JP6184810B2 - Non-aqueous secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、優れた負荷特性と高い初回充放電効率とを有する非水二次電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous secondary battery having excellent load characteristics and high initial charge / discharge efficiency.

近年、非水二次電池には、産業機械用または太陽光発電システムなどの蓄電池用二次電池としての用途に適用させるべく、低コストでの高容量化が望まれている。   In recent years, non-aqueous secondary batteries have been desired to have a high capacity at a low cost so that they can be used as secondary batteries for storage batteries such as industrial machinery or solar power generation systems.

こうした非水二次電池への要求に応える手段の一つとして、電極(正極および負極)の電極合剤層(正極合剤層および負極合剤層)の厚みを大きくすることで、非水二次電池の高容量化を図る方法がある。しかしながら、電極合剤層の厚みを単純に大きくした場合には、高負荷での放電時に容量が十分に引き出せない虞もある。   As one means for meeting the demand for such a non-aqueous secondary battery, by increasing the thickness of the electrode mixture layer (positive electrode mixture layer and negative electrode mixture layer) of the electrodes (positive electrode and negative electrode), There is a method for increasing the capacity of the secondary battery. However, when the thickness of the electrode mixture layer is simply increased, there is a possibility that the capacity cannot be sufficiently extracted during discharge under a high load.

他方、非水電解液溶媒にイオン伝導性の良好なものを使用することで、非水二次電池の負荷特性向上を図る技術も知られている。例えば、特許文献1、2には、非水二次電池の非水電解液溶媒に、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネートとアセトニトリルとを併用する技術が開示されている。   On the other hand, a technique for improving the load characteristics of a non-aqueous secondary battery by using a non-aqueous electrolyte solvent having good ion conductivity is also known. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a technique in which ethylene carbonate or propylene carbonate and acetonitrile are used in combination with a non-aqueous electrolyte solvent for a non-aqueous secondary battery.

特開平1−54674号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-54674 特開平7−85888号公報JP-A-7-85888

ところが、アセトニトリルのようなニトリル系溶媒を含む非水電解液を用いた非水二次電池においては、初回充放電効率が低く、想定しただけの容量を十分に生かし切れないことが、本発明者らの検討により明らかとなった。   However, in the non-aqueous secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing a nitrile solvent such as acetonitrile, the first charge / discharge efficiency is low, and the present inventor cannot fully utilize the assumed capacity. It became clear by these examinations.

よって、ニトリル系溶媒の使用によって非水二次電池の負荷特性を高めるに際しては、それによる初回充放電効率の低下を抑制する技術の開発も求められる。   Therefore, when enhancing the load characteristics of a non-aqueous secondary battery by using a nitrile solvent, development of a technique for suppressing a decrease in the initial charge / discharge efficiency due to the use of the nitrile solvent is also required.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた負荷特性と高い初回充放電効率とを有する非水二次電池を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the non-aqueous secondary battery which has the outstanding load characteristic and high initial stage charge / discharge efficiency.

前記目的を達成し得た本発明の非水二次電池は、集電体の片面または両面に正極活物質層を有する正極、集電体の片面または両面に負極活物質層を有する負極、並びに、リチウム塩および有機溶媒を含有する非水電解質を用いた非水二次電池であって、前記非水電解質のリチウム塩濃度が2〜7mol/lであり、前記非水電解質は、前記有機溶媒として、ニトリル系溶媒と、環状カーボネートおよび鎖状カーボネートから選択される少なくとも1種のカーボネートとを含有しており、前記負極活物質層および前記正極活物質層のそれぞれについて、もう一方の電極の活物質層と対向しない非対向部分の面積が、互いに対向する対向部分の面積の15%以下であることを特徴とするものである。   The non-aqueous secondary battery of the present invention that has achieved the above object is a positive electrode having a positive electrode active material layer on one or both sides of a current collector, a negative electrode having a negative electrode active material layer on one or both sides of the current collector, and , A non-aqueous secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and an organic solvent, wherein the non-aqueous electrolyte has a lithium salt concentration of 2 to 7 mol / l, and the non-aqueous electrolyte is the organic solvent A nitrile solvent and at least one carbonate selected from a cyclic carbonate and a chain carbonate, and each of the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer has an activity of the other electrode. The area of the non-facing portion that does not face the material layer is 15% or less of the area of the facing portion that faces each other.

本発明によれば、優れた負荷特性と高い初回充放電効率とを有する非水二次電池を提供することができる。   According to the present invention, a nonaqueous secondary battery having excellent load characteristics and high initial charge / discharge efficiency can be provided.

積層電極体における「負極活物質層の非対向部分の幅」を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating "the width | variety of the non-opposing part of a negative electrode active material layer" in a laminated electrode body. 巻回電極体における「負極活物質層の非対向部分の幅」を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating "the width | variety of the non-opposing part of a negative electrode active material layer" in a wound electrode body. 本発明の非水二次電池の一例を模式的に表す平面図である。It is a top view which represents typically an example of the non-aqueous secondary battery of this invention. 図3の非水二次電池のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of the non-aqueous secondary battery of FIG.

本発明の非水二次電池は、集電体の片面または両面に正極活物質層を有する正極と、集電体の片面または両面に負極活物質層を有する負極とを、例えばセパレータを介して対向させてなる電極体、並びに、リチウム塩および有機溶媒を含有する非水電解質を備えている。そして、非水電解質の有機溶媒には、ニトリル系溶媒を使用する。   The nonaqueous secondary battery of the present invention comprises a positive electrode having a positive electrode active material layer on one or both sides of a current collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer on one or both sides of the current collector, for example, via a separator. An electrode body made to face each other and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and an organic solvent are provided. A nitrile solvent is used as the organic solvent for the nonaqueous electrolyte.

ニトリル系溶媒はイオン伝導性が高く、電池内でのリチウムイオンの拡散性を高めることができる。そのため、特に正極活物質層を厚くして正極活物質の充填量を高めた正極においても、高負荷での放電時にはリチウムイオンが到達し難い集電体近傍の領域にまで、リチウムイオンが良好に拡散できるようになる。よって、高負荷放電時にも十分な容量を引き出すことが可能となり、負荷特性に優れた非水二次電池とすることができる。   The nitrile solvent has high ion conductivity, and can increase the diffusibility of lithium ions in the battery. Therefore, even in the positive electrode in which the positive electrode active material layer is thickened and the filling amount of the positive electrode active material is increased, the lithium ion can be satisfactorily reached even in the vicinity of the current collector where the lithium ion is difficult to reach during discharge under high load. Can spread. Therefore, a sufficient capacity can be extracted even during high-load discharge, and a non-aqueous secondary battery having excellent load characteristics can be obtained.

しかしながら、その一方で、ニトリル系溶媒を使用した場合、その高いイオン伝導性に起因して、非水二次電池の初回充電時に正極から放出されたリチウムイオンを、負極の全体に拡散させてしまう。非水二次電池では、正極活物質層よりも負極活物質層の面積を大きくすることが一般的であるため、負極活物質層のうち、正極活物質層と対向していない箇所にまでリチウムイオンが拡散して吸蔵されてしまうと、このリチウムイオンが初回放電時に放出されずに負極に留まるため、不可逆容量となってしまう。また、ニトリル系溶媒は負極表面(負極の活性面)との反応性が高く、負極の劣化を引き起こす虞もある。   However, on the other hand, when a nitrile solvent is used, lithium ions released from the positive electrode during the initial charge of the non-aqueous secondary battery are diffused throughout the negative electrode due to its high ionic conductivity. . In a non-aqueous secondary battery, since the area of the negative electrode active material layer is generally larger than that of the positive electrode active material layer, the lithium active material layer is not even facing the positive electrode active material layer. If the ions are diffused and occluded, the lithium ions remain in the negative electrode without being released during the first discharge, resulting in an irreversible capacity. Nitrile solvents are highly reactive with the negative electrode surface (the active surface of the negative electrode) and may cause deterioration of the negative electrode.

これらの理由から、ニトリル系溶媒を含有する非水電解質を用いた非水二次電池では、初回充放電効率が低くなってしまう。   For these reasons, in the nonaqueous secondary battery using a nonaqueous electrolyte containing a nitrile solvent, the initial charge / discharge efficiency is lowered.

そこで、本発明の非水二次電池では、(1)非水電解質の有機溶媒に、ニトリル系溶媒と共に、環状カーボネートおよび鎖状カーボネートから選択される少なくとも1種のカーボネートを使用し、(2)非水電解質のリチウム塩濃度を2〜7mol/lとし、(3)負極活物質層または正極活物質層のそれぞれについて、もう一方の電極の活物質層と対向しない非対向部分の面積が、互いに対向する対向部分の面積の15%以下である構成、とした。   Therefore, in the nonaqueous secondary battery of the present invention, (1) the organic solvent of the nonaqueous electrolyte uses at least one carbonate selected from a cyclic carbonate and a chain carbonate together with a nitrile solvent, (2) The lithium salt concentration of the non-aqueous electrolyte is 2 to 7 mol / l. (3) For each of the negative electrode active material layer or the positive electrode active material layer, the areas of the non-opposing portions that do not face the active material layer of the other electrode are It was set as the structure which is 15% or less of the area of the opposing part which opposes.

