JP6480140B2 - Secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池に関する。より詳細には、本発明は、ケイ素を含む負極活物質を用いた場合における、電解液の劣化を抑制するための技術に関する。   The present invention relates to a secondary battery. More specifically, the present invention relates to a technique for suppressing deterioration of an electrolytic solution when a negative electrode active material containing silicon is used.

近年、環境保護運動の高まりを背景として、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、および燃料電池車(FCV)の開発が進められている。これらのモータ駆動用電源としては繰り返し充放電可能な二次電池が適しており、特に高容量、高出力が期待できるリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池が注目を集めている。   In recent years, the development of electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV) has been promoted against the background of the increasing environmental protection movement. A secondary battery that can be repeatedly charged and discharged is suitable as a power source for driving these motors, and a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery that can be expected to have a high capacity and a high output is attracting attention.

リチウムイオン二次電池は、集電体表面に形成された正極活物質(たとえば、LiCoO、LiMn、LiNiO等)を含む正極活物質層を有する。また、非水電解質二次電池は、集電体表面に形成された負極活物質(たとえば、金属リチウム、コークスおよび天然・人造黒鉛等の炭素質材料、ケイ素やスズ等の金属およびその酸化物材料等)を含む負極活物質層を有する。 The lithium ion secondary battery has a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material (for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2, etc.) formed on the current collector surface. In addition, the non-aqueous electrolyte secondary battery includes a negative electrode active material formed on the surface of the current collector (for example, carbonaceous materials such as metallic lithium, coke and natural / artificial graphite, metals such as silicon and tin, and oxide materials thereof) Etc.).

リチウムイオン二次電池においては、一般的に、上述した正極活物質層と負極活物質層との間の短絡を防止するための隔壁としてセパレータが設けられる。そして、このようにして構成された発電要素を外装体の内部に封入し、電解液を注液して封止することにより電池が完成する。   In a lithium ion secondary battery, generally, a separator is provided as a partition wall for preventing a short circuit between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer described above. Then, the power generation element configured as described above is sealed in the exterior body, and the battery is completed by pouring and sealing the electrolyte.

ここで、電解液としては、従来、エチレンカーボネートやジエチルカーボネート等の有機溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられている。このような電解液を用いたリチウムイオン二次電池では、例えば、200℃以上の高温に曝されると電池特性が悪化するという問題があった。このような問題を解決すべく、溶媒として難燃性で揮発性が極めて低いグライム(対称グリコールジエーテル;R−O(CHCHO)−R)を用い、これに溶質としてのアルカリ金属塩(MX)を溶解させて電解液を構成する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムからなるグライム混合物およびリチウムイオンから構成されるグライム錯体を含むリチウムイオン二次電池用の電解液が開示されている。特許文献1によると、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムを混合することによって生じる共晶効果により、充放電反応時のエチレンオキシド鎖の酸化分解が抑制され、二次電池のサイクル特性を向上させることができる、とされている。 Here, as the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent such as ethylene carbonate or diethyl carbonate has been conventionally used. In the lithium ion secondary battery using such an electrolytic solution, for example, there is a problem that battery characteristics deteriorate when exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher. In order to solve such a problem, flame retardant and extremely low volatility glyme (symmetric glycol diether; R—O (CH 2 CH 2 O) n —R) is used as a solvent, and an alkali as a solute is used. There has been proposed a technique for forming an electrolytic solution by dissolving a metal salt (MX). For example, Patent Document 1 discloses an electrolyte solution for a lithium ion secondary battery including a glyme mixture composed of methyltriglyme and methyltetraglyme and a glyme complex composed of lithium ions. According to Patent Document 1, due to the eutectic effect produced by mixing methyltriglyme and methyltetraglyme, oxidative decomposition of the ethylene oxide chain during the charge / discharge reaction is suppressed, and the cycle characteristics of the secondary battery can be improved. It is said that.

特開2010−287481号公報JP 2010-287481 A

しかしながら、本発明者らの検討によると、上記特許文献1に記載の電解液と、ケイ素を含有する負極活物質とを組み合わせて二次電池を構成した場合において、十分なサイクル特性が得られないという問題が生じることが判明した。   However, according to the study by the present inventors, sufficient cycle characteristics cannot be obtained when a secondary battery is configured by combining the electrolytic solution described in Patent Document 1 and a negative electrode active material containing silicon. It has been found that this problem occurs.

そこで本発明は、ケイ素を含有する負極活物質を有する二次電池において、サイクル特性を向上させうる手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a means capable of improving cycle characteristics in a secondary battery having a negative electrode active material containing silicon.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を行った。その結果、溶媒としてのメチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの総モル数に対する、アルカリ金属塩のモル数の割合を特定の範囲とすることにより、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, the inventors found that the above problem can be solved by setting the ratio of the number of moles of alkali metal salt to the total number of moles of methyltriglyme and methyltetraglyme as a solvent to complete the present invention. I came to let you.

すなわち、本発明の一形態によると、正極集電体の表面にアルカリ金属イオンを吸蔵放出可能な正極活物質を含む正極活物質層が形成されてなる正極と、負極集電体の表面にケイ素を含有する負極活物質を含む負極活物質層が形成されてなる負極と、電解液を保持するセパレータとを有する発電要素を備えた二次電池が提供される。当該電解液は、溶質としてのアルカリ金属塩(MX)が、溶媒としてのメチルトリグライムおよびメチルテトラグライムに溶解されてなる。そして、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの総モル数(M)とアルカリ金属塩(MX)中のアルカリ金属(X)のモル数(M)との比(M/M)は、0.9を超えて1.1未満であることを特徴とする。 That is, according to one embodiment of the present invention, a positive electrode in which a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material capable of occluding and releasing alkali metal ions is formed on the surface of the positive electrode current collector, and silicon on the surface of the negative electrode current collector. There is provided a secondary battery including a power generation element having a negative electrode formed with a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material containing, and a separator for holding an electrolytic solution. The electrolytic solution is obtained by dissolving an alkali metal salt (MX) as a solute in methyltriglyme and methyltetraglyme as a solvent. The ratio (M G / M x ) between the total number of moles of methyltriglyme and methyltetraglyme (M G ) and the number of moles of alkali metal (X) (M x ) in the alkali metal salt (MX) is It is more than 0.9 and less than 1.1.

本発明によれば、充放電反応時における電解液の電気的安定性が向上されうる。その結果、二次電池のサイクル特性を向上させることが可能となる。   According to the present invention, the electrical stability of the electrolytic solution during the charge / discharge reaction can be improved. As a result, it becomes possible to improve the cycle characteristics of the secondary battery.

本発明の一実施形態に係る扁平型(積層型)の双極型でないリチウムイオン二次電池の基本構成を示す断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a basic configuration of a lithium ion secondary battery that is not a flat type (stacked type) bipolar type according to an embodiment of the present invention.

本発明の一形態によると、正極集電体の表面にアルカリ金属イオンを吸蔵放出可能な正極活物質を含む正極活物質層が形成されてなる正極と、負極集電体の表面にケイ素を含有する負極活物質を含む負極活物質層が形成されてなる負極と、電解液を保持するセパレータとを有する発電要素を備えた二次電池が提供される。当該電解液は、溶質としてのアルカリ金属塩(MX)が、溶媒としてのメチルトリグライムおよびメチルテトラグライムに溶解されてなる。そして、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの総モル数(M)とアルカリ金属塩(MX)中のアルカリ金属(X)のモル数(M)との比(M/M)は、0.9を超えて1.1未満であることを特徴とする。以下、本形態に係る電解液の構成成分についてまず説明し、その後、当該電解液の用途である二次電池に係る実施形態について説明する。 According to one embodiment of the present invention, a positive electrode in which a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material capable of occluding and releasing alkali metal ions is formed on the surface of the positive electrode current collector, and silicon is contained on the surface of the negative electrode current collector Provided is a secondary battery including a power generation element having a negative electrode on which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed and a separator for holding an electrolytic solution. The electrolytic solution is obtained by dissolving an alkali metal salt (MX) as a solute in methyltriglyme and methyltetraglyme as a solvent. The ratio (M G / M x ) between the total number of moles of methyltriglyme and methyltetraglyme (M G ) and the number of moles of alkali metal (X) (M x ) in the alkali metal salt (MX) is It is more than 0.9 and less than 1.1. Hereinafter, constituent components of the electrolytic solution according to the present embodiment will be described first, and then an embodiment according to a secondary battery that is an application of the electrolytic solution will be described.

<電解液>
電解液は、溶質としてのアルカリ金属塩(MX)が、溶媒としてのメチルトリグライムおよびメチルテトラグライムに溶解されてなる。
<Electrolyte>
The electrolytic solution is formed by dissolving an alkali metal salt (MX) as a solute in methyltriglyme and methyltetraglyme as a solvent.

[溶媒]
本形態では、メチルトリグライム(以下「G3」と略記する場合がある)およびメチルテトラグライム(以下「G4」と略記する場合がある)の混合液を溶媒として用いる。
[solvent]
In this embodiment, a mixed solution of methyltriglyme (hereinafter sometimes abbreviated as “G3”) and methyltetraglyme (hereinafter abbreviated as “G4”) is used as a solvent.

メチルトリグライム、メチルテトラグライムは、それぞれ以下の化学構造を有する。   Methyl triglyme and methyl tetraglyme have the following chemical structures, respectively.

このように、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの混合液を溶媒として用いることにより、メチルトリグライムまたはメチルテトラグライムのいずれか一方を単独で用いた場合と比較して、サイクル特性が有意に向上しうる。特に、当該サイクル特性向上の効果は、サイクル数が多くなった場合において、より顕著となる。より具体的には、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの混合液を溶媒として用いることにより50サイクル以降、さらには60サイクル以降、特に80サイクル以降において、サイクル特性が顕著に向上しうる。混合液とすることによりサイクル特性が向上するメカニズムは定かではないが、本発明者らは以下のように推測している。本発明者らの検討によると、ケイ素系負極へのアルカリ金属イオン(例えばリチウムイオン)の充電過程に着目すると、メチルトリグライムを単独で用いた場合よりも、メチルテトラグライムを単独で用いた場合の方が優れた結果が得られた。一方、放電過程に着目すると、メチルテトラグライムを単独で用いた場合よりも、メチルトリグライムを単独で用いた場合の方が優れた結果が得られた。したがって、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムを混合して使用する場合は、充電または放電のそれぞれの過程で反応に優位な活性種を利用することが可能となり、サイクル特性や電池容量が向上すると考えられる。   Thus, by using a mixed solution of methyltriglyme and methyltetraglyme as a solvent, cycle characteristics are significantly improved as compared with the case where either methyltriglyme or methyltetraglyme is used alone. sell. In particular, the effect of improving the cycle characteristics becomes more remarkable when the number of cycles is increased. More specifically, by using a mixed solution of methyltriglyme and methyltetraglyme as a solvent, cycle characteristics can be remarkably improved after 50 cycles, further after 60 cycles, particularly after 80 cycles. Although the mechanism by which the cycle characteristics are improved by using a mixed liquid is not clear, the present inventors presume as follows. According to the study by the present inventors, when attention is paid to the charging process of alkali metal ions (for example, lithium ions) to the silicon-based negative electrode, the case of using methyltetraglyme alone rather than the case of using methyltriglyme alone Gave better results. On the other hand, paying attention to the discharge process, better results were obtained when methyltriglyme was used alone than when methyltetraglyme was used alone. Therefore, when using a mixture of methyltriglyme and methyltetraglyme, it is possible to use active species superior in reaction in each process of charging or discharging, and it is considered that cycle characteristics and battery capacity are improved. .

