JP6302322B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、正極、負極及び電解質を備えて構成される。そして、正極及び負極、すなわち電極は、電極活物質が配合されて構成され、通常はさらに、導電助剤及びバインダーが配合されて構成される。なかでも電極活物質は、リチウムイオン二次電池の容量に関わる重要な因子であり、負極活物質として従来は、主に黒鉛(グラファイト)が使用されている。   A lithium ion secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. And a positive electrode and a negative electrode, ie, an electrode, are comprised by mix | blending an electrode active material, and normally a conductive support agent and a binder are further mix | blended. Among them, the electrode active material is an important factor related to the capacity of the lithium ion secondary battery, and conventionally, graphite (graphite) is mainly used as the negative electrode active material.

これに対して、より高容量のリチウムイオン二次電池を実現し得る負極活物質として、ケイ素が注目されている。リチウムイオン二次電池の理論容量は、例えば、負極活物質として黒鉛を用いた場合には372mAh/gであるのに対して、ケイ素を用いた場合には4199mAh/gである。   On the other hand, silicon attracts attention as a negative electrode active material that can realize a higher capacity lithium ion secondary battery. The theoretical capacity of the lithium ion secondary battery is, for example, 372 mAh / g when graphite is used as the negative electrode active material, and 4199 mAh / g when silicon is used.

しかし、ケイ素を用いて負極を構成した場合、充放電時におけるリチウムイオンの吸蔵及び放出過程で、負極が膨張及び収縮することが知られている。負極では、1個のケイ素原子に対して4個のリチウムイオンの吸蔵及び放出が可能であり、二次電池が作動する際に、負極は4倍膨張及び収縮し得る。充放電時におけるこの膨張及び収縮により、負極は集電性が低下して、放電容量が大きく低下してしまう。このように、負極活物質としてケイ素を用いたリチウムイオン二次電池は、充放電を繰り返し行ったときの容量維持率が低いという問題点があった。   However, when a negative electrode is configured using silicon, it is known that the negative electrode expands and contracts in the process of inserting and extracting lithium ions during charge and discharge. In the negative electrode, four lithium ions can be occluded and released with respect to one silicon atom, and when the secondary battery operates, the negative electrode can expand and contract four times. Due to this expansion and contraction during charge / discharge, the negative electrode has a reduced current collecting property, and the discharge capacity is greatly reduced. As described above, the lithium ion secondary battery using silicon as the negative electrode active material has a problem that the capacity retention rate is low when charging and discharging are repeated.

これに対して、負極活物質として酸化ケイ素を用いた負極が開示されている(特許文献1参照)。このような負極を備えたリチウムイオン二次電池では、充放電を繰り返し行ったときの容量維持率の低下を抑制できるものの、初期充電工程においてリチウムが酸化ケイ素と不可逆的に反応してリチウムシリケート(LiSiO)等の副生成物が生じ、このリチウムは以降、放電に関与することができず、放電容量が低下してしまうという問題点があった。 On the other hand, a negative electrode using silicon oxide as a negative electrode active material is disclosed (see Patent Document 1). In a lithium ion secondary battery equipped with such a negative electrode, although it is possible to suppress a decrease in capacity retention rate when charging and discharging are repeatedly performed, lithium reacts irreversibly with silicon oxide in the initial charging step, and lithium silicate ( By-products such as Li 4 SiO 4 ) are produced, and this lithium cannot be involved in the discharge thereafter, resulting in a problem that the discharge capacity is reduced.

このような放電容量の低下を解決できるものとして、酸化ケイ素を真空蒸着法又はスパッタリング法により成膜して負極を構成する手法が開示されている(特許文献2参照)。   As a method for solving such a decrease in discharge capacity, a method of forming a negative electrode by forming a silicon oxide film by a vacuum deposition method or a sputtering method has been disclosed (see Patent Document 2).

特開平6−325765号公報JP-A-6-325765 特開2004−349237号公報JP 2004-349237 A

しかし、特許文献2で開示されている手法では、リチウムイオン二次電池の定格容量に対する1サイクル目の放電容量の割合、いわゆる容量発現率が80%程度にとどまり、不十分であるという問題点があった。   However, the technique disclosed in Patent Document 2 has a problem that the ratio of the discharge capacity at the first cycle to the rated capacity of the lithium ion secondary battery, that is, the so-called capacity expression rate is only about 80%, which is insufficient. there were.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、容量発現率及び容量維持率が高いリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide a lithium ion secondary battery with a high capacity | capacitance expression rate and a capacity | capacitance maintenance factor.

上記課題を解決するため、本発明は、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーが配合されてなる負極材を用いて形成された負極活物質層を有し、且つリチウムがプレドープされている負極を備えたことを特徴とするリチウムイオン二次電池を提供する。
本発明のリチウムイオン二次電池は、前記粒子状導電助剤がカーボンブラックであり、前記繊維状導電助剤がカーボンナノチューブであることが好ましい。
In order to solve the above problems, the present invention has a negative electrode active material layer formed using a negative electrode material comprising silicon oxide, a particulate conductive additive, a fibrous conductive additive and a binder, and lithium. Provided is a lithium ion secondary battery comprising a pre-doped negative electrode.
In the lithium ion secondary battery of the present invention, the particulate conductive additive is preferably carbon black, and the fibrous conductive additive is preferably a carbon nanotube.

本発明によれば、容量発現率及び容量維持率が高いリチウムイオン二次電池が提供される。   According to the present invention, a lithium ion secondary battery having a high capacity development rate and a high capacity maintenance rate is provided.

本発明に係るリチウムイオン二次電池の要部を模式的に例示する正面図である。It is a front view which illustrates typically the principal part of the lithium ion secondary battery concerning the present invention. 製造例1におけるH−NMRデータであり、(a)は比較用の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体のH−NMRデータ、(b)は得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体のH−NMRデータである。A The 1 H-NMR data in Preparation Example 1, (a) is The 1 H-NMR data of the boron trifluoride-diethyl ether complex for comparison, (b) the resulting lithium oxalate - boron trifluoride complex 1 H-NMR data. 製造例1における19F−NMRデータであり、(a)は比較用の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体の19F−NMRデータ、(b)は得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体の19F−NMRデータである。A 19 F-NMR data in Preparation Example 1, (a) is 19 F-NMR data of the boron trifluoride-diethyl ether complex for comparison, (b) the resulting lithium oxalate - boron trifluoride complex 19 F-NMR data. 製造例1におけるIRデータであり、(a)は比較用のシュウ酸リチウムのIRデータ、(b)は得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体のIRデータである。It is IR data in manufacture example 1, (a) is IR data of the comparative lithium oxalate, (b) is IR data of the obtained lithium oxalate-boron trifluoride complex. 実施例1で得られた負極前駆体における負極活物質層の、走査型電子顕微鏡(SEM)で取得した撮像データである。It is the imaging data acquired with the scanning electron microscope (SEM) of the negative electrode active material layer in the negative electrode precursor obtained in Example 1. FIG.

<リチウムイオン二次電池>
本発明に係るリチウムイオン二次電池は、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーが配合されてなる負極材を用いて形成された負極活物質層を有し、且つリチウムがプレドープされている負極を備えたことを特徴とする。
かかるリチウムイオン二次電池は、粒子状導電助剤及び繊維状導電助剤を併用し、さらにリチウムがプレドープされている負極を用いたことにより、容量発現率と、充放電を繰り返し行ったときの容量維持率とが共に高く、充放電特性に優れる。
<Lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery according to the present invention has a negative electrode active material layer formed using a negative electrode material in which silicon oxide, a particulate conductive auxiliary, a fibrous conductive auxiliary, and a binder are blended, and lithium Is provided with a pre-doped negative electrode.
This lithium ion secondary battery uses a particulate conductive aid and a fibrous conductive aid in combination, and further uses a negative electrode in which lithium is pre-doped, so that the capacity development rate and charge / discharge are repeated. Both the capacity retention rate is high and the charge / discharge characteristics are excellent.

本明細書において、リチウムイオン二次電池における「容量発現率」とは、定格容量に対する1サイクル目の放電容量の割合(%)を意味し、式「{[1サイクル目の放電容量(mAh)]/[定格容量(mAh)]}×100」により算出される。
また、本明細書において、リチウムイオン二次電池における「容量維持率」とは、充放電サイクルを繰り返し行ったときの、1サイクル目の放電容量に対する特定のサイクル数での放電容量の割合(%)を意味し、式「{[特定のサイクル数での放電容量(mAh)]/[1サイクル目の放電容量(mAh)]}×100)」により算出される。ここで、「特定のサイクル数」は、好ましくは50サイクル以上である。
In this specification, the “capacity development rate” in a lithium ion secondary battery means the ratio (%) of the discharge capacity at the first cycle to the rated capacity, and the expression “{[discharge capacity at the first cycle (mAh)”. ] / [Rated capacity (mAh)]} × 100 ”.
Further, in this specification, the “capacity maintenance ratio” in the lithium ion secondary battery is the ratio of the discharge capacity at a specific number of cycles to the discharge capacity of the first cycle (%) when the charge / discharge cycle is repeated. ) And is calculated by the formula “{[discharge capacity at a specific number of cycles (mAh)] / [discharge capacity at the first cycle (mAh)]} × 100)”. Here, the “specific number of cycles” is preferably 50 cycles or more.

[負極材]
本発明において、前記負極材は、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーが配合されてなるものであり、酸化ケイ素に対して、粒子状導電助剤及び繊維状導電助剤を必須成分として併用する点で、従来の負極材とは相違するものである。
[Negative electrode material]
In the present invention, the negative electrode material is formed by blending silicon oxide, a particulate conductive additive, a fibrous conductive additive and a binder, and the particulate conductive aid and the fibrous conductive assistant are added to silicon oxide. This is different from conventional negative electrode materials in that an agent is used in combination as an essential component.

(酸化ケイ素)
前記酸化ケイ素としては、一般式「SiO(式中、zは0.5〜1.5のいずれかの数である。)」で表されるものが例示できる。ここで酸化ケイ素を「SiO」単位で見た場合、このSiOは、アモルファス状のSiOであるか、又はSi:SiOのモル比が約1:1となるように、ナノクラスターのSiの周囲にSiOが存在する、Si及びSiOの複合物である。SiOは、充放電時におけるSiの膨張及び収縮に対して緩衝作用を有すると推測される。
(Silicon oxide)
Examples of the silicon oxide include those represented by the general formula “SiO z (wherein z is any number from 0.5 to 1.5)”. Here, when the silicon oxide is viewed in “SiO” units, this SiO is amorphous SiO, or around the Si of the nanocluster so that the molar ratio of Si: SiO 2 is about 1: 1. This is a composite of Si and SiO 2 in which SiO 2 exists. SiO 2 is presumed to have a buffering action against the expansion and contraction of Si during charging and discharging.

前記酸化ケイ素は、粉末状であることが好ましく、粒子状であることがより好ましく、例えば、平均粒子径が30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが特に好ましく、2.0μm以下であることが最も好ましい。また、酸化ケイ素とバインダーの配合比率にもよるが、前記平均粒子径が1.0μm以下であると最も好ましい傾向がある。このような微粉末状の酸化ケイ素を用いることで、粒子状導電助剤及び繊維状導電助剤の併用による効果が、より顕著に得られる。
酸化ケイ素の平均粒子径は、例えば、電子顕微鏡を用いて、任意の酸化ケイ素の粒子約100個について粒子径を計測し、その平均値を算出することで求められる。
酸化ケイ素は、例えば、ボールミル等を用いる公知の手法で粉砕することにより、平均粒子径を所望の値に調節できる。
The silicon oxide is preferably in the form of powder, more preferably in the form of particles, for example, the average particle diameter is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and 10 μm or less. Is particularly preferable, and most preferably 2.0 μm or less. Further, although depending on the blending ratio of silicon oxide and binder, the average particle diameter tends to be most preferable when it is 1.0 μm or less. By using such finely powdered silicon oxide, the effect of the combined use of the particulate conductive auxiliary and the fibrous conductive auxiliary can be obtained more remarkably.
The average particle diameter of silicon oxide is obtained, for example, by measuring the particle diameter of about 100 arbitrary silicon oxide particles using an electron microscope and calculating the average value.
For example, the average particle diameter of silicon oxide can be adjusted to a desired value by pulverizing by a known method using a ball mill or the like.

前記負極材において、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーの総配合量に対する、酸化ケイ素の配合量の割合は、40〜85質量%であることが好ましく、55〜80質量%であることがより好ましい。酸化ケイ素の前記配合量の割合が前記下限値以上であることで、リチウムイオン二次電池は放電容量がより向上し、酸化ケイ素の前記配合量の割合が前記上限値以下であることで、負極構造の安定した維持が容易となる。   In the negative electrode material, the ratio of the amount of silicon oxide to the total amount of silicon oxide, particulate conductive additive, fibrous conductive additive and binder is preferably 40 to 85% by mass, and is preferably 55 to 80%. More preferably, it is mass%. When the proportion of the compounding amount of silicon oxide is not less than the lower limit value, the lithium ion secondary battery has a further improved discharge capacity, and the proportion of the compounding amount of silicon oxide is not more than the upper limit value, so that the negative electrode It is easy to maintain a stable structure.

(粒子状導電助剤)
前記粒子状導電助剤は、導電助剤として機能する粒子状のものであれば特に限定されないが、好ましいものとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック;黒鉛(グラファイト);フラーレン等が例示できる。
(Particulate conductive aid)
The particulate conductive aid is not particularly limited as long as it is in the form of particles functioning as a conductive aid, and preferred examples include carbon black such as acetylene black and ketjen black; graphite (graphite); fullerene and the like. It can be illustrated.

粒子状導電助剤は、平均粒子径が10〜100nmであることが好ましく、15〜60nmであることがより好ましい。また、粒子状導電助剤は、各々の粒子が数珠つなぎになったもの等、互いに連なった構造を形成していることが好ましい。このような平均粒子径又は構造を形成している粒子状導電助剤を用いることで、繊維状導電助剤との併用による効果がより顕著に得られる。
粒子状導電助剤の平均粒子径は、上記の酸化ケイ素の平均粒子径の場合と同様の方法で求められ、調節できる。
The particulate conductive auxiliary agent preferably has an average particle size of 10 to 100 nm, and more preferably 15 to 60 nm. Moreover, it is preferable that the particulate conductive auxiliary agent has a structure in which the particles are connected to each other, such as one in which each particle is connected in a daisy chain. By using the particulate conductive additive having such an average particle diameter or structure, the effect of the combined use with the fibrous conductive additive can be more remarkably obtained.
The average particle diameter of the particulate conductive auxiliary agent can be determined and adjusted by the same method as in the case of the average particle diameter of the silicon oxide.

