JP6483943B2 - Lithium secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は非水電解液を用いたリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolyte.

リチウム二次電池は、高エネルギー密度を有するため、移動体通信機器用電源、携帯用情報端末用電源などとして利用され、端末の普及と共にその市場が急速に伸びており、安全性の確保、サイクル特性、ハイレート特性及びエネルギー密度の向上、高温保存特性等の改良を目的として、さまざまな研究がなされている。   Since lithium secondary batteries have high energy density, they are used as power sources for mobile communication devices, power sources for portable information terminals, etc., and the market is rapidly expanding with the spread of terminals, securing safety, cycle Various studies have been made for the purpose of improving characteristics, high rate characteristics, energy density, high temperature storage characteristics and the like.

近年では、電子機器の小型化・軽量化又は電動自動車の開発に伴って、大容量、高出力のリチウム二次電池の開発が望まれており、そのため、リチウム二次電池の非水電解液に難燃性液体としてイオン性液体を使用することが検討されている。   In recent years, with the development of smaller and lighter electronic devices and the development of electric vehicles, the development of large-capacity, high-power lithium secondary batteries is desired, and therefore, for nonaqueous electrolytes of lithium secondary batteries It has been considered to use an ionic liquid as a flame retardant liquid.

特許文献1には、リチウム塩を含む非水電解質液と、難黒鉛化性炭素の負極を含むリチウム二次電池が開示されているが、満足できるサイクル特性ではない。
特許文献2には、リチウム塩を含む非水電解液を架橋性ポリマーで固体化した電解質を有するリチウム電池が開示されているが、溶媒の固体化により放電容量が低下しサイクル特性が十分でない。
特許文献3には、非水電解質液がリチウム塩を含むイオン性液体であるリチウム二次電池が開示されているが、サイクル特性が満足できるものではない。
Patent Document 1 discloses a lithium secondary battery including a non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt and a negative electrode of non-graphitizable carbon, but the cycle characteristics are not satisfactory.
Patent Document 2 discloses a lithium battery having an electrolyte in which a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt is solidified with a crosslinkable polymer, but the discharge capacity is reduced due to the solidification of the solvent and the cycle characteristics are not sufficient.
Patent Document 3 discloses a lithium secondary battery in which the non-aqueous electrolyte solution is an ionic liquid containing a lithium salt, but the cycle characteristics are not satisfactory.

特開2009−26542号公報JP, 2009-26542, A 特開2009−277413号公報JP, 2009-277413, A 特開2007−207675号公報JP 2007-207675 A

以上のように種々の検討が行われている中で、例えば、炭素の負極とイオン性液体の組み合わせを用いたリチウム二次電池は、有機溶媒系の電池と比較すると内部抵抗が高く、出力特性が不十分であり、サイクル特性等が不十分であるという問題があった。   Among various investigations as described above, for example, a lithium secondary battery using a combination of a carbon negative electrode and an ionic liquid has high internal resistance as compared to an organic solvent-based battery, and output characteristics And the cycle characteristics etc. are insufficient.

加えて、正極活物質としてリチウム含有マンガン酸系物質を使用すると、高温でのサイクル特性が劣化するという問題があった。これは、高温下で正極からのMn成分の溶出を伴うためであると考えられている。このため、Mnの一部を他元素でドープ置換する方法、リチウム含有マンガン酸系物質の合成方法、リチウム含有マンガン酸系物質の粒子表面の改質等の種々の取り組みがなされているが、リチウム二次電池において、高温保存特性及びサイクル特性及び金属成分溶出の抑制等の電池性能のさらなる向上が求められているのが実情であった。   In addition, when the lithium-containing manganic acid-based material is used as the positive electrode active material, there is a problem that the cycle characteristics at high temperatures are deteriorated. This is considered to be due to the elution of the Mn component from the positive electrode under high temperature. Therefore, various efforts have been made such as a method of doping and replacing a part of Mn with another element, a method of synthesizing a lithium-containing manganic acid-based material, and modification of the particle surface of a lithium-containing manganic acid-based material In the secondary battery, it is a fact that further improvement of battery performance such as high temperature storage characteristics and cycle characteristics and suppression of metal component elution is required.

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、本発明の目的は、正極からのMn成分溶出を抑制する事で高温保存特性に優れ、正負極に良質な被膜を形成する事でサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することにある。   The present invention has been made focusing on the above circumstances, and the object of the present invention is to form a high quality film on the positive and negative electrodes by suppressing the elution of the Mn component from the positive electrode and having excellent high temperature storage characteristics. To provide a lithium ion secondary battery having excellent cycle characteristics.

本発明者らは、リチウム二次電池において、正極活物質としてリチウム含有マンガン酸系物質を使用した場合に、非水電解液中に特定の電解質を含有させることにより、電極上に被膜が形成され、その結果、電極の劣化が抑制され、正極からのMn成分溶出を抑制し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。   The present inventors formed a film on an electrode by containing a specific electrolyte in a non-aqueous electrolyte when a lithium-containing manganic acid-based material is used as a positive electrode active material in a lithium secondary battery. As a result, it has been found that the deterioration of the electrode can be suppressed and the elution of the Mn component from the positive electrode can be suppressed, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明のリチウム二次電池は、
一般式 LixMnabyで表され、元素MはNi、Co、Al、Si、Zr、Ti、Fe、Mg及びVよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b)≦2.1、0<x≦2、1≦a≦3、0≦b≦1.0、3≦y≦4.5であるリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として含有する正極、
リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含有する負極、及び
非水電解液を備えたリチウム二次電池であって、
前記非水電解液は、電解質(1)として
一般式(1):(XSO2)(X’SO2)N-Li+
(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物、及びカーボネート系溶媒を含むことを特徴とする。
That is, the lithium secondary battery of the present invention is
The element M is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg and V, which is represented by the general formula Li x Mn a M b O y ; Lithium transition metal complex oxide satisfying 9 ≦ (a + b) ≦ 2.1, 0 <x ≦ 2, 1 ≦ a ≦ 3, 0 ≦ b ≦ 1.0, 3 ≦ y ≦ 4.5 as a positive electrode active material Containing positive electrode,
1. A lithium secondary battery comprising a negative electrode containing a negative electrode active material capable of absorbing and desorbing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte,
The non-aqueous electrolyte has a general formula (1): (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N Li + as the electrolyte (1)
(X, X ′ each represents a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one of X and X ′ is a fluorine atom) And a carbonate solvent.

前記非水電解液は、電解質としてさらに電解質(2)を含み、前記電解質(2)は、
M’PFc(Cm2m+16-c(M’はアルカリ金属イオン、0≦c≦6、1≦m≦2)、
M’BFd(Cn2n+14-d(M’はアルカリ金属イオン、0≦d≦4、1≦n≦2)、及び
M’AsF6(M’はアルカリ金属イオン)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の塩化合物であることが好ましい。
The non-aqueous electrolyte further includes an electrolyte (2) as an electrolyte, and the electrolyte (2) is
M′PF c (C m F 2m + 1 ) 6-c (M ′ is an alkali metal ion, 0 ≦ c ≦ 6, 1 ≦ m ≦ 2),
M′BF d (C n F 2n + 1 ) 4-d (where M ′ is an alkali metal ion, 0 ≦ d ≦ 4, 1 ≦ n ≦ 2), and M′AsF 6 (M ′ is an alkali metal ion) It is preferable that it is at least one salt compound selected from the group consisting of

このとき、前記非水電解液中に含まれる電解質(2)の濃度は、電解質(1)と電解質(2)との合計量に対して10〜99.9mol%であることが好ましい。   At this time, the concentration of the electrolyte (2) contained in the non-aqueous electrolyte solution is preferably 10 to 99.9 mol% with respect to the total amount of the electrolyte (1) and the electrolyte (2).

前記電解質(2)がLiPF6である態様、前記カーボネート系溶媒が環状カーボネート類及び鎖状カーボネート類を含む態様は、いずれも本発明の好ましい実施態様である。 The aspect in which the electrolyte (2) is LiPF 6 and the aspect in which the carbonate solvent contains cyclic carbonates and linear carbonates are all preferred embodiments of the present invention.

前記一般式(1)で表される化合物は、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドであることが好ましい。   The compound represented by the general formula (1) is preferably lithium bis (fluorosulfonyl) imide.

前記リチウム遷移金属複合酸化物が、LiMn24(マンガン酸リチウム)であることが好ましい。 The lithium transition metal composite oxide is preferably a LiMn 2 O 4 (lithium manganate).

本発明によれば、正極からのMn成分溶出を抑制する事で高温保存特性に優れ、正負極に良質な被膜を形成する事でサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a lithium ion secondary battery excellent in high-temperature storage characteristics by suppressing the elution of the Mn component from the positive electrode, and excellent in cycle characteristics by forming a good film on the positive and negative electrodes. .