メチルトリグライムとメチルテトラグライムとの混合比は、特に制限されない。ただし、サイクル特性をより一層向上させる観点から、当該メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの総モル数に対するメチルテトラグライムのモル数の割合が、10〜90モル%であることが好ましく、20〜80モル%であることがより好ましく、30〜70モル%であることがさらに好ましく、40〜60モル%であることが特に好ましく、45〜55モル%であることが最も好ましい。このような割合とすることにより、サイクル特性がより一層向上しうる。なお、後述するように、アルカリ金属塩(MX)の種類によってメチルトリグライムとメチルテトラグライムとの混合比の最適な範囲を適宜設定することもまた好ましい。   The mixing ratio of methyltriglyme and methyltetraglyme is not particularly limited. However, from the viewpoint of further improving the cycle characteristics, the ratio of the number of moles of methyltetraglyme to the total number of moles of methyltriglyme and methyltetraglyme is preferably 10 to 90 mol%, and 20 to 80 mol. % Is more preferable, 30 to 70 mol% is further preferable, 40 to 60 mol% is particularly preferable, and 45 to 55 mol% is most preferable. By setting such a ratio, the cycle characteristics can be further improved. As will be described later, it is also preferable to appropriately set the optimum range of the mixing ratio of methyltriglyme and methyltetraglyme according to the type of alkali metal salt (MX).

[溶質]
本形態では、アルカリ金属塩(MX)を溶質として用いる。
[Solute]
In this embodiment, an alkali metal salt (MX) is used as a solute.

アルカリ金属塩(MX)中のアルカリ金属(M)は、特に制限されず、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、フランシウム(Fr)のいずれも使用可能である。
なかでも、実用面、ならびに元素の存在量の観点から、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、およびカリウム(K)からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、リチウム(Li)を含むことがより好ましい。これらのアルカリ金属(M)は、1種のみを単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用しても構わない。なお、電解液中においては、グライムの酸素原子がアルカリ金属イオン(M)に配位し、錯体(錯塩)として存在しうる。
The alkali metal (M) in the alkali metal salt (MX) is not particularly limited, and is lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr). Either can be used.
Among these, from the viewpoint of practical use and the abundance of elements, it is preferable to include at least one selected from the group consisting of lithium (Li), sodium (Na), and potassium (K). It is more preferable to contain. These alkali metals (M) may be used alone or in combination of two or more. In the electrolytic solution, the oxygen atom of glyme can coordinate to an alkali metal ion (M + ) and exist as a complex (complex salt).

一方、アルカリ金属塩(MX)中のXも、特に制限されないが、グライムと錯体構造を形成した電解液の融点、粘性、イオン伝導性の観点から、Cl、Br、I、BF、PF、CFSO、ClO、CFCO、AsF、SbF、AlCl、N(FSO、N(CFSOおよびN(CFCFSOからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。なかでも、N(CFSO、N(FSOは、得られる錯体構造物の粘性が低く、イオン伝導性も1mS・cm−1を超え、電池用電解液の実用面でも十分使用に耐えうることから特に好適である。これらのXは、1種のみを単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用しても構わない。 On the other hand, X in the alkali metal salt (MX) is not particularly limited, but Cl, Br, I, BF 4 , and PF 6 are used from the viewpoint of the melting point, viscosity, and ionic conductivity of the electrolytic solution that forms a complex structure with glyme. , CF 3 SO 3 , ClO 4 , CF 3 CO 2 , AsF 6 , SbF 6 , AlCl 4 , N (FSO 2 ) 2 , N (CF 3 SO 2 ) 2 and N (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 It is preferable to include at least one selected from the group consisting of: Among these, N (CF 3 SO 2 ) 2 and N (FSO 2 ) 2 are low in viscosity of the resulting complex structure, have an ionic conductivity exceeding 1 mS · cm −1 , and are practical in terms of battery electrolytes. It is particularly suitable because it can sufficiently withstand use. These X may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

アルカリ金属塩(MX)の具体例としては、例えば、LiCl、LiBr、LiI、LiBF、LiPF、LiCFSO、LiClO、LiCFCO、LiAsF、LiSbF、LiAlCl、LiN(FSO、LiN(CFSOおよびLiN(CFCFSO、NaN(FSO、NaN(CFSO、NaN(CFCFSO、KN(FSO、KN(CFSO、KN(CFCFSOなどが挙げられるが、これに制限されない。 Specific examples of the alkali metal salt (MX), for example, LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiClO 4, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiN ( FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , NaN (FSO 2 ) 2 , NaN (CF 3 SO 2 ) 2 , NaN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , KN (FSO 2 ) 2 , KN (CF 3 SO 2 ) 2 , KN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2, and the like, but are not limited thereto.

なお、本願の出願後に開発されたアルカリ金属塩(MX)であっても、特許請求の範囲の規定を満たす限り、本願の技術的範囲に包含されうる。   Note that even an alkali metal salt (MX) developed after the filing of the present application can be included in the technical scope of the present application as long as the claims are satisfied.

本形態の電解液は、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの総モル数(M)とアルカリ金属塩(MX)中のアルカリ金属(X)のモル数(M)との比(M/M)が0.9を超えて1.1未満であることを必須とする。この範囲を外れると、サイクル特性が有意に低下しうる。M/Mが上記範囲を外れた場合にサイクル特性が低下する理由は定かではないが、本発明者らは、以下のように推測している。すなわち、M/Mが0.9以下となると、電解液中にグライムと錯体を形成することができない過剰なアルカリ金属塩(MX)が生じ、充放電反応の際に、強い還元力を有するケイ素系材料からなる負極活物質に還元分解されうる。この際に生じる副生成物が徐々に負極表面に堆積することによって、充放電反応が妨げられ、サイクル特性(特に長期サイクル特性)が低下するものと考えらえる。一方、M/Mが1.1以上となると、電解液中にアルカリ金属塩(MX)と錯体を形成することができない過剰なグライムが生じ、当該グライムのエチレンオキシド鎖が充放電反応の際に酸化分解されうる。この酸化分解によって生じる副生成物もまた電解液中に徐々に蓄積し、充放電反応に悪影響を及ぼすことによって、サイクル特性が低下すると考えられる。実際、本発明者らがM/M=0.9、1.0、1.1である電解液をそれぞれ調製して、作用極・対極ともにLi電極を使用したサイクリックボルタンメトリーにより各電解液の電気化学的安定性試験を行ったところ、M/M=0.9の電解液は、M/M=1.0の電解液と比較して、より高い電位で還元が起こることが分かった。また、M/M=1.1の電解液では大きな酸化ピークが観察されるのに対し、M/M=1.0の電解液では酸化ピークが全く観測されなかった。以上の結果より、M/Mを0.9超1.1未満とすることにより、電解液の電気化学的安定性が向上し、その結果、電池におけるサイクル特性が向上するものと考えられた。 The electrolytic solution of this embodiment has a ratio (M G / M) of the total number of moles (M G ) of methyltriglyme and methyltetraglyme to the number of moles (M x ) of alkali metal (X) in the alkali metal salt (MX). It is essential that M x ) is greater than 0.9 and less than 1.1. Outside this range, the cycle characteristics can be significantly degraded. The reason why the cycle characteristics are lowered when M G / M x is out of the above range is not clear, but the present inventors presume as follows. That is, when M G / M x is 0.9 or less, an excessive alkali metal salt (MX) that cannot form a complex with glyme is generated in the electrolytic solution, and a strong reducing power is exerted during the charge / discharge reaction. It can be reduced and decomposed into a negative electrode active material made of a silicon-based material. It can be considered that by-products generated at this time gradually accumulate on the surface of the negative electrode, the charge / discharge reaction is hindered, and the cycle characteristics (particularly the long-term cycle characteristics) deteriorate. On the other hand, when MG / Mx is 1.1 or more, excessive glyme that cannot form a complex with the alkali metal salt (MX) is generated in the electrolytic solution, and the ethylene oxide chain of the glyme undergoes charge / discharge reaction. It can be oxidatively decomposed. By-products generated by this oxidative decomposition also gradually accumulate in the electrolytic solution, and it is considered that the cycle characteristics are deteriorated by adversely affecting the charge / discharge reaction. In fact, the inventors prepared electrolytes with M G / M x = 0.9, 1.0, and 1.1, respectively, and performed each electrolysis by cyclic voltammetry using Li electrodes for both the working electrode and the counter electrode. When the electrochemical stability test of the liquid was performed, the electrolyte solution with M G / M x = 0.9 was reduced at a higher potential than the electrolyte solution with M G / M x = 1.0. I know it will happen. In addition, a large oxidation peak was observed in the electrolyte solution with M G / M x = 1.1, whereas no oxidation peak was observed in the electrolyte solution with M G / M x = 1.0. From the above results, it is considered that by making M G / M x more than 0.9 and less than 1.1, the electrochemical stability of the electrolytic solution is improved, and as a result, the cycle characteristics in the battery are improved. It was.

本発明は、上述のように、ケイ素を含有する負極活物質を用いた場合の二次電池におけるサイクル特性を向上させることを課題としている。ケイ素系負極は、従来のグラファイト等の炭素系負極と比較して反応性が高いため、特許文献1に記載の電解液を用いてケイ素系負極を備える二次電池を構成した場合、炭素系負極では起こらなかったアルカリ金属塩の還元分解が起こり、十分なサイクル特性が得られないものと推測される。本形態の二次電池は、電解液のM/Mを0.9超1.1未満とすることにより、このような還元分解が抑制され、サイクル特性が向上すると考えられる。 As described above, an object of the present invention is to improve cycle characteristics in a secondary battery when a negative electrode active material containing silicon is used. Since the silicon-based negative electrode has a higher reactivity than a conventional carbon-based negative electrode such as graphite, a carbon-based negative electrode is formed when a secondary battery including the silicon-based negative electrode is configured using the electrolytic solution described in Patent Document 1. It is presumed that reductive decomposition of the alkali metal salt that did not occur in this case occurred and sufficient cycle characteristics could not be obtained. In the secondary battery of the present embodiment, it is considered that such reductive decomposition is suppressed and cycle characteristics are improved by setting M G / M x of the electrolyte to be more than 0.9 and less than 1.1.