粒子状導電助剤は、後述する負極活物質層中において、そのナノ粒子等の微粒子が連なった構造を形成し、酸化ケイ素と後述する繊維状導電助剤との接触面積を高めることで、導電性の向上に寄与していると推測される。   In the negative electrode active material layer described later, the particulate conductive auxiliary agent forms a structure in which fine particles such as nanoparticles are connected and increases the contact area between silicon oxide and the fibrous conductive auxiliary agent described later. It is presumed that it contributes to the improvement of sex.

前記粒子状導電助剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   The particulate conductive auxiliary may be used singly or in combination of two or more. When two or more are used in combination, the combination and ratio are appropriately selected according to the purpose. That's fine.

前記負極材において、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーの総配合量に対する、粒子状導電助剤の配合量の割合は、3〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。粒子状導電助剤の前記配合量の割合が前記下限値以上であることで、粒子状導電助剤を用いたことによる効果がより顕著に得られ、粒子状導電助剤の前記配合量の割合が前記上限値以下であることで、繊維状導電助剤との併用による効果がより顕著に得られる。   In the negative electrode material, the ratio of the amount of the particulate conductive additive to the total amount of silicon oxide, particulate conductive additive, fibrous conductive additive and binder is preferably 3 to 30% by mass, More preferably, it is 5-20 mass%. The proportion of the blending amount of the particulate conductive additive is more prominently obtained by using the particulate conductive additive, since the proportion of the blended conductive additive is equal to or greater than the lower limit. Is less than or equal to the above upper limit, the effect of the combined use with the fibrous conductive additive is more remarkably obtained.

(繊維状導電助剤)
前記繊維状導電助剤は、導電助剤として機能する繊維状のものであれば特に限定されないが、好ましいものとしては、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンが例示できる。
(Fibrous conductive aid)
The fibrous conductive assistant is not particularly limited as long as it is a fibrous substance that functions as a conductive assistant, but preferred examples include carbon nanotubes and carbon nanohorns.

繊維状導電助剤は、平均繊維径が5nm〜300nmであることが好ましく、10nm〜150nmであることがより好ましい。また、繊維状導電助剤は、平均繊維長が0.1μm〜30μmであることが好ましく、0.5μm〜20μmであることがより好ましい。このような繊維状導電助剤を用いることで、粒子状導電助剤との併用による効果がより顕著に得られる。
繊維状導電助剤の平均繊維径は、例えば、電子顕微鏡を用いて、任意の繊維状導電助剤約100本について繊維径を計測し、その平均値を算出することで求められる。同様に、繊維状導電助剤の平均繊維長は、例えば、電子顕微鏡を用いて、任意の繊維状導電助剤約100本について繊維長を計測し、その平均値を算出することで求められる。
The fibrous conductive additive has an average fiber diameter of preferably 5 nm to 300 nm, and more preferably 10 nm to 150 nm. The fibrous conductive additive has an average fiber length of preferably 0.1 μm to 30 μm, and more preferably 0.5 μm to 20 μm. By using such a fibrous conductive additive, the effect of the combined use with the particulate conductive aid can be obtained more remarkably.
The average fiber diameter of the fibrous conductive assistant is obtained, for example, by measuring the fiber diameter of about 100 arbitrary fibrous conductive assistants using an electron microscope and calculating the average value. Similarly, the average fiber length of the fibrous conductive assistant is determined by measuring the fiber length of about 100 arbitrary fibrous conductive assistants using an electron microscope and calculating the average value.

繊維状導電助剤は、後述する負極活物質層中において、好ましくは負極活物質層全体に、網目構造を形成することで、負極活物質層の構造安定化に寄与すると共に、負極活物質層中に導電ネットワークを形成して、導電性の向上に寄与している推測される。   The fibrous conductive auxiliary agent contributes to the structural stabilization of the negative electrode active material layer by forming a network structure in the entire negative electrode active material layer, preferably in the negative electrode active material layer described later, and the negative electrode active material layer. It is presumed that a conductive network is formed therein and contributes to improvement of conductivity.

前記繊維状導電助剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   The fibrous conductive assistant may be used alone or in combination of two or more. When two or more are used in combination, the combination and ratio are appropriately selected depending on the purpose. That's fine.

前記負極材において、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーの総配合量に対する、繊維状導電助剤の配合量の割合は、1〜25質量%であることが好ましく、2〜15質量%であることがより好ましい。繊維状導電助剤の前記配合量の割合が前記下限値以上であることで、繊維状導電助剤を用いたことによる効果がより顕著に得られ、繊維状導電助剤の前記配合量の割合が前記上限値以下であることで、粒子状導電助剤との併用による効果がより顕著に得られる。   In the negative electrode material, the ratio of the amount of fibrous conductive additive to the total amount of silicon oxide, particulate conductive auxiliary, fibrous conductive auxiliary and binder is preferably 1 to 25% by mass, It is more preferable that it is 2-15 mass%. The ratio of the blending amount of the fibrous conductive additive is more prominently obtained by using the fibrous conductive additive because the ratio of the blending amount of the fibrous conductive assistant is not less than the lower limit. Is less than or equal to the above upper limit value, the effect of the combined use with the particulate conductive additive is more remarkably obtained.

前記負極材において、「粒子状導電助剤:繊維状導電助剤」の配合量の質量比率(配合質量比)は、90:10〜30:70であることが好ましく、80:20〜40:60であることがより好ましい。粒子状導電助剤及び繊維状導電助剤の配合質量比がこのような範囲であることで、粒子状導電助剤及び繊維状導電助剤の併用による効果がより顕著に得られる。   In the negative electrode material, the mass ratio (mixing mass ratio) of the blending amount of “particulate conductive assistant: fibrous conductive assistant” is preferably 90:10 to 30:70, and 80:20 to 40: 60 is more preferable. When the blending mass ratio of the particulate conductive assistant and the fibrous conductive assistant is in such a range, the effect of the combined use of the particulate conductive assistant and the fibrous conductive assistant can be obtained more remarkably.

(バインダー)
前記バインダーは公知のものでよく、好ましいものとしては、ポリアクリル酸(PAA)、ポリアクリル酸リチウム(PAALi)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体(PVDF−HFP)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリエチレングリコール(PEG)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリルニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)等が例示できる。
前記バインダーは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
(binder)
The binder may be a known one, and preferable examples thereof include polyacrylic acid (PAA), lithium polyacrylate (PAALi), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF- Examples thereof include HFP), styrene butadiene rubber (SBR), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyethylene glycol (PEG), carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylonitrile (PAN), and polyimide (PI).
The binder may be used alone or in combination of two or more. When two or more are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

前記負極材において、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーの総配合量に対する、バインダーの配合量の割合は、3〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。バインダーの前記配合量の割合が前記下限値以上であることで、負極構造がより安定して維持され、バインダーの前記配合量の割合が前記上限値以下であることで、放電容量がより向上する。   In the negative electrode material, the ratio of the blending amount of the binder to the total blending amount of silicon oxide, particulate conductive auxiliary, fibrous conductive auxiliary and binder is preferably 3 to 30% by mass, and 5 to 20% by mass. % Is more preferable. When the proportion of the blending amount of the binder is equal to or higher than the lower limit value, the negative electrode structure is more stably maintained, and when the proportion of the blending amount of the binder is equal to or lower than the upper limit value, the discharge capacity is further improved. .

(その他の成分)
前記負極材は、酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダー以外に、これらに該当しないその他の成分がさらに配合されてなるものでもよい。
前記その他の成分は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択でき、好ましいものとしては、前記配合成分(酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤、バインダー)を溶解又は分散させるための溶媒が例示できる。
このような、さらに溶媒が配合されてなる負極材は、使用時において流動性を有する液状組成物であることが好ましい。
(Other ingredients)
The negative electrode material may be formed by further blending other components not corresponding to these in addition to silicon oxide, particulate conductive auxiliary, fibrous conductive auxiliary and binder.
The other components are not particularly limited and can be arbitrarily selected according to the purpose. As preferable components, the compounding components (silicon oxide, particulate conductive assistant, fibrous conductive assistant, binder) are dissolved or dispersed. Examples of the solvent used for the treatment are:
Such a negative electrode material further mixed with a solvent is preferably a liquid composition having fluidity at the time of use.

前記溶媒は、前記配合成分の種類に応じて任意に選択でき、好ましいものとしては、水、有機溶媒が例示できる。
前記有機溶媒で好ましいものとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等のアルコール;N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等の鎖状又は環状アミド;アセトン等のケトンが例示できる。
前記溶媒は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
The said solvent can be arbitrarily selected according to the kind of said mixing | blending component, As a preferable thing, water and an organic solvent can be illustrated.
Preferred examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol; linear or cyclic amides such as N-methylpyrrolidone (NMP) and N, N-dimethylformamide (DMF); acetone And the like.
The solvents may be used alone or in combination of two or more, and when two or more are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

負極材における前記溶媒の配合量は、特に限定されず、目的に応じて適宜調節すればよい。例えば、溶媒が配合された液状組成物である負極材を塗工及び乾燥させて、後述する負極活物質層を形成する場合には、この液状組成物が塗工に適した粘度となるように、溶媒の配合量を調節すればよい。具体的には、負極材において、配合成分の総量に対する、溶媒以外の配合成分の総量の割合が、好ましくは5〜60質量%、より好ましくは10〜35質量%となるように、溶媒の配合量を調節するとよい。   The amount of the solvent in the negative electrode material is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate according to the purpose. For example, when a negative electrode material, which is a liquid composition containing a solvent, is applied and dried to form a negative electrode active material layer to be described later, the liquid composition has a viscosity suitable for coating. What is necessary is just to adjust the compounding quantity of a solvent. Specifically, in the negative electrode material, the blending of the solvent so that the ratio of the total amount of the blending components other than the solvent to the total amount of the blending components is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 10 to 35% by mass. Adjust the amount.

前記その他の成分として、前記溶媒以外の成分(その他の固体成分)を配合する場合、前記負極材において、溶媒以外の配合成分の総量に対する、その他の固体成分の配合量の割合は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。   When a component other than the solvent (other solid component) is blended as the other component, the proportion of the blended amount of the other solid component with respect to the total amount of the blended component other than the solvent in the negative electrode material is 10% by mass. Or less, more preferably 5% by mass or less.

前記負極材は、前記粒子状導電助剤がカーボンブラックであり、前記繊維状導電助剤がカーボンナノチューブであるものが特に好ましい。   The negative electrode material is particularly preferably one in which the particulate conductive auxiliary is carbon black and the fibrous conductive auxiliary is carbon nanotubes.

前記負極材は、前記酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤、バインダー、及び必要に応じてその他の成分を配合することで製造できる。
各成分の配合時には、これら成分を添加して、各種手段により十分に混合することが好ましい。
各成分は、これらを順次添加しながら混合してもよいし、全成分を添加してから混合してもよく、配合成分が均一に混合されればよい。
The said negative electrode material can be manufactured by mix | blending the said silicon oxide, a particulate-form conductive support agent, a fibrous conductive support agent, a binder, and another component as needed.
At the time of blending each component, it is preferable to add these components and thoroughly mix them by various means.
Each component may be mixed while sequentially adding them, or may be mixed after all components have been added, as long as the blended components are mixed uniformly.

前記その他の成分として前記溶媒を配合する場合、この溶媒は、少なくとも一部を、前記酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤、バインダー、及びその他の固体成分からなる群から選択される一種以上とあらかじめ混合して、これら成分の溶液又は分散液として、配合してもよい。このような溶液又は分散液の調製に用いる溶媒は、全量であってもよい。   When the solvent is blended as the other component, the solvent is at least partially selected from the group consisting of the silicon oxide, the particulate conductive aid, the fibrous conductive aid, the binder, and other solid components. One or more of these components may be mixed in advance and blended as a solution or dispersion of these components. The total amount of the solvent used for preparing such a solution or dispersion may be sufficient.

各成分の混合方法は、特に限定されず、例えば、撹拌子、撹拌翼、ボールミル、スターラー、超音波分散機、超音波ホモジナイザー、自公転ミキサー等を使用する公知の方法を適用すればよい。そして、複数種の方法を組み合わせて行ってもよい。
混合温度、混合時間等の混合条件は、各種方法に応じて適宜設定すればよい。通常は、混合時の温度は10〜50℃であることが好ましく、15〜35℃であることがより好ましい。また、混合時間は3〜40分であることが好ましく、5〜20分であることがより好ましい。
The mixing method of each component is not specifically limited, For example, the well-known method using a stirring bar, a stirring blade, a ball mill, a stirrer, an ultrasonic disperser, an ultrasonic homogenizer, a self-revolving mixer etc. may be applied. A plurality of methods may be combined.
What is necessary is just to set suitably mixing conditions, such as mixing temperature and mixing time, according to various methods. Usually, the temperature during mixing is preferably 10 to 50 ° C, more preferably 15 to 35 ° C. Moreover, it is preferable that mixing time is 3 to 40 minutes, and it is more preferable that it is 5 to 20 minutes.

各成分を添加及び混合して得られた組成物は、そのまま負極材として用いてもよいし、例えば、配合した前記溶媒の一部を留去等によって除去するなど、得られた組成物に何らかの操作を追加して行って得られたものを、負極材として用いてもよい。   The composition obtained by adding and mixing each component may be used as a negative electrode material as it is, or, for example, by removing a part of the blended solvent by distillation or the like, What was obtained by performing additional operations may be used as the negative electrode material.

[負極]
本発明において、前記負極は、前記負極材を用いて形成された負極活物質層を有し、且つリチウムがプレドープされているものであり、例えば、前記負極活物質層を集電体(負極集電体)上に備えて構成される。
かかる負極は、前記負極材を用いること以外は、公知の負極と同様の方法で製造できる。
[Negative electrode]
In the present invention, the negative electrode has a negative electrode active material layer formed using the negative electrode material and is pre-doped with lithium. For example, the negative electrode active material layer may be a current collector (negative electrode collector). Electric body) and is configured.
Such a negative electrode can be produced in the same manner as a known negative electrode except that the negative electrode material is used.