図1は、満充電した本発明のリチウム二次電池の高温保存特性を示す図である(横軸は60℃で保存した期間(月)、縦軸は容量維持率を示す)。FIG. 1 is a graph showing the high temperature storage characteristics of the fully charged lithium secondary battery of the present invention (the horizontal axis represents the period of storage at 60 ° C. (month), and the vertical axis represents the capacity retention rate). 図2は、満充電した本発明のリチウム二次電池の高温保存特性を示す図である(横軸は60℃で保存した期間(月)、縦軸は容量維持率を示す)。FIG. 2 is a graph showing the high-temperature storage characteristics of the fully charged lithium secondary battery of the present invention (the horizontal axis represents the period of storage at 60 ° C. (month), and the vertical axis represents the capacity retention rate). 図3は、満充電した本発明のリチウム二次電池の高温保存特性を示す図である(横軸は60℃で保存した期間(月)、縦軸はセルOCVを示す)。FIG. 3 is a graph showing the high temperature storage characteristics of the fully charged lithium secondary battery of the present invention (the horizontal axis represents the period of storage at 60 ° C. (month), and the vertical axis represents the cell OCV). 図4は、満充電した本発明のリチウム二次電池の高温保存特性を示す図である(横軸は60℃で保存した期間(月)、縦軸は抵抗上昇%を示す)。FIG. 4 is a graph showing the high-temperature storage characteristics of the fully charged lithium secondary battery of the present invention (the horizontal axis represents the period of storage at 60 ° C. (month), and the vertical axis represents the increase in resistance). 図5は、30℃における本発明のリチウム二次電池によるサイクル特性の改善を示す図である(横軸はサイクル数、縦軸は容量維持率を示す)。FIG. 5 is a diagram showing improvement of cycle characteristics by the lithium secondary battery of the present invention at 30 ° C. (the horizontal axis shows the number of cycles and the vertical axis shows the capacity retention rate).

<リチウム二次電池>
本発明のリチウム二次電池は、
一般式 LixMnabyで表され、元素MはNi、Co、Al、Si、Zr、Ti、Fe、Mg及びVよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b)≦2.1、0<x≦2、1≦a≦3、0≦b≦1.0、3≦y≦4.5であるリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として含有する正極、
リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含有する負極、及び
非水電解液を備えたリチウム二次電池であって、
上記非水電解液は、電解質(1)として
一般式(1);(XSO2)(X’SO2)N-Li+
(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物、及びカーボネート系溶媒を含むところに特徴を有する。
かかるリチウム二次電池によれば、非水電解液が電解質(1)を含むと、電極上に被膜を形成し、電極上での非水電解液の分解を抑制する事ができる。また正極のMn成分溶出を抑制することができ、内部抵抗の上昇を抑制し、放電電圧を高い値に維持する事ができる。さらに非水電解液がさらに電解質(2)を含む場合、リチウム塩の電気伝導率を高める事ができ、充放電における正極、負極間でリチウムイオンの移動を良好にする事ができる。また正極集電体の不動態化を促進し、劣化を抑制する事が出来る。
<Lithium rechargeable battery>
The lithium secondary battery of the present invention is
The element M is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg and V, which is represented by the general formula Li x Mn a M b O y ; Lithium transition metal complex oxide satisfying 9 ≦ (a + b) ≦ 2.1, 0 <x ≦ 2, 1 ≦ a ≦ 3, 0 ≦ b ≦ 1.0, 3 ≦ y ≦ 4.5 as a positive electrode active material Containing positive electrode,
1. A lithium secondary battery comprising a negative electrode containing a negative electrode active material capable of absorbing and desorbing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte,
The above non-aqueous electrolyte has a general formula (1); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N Li + as the electrolyte (1)
(X, X ′ each represents a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one of X and X ′ is a fluorine atom) And a carbonate-based solvent.
According to the lithium secondary battery, when the non-aqueous electrolyte contains the electrolyte (1), a film can be formed on the electrode, and the decomposition of the non-aqueous electrolyte on the electrode can be suppressed. Further, it is possible to suppress the elution of the Mn component of the positive electrode, to suppress the rise of the internal resistance, and to maintain the discharge voltage at a high value. Furthermore, when the non-aqueous electrolytic solution further contains the electrolyte (2), the electric conductivity of the lithium salt can be increased, and the movement of lithium ions can be improved between the positive electrode and the negative electrode in charge and discharge. In addition, passivation of the positive electrode current collector can be promoted and deterioration can be suppressed.

<正極>
以下に、本発明のリチウム二次電池に使用される正極について説明する。
<Positive electrode>
Below, the positive electrode used for the lithium secondary battery of this invention is demonstrated.

<正極活物質>
本発明のリチウム二次電池において、正極活物質は、一般式 LixMnabyで表され、元素MはNi、Co、Al、Si、Zr、Ti、Fe、Mg及びVよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b)≦2.1、0<x≦2、1≦a≦3、0≦b≦1.0、3≦y≦4.5であるリチウム遷移金属複合酸化物を含有する。前記リチウム遷移金属複合酸化物は、単独で又は2種以上を併用して使用することができる。
<Positive electrode active material>
In the lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode active material is represented by the general formula Li x Mn a M b O y , and the element M consists of Ni, Co, Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg and V At least one element selected from the group consisting of 1.9 ≦ (a + b) ≦ 2.1, 0 <x ≦ 2, 1 ≦ a ≦ 3, 0 ≦ b ≦ 1.0, 3 ≦ y ≦ 4. 5 contains a lithium transition metal complex oxide. The lithium transition metal complex oxides can be used alone or in combination of two or more.

前記一般式において1.9≦(a+b)≦2.1であり、リチウム二次電池が好適な特性を呈する観点から、好ましくは2.0≦(a+b)≦2.1であり、より好ましくは(a+b)=2である。   In the general formula, 1.9 ≦ (a + b) ≦ 2.1, and in view of the lithium secondary battery exhibiting suitable characteristics, preferably 2.0 ≦ (a + b) ≦ 2.1, and more preferably (A + b) = 2.

前記一般式において0<x≦2であり、好ましくは0.5≦x≦2、より好ましくは0.5≦x≦1.5、さらに好ましくは0.5≦x≦1、より一層好ましくはx=1である。xが0であると酸化物中のLiサイトがNi等の元素で置換されることになるため、実質的な容量低下を招くおそれがあり、xが2より大きいと、初回の不可逆容量が増えて効率が低下するおそれがある。   In the above general formula, 0 <x ≦ 2, preferably 0.5 ≦ x ≦ 2, more preferably 0.5 ≦ x ≦ 1.5, still more preferably 0.5 ≦ x ≦ 1, still more preferably It is x = 1. When x is 0, the Li site in the oxide is substituted by an element such as Ni, which may cause a substantial capacity reduction, and when x is larger than 2, the first time irreversible capacity increases. Efficiency may be reduced.

前記一般式において1≦a≦3であり、好ましくは1≦a≦2.5、より好ましくは1.2≦a≦2.5、さらに好ましくは1.5≦a≦2.0、より一層好ましくはa=2である。aが1未満であると酸化物の充電時の熱安定性が低下するおそれがあり、aが3より大きいと、正極活物質の容量低下に繋がるおそれがある。   In the above general formula, 1 ≦ a ≦ 3, preferably 1 ≦ a ≦ 2.5, more preferably 1.2 ≦ a ≦ 2.5, still more preferably 1.5 ≦ a ≦ 2.0 Preferably, a = 2. If a is less than 1, the thermal stability at the time of charge of the oxide may be reduced, and if a is more than 3, the capacity of the positive electrode active material may be reduced.

前記一般式において0≦b≦1.0であり、好ましくは0≦b≦0.8、より好ましくは0≦b≦0.7、さらに好ましくは0≦b≦0.6、より一層好ましくは0≦b≦0.5、さらに一層好ましくはb=0である。   In the above general formula, 0 ≦ b ≦ 1.0, preferably 0 ≦ b ≦ 0.8, more preferably 0 ≦ b ≦ 0.7, still more preferably 0 ≦ b ≦ 0.6, still more preferably 0 ≦ b ≦ 0.5, still more preferably b = 0.

前記一般式において3≦y≦4.5であり、好ましくは3.5≦y≦4.5であり、より好ましくはy=4である。   In the above general formula, 3 ≦ y ≦ 4.5, preferably 3.5 ≦ y ≦ 4.5, and more preferably y = 4.

前記リチウム遷移金属複合酸化物において、x、a、b及びyの最も好ましい組み合わせは(a+b)=2、a=2、b=0、x=1、y=4又は(a+b)=2、a=1.5、b=0.5、x=1、y=4である。よって、前記リチウム遷移金属複合酸化物の最も好ましいものは、LiMn24、LiNi0.5Mn1.54である。 In the lithium transition metal complex oxide, the most preferable combination of x, a, b and y is (a + b) = 2, a = 2, b = 0, x = 1, y = 4 or (a + b) = 2, a = 1.5, b = 0.5, x = 1, y = 4 Therefore, the most preferable lithium transition metal composite oxide is LiMn 2 O 4 or LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 .