本形態の電解液は、アルカリ金属塩(MX)中のXが、N(CFSOである場合(例えば、アルカリ金属塩(MX)がLiN(CFSOである場合)は、メチルトリグライム(G3)およびメチルテトラグライム(G4)の総モル数に対するメチルテトラグライム(G4)のモル数の割合は、30〜70モル%であることが好ましく、40〜60モル%であることがより好ましい。また、アルカリ金属塩(MX)中のXが、N(FSOである場合(例えば、アルカリ金属塩(MX)がLiN(FSOである場合)は、メチルトリグライム(G3)およびメチルテトラグライム(G4)の総モル数に対するメチルテトラグライム(G4)のモル数の割合は、10〜70モル%であることが好ましく、30〜60モル%であることがより好ましい。このような範囲とすることによって、サイクル特性および電池容量をより一層向上させることができる。 In the electrolytic solution of this embodiment, when X in the alkali metal salt (MX) is N (CF 3 SO 2 ) 2 (for example, when the alkali metal salt (MX) is LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), The ratio of the number of moles of methyltetraglyme (G4) to the total number of moles of methyltriglyme (G3) and methyltetraglyme (G4) is preferably 30 to 70 mol%, and 40 to 60 mol% It is more preferable that When X in the alkali metal salt (MX) is N (FSO 2 ) 2 (for example, when the alkali metal salt (MX) is LiN (FSO 2 ) 2 ), methyltriglyme (G3) The ratio of the number of moles of methyltetraglyme (G4) to the total number of moles of methyltetraglyme (G4) is preferably 10 to 70% by mole, and more preferably 30 to 60% by mole. By setting it as such a range, cycling characteristics and a battery capacity can be improved further.

電解液(グライム錯体)の製造方法は特に制限はなく、メチルトリグライム、メチルテトラグライム、アルカリ金属塩を適宜混合することによって製造できる。例えば、メチルトリグライムと、メチルテトラグライムとを予め混合したグライム混合物に、アルカリ金属塩を加えて電解液を製造する方法;メチルトリグライムにリチウム塩を混合して得た混合物と、メチルテトラグライムにリチウム塩を混合して得た混合物とを混合して電解液を製造する方法;メチルトリグライムにリチウム塩を混合して得た混合物と、メチルテトラグライムとを混合して電解液を製造する方法;メチルテトラグライムにリチウム塩を混合して得た混合物と、メチルトリグライムとを混合して電解液を製造する方法などが挙げられるが、いずれの方法によっても本形態の電解液(グライム錯体)が得られる。   There is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of electrolyte solution (glyme complex), It can manufacture by mixing methyltriglyme, methyltetraglyme, and an alkali metal salt suitably. For example, a method of producing an electrolyte by adding an alkali metal salt to a glyme mixture in which methyltriglyme and methyltetraglyme are previously mixed; a mixture obtained by mixing lithium salt in methyltriglyme, and methyltetraglyme A method for producing an electrolytic solution by mixing a mixture obtained by mixing a lithium salt with methyl tetraglyme and a mixture obtained by mixing a lithium salt with methyltriglyme to produce an electrolytic solution Method: A method in which a mixture obtained by mixing lithium salt with methyltetraglyme and methyltriglyme are mixed to produce an electrolytic solution. The electrolytic solution of this embodiment (glyme complex) can be mentioned by any method. ) Is obtained.

混合の際の条件は、特に制限されないが、必要に応じて20〜80℃の温度下で均質になるまで攪拌混合することが好ましい。また、電解液の調製は、アルゴン、窒素、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。   The conditions for mixing are not particularly limited, but it is preferable to stir and mix as necessary at a temperature of 20 to 80 ° C. until it is homogeneous. Moreover, it is preferable to prepare electrolyte solution in inert gas atmosphere, such as argon, nitrogen, and helium.

電解液中の水分は電池反応に影響を及ぼすため不活性ガス中の水分は極力低く抑えることが重要であり、露点−60℃以下で作業を行うことが好ましい。とりわけ露点−70℃以下であることがより好ましい。   Since moisture in the electrolyte affects the battery reaction, it is important to keep moisture in the inert gas as low as possible, and it is preferable to work at a dew point of −60 ° C. or lower. In particular, the dew point is more preferably −70 ° C. or lower.

続いて、上述した電解液が用いられる本形態の二次電池について、リチウムイオン二次電池を例に挙げてその具体的な実施形態を説明する。ただし、本発明が、以下の実施形態のみには制限されるわけではない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Subsequently, specific embodiments of the secondary battery of the present embodiment in which the above-described electrolyte is used will be described by taking a lithium ion secondary battery as an example. However, the present invention is not limited only to the following embodiments. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

図1は、本発明の一実施形態に係る扁平型(積層型)の双極型ではないリチウムイオン二次電池(以下、単に「積層型電池」ともいう)の基本構成を模式的に表した断面概略図である。図1に示すように、本実施形態の積層型電池10は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素21が、外装体である電池外装材29の内部に封止された構造を有する。ここで、発電要素21は、正極と、セパレータ17と、負極とを積層した構成を有している。なお、セパレータ17を含めた電池外装材の内部には、上述した電解液が注液されている。正極は、正極集電体12の両面に正極活物質層15が配置された構造を有する。負極は、負極集電体11の両面に負極活物質層13が配置された構造を有する。具体的には、1つの正極活物質層15とこれに隣接する負極活物質層13とが、セパレータ17を介して対向するようにして、負極、電解質層および正極がこの順に積層されている。これにより、隣接する正極、電解質層および負極は、1つの単電池層19を構成する。したがって、図1に示す積層型電池10は、単電池層19が複数積層されることで、電気的に並列接続されてなる構成を有するともいえる。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a basic configuration of a lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “stacked battery”) that is not a flat (stacked) bipolar type according to an embodiment of the present invention. FIG. As shown in FIG. 1, the stacked battery 10 of the present embodiment has a structure in which a substantially rectangular power generation element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a battery exterior material 29 that is an exterior body. Have. Here, the power generation element 21 has a configuration in which a positive electrode, a separator 17, and a negative electrode are stacked. In addition, the electrolyte solution mentioned above is injected into the inside of the battery exterior material including the separator 17. The positive electrode has a structure in which the positive electrode active material layers 15 are disposed on both surfaces of the positive electrode current collector 12. The negative electrode has a structure in which the negative electrode active material layer 13 is disposed on both surfaces of the negative electrode current collector 11. Specifically, the negative electrode, the electrolyte layer, and the positive electrode are laminated in this order so that one positive electrode active material layer 15 and the negative electrode active material layer 13 adjacent thereto face each other with a separator 17 therebetween. Thereby, the adjacent positive electrode, electrolyte layer, and negative electrode constitute one unit cell layer 19. Therefore, it can be said that the stacked battery 10 shown in FIG. 1 has a configuration in which a plurality of single battery layers 19 are stacked and electrically connected in parallel.

なお、発電要素21の両最外層に位置する最外層負極集電体には、いずれも片面のみに負極活物質層13が配置されているが、両面に活物質層が設けられてもよい。すなわち、片面にのみ活物質層を設けた最外層専用の集電体とするのではなく、両面に活物質層がある集電体をそのまま最外層の集電体として用いてもよい。また、図1とは正極および負極の配置を逆にすることで、発電要素21の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片面または両面に正極活物質層が配置されているようにしてもよい。   In addition, although the negative electrode active material layer 13 is arrange | positioned only in the single side | surface at all the outermost layer negative electrode collectors located in both outermost layers of the electric power generation element 21, an active material layer may be provided in both surfaces. That is, instead of using a current collector dedicated to the outermost layer provided with an active material layer only on one side, a current collector having an active material layer on both sides may be used as it is as an outermost current collector. Further, by reversing the arrangement of the positive electrode and the negative electrode as compared with FIG. 1, the outermost positive electrode current collector is positioned on both outermost layers of the power generation element 21, and the outermost positive electrode current collector is disposed on one or both surfaces of the outermost layer positive electrode current collector. A positive electrode active material layer may be disposed.

正極集電体12および負極集電体11は、各電極(正極および負極)と導通される正極集電板(タブ)27および負極集電板(タブ)25がそれぞれ取り付けられ、電池外装材29の端部に挟まれるようにして電池外装材29の外部に導出される構造を有している。正極集電板27および負極集電板25はそれぞれ、必要に応じて正極リードおよび負極リード(図示せず)を介して、各電極の正極集電体12および負極集電体11に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられていてもよい。   The positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 11 are each provided with a positive electrode current collector plate (tab) 27 and a negative electrode current collector plate (tab) 25 that are electrically connected to the respective electrodes (positive electrode and negative electrode). It has the structure led out of the battery exterior material 29 so that it may be pinched | interposed into the edge part. The positive electrode current collector 27 and the negative electrode current collector 25 are ultrasonically welded to the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 11 of each electrode, respectively, via a positive electrode lead and a negative electrode lead (not shown) as necessary. Or resistance welding or the like.

なお、図1では、扁平型(積層型)の双極型ではない積層型電池を示したが、集電体の一方の面に電気的に結合した正極活物質層と、集電体の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層と、を有する双極型電極を含む双極型電池であってもよい。この場合、一の集電体が正極集電体および負極集電体を兼ねることとなる。以下、各部材について、さらに詳細に説明する。   Note that FIG. 1 shows a flat battery (stacked battery) that is not a bipolar battery, but a positive electrode active material layer that is electrically coupled to one surface of the current collector and the opposite side of the current collector. And a bipolar battery including a bipolar electrode having a negative electrode active material layer electrically coupled to the surface. In this case, one current collector also serves as a positive electrode current collector and a negative electrode current collector. Hereinafter, each member will be described in more detail.

[負極活物質層]
負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質としては、ケイ素系材料(ケイ素を含み、リチウムイオンを吸蔵放出することにより負極活物質として機能しうる材料)が必須に用いられる。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. As the negative electrode active material, a silicon-based material (a material containing silicon and capable of functioning as a negative electrode active material by occluding and releasing lithium ions) is essential.