集電体は、公知のものでよく、その材質で好ましいものとしては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼等の導電性を有するものが例示できる。
また、前記集電体はシート状であることが好ましく、その厚さは、5〜20μmであることが好ましい。
The current collector may be a known one, and preferable materials include those having conductivity such as copper (Cu), aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), and stainless steel. it can.
Moreover, it is preferable that the said electrical power collector is a sheet form, and it is preferable that the thickness is 5-20 micrometers.

負極活物質層の厚さは、特に限定されないが、5〜100μmであることが好ましく、10〜60μmであることがより好ましい。   Although the thickness of a negative electrode active material layer is not specifically limited, It is preferable that it is 5-100 micrometers, and it is more preferable that it is 10-60 micrometers.

負極活物質層は、前記負極材を用いて集電体上に形成すればよい。
例えば、負極材として、溶媒が配合されてなる液状組成物を用いる場合には、この液状組成物を塗工及び乾燥させることで、負極活物質層を形成できる。
The negative electrode active material layer may be formed on the current collector using the negative electrode material.
For example, when a liquid composition containing a solvent is used as the negative electrode material, the negative electrode active material layer can be formed by coating and drying the liquid composition.

液状組成物の塗工方法としては、バーコーター、グラビアコーター、コンマコーター、リップコーター等の各種コーターを用いる方法;ドクターブレード法;ディッピング法等の、各種塗布方法が例示できる。   Examples of the coating method of the liquid composition include various coating methods such as a method using various coaters such as a bar coater, a gravure coater, a comma coater, and a lip coater; a doctor blade method; a dipping method.

液状組成物の乾燥は、公知の方法で常圧下又は減圧下で行えばよい。そして、乾燥温度は、40〜180℃であることが好ましい。乾燥温度が前記下限値以上であることで、短時間で乾燥させることができ、乾燥温度が前記上限値以下であることで、集電体の酸化等を抑制する効果が高くなる。乾燥時間は、乾燥温度に応じて適宜調節すればよいが、例えば、12〜48時間とすることができる。   The liquid composition may be dried by a known method under normal pressure or reduced pressure. And it is preferable that drying temperature is 40-180 degreeC. When the drying temperature is equal to or higher than the lower limit value, drying can be performed in a short time, and when the drying temperature is equal to or lower than the upper limit value, the effect of suppressing the oxidation of the current collector is increased. The drying time may be appropriately adjusted according to the drying temperature, and can be, for example, 12 to 48 hours.

負極活物質層は、集電体上に直接形成して設けてもよいし、他の基材上に形成してから集電体上に移動させ、集電体上に圧着させて設けてもよい。そして、負極活物質層は、集電体上に直接形成する場合にも、集電体上に圧着させてもよい。   The negative electrode active material layer may be formed directly on the current collector, or may be formed on another base material and then moved to the current collector, and may be crimped on the current collector. Good. And also when forming a negative electrode active material layer directly on a collector, you may make it crimp on a collector.

本発明において、前記負極は、さらにリチウムがプレドープされているものであり、少なくとも負極活物質層にリチウムがプレドープされているものである。
リチウムがプレドープされている負極の製造方法は、特に限定されないが、負極活物質層を有する、リチウムがプレドープされていない負極(以下、「負極前駆体」と略記することがある)、好ましくは前記負極前駆体の負極活物質層を電解液と接触させ、負極前駆体のこの電解液との接触面をさらに金属リチウムと接触させることにより行うのが好ましい。このような方法を適用することで、負極前駆体中の広範囲に、より容易にリチウムをプレドープできる。接触させる前記電解液は、この負極を用いてリチウムイオン二次電池を製造する際に用いる電解液と同じであることが好ましい。
接触させる金属リチウムは、シート状(金属リチウム箔)であることが好ましい。
リチウムのプレドープは、リチウムイオン(Li)ではなく金属リチウム(Li)を用いて行う必要がある。
In the present invention, the negative electrode is further pre-doped with lithium, and at least the negative electrode active material layer is pre-doped with lithium.
The method for producing a negative electrode in which lithium is pre-doped is not particularly limited, but has a negative electrode active material layer, and is a negative electrode in which lithium is not pre-doped (hereinafter sometimes abbreviated as “negative electrode precursor”), preferably It is preferable that the negative electrode active material layer of the negative electrode precursor is brought into contact with an electrolytic solution, and the contact surface of the negative electrode precursor with the electrolytic solution is further brought into contact with metallic lithium. By applying such a method, lithium can be pre-doped more easily in a wide range in the negative electrode precursor. The electrolytic solution to be contacted is preferably the same as the electrolytic solution used when producing a lithium ion secondary battery using this negative electrode.
The metal lithium to be contacted is preferably in the form of a sheet (metal lithium foil).
Lithium pre-doping needs to be performed using metal lithium (Li) instead of lithium ions (Li + ).

負極にプレドープされているリチウムの量は、負極活物質層中の二酸化ケイ素(SiO)に対して、1〜4倍モル量であることが好ましく、2〜4倍モル量であることがより好ましく、3〜4倍モル量であることが特に好ましい。 The amount of lithium pre-doped on the negative electrode is preferably 1 to 4 times the molar amount, more preferably 2 to 4 times the molar amount of silicon dioxide (SiO 2 ) in the negative electrode active material layer. The molar amount is preferably 3 to 4 times.

前記負極は、リチウムがプレドープされていることにより、このリチウムが負極活物質層中の二酸化ケイ素と不可逆的に反応して、あらかじめリチウムシリケート(LiSiO)を生成していると推測される。そして、このような負極を備えた本発明に係るリチウムイオン二次電池は、初期充電工程において負極にリチウムが吸蔵されても、負極活物質層中の酸化ケイ素との上記反応が抑制されるため、放電時の放出が妨げられることがなく、放電容量の低下が抑制されると推測される。本発明に係るリチウムイオン二次電池は、後述するように、充放電特性に優れたものである。 Since the negative electrode is pre-doped with lithium, it is presumed that this lithium reacts irreversibly with silicon dioxide in the negative electrode active material layer to generate lithium silicate (Li 4 SiO 4 ) in advance. . And the lithium ion secondary battery according to the present invention having such a negative electrode suppresses the reaction with the silicon oxide in the negative electrode active material layer even if lithium is occluded in the negative electrode in the initial charging step. It is presumed that the discharge during discharge is not hindered and the decrease in discharge capacity is suppressed. As will be described later, the lithium ion secondary battery according to the present invention has excellent charge / discharge characteristics.

本発明に係るリチウムイオン二次電池は、前記負極を備えたことを特徴とし、前記負極を備えた点以外は、従来のリチウムイオン二次電池と同様の構成とすることができ、例えば、前記負極、正極、及び電解液、ゲル電解質又は固体電解質を備えて構成され、さらに必要に応じて、負極と正極との間に、セパレータを備えていてもよい。   The lithium ion secondary battery according to the present invention is characterized by including the negative electrode, and can have the same configuration as a conventional lithium ion secondary battery except that the negative electrode is provided. A negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte solution, a gel electrolyte, or a solid electrolyte are provided, and a separator may be provided between the negative electrode and the positive electrode as necessary.

[正極]
前記正極は、公知のものでよく、正極活物質、バインダー及び溶媒、並びに必要に応じて導電助剤等が配合されてなる正極材を用いて形成された正極活物質層を、集電体(正極集電体)上に備えたものが例示できる。正極としては、市販品を用いてもよい。
[Positive electrode]
The positive electrode may be a known one, and a positive electrode active material layer formed using a positive electrode material in which a positive electrode active material, a binder and a solvent, and a conductive auxiliary agent are blended as necessary, Examples thereof include those provided on the positive electrode current collector. As the positive electrode, a commercially available product may be used.

正極におけるバインダー、溶媒及び集電体は、いずれも負極におけるバインダー、溶媒及び集電体と同様のものでよい。   The binder, solvent and current collector in the positive electrode may all be the same as the binder, solvent and current collector in the negative electrode.

正極における導電助剤は公知のものでよく、好ましいものとしては、黒鉛(グラファイト);ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック;カーボンナノチューブ;カーボンナノホーン;グラフェン;フラーレン等が例示できる。
正極における前記導電助剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
The conductive auxiliary in the positive electrode may be a known one, and preferable examples thereof include graphite (graphite); carbon black such as ketjen black and acetylene black; carbon nanotube; carbon nanohorn; graphene; fullerene.
The conductive auxiliary in the positive electrode may be used alone or in combination of two or more. When two or more are used in combination, the combination and ratio are appropriately selected according to the purpose. That's fine.

正極活物質としては、一般式「LiM(式中、Mは金属であり;x及びyは、金属Mと酸素Oとの組成比である。)」で表される金属酸リチウム化合物が例示できる。
このような金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMn)等が例示でき、類似の組成であるオリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO)を用いることもできる。
前記金属酸リチウム化合物は、前記一般式において、Mが複数種のものであってもよく、このような金属酸リチウム化合物としては、一般式「LiM (式中、M、M及びMは互いに異なる種類の金属であり;p、q、r及びyは、金属M、M及びMと酸素Oとの組成比である。)」で表されるものが例示できる。ここで、p+q+r=xである。
このような金属酸リチウム化合物としては、LiNi0.33Mn0.33Co0.33等が例示できる。
正極活物質は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよく、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
As the positive electrode active material, a lithium metal acid compound represented by the general formula “LiM x O y (wherein M is a metal; x and y are composition ratios of metal M and oxygen O)” Can be illustrated.
Examples of such a metal acid lithium compound include lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and the like, and olivine iron phosphate having a similar composition. Lithium (LiFePO 4 ) can also be used.
In the above general formula, M may be a plurality of types of the lithium metal acid compound. As such a metal acid lithium compound, the general formula “LiM 1 p M 2 q M 3 r O y (formula Where M 1 , M 2 and M 3 are different types of metals; p, q, r and y are the composition ratios of the metals M 1 , M 2 and M 3 and oxygen O). What is represented can be exemplified. Here, p + q + r = x.
Examples of such a metal acid lithium compound include LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 .
A positive electrode active material may be used individually by 1 type, may use 2 or more types together, and when using 2 or more types together, the combination and ratio may be suitably selected according to the objective.

前記正極材における、配合成分の総量に対する、前記正極活物質、バインダー、溶媒、及び導電助剤のそれぞれの配合量の割合は、前記負極材における、配合成分の総量に対する、前記負極活物質、バインダー、溶媒、及び導電助剤のそれぞれの配合量の割合と同様とすることができる。   The ratio of the amount of each of the positive electrode active material, the binder, the solvent, and the conductive additive to the total amount of the compounding components in the positive electrode material is the ratio of the negative electrode active material and the binder to the total amount of the compounding components in the negative electrode material. , The solvent, and the proportion of each of the conductive additives can be the same.

正極活物質層の厚さは、特に限定されないが、20〜60μmであることが好ましい。   Although the thickness of a positive electrode active material layer is not specifically limited, It is preferable that it is 20-60 micrometers.

正極活物質層は、前記負極材に代えて正極材を用いる点以外は、負極活物質層の場合と同様の方法で形成できる。   The positive electrode active material layer can be formed by the same method as in the case of the negative electrode active material layer except that a positive electrode material is used instead of the negative electrode material.

[電解液]
前記電解液としては、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、並びに(C)有機溶媒が配合されてなるもの(以下、「第一の電解液」と略記することがある)が例示できる。
[Electrolyte]
As the electrolytic solution, (A) lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, and (C) an organic solvent (hereinafter referred to as “first electrolysis”). (It may be abbreviated as “liquid”).

(A)カルボン酸リチウム塩は、電解質であり、カルボキシ基がリチウム塩(−C(=O)−OLi)を構成しているものであれば、脂肪族カルボン酸、脂環式カルボン酸及び芳香族カルボン酸のいずれのリチウム塩でもよく、1価カルボン酸及び多価カルボン酸のいずれのリチウム塩でもよい。そして、(A)カルボン酸リチウム塩は、リチウム塩を構成するカルボキシ基の数は、特に限定されない。例えば、カルボキシ基の数が2以上である場合には、すべてのカルボキシ基がリチウム塩を構成していてもよいし、一部のカルボキシ基のみがリチウム塩を構成していてもよい。   (A) Lithium carboxylic acid salt is an electrolyte, and an aliphatic carboxylic acid, an alicyclic carboxylic acid, and a fragrance as long as the carboxy group constitutes a lithium salt (—C (═O) —OLi). Any lithium salt of a group carboxylic acid may be used, and any lithium salt of a monovalent carboxylic acid and a polyvalent carboxylic acid may be used. And as for (A) carboxylic acid lithium salt, the number of the carboxy group which comprises lithium salt is not specifically limited. For example, when the number of carboxy groups is 2 or more, all the carboxy groups may constitute a lithium salt, or only some of the carboxy groups may constitute a lithium salt.