前記リチウム遷移金属複合酸化物の正極活物質の表面に、特定の物質をドープさせてもよく、ドープに用いられる物質としては、Ni、Co、Al、Si、Zr、Ti、Fe、Mg及びV等が挙げられる。   The surface of the positive electrode active material of the lithium transition metal complex oxide may be doped with a specific material, and the materials used for the doping include Ni, Co, Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg and V Etc.

前記正極活物質は、前記リチウム遷移金属複合酸化物を主成分とする。正極活物質は、前記リチウム遷移金属複合酸化物を、好ましくは50〜100質量%、より好ましくは70〜100質量%、さらに好ましくは90〜100質量%含有する。   The positive electrode active material contains the lithium transition metal complex oxide as a main component. The positive electrode active material preferably contains 50 to 100% by mass, more preferably 70 to 100% by mass, and still more preferably 90 to 100% by mass of the lithium transition metal composite oxide.

本発明において、正極活物質は、本発明の効果を奏する限り、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、LiAPO4(A=Fe、Mn、Ni、Co)などのオリビン構造を有する化合物、遷移金属を複数取り入れた固溶材料(電気化学的に不活性な層状のLi2MnO3と、電気化学的に活性な層状のLiM’’O(M’’=Co、Niなどの遷移金属)との固溶体)などを用いてもよい。これらを単独で使用してもよく、複数組み合わせて使用してもよい。 In the present invention, as long as the positive electrode active material exhibits the effects of the present invention, a plurality of compounds having an olivine structure such as lithium cobaltate, lithium nickelate, LiAPO 4 (A = Fe, Mn, Ni, Co), and a plurality of transition metals A solid solution material (a solid solution of an electrochemically inactive layered Li 2 MnO 3 and an electrochemically active layered LiM′′O (M ′ ′ = transition metal such as Co, Ni)) Or the like may be used. These may be used alone or in combination of two or more.

前記正極活物質は、当業者に公知の製造方法により製造されたものであればよく、製造方法としては、例えば、電解合成したMnO2とLi2CO3、LiOHを混合して750〜800℃で焼成する方法、電解合成したMnO2とLi2CO3を混合して800℃程度で焼成し、徐冷し、数回粉砕する方法、水熱合成したMn34とLiOHを混合し、750〜820℃で焼成する方法等が挙げられる。 The positive electrode active material may be manufactured by a manufacturing method known to those skilled in the art, and as the manufacturing method, for example, the electrosynthesized MnO 2 , Li 2 CO 3 , and LiOH are mixed to obtain 750 to 800 ° C. A method of baking by, a method of mixing electrolytically synthesized MnO 2 and Li 2 CO 3 , baking at about 800 ° C., slow cooling and pulverizing several times, mixing hydrothermally synthesized Mn 3 O 4 and LiOH, The method of baking at 750-820 degreeC etc. are mentioned.

正極は、正極活物質、導電助剤、結着剤及び分散用溶媒などを含む正極活物質組成物が正極集電体に担持されているものであり、通常シート状である。
正極の製造方法は、例えば、正極集電体に正極活物質組成物をドクターブレード法などで塗工したり、浸漬した後に、乾燥する方法;正極活物質組成物を混練成形し乾燥して得たシートを正極集電体に導電性接着剤を介して接合し、プレス、乾燥する方法;液状潤滑剤を添加した正極活物質組成物を正極集電体上に成形した後、液状潤滑剤を除去し、次いで一軸又は多軸方向に延伸する方法などが挙げられる。
The positive electrode is one in which a positive electrode active material composition containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, a dispersing agent and the like is supported on a positive electrode current collector, and is usually in the form of a sheet.
The method of manufacturing the positive electrode is, for example, a method of coating or immersing the positive electrode active material composition on the positive electrode current collector by the doctor blade method or the like and then drying it; it is obtained by kneading, forming and drying the positive electrode active material composition. Method of bonding the obtained sheet to the positive electrode current collector via the conductive adhesive, pressing and drying; after forming the positive electrode active material composition to which the liquid lubricant is added on the positive electrode current collector, the liquid lubricant It may be removed and then uniaxially or multiaxially stretched.

正極集電体の材料としては特に限定されず、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなどの導電性金属を用いることができる。中でも、薄膜に加工しやすく、安価であるという観点から、アルミニウムが好ましい。   It does not specifically limit as a material of a positive electrode collector, For example, electroconductive metals, such as aluminum, aluminum alloy, and titanium, can be used. Among them, aluminum is preferable from the viewpoint of being easily processed into a thin film and being inexpensive.

導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、金属粉末材料、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相法炭素繊維などが挙げられる。   As a conductive support agent, acetylene black, carbon black, graphite, metal powder material, single-walled carbon nanotube, multi-walled carbon nanotube, vapor grown carbon fiber and the like can be mentioned.

結着剤(バインダー)としては、ポリビニリデンジフルオリド(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系樹脂;スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ニトリルブタジエンゴムなどの合成ゴム;ポリアミドイミドなどのポリアミド系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリ(メタ)アクリル系樹脂;ポリアクリル酸;カルボキシメチルセルロース(CMC)などのセルロース系樹脂などが挙げられる。これらの結着剤は単独で使用してもよく、複数種を混合して使用してもよい。また、これらの結着剤は溶媒に溶けた状態であっても、溶媒に分散した状態であっても構わない。   As a binder (binder), fluorinated resins such as polyvinylidene difluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE); Synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber (SBR) and nitrile butadiene rubber; such as polyamide imide Polyamide resins; Polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; Poly (meth) acrylic resins; Polyacrylic acids; Cellulose resins such as carboxymethyl cellulose (CMC). These binders may be used alone or in combination of two or more. Further, these binders may be in a state of being dissolved in a solvent or in a state of being dispersed in a solvent.

導電助剤及び結着剤の配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性などを考慮して適宜調整することができる。   The compounding amount of the conductive support agent and the binder can be appropriately adjusted in consideration of the purpose of use of the battery (such as emphasis on output and emphasis on energy), ion conductivity, and the like.

正極を製造する際にして、正極活物質組成物に用いられる溶媒としては、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、アセトン、エタノール、酢酸エチル、水などが挙げられる。   Examples of the solvent used in the positive electrode active material composition when producing the positive electrode include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, acetone, ethanol, ethyl acetate, water and the like.

<非水電解液>
<一般式(1)で表される化合物(以下、電解質(1)ともいう)>
本発明の使用される非水電解液は、一般式(1);(XSO2)(X’SO2)N-Li+で表される化合物{式中、X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。}(電解質(1))を含むことを特徴とする。上記一般式(1)で表される化合物を非水電解液中に含むことにより、電極上に被膜を形成し、電極上での非水電解液の分解を抑制する事ができる。また正極のMn成分溶出を抑制することができ、内部抵抗の上昇を抑制し、放電電圧を高い値に維持する事ができる。その結果として高温保存特性及びサイクル特性を改善することができる。また、非水電解液は、電解質(1)、カーボネート系溶媒を必須とし、さらに後述の電解質(2)を含んでもよいが、イオン性液体に通常使用されるトリエチルアンモニウム、エチルメチルイミダゾリウム、ブチルメチルイミダゾリウム、1−メチル−1−プロピルピロリジニウム、メチルプロピルピペリジニウム等は含まないことが好ましい。
<Non-aqueous electrolyte>
<Compound represented by General Formula (1) (hereinafter, also referred to as electrolyte (1))>
The non-aqueous electrolyte used in the present invention is a compound represented by the general formula (1); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N Li + (wherein X and X ′ each represents a fluorine atom, It represents a C1-C6 alkyl group or a C1-C6 fluoroalkyl group, and at least one of X and X 'is a fluorine atom. } (Electrolyte (1)). By including the compound represented by the above general formula (1) in the non-aqueous electrolyte, a film can be formed on the electrode, and the decomposition of the non-aqueous electrolyte on the electrode can be suppressed. Further, it is possible to suppress the elution of the Mn component of the positive electrode, to suppress the rise of the internal resistance, and to maintain the discharge voltage at a high value. As a result, high temperature storage characteristics and cycle characteristics can be improved. In addition, the non-aqueous electrolytic solution essentially includes an electrolyte (1) and a carbonate-based solvent, and may further contain an electrolyte (2) described later, but triethylammonium, ethylmethylimidazolium, butyl commonly used for ionic liquids It is preferable not to include methyl imidazolium, 1-methyl-1-propyl pyrrolidinium, methyl propyl piperidinium and the like.