前記(1)および(2)の構成の採用によって、ニトリル系溶媒と負極表面との反応を抑えることができる。また、前記(3)の構成の採用によって、初回充電時に正極から放出されたリチウムイオンのうち、不可逆容量となるものの量を可及的に低減することができる。本発明によれば、これらの構成による作用を複合的に発揮させることで、喩え厚い正極活物質層を有する正極を使用しても、負荷特性に優れ、かつ初回充放電効率の高い非水二次電池とすることができる。   By adopting the configurations (1) and (2), the reaction between the nitrile solvent and the negative electrode surface can be suppressed. In addition, by adopting the configuration of (3), it is possible to reduce as much as possible the amount of lithium ions that become irreversible among the lithium ions released from the positive electrode during the initial charge. According to the present invention, by combining the effects of these configurations, even if a positive electrode having a thick positive electrode active material layer is used, the non-aqueous solution has excellent load characteristics and high initial charge / discharge efficiency. It can be set as a secondary battery.

本発明の非水二次電池に係る非水電解質は、有機溶媒として、ニトリル系溶媒と、環状カーボネートおよび鎖状カーボネートから選択される少なくとも1種のカーボネートとを含有している。   The non-aqueous electrolyte according to the non-aqueous secondary battery of the present invention contains, as an organic solvent, a nitrile solvent and at least one carbonate selected from cyclic carbonates and chain carbonates.

ニトリル系溶媒の具体例としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、アクリロニトリルなどのモノニトリル;マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、1,4−ジシアノヘプタン、1,5−ジシアノペンタン、1,6−ジシアノヘキサン、1,7−ジシアノヘプタン、2,6−ジシアノヘプタン、1,8−ジシアノオクタン、2,7−ジシアノオクタン、1,9−ジシアノノナン、2,8−ジシアノノナン、1,10−ジシアノデカン、1,6−ジシアノデカン、2,4−ジメチルグルタロニトリルなどのジニトリル;ベンゾニトリルなどの環状ニトリル;メトキシアセトニトリルなどのアルコキシ置換ニトリル;などが挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、モノニトリルがより好ましく、アセトニトリルが更に好ましい。   Specific examples of nitrile solvents include mononitriles such as acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, benzonitrile, acrylonitrile; malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 1,4-dicyanoheptane, 1, 5-dicyanopentane, 1,6-dicyanohexane, 1,7-dicyanoheptane, 2,6-dicyanoheptane, 1,8-dicyanooctane, 2,7-dicyanooctane, 1,9-dicyanononane, 2,8- Dicyanononane, 1,10-dicyanodecane, 1,6-dicyanodecane, dinitriles such as 2,4-dimethylglutaronitrile; cyclic nitriles such as benzonitrile; alkoxy-substituted nitriles such as methoxyacetonitrile; One of them May be used alone, or in combination of two or more kinds. Among these, mononitrile is more preferable, and acetonitrile is still more preferable.

環状カーボネートの具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート(1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート)、ビニレンカーボネートなどが挙げられる。また、鎖状カーボネートの具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネートなどが挙げられる。非水電解質は、前記例示の環状カーボネートおよび鎖状カーボネートのうちの1種のみを含有していてもよく、2種以上(前記例示の環状カーボネートのうちの2種以上、前記例示の鎖状カーボネートのうちの2種以上、または前記例示の環状カーボネートのうちの1種以上と前記例示の鎖状カーボネートのうちの1種以上)を含有していてもよい。これらの中でも、環状カーボネートがより好ましく、エチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートが更に好ましい。   Specific examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate (1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate), vinylene carbonate, and the like. Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, and ethyl propyl carbonate. The non-aqueous electrolyte may contain only one of the cyclic carbonates and chain carbonates exemplified above, or two or more (two or more of the cyclic carbonates exemplified above, the chain carbonates exemplified above. 2 or more of them, or 1 or more of the cyclic carbonates exemplified above and one or more of the chain carbonates exemplified above). Among these, cyclic carbonate is more preferable, and ethylene carbonate or propylene carbonate is more preferable.

非水二次電池に使用する非水電解質の、全有機溶媒中におけるニトリル系溶媒の含有量は、その使用による非水二次電池の負荷特性向上効果をより良好に確保する観点から、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。ただし、非水電解質の全有機溶媒中のニトリル系溶媒の量が多すぎると、例えば前記カーボネート系溶媒の量が少なくなりすぎて、これらの使用によるニトリル系溶媒と負極との反応を抑制する作用が小さくなる虞がある。よって、非水二次電池に使用する非水電解液の、全有機溶媒中におけるニトリル系溶媒の含有量は、80質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。   The content of the nitrile solvent in the total organic solvent of the non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous secondary battery is 5 mass from the viewpoint of better ensuring the effect of improving the load characteristics of the non-aqueous secondary battery. % Or more, preferably 10% by mass or more. However, if the amount of the nitrile solvent in the total organic solvent of the non-aqueous electrolyte is too large, for example, the amount of the carbonate solvent is too small, and the action of suppressing the reaction between the nitrile solvent and the negative electrode due to their use. May decrease. Therefore, the content of the nitrile solvent in the total organic solvent of the nonaqueous electrolytic solution used for the nonaqueous secondary battery is preferably 80% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less.

また、非水二次電池に使用する非水電解質の、全有機溶媒中における前記カーボネート(環状カーボネートおよび鎖状カーボネートから選択される少なくとも1種のカーボネート)の含有量は、その使用によるニトリル系溶媒と負極との反応を抑制する効果をより良好に確保する観点から、10質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましい。ただし、非水電解質の全有機溶媒中の前記カーボネート系溶媒の量が多すぎると、例えばニトリル系溶媒の量が少なくなりすぎて、これらの使用による非水二次電池の負荷特性向上効果が小さくなる虞がある。よって、非水二次電池に使用する非水電解質の、全有機溶媒中における前記カーボネートの含有量は、80質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。   In addition, the content of the carbonate (at least one carbonate selected from cyclic carbonate and chain carbonate) in the total organic solvent of the non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous secondary battery is determined by the use of the nitrile solvent. From the viewpoint of better ensuring the effect of suppressing the reaction between the negative electrode and the negative electrode, the content is preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. However, if the amount of the carbonate-based solvent in the total organic solvent of the non-aqueous electrolyte is too large, for example, the amount of the nitrile-based solvent is too small, and the effect of improving the load characteristics of the non-aqueous secondary battery due to their use is small. There is a risk of becoming. Therefore, the content of the carbonate in the total organic solvent of the nonaqueous electrolyte used for the nonaqueous secondary battery is preferably 80% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.

非水電解質の有機溶媒には、ニトリル系溶媒および前記カーボネート系溶媒と共に、これら以外の溶媒を使用することもできる。ニトリル系溶媒および前記カーボネート系溶媒と共に使用し得る有機溶媒の具体例としては、プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル;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、テトラグライムなどの鎖状エーテル;1,3−ジオキサン、1,4−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などの環状エーテル;エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類;などが挙げられる。また、これらの化合物は、フッ素化物に代表されるハロゲン置換体であってもよい。   As the organic solvent for the nonaqueous electrolyte, a solvent other than these can be used together with the nitrile solvent and the carbonate solvent. Specific examples of the organic solvent that can be used with the nitrile solvent and the carbonate solvent include: chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; dimethoxyethane, diethyl ether, 1, Chain ethers such as 3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; sulfites such as ethylene glycol sulfite; Is mentioned. Further, these compounds may be halogen-substituted products typified by fluorinated products.

非水電解質に係るリチウム塩の具体例としては、LiClO、LiPF、LiBOB、LiAsF、LiSbFなどの無機リチウム塩;LiCFSO、LiCFCO、Li(SO、LiNC2nSO(n≧2)、LiN(FSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(ROSO[ここでRはフルオロアルキル基]などの有機リチウム塩;などが挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、リン原子を有する化合物を用いると、遊離のフッ素原子を放出しやすくなることから、LiPFを使用することがより好ましい。 Specific examples of the lithium salt of the non-aqueous electrolyte, LiClO 4, LiPF 6, LiBOB , LiAsF 6, inorganic lithium salts such LiSbF 6; LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiNC n F 2n SO 4 (n ≧ 2), LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2 ) 2), an organic lithium salt such as LiN (R f OSO 2 ) 2 [where R f is a fluoroalkyl group], etc., and only one of these may be used, or two or more of them may be used in combination May be. Among these, when a compound having a phosphorus atom is used, it becomes easier to release a free fluorine atom, and therefore it is more preferable to use LiPF 6 .