負極活物質として用いられるケイ素系材料としては特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。例えば、ケイ素(Si)単体のほか、SiOなどのケイ素酸化物などが挙げられる。負極活物質は1種類であってもよいし、2種以上が併用されてもよい。 There is no restriction | limiting in particular as a silicon-type material used as a negative electrode active material, A conventionally well-known knowledge can be referred suitably. For example, silicon (Si) single addition, and a silicon oxide such as S iO. One type of negative electrode active material may be sufficient and 2 or more types may be used together.

より好ましい実施形態において、負極活物質は、ケイ素(Si)の単体を主成分として含む。なお、本明細書において、「主成分」とは、負極活物質層に含まれる負極活物質の総容量に占めるケイ素(Si)の単体の容量が50%以上であることを意味する。言い換えると、ケイ素(Si)単体の質量が10質量%以上であることを意味する。より大きい理論容量を達成可能であるという観点からは、好ましくは、当該質量は30質量%以上であり、より好ましくは50質量%以上であり、さらに好ましくは80質量%以上であり、特に好ましくは90質量%以上であり、最も好ましくは100質量%である。   In a more preferred embodiment, the negative electrode active material contains silicon (Si) as a main component. In this specification, the “main component” means that the single silicon (Si) capacity in the total capacity of the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer is 50% or more. In other words, it means that the mass of silicon (Si) alone is 10% by mass or more. From the viewpoint that a larger theoretical capacity can be achieved, the mass is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and particularly preferably. It is 90 mass% or more, Most preferably, it is 100 mass%.

なお、場合によっては、グラファイト(黒鉛)、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物(例えば、LiTi12)、ケイ素系材料以外の金属材料(例えば、スズ(Sn)など)など、ケイ素系材料以外の負極活物質が併用されてもよい。 In some cases, carbon materials such as graphite (graphite), soft carbon, and hard carbon, lithium-transition metal composite oxides (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ), and metal materials other than silicon-based materials (for example, tin) (Sn) etc.) and other negative electrode active materials other than silicon-based materials may be used in combination.

負極活物質層の積層方向の厚さは特に制限されない。ただし、電池特性に優れた電池を提供するという観点からは、好ましくは50nm〜100μmであり、より好ましくは100nm〜100μmであり、さらに好ましくは100nm〜50μmである。なお、負極活物質層はケイ素系材料からなる薄膜でありうる。かような薄膜は、負極活物質としてのケイ素系材料(例えば、ケイ素単体)を気相成膜プロセスにより集電体に蒸着させることにより形成されうる。かような気相成膜プロセスの具体的な形態について特に制限はなく、従来公知の手法が適宜採用されうる。一例としては、真空蒸着法、スパッタリング法(例えば、RFスパッタリング法)、化学気相蒸着(CVD)法などが例示されうる。かような手法によれば、簡便な手法により均一な厚さを有する負極活物質層が形成されうる。   The thickness in the stacking direction of the negative electrode active material layer is not particularly limited. However, from the viewpoint of providing a battery having excellent battery characteristics, the thickness is preferably 50 nm to 100 μm, more preferably 100 nm to 100 μm, and still more preferably 100 nm to 50 μm. The negative electrode active material layer can be a thin film made of a silicon-based material. Such a thin film can be formed by vapor-depositing a silicon-based material (for example, silicon alone) as a negative electrode active material on a current collector by a gas phase film forming process. There is no restriction | limiting in particular about the specific form of such a vapor-phase film-forming process, A conventionally well-known method can be employ | adopted suitably. As an example, a vacuum deposition method, a sputtering method (for example, RF sputtering method), a chemical vapor deposition (CVD) method, etc. can be illustrated. According to such a method, the negative electrode active material layer having a uniform thickness can be formed by a simple method.

あるいは、負極活物質層は、従来の一般的な活物質層と同様の形状であってもよい。すなわち、負極活物質層は、ケイ素系材料を含む負極活物質と、必要により添加されるバインダーや導電助剤等の添加剤とが混合されてなる合剤層の形態であってもよい。これにより、従来の一般的な活物質層作成プロセスに類似の手法により活物質層を作成することが可能である。かような形態において、粒子状活物質である負極活物質粒子のサイズについて特に制限はない。一例を挙げると、電池特性に優れた電池を提供するという観点からは、粒子状の負極活物質の平均粒子径は、好ましくは1nm〜100μmであり、より好ましくは1nm〜10μmであり、さらに好ましくは1〜500nmである。なお、かような形態の負極活物質層は、従来公知の合剤層の形状の負極活物質層と同様の液相プロセスにより作製されうる。例えば、まず、負極活物質層を構成する各成分(粒子状活物質ならびに、必要であればバインダーおよび導電助剤)を適量の溶媒(N−メチル−2−ピロリドンなど)に分散させて、スラリーを調整する。次いで、当該スラリーを集電体に塗布し、乾燥させることで、負極活物質層が作製されうる。   Alternatively, the negative electrode active material layer may have the same shape as a conventional general active material layer. That is, the negative electrode active material layer may be in the form of a mixture layer in which a negative electrode active material containing a silicon-based material and additives such as a binder and a conductive additive that are added as necessary are mixed. Thereby, it is possible to create an active material layer by a method similar to a conventional general active material layer creation process. In such a form, there is no restriction | limiting in particular about the size of the negative electrode active material particle which is a particulate active material. For example, from the viewpoint of providing a battery having excellent battery characteristics, the average particle diameter of the particulate negative electrode active material is preferably 1 nm to 100 μm, more preferably 1 nm to 10 μm, and still more preferably. Is 1 to 500 nm. In addition, the negative electrode active material layer of such a form can be produced by the same liquid phase process as a negative electrode active material layer in the form of a conventionally known mixture layer. For example, first, each component (particulate active material and, if necessary, a binder and a conductive aid) constituting the negative electrode active material layer is dispersed in an appropriate amount of solvent (N-methyl-2-pyrrolidone, etc.) Adjust. Subsequently, the negative electrode active material layer can be produced by applying the slurry to a current collector and drying the slurry.

負極活物質層がバインダーを含む場合には、水系バインダーを含むことが好ましい。水系バインダーは、原料としての水の調達が容易であることに加え、乾燥時に発生するのは水蒸気であるため、製造ラインへの設備投資が大幅に抑制でき、環境負荷の低減を図ることができるという利点がある。   When the negative electrode active material layer contains a binder, it is preferable to contain an aqueous binder. In addition to the easy procurement of water as a raw material, water-based binders can be greatly reduced in capital investment on the production line and reduced environmental load because it is water vapor that occurs during drying. There is an advantage.

水系バインダーとは水を溶媒もしくは分散媒体とするバインダーをいい、具体的には熱可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマー、水溶性高分子など、またはこれらの混合物が該当する。ここで、水を分散媒体とするバインダーとは、ラテックスまたはエマルジョンと表現される全てを含み、水と乳化または水に懸濁したポリマーを指し、例えば自己乳化するような系で乳化重合したポリマーラテックス類が挙げられる。   The water-based binder refers to a binder using water as a solvent or a dispersion medium, and specifically includes a thermoplastic resin, a polymer having rubber elasticity, a water-soluble polymer, or a mixture thereof. Here, the binder using water as a dispersion medium refers to a polymer that includes all expressed as latex or emulsion and is emulsified or suspended in water. For example, a polymer latex that is emulsion-polymerized in a system that self-emulsifies. Kind.

水系バインダーとしては、具体的にはスチレン系高分子(スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル共重合体等)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエンゴム、(メタ)アクリル系高分子(ポリエチルアクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルアクリレート、ポリメチルメタクリレート(メタクリル酸メチルゴム)、ポリプロピルメタクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリイソプロピルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリヘキシルメタクリレート、ポリエチルヘキシルアクリレート、ポリエチルヘキシルメタクリレート、ポリラウリルアクリレート、ポリラウリルメタクリレート等)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブタジエン、ブチルゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエピクロルヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリビニルピリジン、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂;ポリビニルアルコール(平均重合度は、好適には200〜4000、より好適には、1000〜3000、ケン化度は好適には80モル%以上、より好適には90モル%以上)およびその変性体(エチレン/酢酸ビニル=2/98〜30/70モル比の共重合体の酢酸ビニル単位のうちの1〜80モル%ケン化物、ポリビニルアルコールの1〜50モル%部分アセタール化物等)、デンプンおよびその変性体(酸化デンプン、リン酸エステル化デンプン、カチオン化デンプン等)、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩等)、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸(塩)、ポリエチレングリコール、(メタ)アクリルアミドおよび/または(メタ)アクリル酸塩の共重合体[(メタ)アクリルアミド重合体、(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル酸塩共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル(炭素数1〜4)エステル−(メタ)アクリル酸塩共重合体など]、スチレン−マレイン酸塩共重合体、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性体、ホルマリン縮合型樹脂(尿素−ホルマリン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂等)、ポリアミドポリアミンもしくはジアルキルアミン−エピクロルヒドリン共重合体、ポリエチレンイミン、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白、並びにマンナンガラクタン誘導体等の水溶性高分子などが挙げられる。これらの水系バインダーは1種単独で用いてもよいし、2種以上併用して用いてもよい。   Specific examples of water-based binders include styrene polymers (styrene-butadiene rubber, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-acrylic copolymer, etc.), acrylonitrile-butadiene rubber, methyl methacrylate-butadiene rubber, (meta ) Acrylic polymers (polyethyl acrylate, polyethyl methacrylate, polypropyl acrylate, polymethyl methacrylate (methyl methacrylate rubber), polypropyl methacrylate, polyisopropyl acrylate, polyisopropyl methacrylate, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhexyl acrylate , Polyhexyl methacrylate, polyethylhexyl acrylate, polyethylhexyl methacrylate, polylauryl acrylate, polylauryl meta Relate, etc.), polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polybutadiene, butyl rubber, fluororubber, polyethylene oxide, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polyacrylonitrile, polystyrene, ethylene-propylene-diene copolymer , Polyvinyl pyridine, chlorosulfonated polyethylene, polyester resin, phenol resin, epoxy resin; polyvinyl alcohol (average polymerization degree is preferably 200 to 4000, more preferably 1000 to 3000, and saponification degree is preferably 80. Mol% or more, more preferably 90 mol% or more) and a modified product thereof (saponified product of 1 to 80 mol% of vinyl acetate units of a copolymer of ethylene / vinyl acetate = 2/98 to 30/70 mol ratio) The 1 to 50 mol% partially acetalized vinyl alcohol), starch and modified products thereof (oxidized starch, phosphated starch, cationized starch, etc.), cellulose derivatives (carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, And their salts), polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid (salt), polyethylene glycol, (meth) acrylamide and / or (meth) acrylate copolymer [(meth) acrylamide polymer, (meth) acrylamide- (Meth) acrylate copolymer, alkyl (meth) acrylate (1 to 4 carbon atoms) ester- (meth) acrylate copolymer, etc.], styrene-maleate copolymer, polyacrylamide Mannich Denatured body , Formalin condensation type resins (urea-formalin resin, melamine-formalin resin, etc.), polyamide polyamine or dialkylamine-epichlorohydrin copolymer, polyethyleneimine, casein, soybean protein, synthetic protein, and mannangalactan derivatives Etc. These aqueous binders may be used alone or in combination of two or more.