上記一般式(1)中、X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。炭素数1〜6のアルキル基としては、直鎖状のアルキル基であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。炭素数1〜6のフルオロアルキル基としては、上記アルキル基が有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。上記アルキル基又はフルオロアルキル基の中でも、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましい。一般式(1)で表される好ましい化合物としては、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(メチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(エチルスルホニル)イミドが挙げられ、より好ましくはリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミドであり、さらに好ましくはリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)である。   In the above general formula (1), X and X 'each represents a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one of X and X' is a fluorine atom . As a C1-C6 alkyl group, it is preferable that it is a linear alkyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group is mentioned. As a C1-C6 fluoroalkyl group, what the one part or all part of the hydrogen atom which the said alkyl group has was substituted by the fluorine atom is mentioned, For example, a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group And fluoroethyl group, difluoroethyl group, trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group and the like. Among the above alkyl group or fluoroalkyl group, trifluoromethyl group and pentafluoroethyl group are preferable. Preferred compounds represented by the general formula (1) include lithium bis (fluorosulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (trifluoromethylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (methylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) ) (Pentafluoroethylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (ethylsulfonyl) imide, and more preferably lithium bis (fluorosulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (trifluoromethylsulfonyl) imide, lithium (fluoro sulfonyl) imide And sulfonyl) (pentafluoroethylsulfonyl) imide, more preferably lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI).

本発明のリチウム二次電池の非水電解液においては、電解質(1)は主たる電解質としてもよいし、他の電解質を主たる電解質としてもよい。他の電解質を主たる電解質とする場合は、後述する電解質(2)が主たる電解質となることが好ましい。
本発明のリチウム二次電池中の非水電解液中の一般式(1)で表される化合物(電解質(1))の濃度は、電解質(1)を主たる電解質とする場合は、0.1mol/L以上、飽和濃度以下であることが好ましい。より好ましくは0.1mol/L〜2.5mol/Lであり、さらに好ましくは0.3mol/L〜2mol/L、特に好ましくは0.4mol/L〜1.5mol/Lであり、最も好ましくは0.5mol/L〜1.2mol/Lである。電解質(1)の濃度が高すぎると非水電解液の粘度が高くなって電気伝導度が低下し、電池性能が充分に発現しないおそれがあり、電解質(1)の濃度が低いと、イオン量が少なくなる傾向があり、電解液の電気伝導度が不十分となるおそれがある。電解質(1)以外の電解質を主たる電解質とする場合は、電解質(1)の濃度は、好ましくは0.01mol/L〜2mol/L、より好ましくは0.05mol/L〜1mol/L、さらに好ましくは0.1mol/L〜0.5mol/Lである。電解質(1)の濃度が0.01mol/L未満である場合は、電極上の被膜形成が充分でなく、所望の電池性能が得られないおそれがある。電解質(1)の濃度が2mol/Lを超える場合は非水電解液の粘度が高くなり電気伝導度が低下し電池性能が充分に発揮できないおそれがある。
In the non-aqueous electrolyte solution of the lithium secondary battery of the present invention, the electrolyte (1) may be a main electrolyte or another electrolyte may be a main electrolyte. When using another electrolyte as a main electrolyte, it is preferable that electrolyte (2) mentioned later becomes a main electrolyte.
The concentration of the compound (electrolyte (1)) represented by the general formula (1) in the non-aqueous electrolytic solution in the lithium secondary battery of the present invention is 0.1 mol when the electrolyte (1) is the main electrolyte It is preferable that the concentration is not less than / L and not more than the saturation concentration. More preferably, it is 0.1 mol / L to 2.5 mol / L, still more preferably 0.3 mol / L to 2 mol / L, particularly preferably 0.4 mol / L to 1.5 mol / L, and most preferably It is 0.5 mol / L to 1.2 mol / L. If the concentration of the electrolyte (1) is too high, the viscosity of the non-aqueous electrolyte will increase and the electrical conductivity may decrease, and battery performance may not be sufficiently exhibited. If the concentration of the electrolyte (1) is low, the ion amount Tends to decrease, and the electric conductivity of the electrolyte may be insufficient. When an electrolyte other than the electrolyte (1) is used as the main electrolyte, the concentration of the electrolyte (1) is preferably 0.01 mol / L to 2 mol / L, more preferably 0.05 mol / L to 1 mol / L, further preferably Is 0.1 mol / L to 0.5 mol / L. If the concentration of the electrolyte (1) is less than 0.01 mol / L, the film formation on the electrode may not be sufficient, and the desired battery performance may not be obtained. When the concentration of the electrolyte (1) exceeds 2 mol / L, the viscosity of the non-aqueous electrolytic solution may be increased, the electrical conductivity may be decreased, and the battery performance may not be sufficiently exhibited.

電解質(1)は、市販品を使用してもよく、また、従来公知の方法により合成したものを用いてもよい。   As the electrolyte (1), a commercially available product may be used, or one synthesized by a conventionally known method may be used.

<電解質(2)>
本発明のリチウム二次電池においては、前記非水電解液が、電解質としてさらに電解質(2)を含み、前記電解質(2)が、
M’PFc(Cm2m+16-c(M’はアルカリ金属イオン、0≦c≦6、1≦m≦2)、
M’BFd(Cn2n+14-d(M’はアルカリ金属イオン、0≦d≦4、1≦n≦2)、及び
M’AsF6(M’はアルカリ金属イオン)よりなる群から選ばれる少なくとも1種の塩化合物であることが好ましい。
<Electrolyte (2)>
In the lithium secondary battery of the present invention, the non-aqueous electrolyte further contains an electrolyte (2) as an electrolyte, and the electrolyte (2) is
M′PF c (C m F 2m + 1 ) 6-c (M ′ is an alkali metal ion, 0 ≦ c ≦ 6, 1 ≦ m ≦ 2),
M′BF d (C n F 2n + 1 ) 4-d (where M ′ is an alkali metal ion, 0 ≦ d ≦ 4, 1 ≦ n ≦ 2), and M′AsF 6 (M ′ is an alkali metal ion) It is preferable that it is at least one salt compound selected from the group consisting of

M’はアルカリ金属イオンを表し、アルカリ金属イオンとしては、Li、Na、K、Rb、Cs及びFrが挙げられる。
M’PFc(Cm2m+16-cにおいて、M’はLi、Na、K、Rb、Cs及びFrよりなる群から選択されることが好ましく、Liであることがより好ましい。また、c=6であることが好ましい。M’BFd(Cn2n+14-dにおいて、M’はLi、Na、K、Rb、Cs及びFrよりなる群から選択されることが好ましく、Liであることがより好ましい。また、d=4であることが好ましい。M’AsF6において、M’はLi、Na、K、Rb、Cs及びFrよりなる群から選択されることが好ましく、Liであることがより好ましい。これらの電解質(2)は、電解液中での解離定数が大きく、また、後述する溶媒と溶媒和し難いアニオンを生成するものである。具体的には、電解質(2)は、LiPF6、LiBF4、及びLiAsF6よりなる群から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩であることが好ましい。これらの中でも、好ましくはLiPF6、LiBF4、より好ましくはLiPF6である。上記電解質(2)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
M 'represents an alkali metal ion, and examples of the alkali metal ion include Li, Na, K, Rb, Cs and Fr.
In M′PF c (C m F 2m + 1 ) 6-c , M ′ is preferably selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs and Fr, and more preferably Li. Moreover, it is preferable that c = 6. In M′BF d (C n F 2n + 1 ) 4-d , M ′ is preferably selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs and Fr, and more preferably Li. Moreover, it is preferable that d = 4. In M'AsF 6, M 'is Li, Na, K, Rb, is preferably selected from the group consisting of Cs and Fr, and more preferably Li. These electrolytes (2) have a large dissociation constant in the electrolytic solution and produce anions which are difficult to solvate with the solvent described later. Specifically, the electrolyte (2) is preferably at least one lithium salt selected from the group consisting of LiPF 6 , LiBF 4 , and LiAsF 6 . Among these, preferably LiPF 6 and LiBF 4 , more preferably LiPF 6 . The above electrolyte (2) may be used alone or in combination of two or more.

電解質(2)は、電解液中での解離定数が大きく、適度な電気伝導度を示し、かつ電池性能を高めることができる。   The electrolyte (2) has a large dissociation constant in the electrolyte solution, exhibits appropriate electrical conductivity, and can enhance battery performance.