(A)カルボン酸リチウム塩で好ましいものとしては、ギ酸リチウム(HCOOLi)、酢酸リチウム(CHCOOLi)、プロピオン酸リチウム(CHCHCOOLi)、酪酸リチウム(CH(CHCOOLi)、イソ酪酸リチウム((CHCHCOOLi)、吉草酸リチウム(CH(CHCOOLi)、イソ吉草酸リチウム((CHCHCHCOOLi)、カプロン酸リチウム(CH(CHCOOLi)等の1価カルボン酸のリチウム塩;シュウ酸リチウム((COOLi))、マロン酸リチウム(LiOOCCHCOOLi)、コハク酸リチウム((CHCOOLi))、グルタル酸リチウム(LiOOC(CHCOOLi)、アジピン酸リチウム((CHCHCOOLi))等の2価カルボン酸のリチウム塩;乳酸リチウム(CHCH(OH)COOLi)等の水酸基を有する1価カルボン酸のリチウム塩;酒石酸リチウム((CH(OH)COOLi))、リンゴ酸リチウム(LiOOCCHCH(OH)COOLi)等の水酸基を有する2価カルボン酸のリチウム塩;マレイン酸リチウム(LiOOCCH=CHCOOLi、cis体)、フマル酸リチウム(LiOOCCH=CHCOOLi、trans体)等の不飽和2価カルボン酸のリチウム塩;クエン酸リチウム(LiOOCCHC(COOLi)(OH)CHCOOLi)等の3価カルボン酸のリチウム塩(水酸基を有する3価カルボン酸のリチウム塩)が例示でき、ギ酸リチウム、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、コハク酸リチウムがより好ましく、シュウ酸リチウムが特に好ましい。 (A) Preferred lithium carboxylate is lithium formate (HCOOLi), lithium acetate (CH 3 COOLi), lithium propionate (CH 3 CH 2 COOLi), lithium butyrate (CH 3 (CH 2 ) 2 COOLi) , Lithium isobutyrate ((CH 3 ) 2 CHCOOLi), lithium valerate (CH 3 (CH 2 ) 3 COOLi), lithium isovalerate ((CH 3 ) 2 CHCH 2 COOLi), lithium caproate (CH 3 (CH 2) 4 COOLi) 1 monovalent lithium salts of carboxylic acids such as, lithium oxalate ((COOLi) 2), lithium malonate (LiOOCCH 2 COOLi), lithium succinate ((CH 2 COOLi) 2) , lithium glutarate ( LiOOC (CH 2 ) 3 COOLi), adipine Lithium salt of a divalent carboxylic acid such as lithium acid ((CH 2 CH 2 COOLi) 2 ); lithium salt of a monovalent carboxylic acid having a hydroxyl group such as lithium lactate (CH 3 CH (OH) COOLi); lithium tartrate (( CH (OH) COOLi) 2 ), lithium salt of a divalent carboxylic acid having a hydroxyl group such as lithium malate (LiOOCCH 2 CH (OH) COOLi); lithium maleate (LiOOCCH = CHCOOLi, cis body), lithium fumarate ( Lithium salt of unsaturated divalent carboxylic acid such as LiOOCCH = CHCOOLi, trans isomer); lithium salt of trivalent carboxylic acid such as lithium citrate (LiOOCCH 2 C (COOLi) (OH) CH 2 COOLi) (3 having a hydroxyl group) Lithium salt of divalent carboxylic acid), and lithium formate Lithium acetate, lithium oxalate, and lithium succinate are more preferable, and lithium oxalate is particularly preferable.

(A)カルボン酸リチウム塩は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (A) Lithium carboxylate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

(B)三フッ化ホウ素及び三フッ化ホウ素錯体は、(A)カルボン酸リチウム塩と錯形成反応を行うものであり、三フッ化ホウ素錯体は、三フッ化ホウ素(BF)が別の成分に配位結合したものである。 (B) Boron trifluoride and boron trifluoride complex are those that undergo a complex formation reaction with (A) lithium carboxylate, and boron trifluoride complex is different from boron trifluoride (BF 3 ). Coordinated to the component.

好ましい前記三フッ化ホウ素錯体としては、三フッ化ホウ素ジメチルエーテル錯体(BF・O(CH)、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF・O(C)、三フッ化ホウ素ジn−ブチルエーテル錯体(BF・O(C)、三フッ化ホウ素ジtert−ブチルエーテル錯体(BF・O((CHC))、三フッ化ホウ素tert−ブチルメチルエーテル錯体(BF・O((CHC)(CH))、三フッ化ホウ素テトラヒドロフラン錯体(BF・OC)等の三フッ化ホウ素アルキルエーテル錯体;三フッ化ホウ素メタノール錯体(BF・HOCH)、三フッ化ホウ素プロパノール錯体(BF・HOC)、三フッ化ホウ素フェノール錯体(BF・HOC)等の三フッ化ホウ素アルコール錯体が例示できる。
(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体としては、取り扱いが容易で、錯形成反応がより円滑に進行する点から、前記三フッ化ホウ素錯体を用いることが好ましい。
Preferred examples of the boron trifluoride complex include boron trifluoride dimethyl ether complex (BF 3 .O (CH 3 ) 2 ), boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 .O (C 2 H 5 ) 2 ), three Boron fluoride di n-butyl ether complex (BF 3 · O (C 4 H 9 ) 2 ), boron trifluoride di tert-butyl ether complex (BF 3 · O ((CH 3 ) 3 C) 2 ), trifluoride Boron trifluoride alkyl ether complexes such as boron tert-butyl methyl ether complex (BF 3 .O ((CH 3 ) 3 C) (CH 3 )), boron trifluoride tetrahydrofuran complex (BF 3 .OC 4 H 8 ) Boron trifluoride methanol complex (BF 3 · HOCH 3 ), boron trifluoride propanol complex (BF 3 · HOC 3 H 7 ), boron trifluoride phenol A boron trifluoride alcohol complex such as a complex (BF 3 .HOC 6 H 5 ) can be exemplified.
(B) As boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, it is preferable to use the boron trifluoride complex from the viewpoint that it is easy to handle and the complex formation reaction proceeds more smoothly.

(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体としては、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (B) As boron trifluoride and / or a boron trifluoride complex, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体の配合量は特に限定されず、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体や(A)カルボン酸リチウム塩の種類に応じて適宜調節すればよい。通常は、[(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体の配合量(モル数)]/[配合された(A)カルボン酸リチウム塩中のリチウム原子のモル数]のモル比が0.5以上であることが好ましく、0.7以上であることがより好ましい。このような範囲とすることで、(C)有機溶媒に対する(A)カルボン酸リチウム塩の溶解度がより向上する。また、前記モル比の上限値は本発明の効果を妨げない限り特に限定されないが、2.0であることが好ましく、1.5であることがより好ましい。   The blending amount of (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex is not particularly limited, and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex or (A) lithium carboxylate type What is necessary is just to adjust suitably according to. Usually, the molar ratio of [(B) Boron trifluoride and / or boron trifluoride complex (mole number)] / [Mixed (A) moles of lithium atoms in carboxylic acid lithium salt] Is preferably 0.5 or more, and more preferably 0.7 or more. By setting it as such a range, the solubility of (A) lithium carboxylic acid salt with respect to the (C) organic solvent improves more. The upper limit of the molar ratio is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not hindered, but is preferably 2.0, and more preferably 1.5.

(C)有機溶媒は特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、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、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ビニレンカーボネート等の炭酸エステル化合物;γ−ブチロラクトン等のラクトン化合物;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等のカルボン酸エステル化合物;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物;アセトニトリル等のニトリル化合物;スルホラン等のスルホン化合物が例示できる。
(C)有機溶媒は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
(C) Although the organic solvent is not particularly limited, specific examples of preferable organic solvents include carbonate compounds such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, vinylene carbonate; γ-butyrolactone, etc. Lactone compounds; carboxylic acid ester compounds such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; ether compounds such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane; nitrile compounds such as acetonitrile; and sulfone compounds such as sulfolane.
(C) An organic solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

(C)有機溶媒は、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、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル及びスルホランからなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
二種以上を併用した(C)有機溶媒としては、プロピレンカーボネート及びビニレンカーボネートが配合されたもの、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートが配合されたもの、並びにエチレンカーボネート及びジメチルカーボネートが配合されたものが好ましい。
(C) The organic solvent is ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile and It is preferably at least one selected from the group consisting of sulfolane.
As the organic solvent (C) used in combination of two or more, those in which propylene carbonate and vinylene carbonate are blended, those in which propylene carbonate and ethylene carbonate are blended, and those in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate are blended are preferable.

前記電解液における(C)有機溶媒の配合量は特に限定されず、例えば、電解質の種類に応じて、適宜調節すればよい。通常は、リチウム原子(Li)の濃度が、好ましくは0.2〜3.0モル/kg、より好ましくは0.4〜2.0モル/kgとなるように、配合量を調節することが好ましい。   The blending amount of the (C) organic solvent in the electrolytic solution is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to, for example, the type of the electrolyte. Usually, the blending amount may be adjusted so that the concentration of lithium atoms (Li) is preferably 0.2 to 3.0 mol / kg, more preferably 0.4 to 2.0 mol / kg. preferable.

第一の電解液としては、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、及び(C)有機溶媒が配合されてなるものも例示できる。
(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体としては、カルボン酸リチウム塩中の少なくとも1個のカルボキシ基又はリチウム塩となっているカルボキシ基に、三フッ化ホウ素(BF)が配位結合したものが例示できる。
(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体を構成するカルボン酸リチウム塩としては、(A)カルボン酸リチウム塩と同様のものが例示できる。
Examples of the first electrolytic solution include a mixture of (E) a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex and (C) an organic solvent.
(E) As a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, boron trifluoride (BF 3 ) is coordinated to at least one carboxy group or lithium carboxy group in the carboxylic acid lithium salt. What was combined can be illustrated.
(E) As a carboxylic acid lithium salt which comprises a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, the thing similar to (A) carboxylic acid lithium salt can be illustrated.

(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体は、例えば、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、並びに(C’)溶媒を配合して、(A)カルボン酸リチウム塩と、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体と、を反応させる工程(以下、「反応工程」と略記する)と、前記反応後の反応液から、(C’)溶媒と、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体に由来する不純物と、を除去する工程(以下、「除去工程」と略記する)と、を有する製造方法で製造できる。かかる製造方法で得られた(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体は、(A)カルボン酸リチウム塩と(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体とが、錯形成反応して、形成されたものである。   The (E) carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex contains, for example, (A) a lithium carboxylic acid salt, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, and (C ′) a solvent. (A) a carboxylic acid lithium salt and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex are reacted (hereinafter abbreviated as “reaction process”), and the reaction after the reaction. A step of removing (C ′) solvent and (B) impurities derived from boron trifluoride and / or boron trifluoride complex from the liquid (hereinafter abbreviated as “removal step”). It can be manufactured by a manufacturing method. The (E) carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex obtained by such a production method is such that (A) lithium carboxylic acid salt and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex are complexed. It has been formed by reaction.

この製造方法において、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体は、上記のものと同じである。すなわち、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体における「カルボン酸リチウム塩」は、(A)カルボン酸リチウム塩と同じものである。   In this production method, (A) lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex are the same as described above. That is, (E) “lithium carboxylate” in the lithium carboxylate-boron trifluoride complex is the same as (A) the lithium carboxylate.

(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (E) A lithium carboxylate-boron trifluoride complex may be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

前記(C’)溶媒は、前記反応工程における、(A)カルボン酸リチウム塩と(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体との錯形成反応を妨げず、これらを溶解可能なものであれば、特に限定されないが、有機溶媒が好ましく、常圧下又は減圧下での留去が可能なものが好ましい。   The (C ′) solvent does not interfere with the complex formation reaction of (A) lithium carboxylic acid salt with (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex in the reaction step, and can dissolve these. Although it will not specifically limit if it is a thing, An organic solvent is preferable and what can be distilled off under a normal pressure or pressure reduction is preferable.

(C’)溶媒の沸点は、20℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、35℃以上であることが特に好ましい。そして、(C’)溶媒の沸点は、180℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましく、120℃以下であることが特に好ましい。(C’)溶媒の沸点が前記下限値以上であることで、前記反応工程における反応液を常温で撹拌することができるので、前記反応工程をより容易に行うことができる。また、(C’)溶媒の沸点が前記上限値以下であることで、前記除去工程での留去により、(C’)溶媒をより容易に除去できる。   The boiling point of (C ′) solvent is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, and particularly preferably 35 ° C. or higher. The boiling point of the (C ′) solvent is preferably 180 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and particularly preferably 120 ° C. or lower. (C ′) Since the boiling point of the solvent is not less than the lower limit, the reaction solution in the reaction step can be stirred at room temperature, so that the reaction step can be performed more easily. In addition, when the boiling point of the (C ′) solvent is not more than the above upper limit value, the (C ′) solvent can be more easily removed by distillation in the removing step.

(C’)溶媒における好ましい前記有機溶媒としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状炭酸エステル化合物(鎖状構造中に、炭酸エステル結合を有する化合物);アセトニトリル等のニトリル化合物;テトラヒドロフラン等の環状エーテル化合物(環状構造中にエーテル結合を有する化合物);ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル化合物(鎖状構造中にエーテル結合を有する化合物);酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のカルボン酸エステル化合物が例示できる。
これらの中でも、前記有機溶媒としては、鎖状炭酸エステル化合物、ニトリル化合物、環状エーテル化合物が好ましい。
(C ′) Preferred organic solvents in the solvent include chain carbonate compounds such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate (compounds having a carbonate ester bond in the chain structure); nitrile compounds such as acetonitrile; Cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran (compounds having an ether bond in the cyclic structure); chain ether compounds such as diethyl ether and 1,2-dimethoxyethane (compounds having an ether bond in the chain structure); ethyl acetate, acetic acid Examples thereof include carboxylic acid ester compounds such as isopropyl.
Among these, as the organic solvent, a chain carbonate compound, a nitrile compound, and a cyclic ether compound are preferable.

(C’)溶媒は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (C ') A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

前記除去工程において、前記不純物としては、(A)カルボン酸リチウム塩と反応せずに残存した、過剰量の(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体や、これから生じた副生物が挙げられ、前記副生物としてより具体的には、(B)成分である三フッ化ホウ素錯体において、反応前に元々三フッ化ホウ素に配位結合していた成分等が例示できる。これら不純物は、留去が可能なものである。   In the removal step, as the impurities, (A) an excessive amount of (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex remaining without reacting with the carboxylic acid lithium salt, and by-products generated therefrom More specifically, as the by-product, in the boron trifluoride complex which is the component (B), a component that was originally coordinated to boron trifluoride before the reaction can be exemplified. These impurities can be distilled off.

(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体を用いた第一の電解液は、例えば、(A)カルボン酸リチウム塩、並びに(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体を配合するのに代えて、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体を配合することにより、(A)カルボン酸リチウム塩、並びに(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体が配合されてなる上記の第一の電解液と同様の方法で得られる。例えば、(C)有機溶媒の配合量は特に限定されないが、リチウム原子(Li)の濃度が、好ましくは0.2〜3.0モル/kg、より好ましくは0.4〜2.0モル/kgとなるように、配合量を調節することが好ましい。   (E) The 1st electrolyte solution using the lithium carboxylate-boron trifluoride complex is, for example, (A) lithium carboxylate and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex. Instead of blending, (E) by mixing a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, (A) a carboxylic acid lithium salt, and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex. Can be obtained by the same method as the above-described first electrolytic solution. For example, the amount of (C) the organic solvent is not particularly limited, but the concentration of lithium atoms (Li) is preferably 0.2 to 3.0 mol / kg, more preferably 0.4 to 2.0 mol / kg. It is preferable to adjust the blending amount so as to be kg.