非水電解質におけるリチウム塩の濃度(複数種のリチウム塩を使用する場合は、その合計濃度。以下同じ。)は、ニトリル系溶媒と負極との反応を抑制する観点から、2mol/l以上であり、2.5mol/l以上であることが好ましい。ただし、非水電解質におけるリチウム塩の濃度が高すぎると、粘度が増加してイオン伝導度が低下することから、非水電解質におけるリチウム塩の濃度は、7mol/l以下であり、6mol/l以下であることが好ましい。   The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte (when multiple types of lithium salts are used, the total concentration; the same shall apply hereinafter) is 2 mol / l or more from the viewpoint of suppressing the reaction between the nitrile solvent and the negative electrode. , 2.5 mol / l or more is preferable. However, if the lithium salt concentration in the non-aqueous electrolyte is too high, the viscosity increases and the ionic conductivity decreases, so the lithium salt concentration in the non-aqueous electrolyte is 7 mol / l or less and 6 mol / l or less. It is preferable that

なお、非水電解質に使用する有機溶媒の種類によっては、特定のリチウム塩の溶解性が低く、1種類のリチウム塩を使用するだけでは前記の濃度を確保し得ないことがあるが、その場合には、複数種のリチウム塩を併用し、合計のリチウム塩濃度が前記の値を満たすようにすればよい。   Depending on the type of organic solvent used in the non-aqueous electrolyte, the solubility of the specific lithium salt is low, and it may not be possible to ensure the above concentration by using only one type of lithium salt. For this, a plurality of lithium salts may be used in combination so that the total lithium salt concentration satisfies the above value.

また、非水電解質には、ビニレンカーボネートを含有させることが好ましい。ビニレンカーボネートは非水二次電池の充放電によって負極表面に被膜を形成する機能を有している。そして、負極表面に形成されたビニレンカーボネート由来の被膜によって、負極と非水電解質との接触による反応を抑制することができるため、ニトリル系溶媒による負極の劣化をより良好に抑制することができる。すなわち、ビニレンカーボネートは、非水電解質の有機溶媒としての機能のみならず、負極の劣化を抑制する添加剤としての機能も有している。負極活物質に炭素材料を使用した場合には(後述する)、ビニレンカーボネートによる負極と非水電解質成分との反応抑制による効果がより顕著となる。なお、ビニレンカーボネートは、上記の通り、電池の充放電による被膜形成に関与することで、比較的多くの量が消費されてしまうことから、他の環状カーボネートや鎖状カーボネートと併用することが好ましい。   The nonaqueous electrolyte preferably contains vinylene carbonate. Vinylene carbonate has a function of forming a film on the surface of the negative electrode by charging / discharging the non-aqueous secondary battery. And since the reaction derived from the contact between the negative electrode and the nonaqueous electrolyte can be suppressed by the coating derived from vinylene carbonate formed on the negative electrode surface, the deterioration of the negative electrode due to the nitrile solvent can be suppressed more favorably. That is, vinylene carbonate has not only a function as a nonaqueous electrolyte organic solvent but also a function as an additive for suppressing deterioration of the negative electrode. When a carbon material is used as the negative electrode active material (described later), the effect of suppressing the reaction between the negative electrode and the nonaqueous electrolyte component by vinylene carbonate becomes more remarkable. As described above, vinylene carbonate is preferably used in combination with other cyclic carbonates or chain carbonates because a relatively large amount of the vinylene carbonate is consumed by being involved in film formation by charging and discharging the battery as described above. .

非水電解質におけるビニレンカーボネートの含有量は、全有機溶媒中における前記カーボネートの好適含有量として、先に記載した量の範囲内で使用すればよいが、ビニレンカーボネートは電池の充放電に伴って被膜形成する添加剤的な機能も有していることから、非水電解質全量中の量として調整しておくことも好ましい。具体的には、使用による前記の効果をより良好に確保する観点から、非水二次電池に使用する非水電解質におけるビニレンカーボネートの含有量で、2質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましい。ただし、非水電解質におけるビニレンカーボネートの量が多すぎると、電池内でのガス発生量が多くなって、電池の貯蔵特性が低下する虞がある。よって、非水二次電池に使用する非水電解質におけるビニレンカーボネートの含有量は、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。   The vinylene carbonate content in the non-aqueous electrolyte may be used within the range of the amount described above as the preferred content of the carbonate in the total organic solvent, but the vinylene carbonate is coated with the charge / discharge of the battery. Since it also has the function of an additive to be formed, it is also preferable to adjust the amount in the total amount of the nonaqueous electrolyte. Specifically, from the viewpoint of ensuring the above-mentioned effects by use better, the content of vinylene carbonate in the non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous secondary battery is preferably 2% by mass or more, and 4% by mass. % Or more is more preferable. However, if the amount of vinylene carbonate in the non-aqueous electrolyte is too large, the amount of gas generated in the battery increases, and the storage characteristics of the battery may deteriorate. Therefore, the content of vinylene carbonate in the non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous secondary battery is preferably 15% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.

また、非水電解質には、電池の安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼン、ハロゲン置換された環状カーボネート(4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなど)、スルホラン、フルオロエチレンカーボネート、エチレンサルファイトなどの添加剤を適宜加えることもできる。   In addition, the non-aqueous electrolyte includes 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, biphenyl, fluorobenzene, t-butylbenzene, for the purpose of improving battery safety, charge / discharge cycleability, and high-temperature storage properties. Additives such as halogen-substituted cyclic carbonates (such as 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one), sulfolane, fluoroethylene carbonate, and ethylene sulfite can be appropriately added.

更に、本発明の非水二次電池には、前記の液状の非水電解質(非水電解液)に公知のポリマーなどのゲル化剤を添加してゲル状としたもの(ゲル状電解質)を用いてもよい。   Furthermore, the nonaqueous secondary battery of the present invention is obtained by adding a gelling agent such as a known polymer to the liquid nonaqueous electrolyte (nonaqueous electrolyte) to form a gel (gel electrolyte). It may be used.

本発明の非水二次電池に係る正極には、正極集電体の片面または両面に、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する正極活物質層を有する構造のものが使用される。   The positive electrode according to the non-aqueous secondary battery of the present invention has a structure having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, etc. on one side or both sides of a positive electrode current collector. .

正極活物質層に含有させる正極活物質としては、例えば、LiCoOなどのリチウムコバルト酸化物;LiMnO、LiMnOなどのリチウムマンガン酸化物;LiNiOなどのリチウムニッケル酸化物;LiMn、Li4/3Ti5/3などのスピネル構造のリチウム含有複合酸化物;LiFePOなどのオリビン構造のリチウム含有複合化合物;前記の化合物を基本組成とし各種元素で置換した化合物;などが挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer include lithium cobalt oxides such as LiCoO 2 ; lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and Li 2 MnO 3 ; lithium nickel oxides such as LiNiO 2 ; LiMn 2 O 4 , Li 4/3 Ti 5/3 O 4 and other spinel-structured lithium-containing composite oxides; LiFePO 4 and other olivine-structured lithium-containing composite compounds; compounds obtained by substituting the above compounds with various elements; 1 type of these may be used, and 2 or more types may be used in combination.

正極活物質層に係る導電助剤には、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などのグラファイト類;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカ−ボンブラック類;炭素繊維;などの炭素材料を用いることが好ましく、また、金属繊維などの導電性繊維類;フッ化カーボン;アルミニウムなどの金属粉末類;酸化亜鉛;チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類;酸化チタンなどの導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;などを用いることもできる。   Examples of the conductive auxiliary agent related to the positive electrode active material layer include graphites such as natural graphite (eg, scaly graphite) and artificial graphite; acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, and the like. It is preferable to use carbon materials such as carbon blacks; carbon fibers; and conductive fibers such as metal fibers; carbon fluorides; metal powders such as aluminum; zinc oxide; Conductive whiskers; conductive metal oxides such as titanium oxide; organic conductive materials such as polyphenylene derivatives; and the like can also be used.

正極活物質層に係るバインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルピロリドン(PVP)などが挙げられる。   Examples of the binder relating to the positive electrode active material layer include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), and polyvinylpyrrolidone (PVP).

正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)や水などの溶剤に分散させてペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物(正極活物質層形成用の組成物)を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施す工程を経て正極活物質層を形成することにより製造することができる。ただし、正極は、前記の方法で製造されたものに限定される訳ではなく、他の方法で製造したものであってもよい。   For example, a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder are dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water to form a paste-like or slurry-like positive electrode mixture-containing composition (positive electrode). (A composition for forming an active material layer) is prepared (however, the binder may be dissolved in a solvent), applied to one or both sides of the current collector, dried, and then calendered as necessary. It can manufacture by forming a positive electrode active material layer through the process of giving. However, the positive electrode is not limited to those manufactured by the above method, and may be manufactured by other methods.

正極集電体には、アルミニウム製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、アルミニウム箔が用いられる。また、表面にカーボン層などの導電層を設けた集電体も好ましく用いることができる。正極集電体の厚みは、10〜30μmであることが好ましい。   As the positive electrode current collector, an aluminum foil, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but an aluminum foil is usually used. A current collector provided with a conductive layer such as a carbon layer on the surface can also be preferably used. The thickness of the positive electrode current collector is preferably 10 to 30 μm.