本発明のリチウム二次電池の非水電解液においては、電解質(2)は主たる電解質としてもよいし、電解質(1)を主たる電解質としてもよい。
電解質(2)が主たる電解質となる場合は、非水電解液中の電解質(2)の濃度は0.1mol/L以上、飽和濃度以下であることが好ましい。より好ましくは0.1mol/L〜2.5mol/Lであり、さらに好ましくは0.3mol/L〜2mol/L、特に好ましくは0.4mol/L〜1.5mol/Lであり、最も好ましくは0.5mol/L〜1.2mol/Lである。電解質(2)の濃度が高すぎると非水電解液の粘度が高くなって電気伝導度が低下し、電池性能が充分に発現しないおそれがあり、電解質(2)の濃度が低いと、イオン量が少なくなる傾向があり、電解液の電気伝導度が不十分となるおそれがある。
電解質(1)を主たる電解質とする場合は、電解質(2)の濃度は、好ましくは0.01mol/L〜2mol/L、より好ましくは0.05mol/L〜1mol/L、さらに好ましくは0.1mol/L〜0.5mol/Lである。電解質(2)の濃度が0.01mol/L未満である場合は、電極上の被膜形成が充分でなく、所望の電池性能が得られないおそれがある。電解質(2)の濃度が2mol/Lを超える場合は非水電解液の粘度が高くなり電気伝導度が低下し電池性能が充分に発揮できないおそれがある。
In the non-aqueous electrolyte solution of the lithium secondary battery of the present invention, the electrolyte (2) may be a main electrolyte or the electrolyte (1) may be a main electrolyte.
When the electrolyte (2) is a main electrolyte, the concentration of the electrolyte (2) in the non-aqueous electrolytic solution is preferably 0.1 mol / L or more and the saturation concentration or less. More preferably, it is 0.1 mol / L to 2.5 mol / L, still more preferably 0.3 mol / L to 2 mol / L, particularly preferably 0.4 mol / L to 1.5 mol / L, and most preferably It is 0.5 mol / L to 1.2 mol / L. If the concentration of the electrolyte (2) is too high, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution may be increased to lower the electrical conductivity, and the battery performance may not be sufficiently exhibited. If the concentration of the electrolyte (2) is low, the ion amount Tends to decrease, and the electric conductivity of the electrolyte may be insufficient.
When the electrolyte (1) is a main electrolyte, the concentration of the electrolyte (2) is preferably 0.01 mol / L to 2 mol / L, more preferably 0.05 mol / L to 1 mol / L, still more preferably 0. It is 1 mol / L to 0.5 mol / L. If the concentration of the electrolyte (2) is less than 0.01 mol / L, the film formation on the electrode may not be sufficient and desired battery performance may not be obtained. When the concentration of the electrolyte (2) exceeds 2 mol / L, the viscosity of the non-aqueous electrolytic solution may be high, the electrical conductivity may be reduced, and the battery performance may not be sufficiently exhibited.

また、非水電解液中の電解質(1)と電解質(2)の濃度は、電解質(1)と電解質(2)の濃度の合計として、好ましくは0.8mol/L〜2.5mol/L、より好ましくは0.8mol/L〜2.0mol/L、さらに好ましくは0.8mol/L〜1.5mol/Lである。   Further, the concentration of the electrolyte (1) and the electrolyte (2) in the non-aqueous electrolytic solution is preferably 0.8 mol / L to 2.5 mol / L, as the total concentration of the electrolyte (1) and the electrolyte (2). More preferably, it is 0.8 mol / L to 2.0 mol / L, further preferably 0.8 mol / L to 1.5 mol / L.

前記非水電解液中に含まれる電解質(2)の濃度は、高温保存特性及びサイクル特性の改善の観点から、電解質(1)と電解質(2)との合計量に対して好ましくは10〜99.9mol%である。より好ましくは85mol%以下、さらに好ましくは80mol%以下、より一層好ましくは75mol%以下、さらに一層好ましくは70mol%以下、特に好ましくは65mol%以下、最も好ましくは60mol%以下である。かかる範囲であると、適度な電気伝導度となるため、サイクル特性も向上すると考えられる。   The concentration of the electrolyte (2) contained in the non-aqueous electrolytic solution is preferably 10 to 99 with respect to the total amount of the electrolyte (1) and the electrolyte (2) from the viewpoint of improvement of high temperature storage characteristics and cycle characteristics. It is .9 mol%. More preferably, it is 85 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, still more preferably 75 mol% or less, still more preferably 70 mol% or less, particularly preferably 65 mol% or less, and most preferably 60 mol% or less. Since it becomes a moderate electrical conductivity that it is this range, it is thought that cycle characteristics also improve.

本発明に使用される非水電解液中における電解質(1)の濃度は、高温保存特性及びサイクル特性の改善の観点から、上記電解質(1)と電解質(2)との合計を100mol%とした場合、好ましくは0.01〜90mol%、より好ましくは15〜90mol%、さらに好ましくは20〜90mol%、より一層好ましくは25〜90mol%、さらに一層好ましくは30〜90mol%、特に好ましくは35〜90mol%、最も好ましくは40〜90mol%である。電解質(1)の配合量が少なすぎると、電極上の被膜形成が充分でなく、所望の電池性能が得られないおそれがある。   The concentration of the electrolyte (1) in the non-aqueous electrolyte used in the present invention is 100 mol% of the total of the electrolyte (1) and the electrolyte (2) from the viewpoint of improving high-temperature storage characteristics and cycle characteristics. Preferably, it is 0.01 to 90 mol%, more preferably 15 to 90 mol%, still more preferably 20 to 90 mol%, still more preferably 25 to 90 mol%, still more preferably 30 to 90 mol%, particularly preferably 35 to 50 mol%. It is 90 mol%, most preferably 40 to 90 mol%. If the amount of the electrolyte (1) is too small, the film formation on the electrode may not be sufficient, and the desired battery performance may not be obtained.

<カーボネート系溶媒>
本発明に使用される非水電解液において、上記電解質類を溶解させる溶媒としては、従来、非水電解液に使用されている種々の非水溶媒のカーボネート系溶媒を使用することができる。例えば、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、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類などを使用することができる。これらのカーボネート系溶媒は、電圧印加時に分解しにくく安定であるため好ましく使用できる。また、本発明の効果を損なわない程度に、上記カーボネート系溶媒以外の、従来、非水電解液に使用されている種々の非水溶媒を併用してもよい。併用する溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,1−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンなどのエーテル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;プロピオン酸メチルや酪酸メチルなどの鎖状カルボン酸エステル類などを使用することができる。
また、カーボネート系溶媒としては、フッ素含有カーボネートを用いてもよい。前記フッ素含有カーボネートとしては、フッ素含有環状カーボネートまたはフッ素含有鎖状カーボネートが挙げられる。
フッ素含有環状カーボネートとしては、フルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロエチレンカーボネート、テトラフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、ジフルオロメチルエチレンカーボネート、ビス(フルオロメチル)エチレンカーボネート、ビス(ジフルオロメチル)エチレンカーボネート、ビス(トリフルオロメチル)エチレンカーボネート、フルオロエチルエチレンカーボネート、ジフルオロエチルエチレンカーボネート、トリフルオロエチルエチレンカーボネート、テトラフルオロエチルエチレンカーボネート等が挙げられる。
フッ素含有鎖状カーボネートとしては、モノフルオロジメチルカーボネート、モノフルオロジエチルカーボネート、モノフルオロエチルメチルカーボネート、ビス(モノフルオロメチル)カーボネート、ビス(モノフルオロエチル)カーボネート、トリフルオロジメチルカーボネート、トリフルオロジエチルカーボネート、トリフルオロエチルメチルカーボネート等が挙げられる。上記のような、フッ素含有カーボネート(例えばフッ素含有環状カーボネートまたはフッ素含有鎖状カーボネート)を本発明の電解質(1)と組み合わせて用いることにより、電極上に良好な被膜を形成し、電極の劣化が抑制される効果が一層期待できるため、これらのフッ素含有カーボネート(例えばフッ素含有環状カーボネートまたはフッ素含有鎖状カーボネート)を溶媒として使用する様態は、本発明の好ましい様態の一つである。これらのフッ素含有カーボネートを溶媒として用いる場合、非水電解液の粘度、イオン伝導度等の観点から、非水電解液中のフッ素含有カーボネートの濃度としては0.1質量%〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1質量%〜10質量%である。また、これらのフッ素含有カーボネートは2種以上を用いてもよい。
上記カーボネート系溶媒のなかでも、鎖状カーボネート類と環状カーボネート類を混合して使用することが好ましい。環状カーボネート類の中では、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましく、より好ましくはエチレンカーボネートである。鎖状カーボネート類の中では、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが好ましく、より好ましくはエチルメチルカーボネートである。
<Carbonate solvent>
In the non-aqueous electrolyte used in the present invention, as solvents for dissolving the above-mentioned electrolytes, carbonate solvents of various non-aqueous solvents conventionally used in non-aqueous electrolytes can be used. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and chloroethylene carbonate; linear carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate can be used. These carbonate solvents can be preferably used because they are difficult to be decomposed when a voltage is applied and they are stable. Moreover, you may use together various non-aqueous solvents conventionally used for the non-aqueous electrolyte other than the said carbonate type solvent to such an extent that the effect of this invention is not impaired. As a solvent used in combination, for example, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,1-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane Ethers such as: γ-butyrolactone, γ-valerolactone, lactones such as α-methyl-γ-butyrolactone; and chain carboxylic acid esters such as methyl propionate and methyl butyrate can be used.
Moreover, you may use a fluorine-containing carbonate as a carbonate type solvent. As said fluorine-containing carbonate, a fluorine-containing cyclic carbonate or a fluorine-containing linear carbonate is mentioned.
As the fluorine-containing cyclic carbonate, fluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate, tetrafluoroethylene carbonate, 4-fluoro-5-methylethylene carbonate, difluoromethylethylene Carbonate, bis (fluoromethyl) ethylene carbonate, bis (difluoromethyl) ethylene carbonate, bis (trifluoromethyl) ethylene carbonate, fluoroethyl ethylene carbonate, difluoroethyl ethylene carbonate, trifluoroethyl ethylene carbonate, tetrafluoroethyl ethylene carbonate, etc. It can be mentioned.
Examples of fluorine-containing chain carbonates include monofluorodimethyl carbonate, monofluorodiethyl carbonate, monofluoroethyl methyl carbonate, bis (monofluoromethyl) carbonate, bis (monofluoroethyl) carbonate, trifluorodimethyl carbonate, trifluorodiethyl carbonate, Trifluoroethyl methyl carbonate etc. are mentioned. By using a fluorine-containing carbonate (for example, a fluorine-containing cyclic carbonate or a fluorine-containing chain carbonate) as described above in combination with the electrolyte (1) of the present invention, a good film is formed on the electrode and the electrode is degraded The mode of using these fluorine-containing carbonates (for example, fluorine-containing cyclic carbonate or fluorine-containing linear carbonate) as a solvent is one of the preferable embodiments of the present invention, since the effect to be suppressed can be further expected. When these fluorine-containing carbonates are used as a solvent, the concentration of the fluorine-containing carbonate in the non-aqueous electrolyte is 0.1% by mass to 30% by mass from the viewpoint of the viscosity, ion conductivity, etc. of the non-aqueous electrolyte It is preferably 0.1% by mass to 10% by mass. Moreover, you may use 2 or more types of these fluorine-containing carbonates.
Among the above-mentioned carbonate solvents, it is preferable to use a mixture of linear carbonates and cyclic carbonates. Among cyclic carbonates, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferred, and ethylene carbonate is more preferred. Among the linear carbonates, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are preferred, and more preferably ethyl methyl carbonate.