また、前記電解液としては、電解質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ素リチウム(LiBF)、リチウムビスフルオロスルホニルイミド(LiFSI)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(SOCF、LiTFSI)等の、(A)カルボン酸リチウム塩以外の公知のリチウム塩が有機溶媒に溶解されてなるもの(以下、「第二の電解液」と略記することがある)も例示できる。 Further, as the electrolyte, lithium hexafluorophosphate as an electrolyte (LiPF 6), boron tetrafluoride lithium (LiBF 4), lithium bisfluorosulfonylimide (LiFSI), bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiTFSI) or other known lithium salt other than (A) carboxylic acid lithium salt dissolved in an organic solvent (hereinafter abbreviated as “second electrolyte solution”) There are also examples).

第二の電解液における前記電解質は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   The said electrolyte in a 2nd electrolyte solution may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

第二の電解液における前記有機溶媒としては、第一の電解液における(C)有機溶媒と同じのものが例示できる。
また、第二の電解液におけるリチウム原子(Li)の濃度も、第一の電解液の場合と同様である。
Examples of the organic solvent in the second electrolytic solution are the same as the organic solvent (C) in the first electrolytic solution.
The concentration of lithium atoms (Li) in the second electrolytic solution is the same as that in the first electrolytic solution.

第一及び第二の電解液は、いずれも、上記の必須成分(第一の電解液における(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、(C)有機溶媒;第二の電解液におけるリチウム塩、有機溶媒)以外に、本発明の効果を損なわない範囲内において、任意成分が配合されてなるものでもよい。
前記任意成分は、目的に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。
The first and second electrolytic solutions are both the above-mentioned essential components ((A) lithium carboxylic acid salt, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex in the first electrolytic solution, (E In addition to (a) a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, (C) an organic solvent; a lithium salt in the second electrolytic solution, an organic solvent), an optional component is blended within the range not impairing the effects of the present invention. It may be.
The arbitrary component may be appropriately selected according to the purpose and is not particularly limited.

第一及び第二の電解液は、前記必須成分、及び必要に応じて任意成分を配合することで製造できる。各成分の配合方法は、前記負極材の製造時における各成分の配合方法と同様である。ただし、混合時の組成は特に限定されない。   The 1st and 2nd electrolyte solution can be manufactured by mix | blending the said essential component and an arbitrary component as needed. The compounding method of each component is the same as the compounding method of each component at the time of manufacture of the said negative electrode material. However, the composition at the time of mixing is not particularly limited.

本発明において、前記電解液は、(A)カルボン酸リチウム塩並びに(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、あるいは(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体が配合されてなるもの、すなわち第一の電解液であることが好ましい。   In the present invention, the electrolytic solution contains (A) a carboxylic acid lithium salt and (B) a boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, or (E) a carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex. That is, the first electrolyte solution is preferable.

[ゲル電解質]
前記ゲル電解質としては、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、(C)有機溶媒、並びに(D)マトリクスポリマーが配合されてなるもの;(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、(C)有機溶媒、及び(D)マトリクスポリマーが配合されてなるものが例示でき、必要に応じて、前記第一及び第二の電解液における任意成分が配合されてなるものでもよい。また、前記ゲル電解質としては、第一の電解液に、さらに(D)マトリクスポリマーが配合されてなるものも例示できる。ここで、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、並びに(C)有機溶媒は、いずれも第一の電解液におけるものと同じである。
[Gel electrolyte]
As the gel electrolyte, (A) lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, (C) an organic solvent, and (D) a matrix polymer are blended; E) A mixture of a lithium carboxylate-boron trifluoride complex, (C) an organic solvent, and (D) a matrix polymer can be exemplified, and if necessary, in the first and second electrolytic solutions An arbitrary component may be blended. Moreover, as said gel electrolyte, what further mix | blended (D) matrix polymer with the 1st electrolyte solution can be illustrated. Here, (A) carboxylic acid lithium salt, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, (E) carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, and (C) organic solvent are any Is the same as in the first electrolyte solution.

ゲル電解質は、型を用いて所望の形状に成型してもよい。
ゲル電解質では、(D)マトリクスポリマー以外の成分(電解液)が、マトリクスポリマー中に保持される。
The gel electrolyte may be molded into a desired shape using a mold.
In the gel electrolyte, components (electrolytic solution) other than (D) the matrix polymer are retained in the matrix polymer.

ゲル電解質は、配合した(C)有機溶媒の一部が、乾燥等によって除去されたものでもよく、製造時において、ゲル電解質中に主として残存する(C)有機溶媒とは異なる有機溶媒(希釈用有機溶媒)が別途配合され、この希釈用有機溶媒が上記の乾燥時に除去されたものであってもよい。   The gel electrolyte may be one in which a part of the blended (C) organic solvent is removed by drying or the like, and an organic solvent (for dilution) different from the (C) organic solvent mainly remaining in the gel electrolyte at the time of production. Organic solvent) may be blended separately, and the organic solvent for dilution may be removed during the drying.

(D)マトリクスポリマーは、特に限定されず、固体電解質分野で公知のものが適宜使用できる。
好ましい(D)マトリクスポリマーとしては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系ポリマー(ポリエーテル骨格を有するポリマー);ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化アセトン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマー(フッ素原子を有するポリマー);ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、ポリアクリルアミド、エチレンオキシドユニットを含むポリアクリレート等のポリアクリル系ポリマー((メタ)アクリル酸エステル又はアクリルアミドから誘導される構成単位を有するポリマー);ポリアクリロニトリル;ポリホスファゼン;ポリシロキサンが例示できる。
(D) A matrix polymer is not specifically limited, A well-known thing can be used suitably in the solid electrolyte field | area.
Preferred (D) matrix polymers include polyether polymers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide (polymers having a polyether skeleton); polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, and polyfluoride. Fluorine-based polymers (polymers having fluorine atoms) such as vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, polytetrafluoroethylene; poly (meth) methyl acrylate, poly (meth) ethyl acrylate, polyacrylamide, ethylene oxide units Examples include polyacrylic polymers such as polyacrylates (polymers having structural units derived from (meth) acrylates or acrylamides); polyacrylonitriles; polyphosphazenes; polysiloxanes Kill.

(D)マトリクスポリマーは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。   (D) A matrix polymer may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

(D)マトリクスポリマーは、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化アセトン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリホスファゼン及びポリシロキサンからなる群から選択される一種以上であることが好ましい。   (D) The matrix polymer is polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, polytetrafluoroethylene, It is preferably at least one selected from the group consisting of polyacrylonitrile, polyphosphazene and polysiloxane.

ゲル電解質において、(D)マトリクスポリマーの配合量は特に限定されず、その種類に応じて適宜調節すればよいが、配合成分の総量に対する(D)マトリクスポリマーの配合量の割合は、2〜50質量%であることが好ましい。(D)マトリクスポリマーの配合量が前記下限値以上であることで、ゲル電解質の強度がより向上し、(D)マトリクスポリマーの配合量が前記上限値以下であることで、リチウムイオン二次電池はより優れた電池性能を示す。   In the gel electrolyte, the blending amount of the (D) matrix polymer is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the type, but the ratio of the blending amount of the (D) matrix polymer to the total amount of blending components is 2-50. It is preferable that it is mass%. (D) When the blending amount of the matrix polymer is equal to or greater than the lower limit, the strength of the gel electrolyte is further improved, and (D) the blending amount of the matrix polymer is equal to or smaller than the upper limit, the lithium ion secondary battery Indicates better battery performance.

前記希釈用有機溶媒は、配合成分のいずれかを十分に溶解又は分散させることができるものが好ましく、具体的には、アセトニトリル等のニトリル化合物;テトラヒドロフラン等のエーテル化合物:ジメチルホルムアミド等のアミド化合物が例示できる。
希釈用有機溶媒は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
The organic solvent for dilution is preferably one that can sufficiently dissolve or disperse any of the components. Specifically, nitrile compounds such as acetonitrile; ether compounds such as tetrahydrofuran: amide compounds such as dimethylformamide It can be illustrated.
The organic solvent for dilution may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.

ゲル電解質は、リチウムイオン二次電池が通常使用される40℃以下の環境において、流動性を示さないものが好ましい。   The gel electrolyte is preferably one that does not exhibit fluidity in an environment of 40 ° C. or lower where a lithium ion secondary battery is normally used.

ゲル電解質製造時における各成分の配合方法は、前記電解液の場合と同様でよい。
希釈用有機溶媒を除去するときの乾燥方法は、特に限定されず、例えば、ドライボックス、真空デシケータ、減圧乾燥機等を使用する公知の方法を適用すればよい。
The blending method of each component at the time of manufacturing the gel electrolyte may be the same as in the case of the electrolytic solution.
The drying method for removing the diluting organic solvent is not particularly limited, and for example, a known method using a dry box, a vacuum desiccator, a vacuum dryer or the like may be applied.

[固体電解質]
前記固体電解質としては、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、希釈用有機溶媒、並びに(D)マトリクスポリマーが配合されて得られた組成物;(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、希釈用有機溶媒、及び(D)マトリクスポリマーが配合されて得られた組成物から、乾燥により前記希釈用有機溶媒が除去されてなるものが例示でき、必要に応じて、前記第一及び第二の電解液における任意成分が配合されてなるものでもよい。ここで、(A)カルボン酸リチウム塩、(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、並びに(C)有機溶媒は、いずれも第一の電解液におけるものと同じであり、希釈用有機溶媒及び(D)マトリクスポリマーは、前記ゲル電解質におけるものと同じである。
[Solid electrolyte]
As the solid electrolyte, a composition obtained by blending (A) a lithium carboxylate, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, an organic solvent for dilution, and (D) a matrix polymer. And (E) a composition obtained by blending a lithium carboxylate-boron trifluoride complex, an organic solvent for dilution, and (D) a matrix polymer, the organic solvent for dilution is removed by drying. And may be formed by blending arbitrary components in the first and second electrolytic solutions as necessary. Here, (A) carboxylic acid lithium salt, (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex, (E) carboxylic acid lithium salt-boron trifluoride complex, and (C) organic solvent are any Are the same as those in the first electrolyte solution, and the organic solvent for dilution and (D) the matrix polymer are the same as those in the gel electrolyte.

固体電解質は、型を用いて所望の形状に成型してもよい。   The solid electrolyte may be molded into a desired shape using a mold.

固体電解質において、(D)マトリクスポリマーの配合量は特に限定されず、その種類に応じて適宜調節すればよいが、配合成分の総量に対する(D)マトリクスポリマーの配合量の割合は、2〜65質量%であることが好ましい。(D)マトリクスポリマーの配合量が前記下限値以上であることで、固体電解質(電解質膜)の強度がより向上し、(D)マトリクスポリマーの配合量が前記上限値以下であることで、リチウムイオン二次電池はより優れた電池性能を示す。   In the solid electrolyte, the blending amount of the (D) matrix polymer is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the type, but the ratio of the blending amount of the (D) matrix polymer to the total amount of blending components is 2 to 65. It is preferable that it is mass%. (D) When the blending amount of the matrix polymer is equal to or higher than the lower limit, the strength of the solid electrolyte (electrolyte membrane) is further improved, and (D) the blending amount of the matrix polymer is equal to or lower than the upper limit, Ion secondary batteries exhibit better battery performance.

固体電解質製造時における各成分の配合方法は、前記電解液の場合と同様でよい。
また、希釈用有機溶媒を除去するときの乾燥方法は、前記ゲル電解質の場合と同様でよい。
The blending method of each component during the production of the solid electrolyte may be the same as in the case of the electrolytic solution.
The drying method for removing the diluting organic solvent may be the same as that for the gel electrolyte.

[セパレータ]
前記セパレータの材質は特に限定されないが、微多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が例示でき、これら材質からなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
[Separator]
Although the material of the separator is not particularly limited, it can be exemplified by a microporous polymer film, a nonwoven fabric, glass fiber, and the like, and is preferably at least one selected from the group consisting of these materials.

図1は、本発明に係るリチウムイオン二次電池の要部を模式的に例示する正面図である。
ここに示すリチウムイオン二次電池1は、シート状の負極3及び正極4が、セパレータ2を介して積層されたものである。セパレータ2は、単層からなるものでもよいし、二層以上が積層された複数層からなるものでもよい。図1において、電解液は図示を省略している。電解液に代えてゲル電解質又は固体電解質を用いたリチウムイオン二次電池としては、セパレータ2に代えてゲル電解質又は固体電解質を、あるいはセパレータを含むゲル電解質又は固体電解質を備えたものが例示できる。
FIG. 1 is a front view schematically illustrating a main part of a lithium ion secondary battery according to the present invention.
In the lithium ion secondary battery 1 shown here, a sheet-like negative electrode 3 and a positive electrode 4 are laminated via a separator 2. The separator 2 may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers in which two or more layers are laminated. In FIG. 1, the electrolytic solution is not shown. As a lithium ion secondary battery using a gel electrolyte or a solid electrolyte instead of the electrolytic solution, a battery provided with a gel electrolyte or a solid electrolyte instead of the separator 2 or a gel electrolyte or a solid electrolyte containing a separator can be exemplified.

ここでは、負極3及び正極4をそれぞれ1枚ずつ示しているが、負極3、セパレータ2及び正極4がこの順に積層された積層構造を繰り返し単位として、この順を繰り返すように、これら繰り返し単位の間にさらにセパレータ2が介在して、前記積層構造が複数個繰り返し積層された構成であってもよい。
なお、ここに示すリチウムイオン二次電池1は、本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明に係るリチウムイオン二次電池はこれに限定されるものではない。
Here, each of the negative electrode 3 and the positive electrode 4 is shown one by one. However, the repeating structure of the repeating unit is repeated so that the repeating unit is a laminated structure in which the negative electrode 3, the separator 2 and the positive electrode 4 are laminated in this order. A configuration in which a plurality of the laminated structures are repeatedly laminated with a separator 2 interposed therebetween may be employed.
In addition, the lithium ion secondary battery 1 shown here illustrates one embodiment of the present invention, and the lithium ion secondary battery according to the present invention is not limited to this.