また、正極には、必要に応じて、非水二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。   Moreover, you may form the lead body for electrically connecting with the other member in a non-aqueous secondary battery according to a conventional method as needed.

正極活物質層の組成としては、例えば、正極活物質の含有量が80.0〜99.8質量%であることが好ましく、導電助剤の含有量が0.1〜10質量%であることが好ましく、バインダの含有量が0.1〜10質量%であることが好ましい。   As a composition of a positive electrode active material layer, it is preferable that content of a positive electrode active material is 80.0-99.8 mass%, and content of a conductive support agent is 0.1-10 mass%, for example. It is preferable that the binder content is 0.1 to 10% by mass.

また、正極活物質層の厚み(集電体の両面に正極活物質層を設ける場合には、集電体の片面あたりの厚み。正極活物質層の厚みについて、以下同じ。)は、電池の高容量化を図る観点から、70μm以上であることが好ましく、100μm以上であることがより好ましい。ただし、正極活物質層が厚すぎると、リチウムイオンの拡散抵抗が増加し、電池の内部抵抗が増大してしまう虞がある。よって、正極活物質層の厚みは、1mm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましい。   The thickness of the positive electrode active material layer (when the positive electrode active material layer is provided on both sides of the current collector, the thickness per side of the current collector. The same applies to the thickness of the positive electrode active material layer). From the viewpoint of increasing the capacity, it is preferably 70 μm or more, and more preferably 100 μm or more. However, if the positive electrode active material layer is too thick, the diffusion resistance of lithium ions increases and the internal resistance of the battery may increase. Therefore, the thickness of the positive electrode active material layer is preferably 1 mm or less, and more preferably 500 μm or less.

なお、前記の通り、正極活物質層がこのように厚い場合には、通常は、高負荷での放電時に正極の持つ容量を十分に引き出すことが困難である。しかし、本発明の非水二次電池では、非水電解質に使用するニトリル系溶媒の作用によって、前記のように厚い正極活物質層を有する正極を用いた場合でも、優れた負荷特性を確保することができる。   As described above, when the positive electrode active material layer is thick as described above, it is usually difficult to sufficiently draw out the capacity of the positive electrode during discharge under a high load. However, in the non-aqueous secondary battery of the present invention, excellent load characteristics are ensured by the action of the nitrile solvent used in the non-aqueous electrolyte even when the positive electrode having the thick positive electrode active material layer as described above is used. be able to.

負極には、負極活物質を含有する負極活物質層(負極活物質やバインダ、更には必要に応じて使用される導電助剤などを含有する負極合剤層を含む。以下同じ。)を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用される。   The negative electrode includes a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material (including a negative electrode active material, a binder, and a negative electrode mixture layer containing a conductive auxiliary agent used as necessary. The same applies hereinafter). A structure having a current collector on one side or both sides is used.

負極活物質としては、例えば、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、リチウムと合金化可能な金属(Si、Snなど)またはその合金、酸化物(LiTi12などのチタン酸リチウムなど)などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を用いることができる。また、金属リチウムやリチウム合金(リチウム−アルミニウム合金など)を負極活物質に用いることもできる。 Examples of the negative electrode active material include graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired bodies of organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon, and metals that can be alloyed with lithium (Si Sn or the like) or an alloy thereof, an oxide (such as lithium titanate such as Li 4 Ti 5 O 12 ), or the like, and one or more of these can be used. Moreover, metallic lithium and lithium alloys (lithium-aluminum alloy etc.) can also be used for a negative electrode active material.

負極のバインダおよび導電助剤には、正極に使用し得るものとして先に例示したものと同じものが使用できる。   As the negative electrode binder and the conductive additive, the same materials as those exemplified above as those that can be used for the positive electrode can be used.

負極は、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて使用される導電助剤を、NMPや水など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(負極活物質層形成用の組成物)を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施す工程を経て活物質層を形成することにより製造される。また、金属リチウムやリチウム合金を負極活物質とする場合には、これらの箔を集電体の片面または両面に貼り付けて負極活物質層とすることで、負極を製造することもできる。ただし、負極は、前記の各方法で製造されたものに限定される訳ではなく、他の方法で製造したものであってもよい。   The negative electrode is, for example, a paste-like or slurry-like negative electrode mixture-containing composition (negative electrode active material) in which a negative electrode active material, a binder, and a conductive auxiliary agent used as necessary are dispersed in a solvent such as NMP or water. (The composition for forming the material layer) is prepared (however, the binder may be dissolved in a solvent), applied to one or both sides of the current collector, dried, and then calendered as necessary. It manufactures by forming an active material layer through the process to give. Moreover, when using metal lithium or a lithium alloy as a negative electrode active material, a negative electrode can also be manufactured by sticking these foils on one or both sides of a current collector to form a negative electrode active material layer. However, the negative electrode is not limited to those manufactured by the above methods, and may be manufactured by other methods.

負極の集電体としては、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などを用い得るが、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。   As the current collector 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, but a copper foil is usually 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.

また、負極には、必要に応じて、非水二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。   Moreover, you may form in the negative electrode the lead body for electrically connecting with the other member in a non-aqueous secondary battery according to a conventional method as needed.

負極活物質層の厚み(集電体を有する負極の場合には、集電体の片面あたりの厚み)は、10〜100μmであることが好ましい。また、負極が負極合剤層を有する場合、その組成としては、例えば、負極活物質を80.0〜99.8質量%とし、バインダを0.1〜10質量%とすることが好ましい。更に、負極合剤層に導電助剤を含有させる場合には、負極合剤層における導電助剤の量を0.1〜10質量%とすることが好ましい。   The thickness of the negative electrode active material layer (in the case of a negative electrode having a current collector, the thickness per side of the current collector) is preferably 10 to 100 μm. Moreover, when a negative electrode has a negative mix layer, as the composition, it is preferable that a negative electrode active material shall be 80.0-99.8 mass% and a binder shall be 0.1-10 mass%, for example. Furthermore, when making a negative mix layer contain a conductive support agent, it is preferable that the quantity of the conductive support agent in a negative mix layer shall be 0.1-10 mass%.

本発明の非水二次電池に係るセパレータは、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(すなわちシャットダウン機能)を有していることが好ましく、通常の非水二次電池など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)など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。   The separator according to the non-aqueous secondary battery of the present invention has a property that the pores are blocked (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). It is preferable that a separator used in a normal non-aqueous secondary battery, 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.

また、本発明の非水二次電池に係るセパレータは、前記ポリオレフィン製の微多孔膜の表面に、耐熱性樹脂または無機微粒子などを主体とした耐熱層を形成したものとすることができる。前記耐熱層は、リチウムデンドライトに起因する短絡の発生を抑制し、また前記微多孔膜の熱収縮を抑制する作用を有する。   The separator according to the non-aqueous secondary battery of the present invention may have a heat-resistant layer mainly composed of a heat-resistant resin or inorganic fine particles formed on the surface of the polyolefin microporous film. The heat-resistant layer has an effect of suppressing occurrence of a short circuit due to lithium dendrite and suppressing heat shrinkage of the microporous film.

無機微粒子としては、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に電池の有する非水電解質(非水電解液)や、耐熱層を形成するための組成物に用いる溶媒に対して安定である材料、すなわち、電池内で化学変化を生じ難く変形し難い材料であれば特に制限はない。   The inorganic fine particles have an electrical insulating property, are electrochemically stable, and further have a non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte solution) for the battery and a solvent used for the composition for forming the heat-resistant layer. The material is not particularly limited as long as it is a material that is stable and stable, that is, a material that hardly undergoes a chemical change in the battery and is difficult to deform.

前記無機微粒子の具体例としては、例えば、酸化鉄、SiO、Al、TiO、BaTiO、ZrOなどの酸化物微粒子;窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶微粒子;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子;タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子;ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、ハイドロタルサイトなどの鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物;などの無機微粒子が挙げられる。また、金属微粒子;SnO、スズ−インジウム酸化物(ITO)などの酸化物微粒子;カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子;などの導電性微粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料(例えば、前記の電気絶縁性の絶縁性微粒子を構成する材料など)で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた微粒子であってもよい。 Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, oxide fine particles such as iron oxide, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , and ZrO 2 ; nitride fine particles such as aluminum nitride and silicon nitride; calcium fluoride Slightly soluble ionic crystal fine particles such as barium fluoride and barium sulfate; Covalent crystal fine particles such as silicon and diamond; Clay fine particles such as talc and montmorillonite; Boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, seri Examples include inorganic fine particles such as sites derived from mineral resources such as sites, bentonite, hydrotalcite, or artificial products thereof. Further, the surface of conductive fine particles such as metal fine particles; oxide fine particles such as SnO 2 and tin-indium oxide (ITO); carbon fine particles such as carbon black and graphite; It may be fine particles that have been made electrically insulating by surface treatment with the above-mentioned materials constituting the electrically insulating fine particles.