本発明の非水電解液におけるカーボネート系溶媒の濃度は、好ましくは70質量%〜95質量%、より好ましくは75質量%〜95質量%、さらに好ましくは80質量%〜90質量%である。   The concentration of the carbonate solvent in the non-aqueous electrolytic solution of the present invention is preferably 70% by mass to 95% by mass, more preferably 75% by mass to 95% by mass, and still more preferably 80% by mass to 90% by mass.

<添加剤>
本発明のリチウム二次電池の非水電解液は、高温保存特性及びサイクル特性の改善や安全性の向上のため、電解質(1)、カーボネート系溶媒、任意に電解質(2)以外に添加剤を含んでいても良い。添加剤としては、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、メチルビニレンカーボネート(MVC)、エチルビニレンカーボネート(EVC)等の不飽和結合を有する環状カーボネート;フェニルエチレンカーボネート及びエリスリタンカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;エチレンサルファイト、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブサルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、テトラメチルチウラムモノスルフィド等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルスクシンイミド等の含窒素化合物;モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩などのリン酸塩;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物などがあげられる。非水電解液にこれらの添加剤を用いる場合、その濃度は、0.1質量%〜5質量%であることが好ましく、添加剤は2種以上を用いてもよい。
<Additives>
The non-aqueous electrolyte solution of the lithium secondary battery according to the present invention contains an additive other than the electrolyte (1), the carbonate-based solvent, and the electrolyte (2) optionally to improve high-temperature storage characteristics and cycle characteristics and improve safety. You may include it. Additives include cyclic carbonates having unsaturated bonds such as vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), methyl vinylene carbonate (MVC), ethyl vinylene carbonate (EVC), etc .; such as phenyl ethylene carbonate and erythritan carbonate Carbonate compounds; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, cyclopentanetetracarboxylic acid dianhydride, phenylsuccinic acid Carboxylic anhydrides such as anhydrides; ethylene sulfite, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone, tetramethylthiuram monos Sulfur-containing compounds such as fide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylsuccinimide and the like Nitrogen compounds; phosphates such as monofluorophosphate and difluorophosphate; and hydrocarbon compounds such as heptane, octane and cycloheptane. When these additives are used in the non-aqueous electrolytic solution, the concentration is preferably 0.1% by mass to 5% by mass, and two or more kinds of additives may be used.

<負極>
負極は、負極活物質、分散用溶媒、結着剤、増粘剤及び必要に応じて導電助剤などを含む負極活物質組成物が負極集電体に担持されているものであり、通常シート状である。
<Negative electrode>
The negative electrode is a negative electrode current collector on which a negative electrode active material composition containing a negative electrode active material, a dispersing solvent, a binder, a thickener, and, if necessary, a conductive auxiliary agent is supported by a negative electrode current collector. It is a state.

負極集電体の材料としては、銅、鉄、ニッケル、銀、ステンレス鋼(SUS)などの導電性金属を用いることができるが、薄膜に加工しやすいという観点から、銅が好ましい。   As a material of the negative electrode current collector, conductive metals such as copper, iron, nickel, silver, stainless steel (SUS) and the like can be used, but copper is preferable from the viewpoint of easy processing into a thin film.

負極活物質としては、従来公知のリチウム二次電池で使用される負極活物質を用いることができ、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであればよい。具体的には、グラファイト、人造黒鉛、天然黒鉛などの黒鉛材料、石炭・石油ピッチから作られるメソフェーズ焼成体、難黒鉛化性炭素などの炭素材料、Si、Si合金、SiO等などのシリコンSi系負極材料、Sn合金等などのSn系負極材料、リチウム金属、リチウム−アルミニウム合金などのリチウム合金を用いることができる。   As a negative electrode active material, the negative electrode active material used by a conventionally well-known lithium secondary battery can be used, and it should just be a thing which can occlude / discharge lithium ion. Specifically, graphite materials such as graphite, artificial graphite and natural graphite, mesophase fired bodies made from coal and petroleum pitch, carbon materials such as non-graphitizable carbon, Si, Si alloys, silicon Si such as SiO, etc. A negative electrode material, a Sn-based negative electrode material such as a Sn alloy, or a lithium alloy such as lithium metal or a lithium-aluminum alloy can be used.

なお、負極の製造方法としては、正極の製造方法と同様の方法を採用することができる。負極に使用し得る導電助剤、結着剤、材料分散用の溶媒等は、正極で用いられるものと同様のものを用いることができる。   In addition, as a manufacturing method of a negative electrode, the method similar to the manufacturing method of a positive electrode is employable. As the conductive auxiliary agent, the binder, the solvent for dispersing the material, and the like that can be used for the negative electrode, the same ones as those used for the positive electrode can be used.

また、負極活物質組成物の作製に増粘剤を用いてもよく、増粘剤は、負極活物質組成物を集電体上に塗布可能な粘度に制御するために用いられる非イオン性ポリマーであることが好ましい。増粘剤としては、例えばポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類等が挙げられるが、これらの中でも、ポリエチレングリコール類、カルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロース類等が好ましく、好適な粘性を付与でき、かつ分散性も良好であるカルボキシメチルセルロース(CMC)が特に好ましい。   In addition, a thickener may be used in preparation of the negative electrode active material composition, and the thickener is a non-ionic polymer used to control the negative electrode active material composition to a viscosity that allows application on the current collector. Is preferred. Examples of the thickener include polyethylene glycols, celluloses, polyacrylamides, etc. Among them, polyethylene glycols, celluloses such as carboxymethyl cellulose (CMC), etc. are preferable, and suitable viscosity can be given. Particularly preferred is carboxymethylcellulose (CMC), which also has good dispersibility.

<セパレータ>
セパレータは正負極を隔てるように配置されるものである。セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができる。例えば、非水電解液を吸収・保持するポリマーからなる多孔性シート(例えば、ポリオレフィン系微多孔質セパレータやセルロース系セパレータなど)、不織布セパレータ、多孔質金属体などが挙げられる。中でも、有機溶媒に対して化学的に安定であるという性質を持つポリオレフィン系微多孔質セパレータが好適である。
<Separator>
The separator is disposed to separate the positive and negative electrodes. As a separator, it should not be restrict | limited in particular, A conventionally well-known thing can be used. For example, a porous sheet (for example, a polyolefin-based fine porous separator or a cellulose-based separator) made of a polymer that absorbs and holds a non-aqueous electrolytic solution, a nonwoven fabric separator, a porous metal body and the like can be mentioned. Among them, a microporous polyolefin separator having a property of being chemically stable to an organic solvent is preferable.

上記多孔性シートの材質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造を有する積層体などが挙げられる。酸化電圧が高く、高電圧に有利な点から、ポリプロピレン(PP)製のセパレータが好適である。   Examples of the material of the porous sheet include polyethylene, polypropylene, and a laminate having a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene. From the viewpoint of high oxidation voltage and high voltage, a polypropylene (PP) separator is preferable.

上記不織布セパレータの材質は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、アラミド、ガラスなどが挙げられ、非水電解液層に要求される機械強度などに応じて単独又は混合して用いられる。   Examples of the material of the non-woven separator include cotton, rayon, acetate, nylon, polyester, polypropylene, polyethylene, polyimide, aramid, glass and the like, and may be used alone or in accordance with the mechanical strength required for the non-aqueous electrolyte layer. It mixes and is used.