前記リチウムイオン二次電池は、公知の方法に従って、例えば、グローブボックス内又は乾燥空気雰囲気下で、前記電解液、ゲル電解質又は固体電解質、及び電極等を用いて製造すればよい。
例えば、ゲル電解質を備えたリチウムイオン二次電池であれば、加熱して液状としたゲル電解質を、負極及び正極のいずれか一方又は両方の電極面上に塗工し、次いで、このゲル電解質を備えた負極及び正極を、これらの電極面が対向するようにゲル電解質を介して積層し、必要に応じてこれらの電極面間にセパレータを介在させることで、容易に製造できる。液状のゲル電解質は、例えば、バーコーター等の各種コーターを用いる方法で、電極面上に塗工できる。
また、例えば、電解液を備えたリチウムイオン二次電池であれば、ゲル電解質に代えてこの電解液を、負極及び正極の電極面に接触するように配置すること以外は、上記のゲル電解質を備えたリチウムイオン二次電池と同様の方法で、容易に製造できる。
What is necessary is just to manufacture the said lithium ion secondary battery according to a well-known method, for example in the glove box or a dry air atmosphere, using the said electrolyte solution, a gel electrolyte, or a solid electrolyte, an electrode, etc.
For example, in the case of a lithium ion secondary battery equipped with a gel electrolyte, a gel electrolyte heated to a liquid state is applied onto one or both of the negative electrode and the positive electrode, and then the gel electrolyte is used. It can manufacture easily by laminating | stacking the negative electrode and positive electrode which were equipped through the gel electrolyte so that these electrode surfaces may oppose, and interposing a separator between these electrode surfaces as needed. The liquid gel electrolyte can be coated on the electrode surface by a method using various coaters such as a bar coater.
Further, for example, in the case of a lithium ion secondary battery provided with an electrolytic solution, the gel electrolyte described above is used except that the electrolytic solution is placed in contact with the electrode surfaces of the negative electrode and the positive electrode instead of the gel electrolyte. It can be easily manufactured by the same method as the provided lithium ion secondary battery.

前記リチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、円筒型、角型、コイン型、シート型等、種々のものに調節できる。   The shape of the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and can be adjusted to various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a sheet shape.

リチウムイオン二次電池は、(A)カルボン酸リチウム塩並びに(B)三フッ化ホウ素及び/又は三フッ化ホウ素錯体、あるいは(E)カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体を用いた場合、初期充電時に負極表面上において、フッ化リチウム(LiF)を含む界面皮膜(以下、「SEI」と略記する)を形成する。このSEIは、充放電時にリチウムイオンに溶媒和された溶媒分子が負極中に進入するのを阻止し、負極構造の破壊を抑制して、リチウムイオン二次電池のサイクル特性の向上に寄与する。   When a lithium ion secondary battery uses (A) lithium carboxylate and (B) boron trifluoride and / or boron trifluoride complex or (E) lithium carboxylate-boron trifluoride complex, An interfacial film containing lithium fluoride (LiF) (hereinafter abbreviated as “SEI”) is formed on the negative electrode surface during initial charging. This SEI prevents solvent molecules solvated with lithium ions from entering the negative electrode during charge and discharge, suppresses destruction of the negative electrode structure, and contributes to improvement of the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.

本発明に係るリチウムイオン二次電池は、容量発現率が高く、好ましくは83%以上、より好ましくは87%以上となる。
また、本発明に係るリチウムイオン二次電池は、優れたサイクル特性を示す。例えば、充放電サイクルを繰り返し行ったときの、100サイクルでの容量維持率の値が、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上となる。
The lithium ion secondary battery according to the present invention has a high capacity development rate, preferably 83% or more, more preferably 87% or more.
In addition, the lithium ion secondary battery according to the present invention exhibits excellent cycle characteristics. For example, when the charge / discharge cycle is repeated, the capacity retention rate at 100 cycles is preferably 85% or more, more preferably 90% or more.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(1)使用した原料
本実施例で使用した原料を以下に示す。
・導電助剤
アセチレンブラック(電気化学工業社製「HS−100」、平均粒子径48nm)
カーボンナノチューブ(保土谷化学社製「NT−7」、平均繊維径65nm、平均繊維長6μm以上)
・バインダー
スチレン−ブタジエン樹脂(以下、「SBR」と略記する)(JSR社製)
ポリイミド(I.S.T社製「DREAMBOND」)
・(A)カルボン酸リチウム塩
シュウ酸リチウム(Alfa社製)
・(B)三フッ化ホウ素錯体
三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF・O(C)(アルドリッチ社製)
・(C)有機溶媒
エチレンカーボネート(以下、「EC」と略記する)(キシダ化学社製)
プロピレンカーボネート(以下、「PC」と略記する)(キシダ化学社製)
・(C’)溶媒
ジメチルカーボネート(以下、「DMC」と略記する)(キシダ化学社製)
(1) Used raw materials The raw materials used in this example are shown below.
-Conductive auxiliary agent acetylene black ("HS-100" manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size 48 nm)
Carbon nanotubes (“NT-7” manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd., average fiber diameter of 65 nm, average fiber length of 6 μm or more)
Binder Styrene-butadiene resin (hereinafter abbreviated as “SBR”) (manufactured by JSR)
Polyimide (“DREAMBOND” manufactured by IST Corporation)
・ (A) Lithium carboxylate Lithium oxalate (Alfa)
・ (B) Boron trifluoride complex Boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 · O (C 2 H 5 ) 2 ) (manufactured by Aldrich)
(C) Organic solvent Ethylene carbonate (hereinafter abbreviated as “EC”) (Kishida Chemical Co., Ltd.)
Propylene carbonate (hereinafter abbreviated as “PC”) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)
(C ′) Solvent Dimethyl carbonate (hereinafter abbreviated as “DMC”) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)

<(E)有機酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体の製造>
[製造例1](シュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体の製造)
シュウ酸リチウム(22.3g、223mmol)を丸底フラスコに量り取り、これを200mLのDMCに懸濁させた。これに23℃で三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(63.3g、446mmol)をゆっくりと滴下した後、室温(23℃)で24時間撹拌し、反応液が透明になって不溶物が見られず、均一な溶液となったことを確認した。次いで、ロータリーエバポレーターを用いて、反応液から溶媒及び不純物を留去した。その後、析出した白色の固体を50℃にて乾燥させることにより、白色粉末のシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体((COOLi)・(BF)を得た(収率96.5%)。
<Production of (E) Organic Acid Lithium Salt-Boron Trifluoride Complex>
[Production Example 1] (Production of lithium oxalate-boron trifluoride complex)
Lithium oxalate (22.3 g, 223 mmol) was weighed into a round bottom flask and suspended in 200 mL DMC. To this, boron trifluoride diethyl ether complex (63.3 g, 446 mmol) was slowly added dropwise at 23 ° C. and then stirred at room temperature (23 ° C.) for 24 hours. The reaction solution became transparent and no insoluble matter was observed. It was confirmed that the solution was uniform. Subsequently, the solvent and impurities were distilled off from the reaction solution using a rotary evaporator. Thereafter, the precipitated white solid was dried at 50 ° C. to obtain a white powder of lithium oxalate-boron trifluoride complex ((COOLi) 2. (BF 3 ) 2 ) (yield 96.5). %).

得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体について、NMR、IRにより、その構造を確認した。得られたデータを図2〜4に示す。図2中、(a)は比較用の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF・O(C)のH−NMRデータ、(b)は得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体((COOLi)・(BF)のH−NMRデータである。また、図3中、(a)は比較用の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF・O(C)の19F−NMRデータ、(b)は得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体の19F−NMRデータである。そして、図4中、(a)は比較用のシュウ酸リチウムのIRデータ、(b)は得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体のIRデータである。 About the obtained lithium oxalate-boron trifluoride complex, the structure was confirmed by NMR and IR. The obtained data are shown in FIGS. In FIG. 2, (a) is 1 H-NMR data of a boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 .O (C 2 H 5 ) 2 ) for comparison, and (b) is the obtained lithium oxalate-3 It is 1 H-NMR data of a boron fluoride complex ((COOLi) 2. (BF 3 ) 2 ). In FIG. 3, (a) is 19 F-NMR data of a boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 .O (C 2 H 5 ) 2 ) for comparison, and (b) is the obtained lithium oxalate. - a 19 F-NMR data of the boron trifluoride complex. In FIG. 4, (a) is IR data of comparative lithium oxalate, and (b) is IR data of the obtained lithium oxalate-boron trifluoride complex.

図2(a)において観測された、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF・O(C)のジエチルエーテルに由来するメチル水素(−CH)及びメチレン水素(−O−CH−)のピークが、図2(b)では観測されておらず、これは、得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体に、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、ジエチルエーテル等の不純物が混入していないことを支持していた。
また、図3(a)及び(b)において観測されたフッ素のケミカルシフトに違いがみられることから、三フッ化ホウ素(BF)の配位環境が互いに異なることが確認され、これは、目的物であるシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体が得られたことを支持していた。さらに、図3(b)において不純物ピークが観測されなかったことや、三フッ化ホウ素の単体(BF)の沸点が−100℃であることから、過剰量使用して反応工程で残存した三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体が除去工程で除去され、得られたシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体に、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体が混入していないと考えられた。
また、図4(a)及び(b)でスペクトルに違いがみられることから、カルボニル基の配位環境が互いに異なることが確認され、これは、目的物であるシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体が得られたことを支持していた。
以上から、目的物であるシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体が得られ、これには、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、ジエチルエーテル等の不純物が混入していないことを確認できた。
Methyl hydrogen (—CH 3 ) and methylene hydrogen (—O—) derived from diethyl ether of boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 .O (C 2 H 5 ) 2 ) observed in FIG. The peak of CH 2 —) is not observed in FIG. 2 (b), which means that the obtained lithium oxalate-boron trifluoride complex is added to impurities such as boron trifluoride diethyl ether complex and diethyl ether. Supported that it was not mixed.
In addition, since there is a difference in the chemical shift of fluorine observed in FIGS. 3A and 3B, it was confirmed that the coordination environment of boron trifluoride (BF 3 ) is different from each other, It supported that the target product, lithium oxalate-boron trifluoride complex, was obtained. Further, since no impurity peak was observed in FIG. 3B and the boiling point of boron trifluoride simple substance (BF 3 ) was −100 ° C., the remaining three in the reaction process was used. The boron fluoride diethyl ether complex was removed in the removal step, and it was considered that the boron trifluoride diethyl ether complex was not mixed in the obtained lithium oxalate-boron trifluoride complex.
4A and 4B, it is confirmed that the coordination environments of the carbonyl groups are different from each other. This is because the target product is lithium oxalate-boron trifluoride. It supported that the complex was obtained.
From the above, the target lithium oxalate-boron trifluoride complex was obtained, and it was confirmed that impurities such as boron trifluoride diethyl ether complex and diethyl ether were not mixed therein.

<リチウムイオン二次電池の製造>
[実施例1](負極材の製造)
一酸化ケイ素(SiO、平均粒子径0.8μm、69質量部)、アセチレンブラック(10質量部)、カーボンナノチューブ(6質量部)、ポリアクリル酸リチウム(全酸基の50モル%がリチウム塩とされたもの、以下、「PAALi」と略記することがある、10質量部)、及びSBR(5質量部)を試薬瓶に入れ、さらにここに蒸留水を添加して濃度調整した後、自公転ミキサーを用いてこの濃度調整したものを2000rpmで3分間混合した。次いで、超音波ホモジナイザーを用いてこの混合物を10分間分散処理した後、再度、自公転ミキサーを用いてこの分散物を2000rpmで3分間混合することにより、負極材を得た。ここまでの操作は、すべて25℃で行った。このときの各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表1に示す。
<Manufacture of lithium ion secondary batteries>
[Example 1] (Production of negative electrode material)
Silicon monoxide (SiO, average particle diameter 0.8 μm, 69 parts by mass), acetylene black (10 parts by mass), carbon nanotubes (6 parts by mass), lithium polyacrylate (50 mol% of all acid groups are lithium salts) In the following, 10 parts by mass (sometimes abbreviated as “PAALi”) and SBR (5 parts by mass) are placed in a reagent bottle, and distilled water is added thereto to adjust the concentration. This concentration adjusted using a mixer was mixed for 3 minutes at 2000 rpm. Next, this mixture was subjected to a dispersion treatment for 10 minutes using an ultrasonic homogenizer, and then this dispersion was again mixed for 3 minutes at 2000 rpm using a self-revolving mixer to obtain a negative electrode material. All the operations so far were performed at 25 ° C. Table 1 shows each compounding component at this time and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components.

(電解液の製造)
有機溶媒として、EC及びPCの混合溶媒(EC:PC=30:70(体積比))をサンプル瓶に量り取り、ここにシュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体(1.82g)を加えて、シュウ酸リチウム−三フッ化ホウ素錯体中のリチウム原子の濃度が1.0モル/kgとなるようにし、23℃で混合することにより、電解液を得た。
(Manufacture of electrolyte)
As an organic solvent, a mixed solvent of EC and PC (EC: PC = 30: 70 (volume ratio)) is weighed into a sample bottle, and a lithium oxalate-boron trifluoride complex (1.82 g) is added thereto, An electrolyte solution was obtained by mixing at 23 ° C. so that the concentration of lithium atoms in the lithium oxalate-boron trifluoride complex was 1.0 mol / kg.

(負極の製造)
バーコーターを用いて、厚さ15μmの銅箔の両面に得られた負極材を塗布し、50℃のホットプレート上でこれを乾燥させた後、ロールプレス機を用いて1kNでプレスすることにより、集電体である銅箔上に厚さ25μmの負極活物質層を形成して、負極前駆体を得た。
(Manufacture of negative electrode)
By applying the negative electrode material obtained on both sides of a 15 μm thick copper foil using a bar coater, drying it on a hot plate at 50 ° C., and then pressing at 1 kN using a roll press A negative electrode active material layer having a thickness of 25 μm was formed on a copper foil as a current collector to obtain a negative electrode precursor.