また、耐熱性樹脂の具体例としては、ポリイミド、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、架橋ポリメチルメタクリレート(架橋PMMA)、架橋ポリスチレン(架橋PS)、ポリジビニルベンゼン(PDVB)、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの架橋高分子の微粒子;熱可塑性ポリイミドなどの耐熱性樹脂;が挙げられる。これらの有機樹脂(高分子)は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、架橋体(前記の耐熱性高分子の場合)であってもよい。耐熱性樹脂や無機微粒子の形態としては、球状、粒子状、板状などいずれの形態であってもよい。   Specific examples of the heat resistant resin include polyimide, melamine resin, phenol resin, crosslinked polymethyl methacrylate (crosslinked PMMA), crosslinked polystyrene (crosslinked PS), polydivinylbenzene (PDVB), benzoguanamine-formaldehyde condensate, and the like. Fine particles of crosslinked polymer; heat-resistant resin such as thermoplastic polyimide. These organic resins (polymers) are a mixture of the above exemplified materials, a modified body, a derivative, a copolymer (random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, graft copolymer), crosslinked body ( In the case of the above heat-resistant polymer). The form of the heat-resistant resin and inorganic fine particles may be any form such as a spherical shape, a particle shape, or a plate shape.

前記耐熱性樹脂および前記無機微粒子は、通常正極または負極の製造に使用される樹脂バインダにより結着され、多孔質の前記耐熱層が構成される。   The heat-resistant resin and the inorganic fine particles are bound by a resin binder usually used for manufacturing a positive electrode or a negative electrode, thereby forming the porous heat-resistant layer.

なお、セパレータの厚みは、例えば、10〜30μmであることが好ましい。   In addition, it is preferable that the thickness of a separator is 10-30 micrometers, for example.

本発明の非水二次電池において、前記の正極と前記の負極とは、前記のセパレータを介して重ねることで、これらの正極と負極とを対向させて構成した積層体(積層電極体)や、この積層体を更に渦巻状に巻回した巻回体(巻回電極体)といった電極体の形で使用される。   In the nonaqueous secondary battery of the present invention, the positive electrode and the negative electrode are stacked with the separator interposed therebetween, whereby a laminated body (laminated electrode body) configured such that the positive electrode and the negative electrode face each other, The laminated body is further used in the form of an electrode body such as a wound body (wound electrode body) in which the laminated body is wound in a spiral shape.

前記電極体においては、負極活物質層および正極活物質層のそれぞれについて、もう一方の電極の活物質層と対向しない非対向部分の面積が、互いに対向する対向部分の面積の15%以下とする。これにより、非水二次電池の初回充電時において、負極活物質層に吸蔵されるリチウムイオンのうちの、不可逆容量となる量を可及的に低減することができるため、非水二次電池の初回充放電効率を高くすることができる。   In the electrode body, for each of the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer, the area of the non-facing portion not facing the active material layer of the other electrode is 15% or less of the area of the facing portions facing each other. . As a result, the amount of irreversible capacity among lithium ions occluded in the negative electrode active material layer can be reduced as much as possible during the initial charge of the non-aqueous secondary battery. The initial charge / discharge efficiency can be increased.

負極活物質層および正極活物質層のそれぞれについて、もう一方の電極の活物質層と対向しない非対向部分の面積が、互いに対向する対向部分の面積の15%以下とするには、負極活物質層および正極活物質層について、互いに対向しない部分が生じないようそれぞれの活物質層を配置するか、または、一方の電極の活物質層の一部が、もう一方の電極の活物質層と対向しない非対向部分を有する場合には、前記非対向部分の面積の割合が、当該電極の活物質層全体の面積の15/115以下、すなわち13%以下となるように、それぞれの電極の活物質層の寸法と配置を決めればよい。   For each of the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer, the area of the non-facing portion that does not face the active material layer of the other electrode is 15% or less of the area of the facing portion that faces each other. For each of the active layer and the positive electrode active material layer, arrange each active material layer so that portions not facing each other do not occur, or a part of the active material layer of one electrode faces the active material layer of the other electrode In the case of having a non-opposing portion that does not, the ratio of the area of the non-opposing portion is 15/115 or less of the total area of the active material layer of the electrode, that is, 13% or less. What is necessary is just to decide the dimension and arrangement | positioning of a layer.

なお、前記非対向部分の面積の前記対向部分の面積に対する割合が小さいほど、非水二次電池の初回充放電効率を高くすることができるので、その割合は、12%以下であることが好ましく、8%以下であることがより好ましく、5%以下であることが更に好ましい。また、前記非対向部分は、その幅が狭い方が初回充放電効率を高くしやすいため、非対向部分の幅が2mm以下、好ましくは1mm以下になるよう、それぞれの活物質層の寸法と配置を決めることが望ましい。   In addition, since the initial charge / discharge efficiency of the non-aqueous secondary battery can be increased as the ratio of the area of the non-opposing part to the area of the opposing part is small, the ratio is preferably 12% or less. 8% or less, more preferably 5% or less. In addition, since the first charge / discharge efficiency tends to be higher when the width of the non-facing portion is narrower, the dimensions and arrangement of the active material layers are set so that the width of the non-facing portion is 2 mm or less, preferably 1 mm or less. It is desirable to decide.

なお、通常の電池構成では、正極活物質層の全面が負極活物質層と対向する構成とし、負極活物質層の非対向部分の面積の割合が、対向部分の面積の15%以下となるよう、それぞれの活物質層を配置すればよい。この場合、活物質層の端部でのリチウム析出を防ぐため、負極活物質層の周縁部全体が非対向部分となるように正極活物質層と負極活物質層とを配置するのが望ましく、また、非対向部分の幅は、0.1mm以上であることが好ましく、0.3mm以上であることがより好ましい。   In the normal battery configuration, the entire surface of the positive electrode active material layer is opposed to the negative electrode active material layer, and the area ratio of the non-opposing portion of the negative electrode active material layer is 15% or less of the area of the opposed portion. Each active material layer may be disposed. In this case, in order to prevent lithium precipitation at the end of the active material layer, it is desirable to dispose the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer so that the entire peripheral edge of the negative electrode active material layer is a non-opposing portion, Further, the width of the non-facing portion is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more.

一方、負極活物質がチタン酸リチウムなどの場合には、負極活物質層の全面が正極活物質層と対向する構成とし、それぞれの活物質層に非対向部分を設けない(負極活物質層の全面と正極活物質層の全面とを対向させる)か、または、正極活物質層の一部に非対向部分を設けることも可能である。この場合も、非対向部分の面積の割合が、対向部分の面積の15%以下となるよう、それぞれの活物質層を配置すればよい。   On the other hand, when the negative electrode active material is lithium titanate or the like, the entire surface of the negative electrode active material layer is opposed to the positive electrode active material layer, and no non-opposing portion is provided in each active material layer (the negative electrode active material layer The entire surface and the entire surface of the positive electrode active material layer may be opposed to each other), or a non-opposing portion may be provided in a part of the positive electrode active material layer. Also in this case, each active material layer may be arranged so that the ratio of the area of the non-opposing portion is 15% or less of the area of the opposing portion.

図1および図2に、正極活物質層の全面が負極活物質層と対向する構成における「活物質層の非対向部分の幅」を説明するための図面を示している。図1は、正極、負極およびセパレータで構成される電極体が積層電極体(これらを重ねて構成しただけの電極体)の場合の説明図であり、(a)は平面視で円形の正極活物質層50を有する正極と、平面視で円形の負極活物質層60を有する負極とが対向している場合を示しており、(b)は平面視で四角形の正極活物質層50を有する正極と、平面視で四角形の負極活物質層60を有する負極とが対向している場合を示している。また、図2は、正極、負極およびセパレータで構成される電極体が、これらの積層体を渦巻状に巻回して形成した巻回電極体の場合の説明図である。なお、これらの図面では、正極活物質層50と負極活物質層60との位置関係の理解を容易にするために、正極および負極の集電体並びにセパレータは図示していない。また、図2では、巻回電極体における正極活物質層50と負極活物質層60とが対向している箇所の一部を平面的に示している。   1 and 2 are drawings for explaining “width of a non-facing portion of the active material layer” in a configuration in which the entire surface of the positive electrode active material layer faces the negative electrode active material layer. FIG. 1 is an explanatory diagram in the case where an electrode body composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator is a laminated electrode body (an electrode body formed only by overlapping them), and (a) shows a circular positive electrode active in a plan view. The case where the positive electrode which has the material layer 50 and the negative electrode which has the circular negative electrode active material layer 60 by planar view is facing is shown, (b) is a positive electrode which has the square positive electrode active material layer 50 by planar view. And a negative electrode having a square negative electrode active material layer 60 in a plan view is opposed to each other. Moreover, FIG. 2 is explanatory drawing in the case where the electrode body comprised by a positive electrode, a negative electrode, and a separator is a wound electrode body formed by winding these laminated bodies in a spiral shape. In these drawings, in order to facilitate understanding of the positional relationship between the positive electrode active material layer 50 and the negative electrode active material layer 60, the current collector and separator of the positive electrode and the negative electrode are not shown. In FIG. 2, a part of a portion where the positive electrode active material layer 50 and the negative electrode active material layer 60 are opposed to each other in the wound electrode body is shown in a plan view.