本発明に係るリチウム二次電池は、正極と負極とが、非水電解液が含浸されているセパレーターを介して、ケースに収納された構造を有している。本発明に係るリチウム二次電池の形状は任意であり、例えば、円筒型、角型、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。   The lithium secondary battery according to the present invention has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are housed in a case via a separator impregnated with a non-aqueous electrolytic solution. The shape of the lithium secondary battery according to the present invention is arbitrary, and may be, for example, any of cylindrical, square, laminate, coin and large.

本発明のリチウム二次電池において、正極からのMn成分溶出量は、好ましくは300ppm未満、より好ましくは250ppm以下、さらに好ましくは200ppm以下、より一層好ましくは190ppm以下、さらに一層好ましくは180ppm以下、特に好ましくは150ppm以下、最も好ましくは140ppm以下である。係る範囲であると、正極からのMn成分溶出が抑制され、電極の劣化を防止し、内部抵抗の上昇を抑制し、放電電圧を高い値に維持することができる。その結果として高温保存特性及びサイクル特性を改善することができる。なお、正極からのMn成分溶出量は、後述の方法により測定することができる。   In the lithium secondary battery of the present invention, the elution amount of the Mn component from the positive electrode is preferably less than 300 ppm, more preferably 250 ppm or less, still more preferably 200 ppm or less, still more preferably 190 ppm or less, still more preferably 180 ppm or less Preferably it is 150 ppm or less, most preferably 140 ppm or less. In such a range, the elution of the Mn component from the positive electrode is suppressed, the deterioration of the electrode can be prevented, the increase in internal resistance can be suppressed, and the discharge voltage can be maintained at a high value. As a result, high temperature storage characteristics and cycle characteristics can be improved. The amount of elution of the Mn component from the positive electrode can be measured by the method described later.

本発明のリチウム二次電池において、60℃で3ヶ月保存した場合の0.2C回復容量は、好ましくは40%以上、より好ましくは45%以上、さらに好ましくは50%以上である。なお、当該0.2C回復容量は、後述の方法により測定することができる。   In the lithium secondary battery of the present invention, the 0.2 C recovery capacity when stored at 60 ° C. for 3 months is preferably 40% or more, more preferably 45% or more, and still more preferably 50% or more. The 0.2 C recovery capacity can be measured by the method described later.

本発明のリチウム二次電池において、60℃で3ヶ月保存した場合の1C回復容量は、好ましくは22%以上、より好ましくは25%以上、さらに好ましくは30%以上である。なお、当該1C回復容量は、後述の方法により測定することができる。   In the lithium secondary battery of the present invention, the 1 C recovery capacity when stored at 60 ° C. for 3 months is preferably 22% or more, more preferably 25% or more, and still more preferably 30% or more. The 1 C recovery capacity can be measured by the method described later.

本発明のリチウム二次電池において、60℃で3ヶ月保存した場合のセルOCV(開放電圧)は、好ましくは3.0V以上、より好ましくは3.1V以上、さらに好ましくは3.2V以上である。なお、当該セルOCVは、後述の方法により測定することができる。   In the lithium secondary battery of the present invention, the cell OCV (open circuit voltage) when stored at 60 ° C. for 3 months is preferably 3.0 V or more, more preferably 3.1 V or more, still more preferably 3.2 V or more . The cell OCV can be measured by the method described later.

本発明のリチウム二次電池において、60℃で3ヶ月保存した場合の内部抵抗上昇率(IR上昇率)は、好ましくは400%未満、より好ましくは300%以下、さらに好ましくは250%以下、特に好ましくは200%以下である。なお、当該内部抵抗上昇率は、後述の方法により測定することができる。   In the lithium secondary battery of the present invention, the internal resistance increase rate (IR increase rate) when stored at 60 ° C. for 3 months is preferably less than 400%, more preferably 300% or less, still more preferably 250% or less, particularly Preferably it is 200% or less. In addition, the said internal resistance increase rate can be measured by the below-mentioned method.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples. However, the present invention is of course not limited by the following examples, and appropriate modifications may be made as long as the present invention can be applied to the purpose. Of course, implementation is also possible, and all of them are included in the technical scope of the present invention.

1.非水電解液の調製
非水電解液調製例1
一般式(1)で表される化合物(電解質(1))としてリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI、従来公知の方法により合成したもの0.94g(5mmol)、電解質(2)としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)0.76g(5mmol)を10mLのメスフラスコに測り取り、エチレンカーボネート(EC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)(いずれもキシダ化学株式会社製、LBGグレード)の体積比が3/7(EC/EMC)である溶媒でメスアップして非水電解液1を調製した。
1. Preparation of Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 1 of Nonaqueous Electrolyte
Lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI, 0.94 g (5 mmol) synthesized by a conventionally known method) as a compound (electrolyte (1)) represented by the general formula (1), hexafluorophosphorus as the electrolyte (2) 0.76 g (5 mmol) of lithium lithium (LiPF 6 , manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) is measured in a 10 mL measuring flask, and ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (both manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) , And a volume ratio of LBG grade) was 3/7 (EC / EMC) to prepare a non-aqueous electrolyte 1.

非水電解液調製例2
電解質(1)として前出のLiFSI 0.75g(4mmol)、電解質(2)として前出のLiPF6 0.91g(6mmol)を用いたこと以外は、非水電解液調製例1と同様にして非水電解液2を調製した。
Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 2
In the same manner as in Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 1 except that 0.75 g (4 mmol) of LiFSI as described above was used as the electrolyte (1) and 0.91 g (6 mmol) of LiPF 6 as described above as the electrolyte (2). Nonaqueous electrolyte 2 was prepared.

非水電解液調製例3
電解質(1)として前出のLiFSI 0.56g(3mmol)、電解質(2)として前出のLiPF6 1.06g(7mmol)を用いたこと以外は、非水電解液調製例1と同様にして非水電解液3を調製した。
Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 3
In the same manner as in Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 1, except that 0.56 g (3 mmol) of LiFSI as described above was used as the electrolyte (1) and 1.06 g (7 mmol) of LiPF 6 as described above as the electrolyte (2). Nonaqueous electrolyte 3 was prepared.

非水電解液調製例4
電解質(1)として前出のLiFSI 0.37g(2mmol)、電解質(2)として前出のLiPF6 1.22g(8mmol)を用いたこと以外は、非水電解液調製例1と同様にして非水電解液4を調製した。
Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 4
In the same manner as in Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 1 except that 0.37 g (2 mmol) of LiFSI as described above was used as the electrolyte (1) and 1.22 g (8 mmol) of LiPF 6 as described above as the electrolyte (2). Nonaqueous electrolyte 4 was prepared.

非水電解液調製例5
電解質(1)として前出のLiFSI 0.19g(1mmol)、電解質(2)として前出のLiPF6 1.37g(9mmol)を用いたこと以外は、非水電解液調製例1と同様にして非水電解液5を調製した。
Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 5
In the same manner as in Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 1 except that 0.19 g (1 mmol) of LiFSI as described above was used as the electrolyte (1) and 1.37 g (9 mmol) of LiPF 6 as described above as the electrolyte (2). The non-aqueous electrolyte solution 5 was prepared.

非水電解液調製例6
電解質(1)を用いず、電解質(2)として前出のLiPF6 1.52g(10mmol)を用いたこと以外は非水電解液調製例1と同様にして非水電解液6を調製した。
Nonaqueous Electrolyte Preparation Example 6
The non-aqueous electrolyte 6 was prepared in the same manner as in Non-aqueous Electrolyte Preparation Example 1 except that 1.52 g (10 mmol) of LiPF 6 described above was used as the electrolyte (2) without using the electrolyte (1).