図5は、得られた負極前駆体における負極活物質層の、走査型電子顕微鏡(SEM)で取得した撮像データである。図5中、(a)は負極活物質層の10000倍の撮像データであり、(b)は(a)中の丸囲み領域a1の拡大撮像データであり、(c)は(b)中の丸囲み領域b1の拡大撮像データである。図5(a)〜(c)から明らかなように、SiO(酸化ケイ素)は負極活物質層中で均一に分散しており、一方で、カーボンナノチューブ(繊維状導電助剤)は、負極活物質層中において、負極活物質層全体に網目構造を形成していた。また、アセチレンブラック(粒子状導電助剤)は、負極活物質層中のSiOの周辺部においてそのナノ粒子が連なった構造を形成し、SiOとアセチレンブラックとの接触面積を高めていた。   FIG. 5 is imaging data obtained by a scanning electron microscope (SEM) of the negative electrode active material layer in the obtained negative electrode precursor. In FIG. 5, (a) is 10000 times the imaging data of the negative electrode active material layer, (b) is the enlarged imaging data of the circled region a1 in (a), and (c) is in (b). This is enlarged image data of the circled region b1. As is clear from FIGS. 5A to 5C, SiO (silicon oxide) is uniformly dispersed in the negative electrode active material layer, while carbon nanotubes (fibrous conductive assistants) are negative electrode active materials. In the material layer, a network structure was formed in the entire negative electrode active material layer. In addition, acetylene black (particulate conductive additive) formed a structure in which the nanoparticles were connected in the peripheral portion of SiO in the negative electrode active material layer, and increased the contact area between SiO and acetylene black.

得られた負極前駆体の負極活物質層上に、上記で得られた電解液を、滴下量が50μL/cmとなるように滴下し、その滴下面上に厚さ200μmのリチウム箔を重ねて、この状態で24時間静置することにより、負極前駆体にリチウムをプレドープして、負極を得た。このリチウム箔は、プレドープ後、負極から取り除いた。 On the negative electrode active material layer of the obtained negative electrode precursor, the electrolytic solution obtained above is dropped so that the dropping amount is 50 μL / cm 2, and a 200 μm thick lithium foil is stacked on the dropping surface. And by leaving still in this state for 24 hours, the negative electrode precursor was pre-doped with lithium to obtain a negative electrode. This lithium foil was removed from the negative electrode after pre-doping.

(正極の製造)
ニッケル・コバルト・マンガン酸リチウム(Ni:Co:Mn=1:1:1、LiNMC)(93質量部)と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)(3質量部)と、導電助剤であるカーボンブラック(4質量部)とを混合して正極合材を調製し、これをN−メチルピロリドン(NMP)中に分散させて、正極材(スラリー)を調製した。次いで、この正極材を厚さ15μmのアルミニウム箔の両面にバーコーターを用いて塗布し、100℃、0.1MPa、10時間の条件で減圧乾燥させた後、ロールプレスすることにより、集電体であるアルミニウム箔上に厚さ60μmの正極活物質層を形成して、正極を得た。
(Manufacture of positive electrode)
Nickel, cobalt, lithium manganate (Ni: Co: Mn = 1: 1: 1, LiNMC) (93 parts by mass), polyvinylidene fluoride (PVDF) (3 parts by mass), carbon black ( 4 parts by mass) was mixed to prepare a positive electrode mixture, which was dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode material (slurry). Next, the positive electrode material was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm using a bar coater, dried under reduced pressure at 100 ° C., 0.1 MPa for 10 hours, and then roll-pressed, whereby a current collector was obtained. A positive electrode active material layer having a thickness of 60 μm was formed on the aluminum foil to obtain a positive electrode.

(リチウムイオン二次電池の製造)
上記で得られた負極及び正極を直径16mmの円盤状に打ち抜いた。また、セパレータとしてガラスファイバーからなるものを用い、これを直径17mmの円盤状に打ち抜いた。これら円盤状の正極、セパレータ及び負極を、この順にSUS製の電池容器(CR2032)内で積層し、上記で得られた電解液を、セパレータ、負極及び正極に含浸させ、さらに負極上に、SUS製の板(厚さ1.2mm、直径16mm)を載せ、蓋をすることにより、リチウムイオン二次電池としてコイン型セルを製造した。
(Manufacture of lithium ion secondary batteries)
The negative electrode and positive electrode obtained above were punched into a disk shape having a diameter of 16 mm. Further, a separator made of glass fiber was used as a separator, and this was punched into a disk shape having a diameter of 17 mm. These disc-shaped positive electrode, separator and negative electrode are laminated in this order in a battery container made of SUS (CR2032), and the separator, negative electrode and positive electrode are impregnated with the electrolytic solution obtained above. A coin-type cell was manufactured as a lithium ion secondary battery by placing a plate (thickness: 1.2 mm, diameter: 16 mm) and covering the plate.

[実施例2](負極材の製造)
一酸化ケイ素(SiO、平均粒子径0.8μm、69質量部)、アセチレンブラック(10質量部)、カーボンナノチューブ(6質量部)、及びポリイミド(15質量部)を試薬瓶に入れ、さらにここにNMPを添加して濃度調整した後、自公転ミキサーを用いてこの濃度調整したものを2000rpmで3分間混合した。次いで、超音波ホモジナイザーを用いてこの混合物を10分間分散処理した後、再度、自公転ミキサーを用いてこの分散物を2000rpmで3分間混合することにより、負極材を得た。ここまでの操作は、すべて25℃で行った。このときの各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表1に示す。
[Example 2] (Production of negative electrode material)
Silicon monoxide (SiO, average particle size 0.8 μm, 69 parts by mass), acetylene black (10 parts by mass), carbon nanotubes (6 parts by mass), and polyimide (15 parts by mass) are put in a reagent bottle, and further here After NMP was added to adjust the concentration, this concentration adjusted using a self-revolving mixer was mixed at 2000 rpm for 3 minutes. Next, this mixture was subjected to a dispersion treatment for 10 minutes using an ultrasonic homogenizer, and then this dispersion was again mixed for 3 minutes at 2000 rpm using a self-revolving mixer to obtain a negative electrode material. All the operations so far were performed at 25 ° C. Table 1 shows each compounding component at this time and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components.

(電解液、負極、正極及びリチウムイオン二次電池の製造)
実施例1と同じ方法で電解液を製造し、さらに得られた負極材を用いた点以外は、実施例1と同じ方法で負極、正極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Manufacture of electrolyte, negative electrode, positive electrode, and lithium ion secondary battery)
A negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that an electrolytic solution was manufactured in the same manner as in Example 1, and the obtained negative electrode material was used.

[比較例1]
表1に示すように、負極前駆体に対してリチウムをプレドープしなかった点以外は、実施例1と同じ方法でリチウムイオン二次電池を製造した。
[Comparative Example 1]
As shown in Table 1, a lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that lithium was not pre-doped with respect to the negative electrode precursor.

[比較例2]
表1に示すように、負極前駆体に対してリチウムをプレドープしなかった点以外は、実施例2と同じ方法でリチウムイオン二次電池を製造した。
[Comparative Example 2]
As shown in Table 1, a lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 2 except that lithium was not pre-doped with respect to the negative electrode precursor.

[比較例3](負極材の製造)
一酸化ケイ素(SiO、平均粒子径0.8μm、75質量部)、アセチレンブラック(10質量部)、PAALi(全酸基の50モル%がリチウム塩とされたもの、10質量部)、及びSBR(5質量部)を試薬瓶に入れ、さらにここに蒸留水を添加して濃度調整した後、自公転ミキサーを用いてこの濃度調整したものを2000rpmで3分間混合した。次いで、超音波ホモジナイザーを用いてこの混合物を10分間分散処理した後、再度、自公転ミキサーを用いてこの分散物を2000rpmで3分間混合することにより、負極材を得た。ここまでの操作は、すべて25℃で行った。このときの各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表1に示す。なお、表1において、「−」との記載は、その成分が配合されていないことを意味する。
[Comparative Example 3] (Production of negative electrode material)
Silicon monoxide (SiO, average particle size 0.8 μm, 75 parts by mass), acetylene black (10 parts by mass), PAALi (50 mol% of all acid groups are converted to lithium salt, 10 parts by mass), and SBR (5 parts by mass) was placed in a reagent bottle, and distilled water was further added thereto to adjust the concentration. Then, this concentration adjusted using a self-revolving mixer was mixed at 2000 rpm for 3 minutes. Next, this mixture was subjected to a dispersion treatment for 10 minutes using an ultrasonic homogenizer, and then this dispersion was again mixed for 3 minutes at 2000 rpm using a self-revolving mixer to obtain a negative electrode material. All the operations so far were performed at 25 ° C. Table 1 shows each compounding component at this time and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components. In Table 1, “-” means that the component is not blended.

(電解液、負極、正極及びリチウムイオン二次電池の製造)
実施例1と同じ方法で電解液を製造し、さらに得られた負極材を用いた点以外は、実施例1と同じ方法で負極、正極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Manufacture of electrolyte, negative electrode, positive electrode, and lithium ion secondary battery)
A negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that an electrolytic solution was manufactured in the same manner as in Example 1, and the obtained negative electrode material was used.

[比較例4](負極材の製造)
一酸化ケイ素(SiO、平均粒子径0.8μm、75質量部)、アセチレンブラック(10質量部)、及びポリイミド(15質量部)を試薬瓶に入れ、さらにここにNMPを添加して濃度調整した後、自公転ミキサーを用いてこの濃度調整したものを2000rpmで3分間混合した。次いで、超音波ホモジナイザーを用いてこの混合物を10分間分散処理した後、再度、自公転ミキサーを用いてこの分散物を2000rpmで3分間混合することにより、負極材を得た。ここまでの操作は、すべて25℃で行った。このときの各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表1に示す。
[Comparative Example 4] (Production of negative electrode material)
Silicon monoxide (SiO, average particle size 0.8 μm, 75 parts by mass), acetylene black (10 parts by mass), and polyimide (15 parts by mass) were placed in a reagent bottle, and NMP was further added thereto to adjust the concentration. Thereafter, this concentration-adjusted one using a self-revolving mixer was mixed at 2000 rpm for 3 minutes. Next, this mixture was subjected to a dispersion treatment for 10 minutes using an ultrasonic homogenizer, and then this dispersion was again mixed for 3 minutes at 2000 rpm using a self-revolving mixer to obtain a negative electrode material. All the operations so far were performed at 25 ° C. Table 1 shows each compounding component at this time and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components.

(電解液、負極、正極及びリチウムイオン二次電池の製造)
実施例1と同じ方法で電解液を製造し、さらに得られた負極材を用いた点以外は、実施例1と同じ方法で負極、正極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Manufacture of electrolyte, negative electrode, positive electrode, and lithium ion secondary battery)
A negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that an electrolytic solution was manufactured in the same manner as in Example 1, and the obtained negative electrode material was used.

<リチウムイオン二次電池の充放電特性の評価>
上記各実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池について、25℃において0.2Cの定電流定電圧充電を、上限電圧4.2Vとして電流値が0.1Cに収束するまで行った後、0.2Cの定電流放電を2.7Vまで行った。次いで、充放電電流を1Cとして同様の方法で、充放電サイクルを数回〜数十回繰り返し行い、リチウムイオン二次電池の状態を安定させた。次いで、充放電電流を1Cとして同様の方法で、充放電サイクルを繰り返し行い、容量発現率({[1サイクル目の放電容量(mAh)]/[定格容量(mAh)]}×100)(%)、及び100サイクルでの容量維持率({[100サイクル目の放電容量(mAh)]/[1サイクル目の放電容量(mAh)]}×100)(%)を算出した。結果を表2に示す。
<Evaluation of charge / discharge characteristics of lithium ion secondary battery>
About the lithium ion secondary battery obtained by each said Example and comparative example, 0.2C constant current constant voltage charge was performed at 25 degreeC until the electric current value converged to 0.1C by setting the upper limit voltage to 4.2V. Thereafter, a constant current discharge of 0.2 C was performed up to 2.7 V. Subsequently, the charge / discharge current was set to 1C, and the charge / discharge cycle was repeated several times to several tens of times in the same manner to stabilize the state of the lithium ion secondary battery. Subsequently, the charge / discharge current was set to 1C, and the charge / discharge cycle was repeated in the same manner, and the capacity development rate ({[discharge capacity at the first cycle (mAh)] / [rated capacity (mAh)]} × 100) (% ), And capacity retention ratio at 100 cycles ({[discharge capacity at the 100th cycle (mAh)] / [discharge capacity at the first cycle (mAh)]} × 100) (%)). The results are shown in Table 2.

上記結果から明らかなように、粒子状導電助剤及び繊維状導電助剤を併用し、リチウムがプレドープされている負極を用いた実施例1〜2のリチウムイオン二次電池は、バインダーの種類が異なっていても、容量発現率及び100サイクルでの容量維持率が共に十分に高く、充放電特性に優れていた。
これに対して、リチウムがプレドープされていない負極を用いた比較例1〜2のリチウムイオン二次電池は、バインダーの種類によらず、特に容量発現率が不十分であった。また、繊維状導電助剤を併用していない負極を用いた比較例3〜4のリチウムイオン二次電池は、バインダーの種類によらず、特に100サイクルでの容量維持率が不十分であった。
As is clear from the above results, the lithium ion secondary batteries of Examples 1 and 2 using a negative electrode in which a particulate conductive aid and a fibrous conductive aid are used in combination and lithium is pre-doped have different types of binders. Even if they were different, both the capacity development rate and the capacity maintenance rate at 100 cycles were sufficiently high, and the charge / discharge characteristics were excellent.
On the other hand, the lithium ion secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2 using a negative electrode on which lithium was not pre-doped were particularly insufficient in capacity development rate regardless of the type of binder. In addition, the lithium ion secondary batteries of Comparative Examples 3 to 4 using the negative electrode not using the fibrous conductive additive were inadequate in capacity maintenance rate particularly at 100 cycles regardless of the type of binder. .

