと合金化可能な材料が、シリコンを構成元素に含む材料である請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解質二次電池の製造方法。   The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the material that can be alloyed with lithium is a material containing silicon as a constituent element. 前記シリコンを構成元素に含む材料が、一般組成式SiOxで表される材料であり、
前記一般組成式において、xは、0.5≦x≦1.5である請求項5に記載の非水電解質二次電の製造方法。
The material containing silicon as a constituent element is a material represented by a general composition formula SiO x ,
The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein x in the general composition formula is 0.5 ≦ x ≦ 1.5.
前記負極合剤層が、炭素材料を更に含む請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解質二次電池の製造方法。   The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode mixture layer further contains a carbon material.
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