図1では、図中手前側が負極活物質層60であり、奥行き側の点線で示したものが正極活物質層50である。積層電極体における「負極活物質剤層の非対向部分の幅」は、平面視において、負極活物質層60の外周端と、正極活物質層50の外周端との間の距離(図中aの長さ)を意味している。   In FIG. 1, the front side in the drawing is the negative electrode active material layer 60, and the one indicated by the dotted line on the depth side is the positive electrode active material layer 50. The “width of the non-opposing portion of the negative electrode active material layer” in the laminated electrode body is the distance between the outer peripheral edge of the negative electrode active material layer 60 and the outer peripheral edge of the positive electrode active material layer 50 in plan view (a in FIG. Length).

また、図2でも、図1と同様に、図中手前側が負極活物質層60であり、奥行き側の点線で示したものが正極活物質層50である。巻回電極体の形成には、帯状の正極と帯状の負極とが使用されるが、その「負極活物質層の非対向部分の幅」は、帯状の正極および帯状の負極の長尺方向に直交する方向における、負極活物質層60の外端と、正極活物質層50の外端との距離(図中bの長さ)を意味している。   Also in FIG. 2, as in FIG. 1, the front side in the drawing is the negative electrode active material layer 60, and the depth side dotted line is the positive electrode active material layer 50. For the formation of the wound electrode body, a strip-shaped positive electrode and a strip-shaped negative electrode are used, and the “width of the non-opposing portion of the negative electrode active material layer” is in the longitudinal direction of the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode. It means the distance (the length of b in the figure) between the outer end of the negative electrode active material layer 60 and the outer end of the positive electrode active material layer 50 in the orthogonal direction.

なお、負極活物質層の全面が正極活物質層と対向する構成(正極活物質層の一部に、非対向部分を有する構成)の場合は、前記正極と前記負極とを入れ替えて考えればよい。   In the case of a configuration in which the entire surface of the negative electrode active material layer faces the positive electrode active material layer (a configuration in which a part of the positive electrode active material layer has a non-opposing portion), the positive electrode and the negative electrode may be interchanged. .

本発明の非水二次電池の形態としては、スチール缶やアルミニウム缶などを外装缶として使用した筒形(角筒形や円筒形など)などが挙げられる。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。   Examples of the form of the non-aqueous secondary battery of the present invention include a cylindrical shape (such as a rectangular tube shape or a cylindrical shape) using a steel can or an aluminum can as an outer can. 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.

本発明の非水二次電池は、正極活物質層を厚くしても、優れた負荷特性を確保でき、高出力放電時の容量低下を良好に抑制し得ることから、産業機械の電源用途や太陽光発電システムの蓄電池用途のように、高容量であり、かつ高出力放電が要求される用途をはじめとして、従来から知られている非水二次電池が適用されている各種用途と同じ用途に用いることができる。   The non-aqueous secondary battery of the present invention can ensure excellent load characteristics even when the positive electrode active material layer is thick, and can satisfactorily suppress capacity reduction during high output discharge. The same use as the various uses to which the conventionally known non-aqueous secondary battery is applied, including the use of high capacity and high output discharge like the storage battery use of photovoltaic power generation system Can be used.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

実施例1
<正極の作製>
正極活物質であるLiNi0.5Co0.2Mn0.3:93.7質量部と、導電助剤であるアセチレンブラック:4.0質量部と、バインダであるPVDF:2.0質量部と、分散剤であるポリビニルピロリドン(PVP):0.3質量部とを混合し、更に適量のNMPを添加し、プラネタリーミキサーを用いて混合・分散を行って正極合剤含有スラリーを調製した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 as positive electrode active material: 93.7 parts by mass, acetylene black as conductive aid: 4.0 parts by mass, PVDF as binder: 2.0 Mix part by mass and polyvinyl pyrrolidone (PVP) as a dispersant: 0.3 part by mass, add an appropriate amount of NMP, and mix and disperse using a planetary mixer to produce a positive electrode mixture-containing slurry. Prepared.

次に、正極集電体となる厚みが15μmのアルミニウム箔の片面に、前記正極合剤含有スラリーを、乾燥後の塗布量が21mg/cmとなるように塗布し、85℃で乾燥した後、100℃で8時間真空乾燥した。その後、ロールプレス機を用いてプレス処理を施して、プレス処理後の厚みが90μmの正極活物質層(正極合剤層)を備えた正極を作製した。なお、正極合剤含有スラリーをアルミニウム箔に塗布する際には、アルミニウム箔の一部が露出するように未塗布部分を形成した。 Next, after applying the positive electrode mixture-containing slurry to one surface of an aluminum foil having a thickness of 15 μm serving as a positive electrode current collector so that the applied amount after drying is 21 mg / cm 2, and drying at 85 ° C. And vacuum drying at 100 ° C. for 8 hours. Then, the press process was performed using the roll press machine and the positive electrode provided with the positive electrode active material layer (positive electrode mixture layer) whose thickness after a press process is 90 micrometers was produced. In addition, when apply | coating the positive mix containing slurry to aluminum foil, the uncoated part was formed so that a part of aluminum foil might be exposed.

次に、この正極を、正極活物質層の面積が30mm×30mmで、かつアルミニウム箔の露出部を含むように切断し、更に、電流を取り出すためのアルミニウム製のリード片をアルミニウム箔の露出部に溶接し、リード付き正極を得た。   Next, the positive electrode is cut so that the positive electrode active material layer has an area of 30 mm × 30 mm and includes an exposed portion of the aluminum foil, and an aluminum lead piece for taking out an electric current is further exposed to the exposed portion of the aluminum foil. To obtain a positive electrode with leads.

<負極の作製>
負極活物質であるグラファイト:96質量部、並びに、バインダであるCMC:2質量部およびSBR:2質量部からなる負極合剤に、適量の水を添加し、プラネタリーミキサーを用いて混合・分散を行い、負極合剤含有スラリーを調製した。次に、負極集電体となる厚みが7μmの銅箔の片面に、前記負極合剤含有スラリーを、乾燥後の塗布量が13.5mg/cmとなるように塗布し、85℃で乾燥した後、100℃で8時間真空乾燥した。その後、ロールプレス機を用いてプレス処理を施して厚みが102μmの負極活物質層(負極合剤層)を備えた負極を作製した。なお、負極合剤含有スラリーを銅箔に塗布する際には、銅箔の一部が露出するように未塗布部分を形成した。
<Production of negative electrode>
Graphite as the negative electrode active material: 96 parts by mass, and CMC as the binder: 2 parts by mass and SBR: 2 parts by mass Add an appropriate amount of water, and mix and disperse using a planetary mixer The negative electrode mixture-containing slurry was prepared. Next, the negative electrode mixture-containing slurry is applied to one surface of a copper foil having a thickness of 7 μm serving as a negative electrode current collector so that the applied amount after drying is 13.5 mg / cm 2 and dried at 85 ° C. And then vacuum-dried at 100 ° C. for 8 hours. Then, the negative electrode provided with the negative electrode active material layer (negative electrode mixture layer) with a thickness of 102 micrometers by performing press processing using the roll press machine was produced. In addition, when apply | coating negative mix containing slurry to copper foil, the uncoated part was formed so that a part of copper foil might be exposed.

次に、この負極を、負極活物質層の面積が30.5mm×30.5mmで、かつ銅箔の露出部を含むように切断し、更に、電流を取り出すためのニッケル製のリード片を、銅箔の露出部に溶接して、リード付き負極を得た。   Next, the negative electrode was cut so that the area of the negative electrode active material layer was 30.5 mm × 30.5 mm and the exposed portion of the copper foil was included, and further, a nickel lead piece for taking out current was obtained. It welded to the exposed part of copper foil, and the negative electrode with a lead was obtained.

<非水電解液の調製>
エチレンカーボネートとアセトニトリルとビニレンカーボネートを33:56:11の質量比で混合した溶媒に、LiPFを0.3mol/lの濃度になるように、また、LiN(CFSOを2.5mol/lの濃度となるように、それぞれ溶解させて、非水電解液を調製した。なお、非水電解液全量中におけるビニレンカーボネートの濃度は、6質量%であった(後述する全ての実施例および比較例においても、同じ)。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
In a solvent in which ethylene carbonate, acetonitrile, and vinylene carbonate are mixed at a mass ratio of 33:56:11, LiPF 6 is adjusted to a concentration of 0.3 mol / l, and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 is added to 2. A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving each so as to have a concentration of 5 mol / l. The concentration of vinylene carbonate in the total amount of the nonaqueous electrolytic solution was 6% by mass (the same applies to all examples and comparative examples described later).