上記水系バインダーは、結着性の観点から、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエンゴム、およびメタクリル酸メチルゴムからなる群から選択される少なくとも1つのゴム系バインダーを含むことが好ましい。さらに、結着性が良好であることから、水系バインダーはスチレン−ブタジエンゴムを含むことが好ましい。   The water-based binder may contain at least one rubber-based binder selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, methyl methacrylate-butadiene rubber, and methyl methacrylate rubber from the viewpoint of binding properties. preferable. Furthermore, it is preferable that the water-based binder contains a styrene-butadiene rubber because the binding property is good.

水系バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴムを用いる場合、塗工性向上の観点から、上記水溶性高分子を併用することが好ましい。スチレン−ブタジエンゴムと併用することが好適な水溶性高分子としては、ポリビニルアルコールおよびその変性体、デンプンおよびその変性体、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩等)、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸(塩)、またはポリエチレングリコールが挙げられる。中でも、バインダーとして、スチレン−ブタジエンゴムと、カルボキシメチルセルロースとを組み合わせることが好ましい。スチレン−ブタジエンゴムと、水溶性高分子との含有質量比は、特に制限されるものではないが、スチレン−ブタジエンゴム:水溶性高分子=1:0.3〜0.7であることが好ましい。   When styrene-butadiene rubber is used as the water-based binder, it is preferable to use the water-soluble polymer in combination from the viewpoint of improving coatability. Water-soluble polymers suitable for use in combination with styrene-butadiene rubber include polyvinyl alcohol and modified products thereof, starch and modified products thereof, cellulose derivatives (carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and salts thereof), polyvinyl Examples include pyrrolidone, polyacrylic acid (salt), or polyethylene glycol. Among them, it is preferable to combine styrene-butadiene rubber and carboxymethyl cellulose as a binder. The mass ratio of the styrene-butadiene rubber and the water-soluble polymer is not particularly limited, but is preferably styrene-butadiene rubber: water-soluble polymer = 1: 0.3 to 0.7. .

負極活物質層がバインダーを含む場合、負極活物質層に用いられるバインダーのうち、水系バインダーの含有量は80〜100質量%であることが好ましく、90〜100質量%であることが好ましく、100質量%であることが好ましい。水系バインダー以外のバインダーとしては、下記正極活物質層に用いられるバインダーが挙げられる。   When a negative electrode active material layer contains a binder, it is preferable that content of an aqueous binder is 80-100 mass% among the binders used for a negative electrode active material layer, and it is preferable that it is 90-100 mass%, 100 It is preferable that it is mass%. Examples of the binder other than the water-based binder include binders used in the following positive electrode active material layer.

負極活物質層中に含まれるバインダー量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは負極活物質層の全量100質量%に対して、0.5〜15質量%であり、より好ましくは1〜10質量%であり、さらに好ましくは2〜4質量%であり、最も好ましくは2.5〜3.5質量%である。水系バインダーは結着力が高いことから、有機溶媒系バインダーと比較して少量の添加で活物質層を形成できる。   The amount of the binder contained in the negative electrode active material layer is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding the active material, but is preferably 0 with respect to 100% by mass of the total amount of the negative electrode active material layer. It is 0.5-15 mass%, More preferably, it is 1-10 mass%, More preferably, it is 2-4 mass%, Most preferably, it is 2.5-3.5 mass%. Since the water-based binder has high binding power, the active material layer can be formed with a small amount of addition as compared with the organic solvent-based binder.

負極活物質層は、必要に応じて、導電助剤、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。   The negative electrode active material layer further includes a conductive additive, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolytic solution, etc.), and other additives such as a lithium salt for increasing ion conductivity, as necessary.

導電助剤とは、正極活物質層または負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。   The conductive assistant refers to an additive that is blended in order to improve the conductivity of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon materials such as carbon black such as acetylene black, graphite, and carbon fiber. When the active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.

電解質塩(リチウム塩)は、上述した電解液が負極活物質層へと浸透することで、負極活物質層中に含まれることになる。したがって、負極活物質層に含まれうるリチウム塩の具体的な形態は、上述した電解質を構成するリチウム塩と同様である。   Electrolyte salt (lithium salt) will be contained in a negative electrode active material layer because the electrolyte solution mentioned above osmose | permeates a negative electrode active material layer. Therefore, the specific form of the lithium salt that can be contained in the negative electrode active material layer is the same as the lithium salt that constitutes the electrolyte described above.

イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。   Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.

負極活物質層および後述の正極活物質層中に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。   The compounding ratio of the components contained in the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer described later is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion secondary batteries.

[正極活物質層]
正極活物質層は活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダー、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer contains an active material and, if necessary, other additives such as a conductive additive, a binder, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolyte, etc.), and a lithium salt for increasing ionic conductivity. An agent is further included.

正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質としては、例えば、LiMn、LiCoO、LiNiO、Li(Ni−Mn−Co)Oおよびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。より好ましくは、Li(Ni−Mn−Co)Oおよびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの(以下、単に「NMC複合酸化物」とも称する)が用いられる。NMC複合酸化物は、リチウム原子層と遷移金属(Mn、NiおよびCoが秩序正しく配置)原子層とが酸素原子層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を持ち、遷移金属Mの1原子あたり1個のLi原子が含まれ、取り出せるLi量が、スピネル系リチウムマンガン酸化物の2倍、つまり供給能力が2倍になり、高い容量を持つことができる。 The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material. Examples of the positive electrode active material include LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li (Ni—Mn—Co) O 2, and lithium-such as those obtained by replacing some of these transition metals with other elements. Examples include transition metal composite oxides, lithium-transition metal phosphate compounds, and lithium-transition metal sulfate compounds. In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination. Preferably, a lithium-transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material from the viewpoint of capacity and output characteristics. More preferably, Li (Ni—Mn—Co) O 2 and those in which some of these transition metals are substituted with other elements (hereinafter, also simply referred to as “NMC composite oxide”) are used. The NMC composite oxide has a layered crystal structure in which a lithium atomic layer and a transition metal (Mn, Ni, and Co are arranged in order) are stacked alternately via an oxygen atomic layer. One Li atom is contained, and the amount of Li that can be taken out is twice that of the spinel lithium manganese oxide, that is, the supply capacity is doubled, so that a high capacity can be obtained.

NMC複合酸化物は、上述したように、遷移金属元素の一部が他の金属元素により置換されている複合酸化物も含む。その場合の他の元素としては、Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Cr、Fe、B、Ga、In、Si、Mo、Y、Sn、V、Cu、Ag、Znなどが挙げられ、好ましくは、Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Crであり、より好ましくは、Ti、Zr、P、Al、Mg、Crであり、サイクル特性向上の観点から、さらに好ましくは、Ti、Zr、Al、Mg、Crである。   As described above, the NMC composite oxide includes a composite oxide in which a part of the transition metal element is substituted with another metal element. Other elements in that case include Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, Cr, Fe, B, Ga, In, Si, Mo, Y, Sn, V, Cu , Ag, Zn, etc., preferably Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, Cr, more preferably Ti, Zr, P, Al, Mg, From the viewpoint of improving cycle characteristics, Ti, Zr, Al, Mg, and Cr are more preferable.

NMC複合酸化物は、理論放電容量が高いことから、好ましくは、一般式(1):LiNiMnCo(但し、式中、a、b、c、d、xは、0.9≦a≦1.2、0<b<1、0<c≦0.5、0<d≦0.5、0≦x≦0.3、b+c+d=1を満たす。MはTi、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Crから選ばれる元素で少なくとも1種類である)で表される組成を有する。ここで、aは、Liの原子比を表し、bは、Niの原子比を表し、cは、Mnの原子比を表し、dは、Coの原子比を表し、xは、Mの原子比を表す。サイクル特性の観点からは、一般式(1)において、0.4≦b≦0.6であることが好ましい。なお、各元素の組成は、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)発光分析法により測定できる。 Since the NMC composite oxide has a high theoretical discharge capacity, it is preferable that the general formula (1): Li a Ni b Mn c Co d M x O 2 (where a, b, c, d, x Satisfies 0.9 ≦ a ≦ 1.2, 0 <b <1, 0 <c ≦ 0.5, 0 <d ≦ 0.5, 0 ≦ x ≦ 0.3, and b + c + d = 1. And at least one element selected from Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, and Cr. Here, a represents the atomic ratio of Li, b represents the atomic ratio of Ni, c represents the atomic ratio of Mn, d represents the atomic ratio of Co, and x represents the atomic ratio of M. Represents. From the viewpoint of cycle characteristics, it is preferable that 0.4 ≦ b ≦ 0.6 in the general formula (1). The composition of each element can be measured by, for example, inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry.

一般に、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)およびマンガン(Mn)は、材料の純度向上および電子伝導性向上という観点から、容量および出力特性に寄与することが知られている。Ti等は、結晶格子中の遷移金属を一部置換するものである。サイクル特性の観点からは、遷移元素の一部が他の金属元素により置換されていることが好ましく、特に一般式(1)において0<x≦0.3であることが好ましい。Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、SrおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種が固溶することにより結晶構造が安定化されるため、その結果、充放電を繰り返しても電池の容量低下が防止でき、優れたサイクル特性が実現し得ると考えられる。   In general, nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn) are known to contribute to capacity and output characteristics from the viewpoint of improving the purity of materials and improving electronic conductivity. Ti or the like partially replaces the transition metal in the crystal lattice. From the viewpoint of cycle characteristics, it is preferable that a part of the transition element is substituted with another metal element, and it is particularly preferable that 0 <x ≦ 0.3 in the general formula (1). Since at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, and Cr is dissolved, the crystal structure is stabilized. It is considered that the battery capacity can be prevented from decreasing even if the above is repeated, and that excellent cycle characteristics can be realized.