[実施例3]
<平均粒子径(D50)の異なる酸化ケイ素粒子の製造>
一酸化ケイ素(D50=6μm、大阪チタニウムテクノロジーズ社製)100g、φ1mmジルコニアボール560g、2−プロパノール120gを専用ジルコニア容器に入れ、遊星型ボールミル(P-6:FRITSCH)を使用して酸化ケイ素を粉砕し、平均粒子径(D50)(メジアン径)が1.5μmの一酸化ケイ素粒子の2−プロパノール分散液を得た。
得られた分散液について遠心分離機による分離及び回収を行い、一酸化ケイ素粒子(SiO、平均粒子径1.5μm)のウェットケーキ(固形分70%)を得た。
[Example 3]
<Production of silicon oxide particles with different average particle diameter (D50)>
Put 100g of silicon monoxide (D50 = 6μm, Osaka Titanium Technologies), 560g of φ1mm zirconia ball, 120g of 2-propanol in a special zirconia container, and pulverize silicon oxide using planetary ball mill (P-6: FRITSCH) Then, a 2-propanol dispersion of silicon monoxide particles having an average particle size (D50) (median size) of 1.5 μm was obtained.
The obtained dispersion was separated and collected by a centrifugal separator to obtain a wet cake (solid content 70%) of silicon monoxide particles (SiO, average particle size 1.5 μm).

上記で得られた一酸化ケイ素粒子を使用して、実施例1と同様の方法で負極材を得た。それらの操作は、すべて25℃で行った。このときの各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表3に示す。   A negative electrode material was obtained in the same manner as in Example 1 using the silicon monoxide particles obtained above. All these operations were performed at 25 ° C. Table 3 shows each compounding component at this time and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components.

<リチウムイオン二次電池の作製と評価>
上記の様に一酸化ケイ素の粒径を変化させたこと以外は、実施例1と同じ方法でリチウムイオン二次電池を作製した。その評価については、100サイクルでの容量維持率に加えて、200サイクルでの容量維持率({[200サイクル目の放電容量(mAh)]/[1サイクル目の放電容量(mAh)]}×100)(%)を算出した。その結果を表4に示す。
<Production and evaluation of lithium ion secondary battery>
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the particle size of silicon monoxide was changed as described above. For the evaluation, in addition to the capacity maintenance rate at 100 cycles, the capacity maintenance rate at 200 cycles ({[discharge capacity at 200th cycle (mAh)] / [discharge capacity at 1st cycle (mAh)]} × 100) (%) was calculated. The results are shown in Table 4.

[実施例4]
実施例3の粉砕条件を変更して、平均粒子径(D50)が0.9μmの一酸化ケイ素粒子を得た。この粒子を使用した以外は、実施例3と同様にリチウムイオン二次電池を作製して評価した。実施例4の負極材の各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表3に示す。また、評価結果を表4に示す。
[Example 4]
The pulverization conditions of Example 3 were changed to obtain silicon monoxide particles having an average particle diameter (D50) of 0.9 μm. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 3 except that these particles were used. Table 3 shows each compounding component of the negative electrode material of Example 4 and the ratio (mass%) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components. The evaluation results are shown in Table 4.

[実施例5]
実施例3の粉砕条件を変更して、平均粒子径(D50)が0.6μmの一酸化ケイ素粒子を得た。この粒子を使用した以外は、実施例3と同様にリチウムイオン二次電池を作製して評価した。実施例5の負極材の各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表3に示す。また、評価結果を表4に示す。
[Example 5]
The pulverization conditions of Example 3 were changed to obtain silicon monoxide particles having an average particle diameter (D50) of 0.6 μm. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 3 except that these particles were used. Table 3 shows each compounding component of the negative electrode material of Example 5 and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components. The evaluation results are shown in Table 4.

[実施例6]
実施例3の負極材における各成分の配合において、一酸化ケイ素粒子の配合量を65質量%に減量し、カーボンナノチューブの配合量を10質量%に増量した以外は、実施例3と同様にリチウムイオン二次電池を作製して評価した。実施例6の負極材の各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表3に示す。また、評価結果を表4に示す。
[Example 6]
In the compounding of each component in the negative electrode material of Example 3, the amount of silicon monoxide particles was reduced to 65% by mass, and the amount of carbon nanotubes was increased to 10% by mass. An ion secondary battery was produced and evaluated. Table 3 shows each compounding component of the negative electrode material of Example 6 and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components. The evaluation results are shown in Table 4.

[実施例7]
実施例4の負極材における各成分の配合において、一酸化ケイ素粒子の配合量を65質量%に減量し、カーボンナノチューブの配合量を10質量%に増量した以外は、実施例4と同様にリチウムイオン二次電池を作製して評価した。実施例7の負極材の各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表3に示す。また、評価結果を表4に示す。
[Example 7]
In the blending of each component in the negative electrode material of Example 4, the amount of silicon monoxide particles was reduced to 65% by mass, and the amount of carbon nanotubes was increased to 10% by mass. An ion secondary battery was produced and evaluated. Table 3 shows each compounding component of the negative electrode material of Example 7 and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components. The evaluation results are shown in Table 4.

[実施例8]
実施例6の負極材における各成分の配合において、一酸化ケイ素粒子の配合量を62質量%に減量し、バインダー成分のPAALiを6質量%に減量した一方、バインダー成分のSBRを12質量%に増量した以外は、実施例6と同様にリチウムイオン二次電池を作製して評価した。実施例8の負極材の各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表3に示す。また、評価結果を表4に示す。
[Example 8]
In the blending of each component in the negative electrode material of Example 6, the blending amount of silicon monoxide particles was reduced to 62% by mass, the binder component PAALi was reduced to 6% by mass, while the SBR of the binder component was decreased to 12% by mass. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 6 except that the amount was increased. Table 3 shows each compounding component of the negative electrode material of Example 8 and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components. The evaluation results are shown in Table 4.

[実施例9]
実施例7の負極材における各成分の配合において、一酸化ケイ素粒子の配合量を62質量%に減量し、バインダー成分のPAALiを6質量%に減量した一方、バインダー成分のSBRを12質量%に増量した以外は、実施例7と同様にリチウムイオン二次電池を作製して評価した。実施例9の負極材の各配合成分と、配合成分の総量に対する各配合成分の割合(質量%)とを表3に示す。また、評価結果を表4に示す。
[Example 9]
In the blending of each component in the negative electrode material of Example 7, the blending amount of silicon monoxide particles was reduced to 62% by mass, the binder component PAALi was reduced to 6% by mass, while the SBR of the binder component was decreased to 12% by mass. A lithium ion secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 7 except that the amount was increased. Table 3 shows each compounding component of the negative electrode material of Example 9 and the ratio (% by mass) of each compounding component with respect to the total amount of the compounding components. The evaluation results are shown in Table 4.

上記の実施例3、実施例6、実施例8および実施例9は、比較例である。
上記結果において、実施例3〜5を比較すると、一酸化ケイ素粒子の平均粒子径が1μm以下の実施例4,5において特に容量維持率の向上が見られた。
また、一酸化ケイ素粒子の平均粒子径が同じ、実施例3と6、および実施例4と7を各々比べると、繊維状導電助剤の割合を増やした実施例6,7においてサイクル特性の向上が見られた。この理由の一つとして、酸化ケイ素粒子の平均粒子径が変化すると、導電ネットワークを上手く機能させるための繊維状導電助剤の好適な割合が変化することが考えられる。
The above Example 3, Example 6, Example 8, and Example 9 are comparative examples.
In the above results, when Examples 3 to 5 were compared, in Examples 4 and 5 in which the average particle diameter of silicon monoxide particles was 1 μm or less, the capacity retention rate was particularly improved.
Further, when Examples 3 and 6 and Examples 4 and 7 having the same average particle diameter of silicon monoxide particles are compared with each other, the cycle characteristics are improved in Examples 6 and 7 in which the proportion of the fibrous conductive additive is increased. It was observed. One reason for this is that when the average particle diameter of the silicon oxide particles changes, the preferred ratio of the fibrous conductive aid for allowing the conductive network to function well changes.

実施例6〜9を比較検討すると、平均粒子径が比較的大きい場合(実施例6,8)には、それに応じてバインダーの配合量が多い方(実施例8)が容量維持率を高められた。一方、平均粒子径が比較的小さい場合(実施例7,9)には、それに応じてバインダーの配合量が少ない方(実施例7)が容量維持率を高められた。
このように、酸化ケイ素粒子の平均粒子径(大きさ)に応じてバインダー量を調節することにより、さらなる容量維持率の向上が確認された。
普通に考えれば、酸化ケイ素粒子の平均粒子径が大きくなる程、その粒子群の総質量に対する表面積の割合が小さくなるため、バインダー量は少なくて済むと考えられる。ところが、本実施例は、それと逆の結果を示していた。すなわち、酸化ケイ素粒子の平均粒子径が大きい場合には、バインダー量を多めにすることが好ましく、酸化ケイ素粒子の平均粒子径が小さい場合には、バインダー量を少なめにすることが好ましいことが確認された。
Comparing Examples 6 to 9, when the average particle size is relatively large (Examples 6 and 8), the capacity retention rate can be increased by increasing the amount of binder (Example 8) accordingly. It was. On the other hand, when the average particle size was relatively small (Examples 7 and 9), the capacity retention rate was increased by the smaller amount of the binder (Example 7) accordingly.
Thus, the further improvement of the capacity retention rate was confirmed by adjusting the amount of the binder according to the average particle diameter (size) of the silicon oxide particles.
If considered normally, the ratio of the surface area to the total mass of the particle group becomes smaller as the average particle diameter of the silicon oxide particles becomes larger. However, this example showed the opposite result. That is, when the average particle size of the silicon oxide particles is large, it is preferable to increase the amount of the binder, and when the average particle size of the silicon oxide particles is small, it is preferable to decrease the amount of the binder. It was done.

本発明は、リチウムイオン二次電池の分野で利用可能である。   The present invention can be used in the field of lithium ion secondary batteries.

1・・・リチウムイオン二次電池、2・・・セパレータ、3・・・負極、4・・・正極   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lithium ion secondary battery, 2 ... Separator, 3 ... Negative electrode, 4 ... Positive electrode

Claims (6)

酸化ケイ素、粒子状導電助剤、繊維状導電助剤及びバインダーが配合されてなる負極材を用いて形成された負極活物質層を有し、且つリチウムがプレドープされている負極を備え
前記酸化ケイ素の平均粒子径が0.1μm〜1.0μmであり、
前記酸化ケイ素、前記粒子状導電助剤、前記繊維状導電助剤及び前記バインダーの総質量に対して、
前記酸化ケイ素の含有量が65〜80質量%であり、
前記粒子状導電助剤の含有量が5〜20質量%であり、
前記繊維状導電助剤の含有量が2〜15質量%であり、
前記バインダーの含有量が5〜20質量%であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
It has a negative electrode active material layer formed using a negative electrode material in which silicon oxide, a particulate conductive additive, a fibrous conductive additive and a binder are blended, and includes a negative electrode in which lithium is pre-doped ,
The average particle diameter of the silicon oxide is 0.1 μm to 1.0 μm,
With respect to the total mass of the silicon oxide, the particulate conductive additive, the fibrous conductive additive and the binder,
The silicon oxide content is 65-80% by mass,
The content of the particulate conductive additive is 5 to 20% by mass,
Content of the said fibrous conductive support agent is 2-15 mass%,
Content of the said binder is 5-20 mass%, The lithium ion secondary battery characterized by the above-mentioned .
前記粒子状導電助剤がカーボンブラックであり、前記繊維状導電助剤がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。   2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the particulate conductive additive is carbon black and the fibrous conductive additive is a carbon nanotube. 前記バインダーが、ポリアクリル酸リチウムを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the binder contains lithium polyacrylate. 前記バインダーが、さらにスチレンブタジエンゴムを含むことを特徴とする請求項3に記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein the binder further contains styrene butadiene rubber. 前記粒子状導電助剤の平均粒子径が10〜100nmであることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein an average particle diameter of the particulate conductive auxiliary agent is 10 to 100 nm. 前記繊維状導電助剤の平均繊維径が5〜300nmであることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein an average fiber diameter of the fibrous conductive additive is 5 to 300 nm.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6801167B2 (en) * 2015-05-26 2020-12-16 凸版印刷株式会社 Electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries
EP3361544A4 (en) * 2015-10-05 2019-07-03 Sekisui Chemical Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
DE112017007748B3 (en) 2016-07-05 2022-07-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
CN116387603A (en) 2016-10-12 2023-07-04 株式会社半导体能源研究所 Positive electrode active material particle and method for producing positive electrode active material particle
JPWO2018110188A1 (en) * 2016-12-14 2019-10-24 マクセルホールディングス株式会社 Lithium ion secondary battery, its manufacturing method and lithium ion secondary battery precursor
WO2018207049A1 (en) 2017-05-12 2018-11-15 株式会社半導体エネルギー研究所 Positive electrode active material particles
KR102265214B1 (en) * 2017-05-19 2021-06-16 (주)엘지에너지솔루션 Pre-lithiation Method of Silicon oxide Anode Electrodes for secondary battery
DE202018006852U1 (en) 2017-05-19 2023-10-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Positive electrode active material and secondary battery
KR102588500B1 (en) 2017-06-26 2023-10-11 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Manufacturing method of positive active material and secondary battery
KR102268077B1 (en) * 2017-07-12 2021-06-23 주식회사 엘지에너지솔루션 Lithium secondary battery and preparing method thereof
JP6881418B2 (en) * 2018-10-30 2021-06-02 株式会社豊田中央研究所 Conductive binder fiber and its manufacturing method
JP7095666B2 (en) * 2019-08-30 2022-07-05 株式会社豊田中央研究所 Production method of active material complex, electrode, power storage device and active material complex
EP3968407B1 (en) * 2020-04-30 2023-10-25 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Secondary battery, process for preparing same, and apparatus comprising secondary battery
CN114477201A (en) * 2021-12-30 2022-05-13 石家庄康坦福化工科技有限公司 Preparation and application of lithium tetrafluoroborate
WO2023171796A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 株式会社Gsユアサ Negative electrode, power storage element, and power storage device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007165079A (en) * 2005-12-13 2007-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using it
JP5008180B2 (en) * 2006-02-13 2012-08-22 日立マクセルエナジー株式会社 Non-aqueous secondary battery
JP2011233349A (en) * 2010-04-27 2011-11-17 Hitachi Maxell Energy Ltd Nonaqueous secondary battery
US9373846B2 (en) * 2012-06-06 2016-06-21 Nec Coporation Negative electrode active material and method for producing the same
JP6213980B2 (en) * 2013-03-14 2017-10-18 セイコーインスツル株式会社 Electrochemical cell
CN105229828B (en) * 2013-05-23 2018-10-26 信越化学工业株式会社 Negative electrode material for nonaqueous electrode secondary battery and secondary cell

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