<電池の組み立て>
前記リード付き正極と前記リード付き負極とを、PE製の微多孔膜セパレータ(厚み18μm)を介して重ね合わせて積層電極体とし、この積層電極体を、90mm×80mmのアルミニウムラミネートフィルムからなる外装体に収容した。続いて、前記非水電解液を前記外装体内に1mL注入した後、前記外装体を封止して、図3に示す外観で、図4に示す断面構造のラミネート形非水二次電池を作製した。
<Battery assembly>
The positive electrode with lead and the negative electrode with lead are overlapped via a PE microporous membrane separator (thickness 18 μm) to form a laminated electrode body, and this laminated electrode body is made of an aluminum laminate film of 90 mm × 80 mm. Housed in the body. Subsequently, after injecting 1 mL of the non-aqueous electrolyte into the exterior body, the exterior body is sealed, and a laminate type non-aqueous secondary battery having a cross-sectional structure shown in FIG. did.

ここで、図3および図4について説明すると、図3は非水二次電池を模式的に表す平面図であり、図4は、図3のA−A線断面図である。非水二次電池1は、2枚のラミネートフィルムで構成したラミネートフィルム外装体2内に、正極5と負極6とをセパレータ7を介して積層して構成した積層電極体と、非水電解液(図示しない)とを収容しており、ラミネートフィルム外装体2は、その外周部において、上下のラミネートフィルムを熱融着することにより封止されている。なお、図4では、図面が煩雑になることを避けるために、ラミネートフィルム外装体2を構成している各層、並びに正極5および負極6の各層を区別して示していない。   Here, FIG. 3 and FIG. 4 will be described. FIG. 3 is a plan view schematically showing a non-aqueous secondary battery, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. The nonaqueous secondary battery 1 includes a laminated electrode body formed by laminating a positive electrode 5 and a negative electrode 6 via a separator 7 in a laminated film outer package 2 constituted by two laminated films, and a nonaqueous electrolytic solution. (Not shown) is accommodated, and the laminate film outer package 2 is sealed by heat-sealing the upper and lower laminate films at the outer peripheral portion thereof. In FIG. 4, each layer constituting the laminate film outer package 2 and each layer of the positive electrode 5 and the negative electrode 6 are not shown separately in order to avoid the drawing from becoming complicated.

正極5は、電池1内でリード体を介して正極外部端子3と接続しており、また、図示していないが、負極6も、電池1内でリード体を介して負極外部端子4と接続している。そして、正極外部端子3および負極外部端子4は、外部の機器などと接続可能なように、片端側がラミネートフィルム外装体2の外側に引き出されている。   The positive electrode 5 is connected to the positive electrode external terminal 3 in the battery 1 through a lead body. Although not shown, the negative electrode 6 is also connected to the negative electrode external terminal 4 in the battery 1 through a lead body. doing. The positive electrode external terminal 3 and the negative electrode external terminal 4 are drawn out to the outside of the laminate film exterior body 2 so that they can be connected to an external device or the like.

実施例2〜9
リチウム塩の種類および濃度、並びに有機溶媒の種類および組成を表1に示すようにした以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製し、これらの非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にしてラミネート形非水二次電池を作製した。
Examples 2-9
Except that the type and concentration of the lithium salt and the type and composition of the organic solvent are as shown in Table 1, non-aqueous electrolytes were prepared in the same manner as in Example 1, and these non-aqueous electrolytes were used. Produced a laminated nonaqueous secondary battery in the same manner as in Example 1.

実施例10
負極活物質層の面積を31mm×31mmに変更した以外は実施例1と同様にして負極(リード付き負極)を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にしてラミネート形非水二次電池を作製した。
Example 10
A negative electrode (a negative electrode with leads) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the area of the negative electrode active material layer was changed to 31 mm × 31 mm, and a laminated non-aqueous solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used. A secondary battery was produced.

実施例11〜18
リチウム塩の種類および濃度、並びに有機溶媒の種類および組成を表2に示すようにした以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製し、これらの非水電解液を用いた以外は実施例10と同様にしてラミネート形非水二次電池を作製した。
Examples 11-18
Except that the type and concentration of the lithium salt and the type and composition of the organic solvent are as shown in Table 2, non-aqueous electrolytes were prepared in the same manner as in Example 1, and these non-aqueous electrolytes were used. Produced a laminated nonaqueous secondary battery in the same manner as in Example 10.

実施例19
負極活物質であるチタン酸リチウム(LiTi12)粉末:85質量部と、導電助剤であるアセチレンブラック:9質量部と、バインダであるPVDF:6質量部とからなる負極合剤に、適量のNMPを添加し、これらを混合して負極合剤含有スラリーを調製した。次に、このスラリーを用いた以外は実施例1と同様にして、負極活物質層(負極合剤層)の厚みが150μmの負極を作製した。そして、この負極を用い、実施例1と同様にして、負極活物質層の面積が29.5mm×29.5mmのリード付き負極を作製した。
Example 19
Negative electrode mixture composed of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) powder as negative electrode active material: 85 parts by mass, acetylene black as conductive aid: 9 parts by mass, and PVDF as binder: 6 parts by mass An appropriate amount of NMP was added to the mixture, and these were mixed to prepare a negative electrode mixture-containing slurry. Next, a negative electrode having a negative electrode active material layer (negative electrode mixture layer) thickness of 150 μm was prepared in the same manner as in Example 1 except that this slurry was used. And using this negative electrode, the negative electrode with a lead whose area of a negative electrode active material layer is 29.5 mm x 29.5 mm was produced like Example 1. FIG.

そして、前記の負極(リード付き負極)を用いた以外は、実施例1と同様にしてラミネート形非水二次電池を作製した。   A laminated nonaqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode (negative electrode with leads) was used.

実施例20
負極活物質層の面積を29mm×29mmに変更した以外は実施例19と同様にして負極(リード付き負極)を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にしてラミネート形非水二次電池を作製した。
Example 20
A negative electrode (negative electrode with leads) was prepared in the same manner as in Example 19 except that the area of the negative electrode active material layer was changed to 29 mm × 29 mm, and a laminated non-aqueous solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used. A secondary battery was produced.

比較例1〜4
リチウム塩の種類および濃度、並びに有機溶媒の種類および組成を表3に示すようにした以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。また、負極活物質層の面積を32.5mm×32.5mmに変更した以外は実施例1と同様にして負極(リード付き負極)を作製した。
Comparative Examples 1-4
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the type and concentration of the lithium salt and the type and composition of the organic solvent were as shown in Table 3. Moreover, the negative electrode (negative electrode with a lead) was produced like Example 1 except having changed the area of the negative electrode active material layer into 32.5 mm x 32.5 mm.

そして、前記の非水電解液と前記負極とを用いた以外は、実施例1と同様にしてラミネート形非水二次電池を作製した。   A laminated nonaqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the nonaqueous electrolyte and the negative electrode were used.

比較例5
負極活物質層の面積を27.5mm×27.5mmに変更した以外は実施例19と同様にして負極(リード付き負極)を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にしてラミネート形非水二次電池を作製した。
Comparative Example 5
A negative electrode (a negative electrode with leads) was prepared in the same manner as in Example 19 except that the area of the negative electrode active material layer was changed to 27.5 mm × 27.5 mm, and the same procedure as in Example 1 was performed except that this negative electrode was used. A laminated nonaqueous secondary battery was produced.

実施例および比較例の非水二次電池に使用した非水電解液の構成を表1〜3に示し、これらの非水二次電池に使用した正極に係る正極活物質層と負極に係る負極活物質層との対向部分の面積に対する非対向部分の面積の割合(表では、「正極活物質層と負極活物質層との対向面積に対する非対向面積の割合」と記載する)、負極活物質層の非対向部分の幅および正極活物質層の非対向部分の幅を、表4〜表6に示す。なお、表1〜表3中、ECはエチレンカーボネートを、PCはプロピレンカーボネートを、DMCはジメチルカーボネートを、ANはアセトニトリルを、PNはプロピオニトリルを、VCはビニレンカーボネートを、それぞれ意味している。   The structure of the non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous secondary battery of an Example and a comparative example is shown in Tables 1-3, and the positive electrode active material layer which concerns on the positive electrode used for these non-aqueous secondary batteries, and the negative electrode which concerns on a negative electrode The ratio of the area of the non-facing portion to the area of the portion facing the active material layer (in the table, “the ratio of the non-facing area to the facing area of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer”), negative electrode active material Tables 4 to 6 show the width of the non-facing portion of the layer and the width of the non-facing portion of the positive electrode active material layer. In Tables 1 to 3, EC means ethylene carbonate, PC means propylene carbonate, DMC means dimethyl carbonate, AN means acetonitrile, PN means propionitrile, and VC means vinylene carbonate. .

また、実施例および比較例の非水二次電池について、下記の初回充放電効率測定および負荷特性評価を行った。これらの結果を表7〜表9に示す。   Moreover, the following first-time charge / discharge efficiency measurement and load characteristic evaluation were performed about the non-aqueous secondary battery of the Example and the comparative example. These results are shown in Tables 7-9.