より好ましい実施形態としては、一般式(1)において、b、cおよびdが、0.44≦b≦0.51、0.27≦c≦0.31、0.19≦d≦0.26であることが、容量と耐久性とのバランスに優れる点で好ましい。   As a more preferable embodiment, in the general formula (1), b, c and d are 0.44 ≦ b ≦ 0.51, 0.27 ≦ c ≦ 0.31, 0.19 ≦ d ≦ 0.26. It is preferable that it is excellent in balance between capacity and durability.

なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。   Of course, positive electrode active materials other than those described above may be used.

正極活物質層に含まれる活物質の平均粒子径は特に制限されないが、高出力化の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。   The average particle size of the active material contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm from the viewpoint of increasing the output.

正極活物質層に用いられるバインダーとしては、特に限定されないが、例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)およびその塩、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのバインダーは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a binder used for a positive electrode active material layer, For example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC) and its salts, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber (SBR) ), Isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof, styrene / isoprene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof Thermoplastic polymers such as products, polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (F P), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) ), Fluororesin such as polyvinyl fluoride (PVF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP) -TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluorine rubber (VDF-PFP fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene Fluorine rubber (VDF-PFP-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFMVE-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene fluorine Examples thereof include vinylidene fluoride fluorine rubber such as rubber (VDF-CTFE fluorine rubber), epoxy resin, and the like. These binders may be used independently and may use 2 or more types together.

正極活物質層中に含まれるバインダー量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは活物質層に対して、0.5〜15質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。   The amount of the binder contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding the active material, but is preferably 0.5 to 15% by mass with respect to the active material layer. More preferably, it is 1-10 mass%.

バインダー以外のその他の添加剤については、上記負極活物質層の欄と同様のものを用いることができる。   About other additives other than a binder, the thing similar to the column of the said negative electrode active material layer can be used.

[セパレータ(電解質層)]
セパレータは、電解液を保持して正極と負極との間のリチウムイオン伝導性を確保する機能、および正極と負極との間の隔壁としての機能を有する。
[Separator (electrolyte layer)]
The separator has a function of holding the electrolytic solution to ensure lithium ion conductivity between the positive electrode and the negative electrode, and a function as a partition wall between the positive electrode and the negative electrode.

セパレータの形態としては、例えば、上記電解液を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータ等を挙げることができる。   Examples of the separator include a porous sheet separator or a nonwoven fabric separator made of a polymer or fiber that absorbs and holds the electrolyte solution.

ポリマーないし繊維からなる多孔性シートのセパレータとしては、例えば、微多孔質(微多孔膜)を用いることができる。該ポリマーないし繊維からなる多孔性シートの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン;これらを複数積層した積層体(例えば、PP/PE/PPの3層構造をした積層体など)、ポリイミド、アラミド、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)等の炭化水素系樹脂、ガラス繊維などからなる微多孔質(微多孔膜)セパレータが挙げられる。   As a separator for a porous sheet made of a polymer or fiber, for example, a microporous (microporous film) can be used. Specific examples of the porous sheet made of the polymer or fiber include polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); a laminate in which a plurality of these are laminated (for example, three layers of PP / PE / PP) And a microporous (microporous membrane) separator made of a hydrocarbon resin such as polyimide, aramid, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), glass fiber, and the like.

微多孔質(微多孔膜)セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできない。一例を示せば、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)、燃料電池自動車(FCV)などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で4〜60μmであることが望ましい。前記微多孔質(微多孔膜)セパレータの微細孔径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)であることが望ましい。   The thickness of the microporous (microporous membrane) separator cannot be uniquely defined because it varies depending on the intended use. For example, in applications such as secondary batteries for driving motors such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV), it may be 4 to 60 μm in a single layer or multiple layers. desirable. The fine pore diameter of the microporous (microporous membrane) separator is desirably 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nm).

不織布セパレータとしては、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル;PP、PEなどのポリオレフィン;ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた電解質により十分な電池特性が得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは5〜200μmであり、特に好ましくは10〜100μmである。   As the nonwoven fabric separator, cotton, rayon, acetate, nylon, polyester; polyolefins such as PP and PE; conventionally known ones such as polyimide and aramid are used alone or in combination. The bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated electrolyte. Furthermore, the thickness of the nonwoven fabric separator may be the same as that of the electrolyte layer, preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 100 μm.

ここで、セパレータは、樹脂多孔質基体の少なくとも一方の面に耐熱絶縁層が積層されたセパレータでありうる。耐熱絶縁層は、無機粒子およびバインダーを含むセラミック層である。耐熱絶縁層を有することによって、温度上昇の際に増大するセパレータの内部応力が緩和されるため熱収縮抑制効果が得られうる。また、耐熱絶縁層を有することによって、耐熱絶縁層付セパレータの機械的強度が向上し、セパレータの破膜が起こりにくい。さらに、熱収縮抑制効果および機械的強度の高さから、電気デバイスの製造工程でセパレータがカールしにくくなる。   Here, the separator may be a separator in which a heat-resistant insulating layer is laminated on at least one surface of the resin porous substrate. The heat-resistant insulating layer is a ceramic layer containing inorganic particles and a binder. By having the heat-resistant insulating layer, the internal stress of the separator that increases when the temperature rises is relieved, so that the effect of suppressing thermal shrinkage can be obtained. Moreover, by having a heat-resistant insulating layer, the mechanical strength of the separator with a heat-resistant insulating layer is improved, and it is difficult for the separator to break. Furthermore, the separator is less likely to curl in the electrical device manufacturing process due to the effect of suppressing thermal shrinkage and high mechanical strength.

このように、耐熱絶縁層としてのセラミック層が積層されてなる構造を有するセパレータにおいては、当該セラミック層が、発電要素の内部で発生したガスを前記発電要素の外部へと放出させるガス放出手段としても機能する。   As described above, in a separator having a structure in which ceramic layers as heat-resistant insulating layers are laminated, the ceramic layer serves as a gas release means for releasing the gas generated inside the power generation element to the outside of the power generation element. Also works.

また、本発明では、上述した電解液がセパレータ中に保持される。セパレータに保持される上述の電解液は、液体電解質の形態であってもよいし、ゲルポリマー電解質の形態であってもよい。ここで、ゲルポリマー電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマー(ホストポリマー)に、上記の電解液が注入されてなる構成を有する。電解質としてゲルポリマー電解質を用いることで電解質の流動性がなくなり、各層間のイオン伝導性を遮断することが容易になる点で優れている。マトリックスポリマー(ホストポリマー)として用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、およびこれらの共重合体等が挙げられる。かようなポリアルキレンオキシド系ポリマーには、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解しうる。   Moreover, in this invention, the electrolyte solution mentioned above is hold | maintained in a separator. The above-mentioned electrolytic solution held in the separator may be in the form of a liquid electrolyte or a gel polymer electrolyte. Here, the gel polymer electrolyte has a configuration in which the above-described electrolytic solution is injected into a matrix polymer (host polymer) made of an ion conductive polymer. Using a gel polymer electrolyte as the electrolyte is superior in that the fluidity of the electrolyte is lost and it is easy to block the ion conductivity between the layers. Examples of the ion conductive polymer used as the matrix polymer (host polymer) include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. In such polyalkylene oxide polymers, electrolyte salts such as lithium salts can be well dissolved.

ゲル電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(例えば、PEOやPPO)に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。   The matrix polymer of gel electrolyte can express excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte using an appropriate polymerization initiator. A polymerization treatment may be performed.

[集電体]
集電体を構成する材料に特に制限はないが、好適には金属が用いられる。
[Current collector]
There is no particular limitation on the material constituting the current collector, but a metal is preferably used.

具体的には、金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、銅、その他合金等などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、またはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点からは、アルミニウム、ステンレス、銅が好ましい。   Specifically, examples of the metal include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, copper, and other alloys. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil by which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Of these, aluminum, stainless steel, and copper are preferable from the viewpoints of electronic conductivity and battery operating potential.

集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はない。集電体の厚さは、通常は1〜100μm程度である。   The size of the current collector is determined according to the intended use of the battery. For example, if it is used for a large battery that requires a high energy density, a current collector having a large area is used. There is no particular limitation on the thickness of the current collector. The thickness of the current collector is usually about 1 to 100 μm.

[正極集電板および負極集電板]
集電板(25、27)を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板27と負極集電板25とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。
[Positive electrode current collector and negative electrode current collector]
The material which comprises a current collector plate (25, 27) is not restrict | limited in particular, The well-known highly electroconductive material conventionally used as a current collector plate for lithium ion secondary batteries can be used. As a constituent material of the current collector plate, for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof are preferable. From the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity, aluminum and copper are more preferable, and aluminum is particularly preferable. In addition, the same material may be used for the positive electrode current collecting plate 27 and the negative electrode current collecting plate 25, and different materials may be used.

[正極リードおよび負極リード]
また、図示は省略するが、集電体11と集電板(25、27)との間を正極リードや負極リードを介して電気的に接続してもよい。正極および負極リードの構成材料としては、公知のリチウムイオン二次電池において用いられる材料が同様に採用されうる。なお、外装から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。
[Positive lead and negative lead]
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, you may electrically connect between the collector 11 and the current collector plates (25, 27) via a positive electrode lead or a negative electrode lead. As a constituent material of the positive electrode and the negative electrode lead, materials used in known lithium ion secondary batteries can be similarly employed. In addition, heat-shrinkable heat-shrinkable parts are removed from the exterior so that they do not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by touching peripheral devices or wiring and causing leakage. It is preferable to coat with a tube or the like.

[電池外装体]
電池外装体29は、その内部に発電要素を封入する部材であり、発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースなどが用いられうる。該ラミネートフィルムとしては、例えば、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。また、外部から掛かる発電要素への群圧を容易に調整することができることから、外装体はアルミニウムを含むラミネートフィルムがより好ましい。
[Battery exterior]
The battery outer body 29 is a member that encloses the power generation element therein, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can cover the power generation element can be used. As the laminate film, for example, a laminate film having a three-layer structure in which PP, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used, but is not limited thereto. A laminate film is desirable from the viewpoint that it is excellent in high output and cooling performance, and can be suitably used for a battery for large equipment for EV and HEV. Moreover, since the group pressure to the electric power generation element applied from the outside can be adjusted easily, the exterior body is more preferably a laminate film containing aluminum.

以上で説明したリチウムイオン二次電池等の二次電池は、本形態の電解液を使用することにより、優れたサイクル特性を発揮し得る。よって、本形態の電解液を適用した二次電池は、電動車両の電源装置として好適である。   The secondary battery such as the lithium ion secondary battery described above can exhibit excellent cycle characteristics by using the electrolytic solution of this embodiment. Therefore, the secondary battery to which the electrolytic solution of this embodiment is applied is suitable as a power supply device for an electric vehicle.

以下、本発明を実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例のみに限定されるわけではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example and a comparative example, this invention is not necessarily limited only to a following example.

<電解液の調製>
[比較例1]
溶媒であるメチルトリグライム(G3)に、溶質であるリチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド([Li][N(CFSO、以下「LiTFSI」とも称する)を加え、60℃にて24時間以上スターラーを用いて混合撹拌し、電解液を調製した。この際、メチルトリグライムのモル数(MG3)とLiTFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG3/MLi)が1となるように添加量を調節した。なお、一連の作業は全て露点−60℃以下となるアルゴン雰囲気下のグローブボックス内で行なった。
<Preparation of electrolyte>
[Comparative Example 1]
Lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide ([Li] + [N (CF 3 SO 2 ) 2 ] , hereinafter also referred to as “LiTFSI”) as a solute is added to methyltriglyme (G3) as a solvent, The mixture was stirred using a stirrer at 60 ° C. for 24 hours or longer to prepare an electrolytic solution. In this case, to adjust the number of moles (M G3) and the number of moles of Li in LiTFSI (M Li) ratio of (M G3 / M Li) is the amount added to a 1 methyl triglyme. A series of operations were all performed in a glove box under an argon atmosphere with a dew point of −60 ° C. or lower.

[比較例2]
溶媒であるメチルトリグライム(G3)に代えて、メチルテトラグライム(G4)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電解液を調製した。この際、メチルテトラグライムのモル数(MG4)とLiTFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG4/MLi)が1となるように添加量を調節した。
[Comparative Example 2]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that methyltetraglyme (G4) was used in place of the solvent methyltriglyme (G3). In this case, to adjust the number of moles (M G4) and the number of moles of Li in LiTFSI (M Li) ratio of (M G4 / M Li) is the amount added to a 1-methyl tetraglyme.

[比較例3]
溶質であるLiTFSIに代えて、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド([Li][N(FSO、以下「LiFSI」とも称する)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電解液を調製した。この際、メチルトリグライムのモル数(MG3)とLiFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG3/MLi)が1となるように添加量を調節した。
[Comparative Example 3]
The same as Example 1 except that lithium bis (fluorosulfonyl) imide ([Li] + [N (FSO 2 ) 2 ] , hereinafter also referred to as “LiFSI”) was used instead of LiTFSI as a solute. The electrolyte solution was prepared by the method. In this case, to adjust the number of moles (M G3) and the number of moles of Li in LiFSI (M Li) ratio of (M G3 / M Li) is the amount added to a 1 methyl triglyme.

[比較例4]
溶媒であるメチルトリグライム(G3)に代えて、メチルテトラグライム(G4)を用いたこと以外は、実施例3と同様の方法で電解液を調製した。この際、メチルテトラグライムのモル数(MG4)とLiFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG4/MLi)が1となるように添加量を調節した。
[Comparative Example 4]
An electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that methyltetraglyme (G4) was used in place of the solvent methyltriglyme (G3). In this case, to adjust the number of moles (M G4) and the number of moles of Li in LiFSI (M Li) ratio of (M G4 / M Li) is the amount added to a 1-methyl tetraglyme.

[比較例5]
メチルトリグライムのモル数(MG3)とLiTFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG3/MLi)が0.9となるように添加量を調節したこと以外は、実施例1と同様の方法で電解液を調製した。
[Comparative Example 5]
Except that the number of moles of methyl triglyme (M G3) and the number of moles of Li in LiTFSI (M Li) and a ratio of (M G3 / M Li) was adjusted the amount so that the 0.9, implemented An electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 1.

[比較例6]
メチルトリグライムのモル数(MG3)とLiTFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG3/MLi)が1.1となるように添加量を調節したこと以外は、実施例1と同様の方法で電解液を調製した。
[Comparative Example 6]
Except that the number of moles of methyl triglyme (M G3) and the number of moles of Li in LiTFSI (M Li) and a ratio of (M G3 / M Li) was adjusted to amount to 1.1, performed An electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 1.

[比較例7]
メチルテトラグライムのモル数(MG4)とLiTFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG4/MLi)が0.9となるように添加量を調節したこと以外は、実施例2と同様の方法で電解液を調製した。
[Comparative Example 7]
Except that the number of moles of methyl tetraglyme (M G4) and the number of moles of Li in LiTFSI (M Li) and a ratio of (M G4 / M Li) was adjusted the amount so that the 0.9, implemented An electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 2.

[比較例8]
メチルテトラグライムのモル数(MG4)とLiTFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG4/MLi)が1.1となるように添加量を調節したこと以外は、実施例2と同様の方法で電解液を調製した。
[Comparative Example 8]
Except that the number of moles of methyl tetraglyme (M G4) and the number of moles of Li in LiTFSI (M Li) and a ratio of (M G4 / M Li) was adjusted to amount to 1.1, performed An electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 2.

[実施例1]
比較例1と同様の方法で、溶媒であるメチルトリグライム(G3)に、溶質であるLiTFSIを加え、60℃にて24時間以上スターラーを用いて混合撹拌し、リチウム塩メチルトリグライム溶媒和イオン液体(Li(G3)TFSI)を調製した。この際、メチルトリグライムのモル数(MG3)とLiTFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG3/MLi)が1となるように添加量を調節した。また、比較例2と同様の方法で、溶媒であるメチルテトラグライム(G4)に、溶質であるLiTFSIを加え、60℃にて24時間以上スターラーを用いて混合撹拌し、リチウム塩メチルテトラグライム溶媒和イオン液体(Li(G4)TFSI)を調製した。この際、メチルテトラグライムのモル数(MG4)とLiTFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG4/MLi)が1となるように添加量を調節した。
[Example 1]
In the same manner as in Comparative Example 1, solute LiTFSI was added to the solvent methyltriglyme (G3), mixed and stirred using a stirrer for 24 hours or more at 60 ° C., and lithium salt methyltriglyme solvated ion A liquid (Li (G3) TFSI) was prepared. In this case, to adjust the number of moles (M G3) and the number of moles of Li in LiTFSI (M Li) ratio of (M G3 / M Li) is the amount added to a 1 methyl triglyme. Further, in the same manner as in Comparative Example 2, LiTFSI as a solute was added to methyltetraglyme (G4) as a solvent, and mixed and stirred using a stirrer for 24 hours or more at 60 ° C., and a lithium salt methyltetraglyme solvent. A ionic liquid (Li (G4) TFSI) was prepared. In this case, to adjust the number of moles (M G4) and the number of moles of Li in LiTFSI (M Li) ratio of (M G4 / M Li) is the amount added to a 1-methyl tetraglyme.

そして、Li(G3)TFSIと、Li(G4)TFSIとを、Li(G3)TFSIおよびLi(G4)TFSIの総モル数に対し、Li(G3)TFSIのモル数の割合が30モル%となるように量りとり、60℃にて24時間以上スターラーを用いて混合撹拌し、電解液を調製した。なお、一連の作業は全て露点−60℃以下となるアルゴン雰囲気下のグローブボックス内で行なった。   And the ratio of the number of moles of Li (G3) TFSI is 30 mole% with respect to the total number of moles of Li (G3) TFSI and Li (G4) TFSI, with Li (G3) TFSI and Li (G4) TFSI. The mixture was weighed and mixed and stirred at 60 ° C. for 24 hours or more using a stirrer to prepare an electrolytic solution. A series of operations were all performed in a glove box under an argon atmosphere with a dew point of −60 ° C. or lower.

[実施例2]
Li(G3)TFSIおよびLi(G4)TFSIの総モル数に対する、Li(G3)TFSIのモル数の割合を50モル%としたこと以外は、実施例1と同様の方法で電解液を調製した。
[Example 2]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of moles of Li (G3) TFSI to the total number of moles of Li (G3) TFSI and Li (G4) TFSI was 50 mole%. .

[実施例3]
Li(G3)TFSIおよびLi(G4)TFSIの総モル数に対する、Li(G3)TFSIのモル数の割合を70モル%としたこと以外は、実施例1と同様の方法で電解液を調製した。
[Example 3]
An electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of moles of Li (G3) TFSI to the total number of moles of Li (G3) TFSI and Li (G4) TFSI was 70 mole%. .

[実施例4]
比較例3と同様の方法で、溶媒であるメチルトリグライム(G3)に、溶質であるLiFSIを加え、60℃にて24時間以上スターラーを用いて混合撹拌し、リチウム塩メチルトリグライム溶媒和イオン液体(Li(G3)FSI)を調製した。この際、メチルトリグライムのモル数(MG3)とLiFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG3/MLi)が1となるように添加量を調節した。また、比較例4と同様の方法で、溶媒であるメチルテトラグライム(G4)に、溶質であるLiFSIを加え、60℃にて24時間以上スターラーを用いて混合撹拌し、リチウム塩メチルテトラグライム溶媒和イオン液体(Li(G4)FSI)を調製した。この際、メチルテトラグライムのモル数(MG4)とLiFSI中のLiのモル数(MLi)との比(MG4/MLi)が1となるように添加量を調節した。
[Example 4]
In the same manner as in Comparative Example 3, LiFSI as a solute was added to methyltriglyme (G3) as a solvent, mixed and stirred using a stirrer for 24 hours or more at 60 ° C., and lithium salt methyltriglyme solvated ion A liquid (Li (G3) FSI) was prepared. In this case, to adjust the number of moles (M G3) and the number of moles of Li in LiFSI (M Li) ratio of (M G3 / M Li) is the amount added to a 1 methyl triglyme. Further, in the same manner as in Comparative Example 4, LiFSI as a solute was added to methyltetraglyme (G4) as a solvent, and mixed and stirred using a stirrer for 24 hours or more at 60 ° C., and a lithium salt methyltetraglyme solvent. A ionic liquid (Li (G4) FSI) was prepared. In this case, to adjust the number of moles (M G4) and the number of moles of Li in LiFSI (M Li) ratio of (M G4 / M Li) is the amount added to a 1-methyl tetraglyme.

そして、Li(G3)FSIと、Li(G4)FSIとを、Li(G3)FSIおよびLi(G4)FSIの総モル数に対し、Li(G3)FSIのモル数の割合が10モル%となるように量りとり、60℃にて24時間以上スターラーを用いて混合撹拌し、電解液を調製した。なお、一連の作業は全て露点−60℃以下となるアルゴン雰囲気下のグローブボックス内で行なった。   And the ratio of the number of moles of Li (G3) FSI is 10 mol% with respect to the total number of moles of Li (G3) FSI and Li (G4) FSI. The mixture was weighed and mixed and stirred at 60 ° C. for 24 hours or more using a stirrer to prepare an electrolytic solution. A series of operations were all performed in a glove box under an argon atmosphere with a dew point of −60 ° C. or lower.