<初回充放電効率測定>
実施例および比較例の各非水二次電池について、23℃で、0.2Cの電流値で4.2Vまで定電流充電を行った後、電流値が0.1CmAになるまで4.2Vで定電圧充電して、充電容量(0.2C充電容量)を測定した。その後、充電後の各電池について、0.2Cの電流値で2.5Vになるまで定電流で放電して、0.2C放電容量を測定した。そして、各電池について、0.2C放電容量を0.2C充電容量で除した値を百分率で表して、初回充放電効率を求めた。
<Initial charge / discharge efficiency measurement>
About each non-aqueous secondary battery of an Example and a comparative example, after performing a constant current charge to 4.2V with the electric current value of 0.2C at 23 degreeC, it is 4.2V until an electric current value will be set to 0.1 CmA. The battery was charged at a constant voltage, and the charge capacity (0.2 C charge capacity) was measured. Then, about each battery after charge, it discharged with the constant current until it became 2.5V with the electric current value of 0.2C, and 0.2C discharge capacity was measured. And about each battery, the value which remove | divided 0.2C discharge capacity by 0.2C charge capacity was represented by the percentage, and the first time charge / discharge efficiency was calculated | required.

<負荷特性評価>
実施例および比較例の各非水二次電池について、定電流充電時および定電流充電時の電流値を3Cに変更した以外は、0.2C充放電容量測定と同じ条件で定電流−定電圧充電および定電流放電を行い、3C充電容量を測定した。
<Evaluation of load characteristics>
About each non-aqueous secondary battery of an Example and a comparative example, except having changed the electric current value at the time of constant current charge and constant current charge into 3C, it is constant current-constant voltage on the same conditions as 0.2C charge / discharge capacity measurement Charging and constant current discharging were performed, and 3C charging capacity was measured.

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表1〜表9に示す通り、適正な組成の非水電解液を使用し、負極活物質層と正極活物質層との配置を適正にした実施例1〜20の非水二次電池は、初回充放電効率が高く、また、3Cといった高負荷でも放電容量が大きく、良好な負荷特性を有している。   As shown in Tables 1 to 9, the non-aqueous secondary batteries of Examples 1 to 20 using the non-aqueous electrolyte solution having an appropriate composition and appropriately arranging the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer are as follows. The initial charge / discharge efficiency is high, the discharge capacity is large even at a high load of 3C, and the load characteristics are good.

実施例1と比較例4との比較、並びに実施例19および実施例20と比較例5との比較より明らかなように、正極活物質層と負極活物質層との対向面積に対する非対向面積の割合が15%を超える場合には、初回充放電効率が低下し、放電容量が低下してしまう。   As is clear from the comparison between Example 1 and Comparative Example 4 and the comparison between Example 19 and Example 20 and Comparative Example 5, the non-opposing area with respect to the opposing area of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer When the ratio exceeds 15%, the initial charge / discharge efficiency is lowered and the discharge capacity is lowered.

なお、比較例1と比較例2との比較より明らかなように、正極活物質層と負極活物質層との対向面積に対する非対向面積の割合が15%を超える場合には、ニトリル系溶媒を含む有機溶媒構成を有する電池(比較例1)は、ニトリル系溶媒を含まない汎用の有機溶媒構成を有する電池(比較例2)に比べ、初回充放電効率の低下が大きくなっており、ニトリル系溶媒を含む有機溶媒構成を有する電池では、正極活物質層と負極活物質層との対向面積に対する非対向面積の割合を調整することがより重要であることがわかる。   As is clear from the comparison between Comparative Example 1 and Comparative Example 2, when the ratio of the non-facing area to the facing area of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer exceeds 15%, a nitrile solvent is used. The battery (Comparative Example 1) having an organic solvent structure including the nitrile-based battery has a lower initial charge / discharge efficiency than the battery having a general-purpose organic solvent structure not containing a nitrile solvent (Comparative Example 2). It can be seen that it is more important to adjust the ratio of the non-facing area to the facing area between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer in a battery having an organic solvent structure including a solvent.

また、比較例4と比較例1および比較例3との比較より明らかなように、リチウム塩濃度が2mol/l未満である場合には、初回充放電効率が低下し、特に、有機溶媒としてカーボネートを含有しない比較例1でより大きく低下している。   Further, as is clear from the comparison between Comparative Example 4 and Comparative Examples 1 and 3, when the lithium salt concentration is less than 2 mol / l, the initial charge / discharge efficiency is lowered, and in particular, carbonate as an organic solvent. In Comparative Example 1 that does not contain, it is greatly reduced.

1 非水二次電池
2 ラミネートフィルム外装体
5 正極
6 負極
7 セパレータ
50 正極活物質層
60 負極活物質層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous secondary battery 2 Laminate film exterior body 5 Positive electrode 6 Negative electrode 7 Separator 50 Positive electrode active material layer 60 Negative electrode active material layer

Claims (11)

集電体の片面または両面に正極活物質層を有する正極、集電体の片面または両面に負極活物質層を有する負極、並びに、リチウム塩および有機溶媒を含有する非水電解質を用いた非水二次電池であって、
前記負極の活物質として、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、リチウムと合金化可能な金属またはその合金、金属リチウムおよびリチウム合金より選択される少なくとも1種を含有し、
前記非水電解質のリチウム塩濃度が2〜7mol/lであり、
前記非水電解質は、前記有機溶媒として、ニトリル系溶媒と、環状カーボネートおよび鎖状カーボネートから選択される少なくとも1種のカーボネートとを含有しており、
前記正極活物質層の全面が、前記負極活物質層と対向しており、
前記負極活物質層ついて、前記正極活物質層と対向しない非対向部分の面積が、互いに対向する対向部分の面積の15%以下であることを特徴とする非水二次電池。
Nonaqueous using positive electrode having positive electrode active material layer on one or both sides of current collector, negative electrode having negative electrode active material layer on one or both sides of current collector, and nonaqueous electrolyte containing lithium salt and organic solvent A secondary battery,
As the negative electrode active material, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired bodies of organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon, metals that can be alloyed with lithium, or alloys thereof , Containing at least one selected from metallic lithium and lithium alloys,
The non-aqueous electrolyte has a lithium salt concentration of 2 to 7 mol / l,
The non-aqueous electrolyte contains, as the organic solvent, a nitrile solvent and at least one carbonate selected from cyclic carbonate and chain carbonate,
The entire surface of the positive electrode active material layer faces the negative electrode active material layer;
The negative active with the material layer, the area of the non-opposing portions that do not face the positive electrode active material layer, a non-aqueous secondary battery, wherein more than 15% of the area of the facing portions facing each other.
前記非対向部分の幅が、2mm以下である請求項1に記載の非水二次電池。   The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein a width of the non-facing portion is 2 mm or less. 前記非対向部分の幅が、0.1mm以上である請求項1または2に記載の非水二次電池。   The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein a width of the non-facing portion is 0.1 mm or more. 前記非水電解質の全有機溶媒中における前記ニトリル系溶媒の含有量が5〜80質量%である請求項1〜のいずれかに記載の非水二次電池。 The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3 , wherein a content of the nitrile solvent in the total organic solvent of the non-aqueous electrolyte is 5 to 80% by mass. 前記非水電解質は、前記ニトリル系溶媒として、モノニトリルを含有している請求項1〜のいずれかに記載の非水二次電池。 The non-aqueous electrolyte, as the nitrile solvent, a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 4 containing mononitriles. 前記非水電解質は、モノニトリルとして、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリルまたはアクリロニトリルを含有している請求項に記載の非水二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to claim 5 , wherein the nonaqueous electrolyte contains acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, benzonitrile, or acrylonitrile as a mononitrile. 前記非水電解質は、前記環状カーボネートとして、エチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートを含有している請求項1〜のいずれかに記載の非水二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 6 , wherein the nonaqueous electrolyte contains ethylene carbonate or propylene carbonate as the cyclic carbonate. 前記非水電解質は、前記鎖状カーボネートとして、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートまたはエチルメチルカーボネートを含有している請求項1〜のいずれかに記載の非水二次電池。 The non-aqueous electrolyte, as the chain carbonate, dimethyl carbonate, a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 7 containing diethyl carbonate or ethyl methyl carbonate. 前記非水電解質は、前記環状カーボネートとしてビニレンカーボネートを含有している請求項1〜のいずれかに記載の非水二次電池。 The non-aqueous electrolyte, a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1-8 containing vinylene carbonate as the cyclic carbonate. 前記正極活物質層の厚みが、前記集電体の片面あたり、70μm以上1mm以下である請求項1〜のいずれかに記載の非水二次電池。 The thickness of the positive electrode active material layer per one surface of the current collector, a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 9 is 70μm to 1mm. 前記正極と前記負極とが巻回された構造を有する請求項1〜1のいずれかに記載の非水二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 10 , having a structure in which the positive electrode and the negative electrode are wound.
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