[実施例5]
Li(G3)FSIおよびLi(G4)FSIの総モル数に対する、Li(G3)FSIのモル数の割合を30モル%としたこと以外は、実施例4と同様の方法で電解液を調製した。
[Example 5]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 4 except that the ratio of the number of moles of Li (G3) FSI to the total number of moles of Li (G3) FSI and Li (G4) FSI was 30 mol%. .

[実施例6]
Li(G3)FSIおよびLi(G4)FSIの総モル数に対する、Li(G3)FSIのモル数の割合を50モル%としたこと以外は、実施例4と同様の方法で電解液を調製した。
[Example 6]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 4 except that the ratio of the number of moles of Li (G3) FSI to the total number of moles of Li (G3) FSI and Li (G4) FSI was 50 mol%. .

[実施例7]
Li(G3)FSIおよびLi(G4)FSIの総モル数に対する、Li(G3)FSIのモル数の割合を70モル%としたこと以外は、実施例4と同様の方法で電解液を調製した。
[Example 7]
An electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 4 except that the ratio of the number of moles of Li (G3) FSI to the total number of moles of Li (G3) FSI and Li (G4) FSI was set to 70 mol%. .

<負極の作製>
まず、負極集電体として、ニッケル箔(厚み20μm)を準備した。次いで、このニッケル箔の表面に、RFスパッタ法により負極活物質層であるアモルファスケイ素薄膜(厚み100nm)を形成して、負極を作製した。
<Production of negative electrode>
First, a nickel foil (thickness 20 μm) was prepared as a negative electrode current collector. Next, an amorphous silicon thin film (thickness: 100 nm) as a negative electrode active material layer was formed on the surface of the nickel foil by RF sputtering to produce a negative electrode.

<評価用セルの作製>
上記で作製した負極と、対極であるリチウム箔とで、セパレータ(厚み25μmのポリプロピレン多孔質膜)を2枚挟持し、セパレータに上記で調製した電解液を注入した。これら積層体を市販のHSセル(宝泉社製)内に収納して、ねじ止めにて封止することで評価用セルを完成させた。なお、一連の作業は全て露点−60℃以下となるアルゴン雰囲気下のグローブボックス内で行なった。
<Production of evaluation cell>
Two separators (25 μm thick polypropylene porous membrane) were sandwiched between the negative electrode prepared above and a lithium foil as a counter electrode, and the electrolytic solution prepared above was injected into the separator. These laminated bodies were housed in a commercially available HS cell (manufactured by Hosen Co., Ltd.) and sealed with screws to complete an evaluation cell. A series of operations were all performed in a glove box under an argon atmosphere with a dew point of −60 ° C. or lower.

<電池の評価(サイクル試験)>
実施例1〜7および比較例1〜8で調製した電解液を用いて作製した評価用セルについて、サイクル試験の評価を行なった。具体的には、0.5Cレートの電流を一定のまま通電させて充電・放電を繰り返すことで、サイクル試験を実施した。充電は、開回路電圧の状態から評価用セルを極間電位差が5mVとなるまで所定の電流を流すことで行った。また、放電は、充電と同じく0.5Cレートの定電値のまま極間電位差が2Vとなるまで一定の電流を流すことで実施した。以上の評価は、30℃一定に保持された恒温槽内で実施した。充電容量、放電容量は、ともに充電過程、放電過程それぞれにおける総通電量を積算することで求めた。サイクル試験は、この充電過程、放電過程を所定の回数繰り返すことで行った。そして、5サイクル目における放電容量を100%とした場合の、各サイクルでの放電容量の割合(放電容量維持率%)を算出した。結果を表1に示す。
<Evaluation of battery (cycle test)>
A cycle test was evaluated for the evaluation cells prepared using the electrolyte solutions prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8. Specifically, a cycle test was performed by repeating charging and discharging by energizing a current at a constant rate of 0.5C. Charging was performed by flowing a predetermined current from the open circuit voltage state until the potential difference between the electrodes reached 5 mV. In addition, discharging was performed by flowing a constant current until the potential difference between the electrodes reached 2 V while maintaining a constant current value of 0.5 C rate as in the case of charging. The above evaluation was carried out in a thermostatic chamber kept constant at 30 ° C. Both the charge capacity and the discharge capacity were obtained by integrating the total energization amount in each of the charge process and the discharge process. The cycle test was performed by repeating this charging process and discharging process a predetermined number of times. And the ratio (discharge capacity maintenance ratio%) of the discharge capacity in each cycle when the discharge capacity in the fifth cycle was 100% was calculated. The results are shown in Table 1.

表1の結果より、メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの混合溶媒を用い、かつ、M/Mが0.9を超えて1.1未満である実施例1〜7は、比較例1〜8よりも放電容量維持率が高いことが示された。なお、実施例1と比較例2とを対比すると、30サイクル後では比較例2の方が放電容量維持率は僅かに高くなったが、50サイクル後では実施例2の方が有意に高くなることが示された。 From the results in Table 1, Examples 1 to 7 using a mixed solvent of methyltriglyme and methyltetraglyme and M G / M x exceeding 0.9 and less than 1.1 are Comparative Examples 1 to It was shown that the discharge capacity retention rate was higher than 8. When Example 1 is compared with Comparative Example 2, the discharge capacity retention rate of Comparative Example 2 is slightly higher after 30 cycles, but that of Example 2 is significantly higher after 50 cycles. It was shown that.

実施例1〜3と比較例1〜2とを対比すると、M/Mが1.0で一定であっても、溶媒をメチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの混合溶媒とすることにより、有意に放電容量維持率が向上することが分かった。特に、実施例2と比較例1〜2と対比すると、比較例1〜2ではサイクル数が多くなるにつれ著しく放電容量維持率が低下するのに対し、実施例2では極めて高い放電容量が維持されることが示された。 When Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are compared, even if M G / M x is constant at 1.0, it is significant that the solvent is a mixed solvent of methyl triglyme and methyltetraglyme. It was found that the discharge capacity retention rate was improved. In particular, when Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 are compared, in Comparative Examples 1 and 2, the discharge capacity retention rate decreases significantly as the number of cycles increases, whereas in Example 2, extremely high discharge capacity is maintained. Rukoto has been shown.

また、比較例1〜2と比較例5〜8との対比より、M/Mを0.9または1.1とすると、30サイクル後の放電容量維持率が有意に低下することが分かった。これは電解液中でアルカリ金属塩またはグライムが過剰となることにより、電解液の電気的安定性が低下することが原因であると推測された。 Further, from the comparison between Comparative Example 5-8 and Comparative Example 1-2, when the M G / M x 0.9 or 1.1, found that the discharge capacity retention rate after 30 cycles is significantly reduced It was. This was presumed to be caused by a decrease in the electrical stability of the electrolytic solution due to an excess of alkali metal salt or glyme in the electrolytic solution.

10 リチウムイオン二次電池(積層型電池)、
11 負極集電体、
12 正極集電体、
13 負極活物質層、
15 正極活物質層、
17 セパレータ、
19 単電池層、
21 発電要素、
25 負極集電板、
27 正極集電板、
29 電池外装材。
10 Lithium ion secondary battery (stacked battery),
11 negative electrode current collector,
12 positive electrode current collector,
13 negative electrode active material layer,
15 positive electrode active material layer,
17 separator,
19 cell layer,
21 power generation elements,
25 negative current collector,
27 positive current collector,
29 Battery exterior material.

Claims (5)

正極集電体の表面にアルカリ金属イオンを吸蔵放出可能な正極活物質を含む正極活物質層が形成されてなる正極と、
負極集電体の表面にケイ素単体を含有する負極活物質を含む負極活物質層が形成されてなる負極と、
電解液を保持するセパレータと、
を有する発電要素を備え、
前記電解液は、溶質としてのアルカリ金属塩(MX)が、溶媒としてのメチルトリグライムおよびメチルテトラグライムに溶解されてなり、
前記メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの総モル数(M)と前記アルカリ金属塩(MX)中のアルカリ金属(X)のモル数(M)との比(M/M)は、0.9を超えて1.1未満である、二次電池。
A positive electrode formed by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material capable of occluding and releasing alkali metal ions on the surface of the positive electrode current collector;
A negative electrode in which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material containing silicon alone is formed on the surface of the negative electrode current collector;
A separator for holding an electrolyte solution;
A power generation element having
The electrolytic solution is obtained by dissolving an alkali metal salt (MX) as a solute in methyltriglyme and methyltetraglyme as a solvent,
The ratio (M G / M x ) of the total number of moles (M G ) of methyltriglyme and methyltetraglyme to the number of moles (M x ) of alkali metal (X) in the alkali metal salt (MX) is: A secondary battery that is greater than 0.9 and less than 1.1.
前記アルカリ金属塩(MX)におけるXは、Cl、Br、I、BF、PF、CFSO、ClO、CFCO、AsF、SbF、AlCl、N(FSO、N(CFSOおよびN(CFCFSOからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の二次電池。 X in the alkali metal salt (MX) is Cl, Br, I, BF 4 , PF 6 , CF 3 SO 3 , ClO 4 , CF 3 CO 2 , AsF 6 , SbF 6 , AlCl 4 , N (FSO 2 ). 2. The secondary battery according to claim 1, which is at least one selected from the group consisting of 2 , N (CF 3 SO 2 ) 2 and N (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 . 前記アルカリ金属塩(MX)におけるXは、N(CFSOであり、
当該メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの総モル数に対するメチルテトラグライムのモル数の割合は、30〜70モル%である、請求項1に記載の二次電池。
X in the alkali metal salt (MX) is N (CF 3 SO 2 ) 2 ;
The secondary battery according to claim 1, wherein a ratio of the number of moles of methyltetraglyme to the total number of moles of methyltriglyme and methyltetraglyme is 30 to 70 mol%.
前記アルカリ金属塩(MX)におけるXは、N(FSOであり、
当該メチルトリグライムおよびメチルテトラグライムの総モル数に対するメチルテトラグライムのモル数の割合は、10〜70モル%である、請求項1に記載の二次電池。
X in the alkali metal salt (MX) is N (FSO 2 ) 2 ;
The secondary battery according to claim 1, wherein a ratio of the number of moles of methyltetraglyme to the total number of moles of methyltriglyme and methyltetraglyme is 10 to 70 mol%.
前記アルカリ金属塩(MX)におけるアルカリ金属(M)は、Li、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。   The secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the alkali metal (M) in the alkali metal salt (MX) is at least one selected from the group consisting of Li, Na, and K.
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