2.ラミネートセルの作製と試験前の充放電
正極活物質層の面積が12cm2(3cm×4cm)の正極シート(正極活物質:LiMn24、バインダー:PVDF、導電助剤:アセチレンブラックを96:5:4の比率で混錬し、NMP溶剤に溶解させて固形分60%でスラリー化して、アルミ箔上に塗工し、100℃ホットプレート上で乾燥させた後、ロールプレス機で一定密度になるまでプレスして作製した。3mAh/cm2)1枚と、負極活物質層の面積が13.44cm2(3.2cm×4.2cm)の負極シート(負極活物質:人造黒鉛、バインダー:SBR、増粘剤:CMC、導電助剤:カーボンブラックを95.7:2:1.8:0.5の比率で混錬し、純水に溶解させて固形分48%でスラリー化して、銅箔上に塗工し、100℃ホットプレート上で乾燥させた後、ロールプレス機で一定密度になるまでプレスして作製した。3.2mAh/cm2)1枚とを対向するように積層し、その間に1枚のポリオレフィン系セパレータ(ポリエチレン製20μm)を挟んだ。2枚のアルミニウムラミネートフィルムで正極及び負極のシートを挟み込み、アルミニウムラミネートフィルム内を各非水電解液1〜6で満たし、真空状態で密閉することによりラミネートセルを作製した。
2. Preparation of Laminated Cell and Charging / Discharging Before Testing A positive electrode sheet (positive electrode active material: LiMn 2 O 4 , binder: PVDF, conductive additive: acetylene black 96) having an area of the positive electrode active material layer of 12 cm 2 (3 cm × 4 cm): The mixture is kneaded at a ratio of 5: 4, dissolved in NMP solvent, slurried at 60% solids, coated on aluminum foil, dried on a hot plate at 100 ° C., and then fixed density with a roll press machine 1 sheet of 3 mAh / cm 2 ) and a negative electrode active material layer area of 13.44 cm 2 (3.2 cm × 4.2 cm) (negative electrode active material: artificial graphite, binder) : SBR, thickener: CMC, conductive auxiliary: carbon black is mixed at a ratio of 95.7: 2: 1.8: 0.5, dissolved in pure water and slurried at a solid content of 48% , Coated on copper foil, 00 ° C. After drying on a hot plate, a roll press machine .3.2mAh / cm 2 which is manufactured by the press until a constant density) laminating the one to face, one of the polyolefin in the meantime A system separator (polyethylene 20 μm) was sandwiched. The positive electrode and the negative electrode sheet were sandwiched between two aluminum laminate films, and the inside of the aluminum laminate film was filled with each of the non-aqueous electrolytes 1 to 6 and sealed in a vacuum state to produce a laminate cell.

充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を使用して、30℃で充放電速度0.2C(定電流モード)、3.5V〜4.2Vで1度充放電を行った後、ラミネートセルを開封してから、再度真空状態で密閉した。同条件で充放電を5回繰り返して非水電解液に対応するラミネート型リチウム電池を完成させた。   Using a charge / discharge test apparatus (ACD-01, manufactured by Aska Electronics Co., Ltd.), charge / discharge speed was 0.2 C (constant current mode) at 30 ° C. and charge / discharge was performed once at 3.5 V to 4.2 V After that, the laminate cell was opened and sealed again under vacuum. Under the same conditions, charge and discharge were repeated 5 times to complete a laminate type lithium battery corresponding to the non-aqueous electrolyte.

3.Mn成分溶出試験
非水電解液1〜6を用いて作製した各ラミネート型リチウム電池について、前記充放電試験装置を用いて、30℃の条件下で、0.5Cでの4.2V定電流定電圧充電を5時間行った後、正極のみを取り出した。それぞれの電池作製に用いた非水電解液と同じ組成の電解液を別途作製し、各電解液中に取り出した各正極を入れて、60℃で30日間放置した。放置後の電解液について超純水にて1%濃度に希釈してICP分析を行った(測定装置:株式会社島津製作所製 ICP発光分析装置 ICPE−9000)。結果を表1に示す。
3. Mn component dissolution test For each laminated lithium battery prepared using non-aqueous electrolytes 1 to 6, 4.2 V constant current measurement at 0.5 C under conditions of 30 ° C. using the above-mentioned charge and discharge test apparatus After 5 hours of voltage charging, only the positive electrode was taken out. Separately, an electrolytic solution having the same composition as that of the non-aqueous electrolytic solution used in the preparation of each battery was separately prepared, and each positive electrode taken out was put in each electrolytic solution, and left at 60 ° C. for 30 days. The electrolyte solution after standing was diluted with ultrapure water to 1% concentration to conduct ICP analysis (measuring device: ICP emission analyzer ICPE-9000 manufactured by Shimadzu Corporation). The results are shown in Table 1.

表1の結果から、LiFSIとLiPF6を併用した例とLiFSIを用いなかった例と比べると、LiFSIとLiPF6を併用した例は、Mn成分溶出が抑制されていることが分かる。また、LiFSIの濃度が高くなると、Mn成分溶出がさらに抑制されていることが分かる。これは、LiFSIにより正極上に被膜が形成され、正極の劣化が抑えられ、正極からのMn成分溶出が抑制されるためであると考えられる。 From the results in Table 1, it is understood that the Mn component elution is suppressed in the example in which LiFSI and LiPF 6 are used in combination as compared with the example in which LiFSI and LiPF 6 are used in combination and the example in which LiFSI is not used. In addition, it can be seen that when the concentration of LiFSI is increased, the elution of the Mn component is further suppressed. It is considered that this is because a film is formed on the positive electrode by LiFSI, the deterioration of the positive electrode is suppressed, and the elution of the Mn component from the positive electrode is suppressed.

4.高温保存特性試験
4−1.容量維持率
非水電解液1〜6を用いて得られた各ラミネート型リチウム電池を、前記充放電試験装置を用いて、30℃にて、1Cでの4.2V定電流定電圧充電を3時間行い、0.2Cでの2.75Vカットオフの放電を行い、このときの放電容量を初期放電容量(A)とする。その後、各ラミネート型リチウム電池について、30℃で1Cでの4.2V定電流定電圧充電を3時間行い、60℃で0.5、1.0、2.0、3.0ヶ月間のそれぞれで保管した。その後、30℃、0.2Cでの2.75Vカットオフの放電を行った後、1Cでの4.2V定電流定電圧充電を3時間行い、0.2Cでの2.75Vカットオフの放電を行った。この時の放電容量を高温保管後の放電容量(B)とする。高温保管前後での容量維持率を以下の式により算出し、その結果を図1及び表2に示す。
容量維持率=高温保管後の放電容量(B)/初期放電容量(A)×100
放電容量測定時の放電速度を1Cとする以外は、上記と同じ条件で高温保管前後での容量維持率を算出した。その結果を図2及び表3に示す。
4. High temperature storage characteristic test 4-1. Capacity retention rate Each laminated lithium battery obtained using non-aqueous electrolytes 1 to 3 was subjected to 4.2 V constant current constant voltage charging at 1 C at 30 ° C. using the above-mentioned charge / discharge test device. The discharge is performed with time and a 2.75 V cutoff at 0.2 C, and the discharge capacity at this time is defined as an initial discharge capacity (A). Thereafter, for each laminate type lithium battery, 4.2 V constant current constant voltage charging at 1 C at 30 ° C. is performed for 3 hours, and each of 0.5, 1.0, 2.0 and 3.0 months at 60 ° C. Stored at. Thereafter, after 2.75 V cutoff discharge at 30 ° C. and 0.2 C, 4.2 V constant current constant voltage charging at 1 C for 3 hours and 2.75 V cutoff discharge at 0.2 C Did. The discharge capacity at this time is taken as the discharge capacity (B) after high temperature storage. The capacity retention rate before and after high temperature storage was calculated by the following equation, and the results are shown in FIG. 1 and Table 2.
Capacity retention rate = Discharge capacity after high temperature storage (B) / Initial discharge capacity (A) × 100
The capacity retention rate before and after high temperature storage was calculated under the same conditions as above except that the discharge rate at the time of measurement of the discharge capacity was 1 C. The results are shown in FIG. 2 and Table 3.

図1及び2並びに表2及び3の結果から、LiFSIとLiPF6を併用した例とLiFSIを用いなかった例と比べると、LiFSIとLiPF6を併用した例は、容量維持率が向上していることがわかる。これは、LiFSIを非水電解液中に含むと、正極上に被膜が形成され、正極からのMn成分溶出を抑制し、電極(正極)の劣化を防止し、容量の低下が抑えられるためであると考えられる。 From the results of FIGS. 1 and 2 and Tables 2 and 3, compared with the example using LiFSI and LiPF 6 in combination and the example not using LiFSI, the example using LiFSI and LiPF 6 in combination improves the capacity retention rate. I understand that. This is because when LiFSI is contained in the non-aqueous electrolyte, a film is formed on the positive electrode, and the elution of the Mn component from the positive electrode is suppressed, the deterioration of the electrode (positive electrode) is prevented, and the decrease in capacity is suppressed. It is believed that there is.

4−2.セルOCV(開放電圧)
非水電解液1〜6を用いて得られた各ラミネート型リチウム電池について、30℃で1Cでの4.2V定電流定電圧充電を3時間行い、充電終了後6時間以上24時間以内に電池回路電圧を測定した(測定装置:鶴賀電機株式会社製 低抵抗計 型番3566)。測定後60℃で3.0ヶ月間保管し、保管中の0.25、0.5、1.0、2.0ヶ月経過時点で室温に戻し、3時間放置した後に、電池回路電圧を測定した。その結果を表4及び図3に示す。
4-2. Cell OCV (open voltage)
For each laminated lithium battery obtained using non-aqueous electrolytes 1 to 6, 4.2 V constant current constant voltage charging at 1 C at 30 ° C. is performed for 3 hours, and the battery is performed for 6 hours or more and 24 hours after the end of charging The circuit voltage was measured (measuring device: low resistance meter manufactured by Tsuruga Denki Co., Ltd. Model No. 3566). After measurement, store for 3.0 months at 60 ° C, return to room temperature at 0.25, 0.5, 1.0, and 2.0 months in storage and leave for 3 hours, then measure battery circuit voltage did. The results are shown in Table 4 and FIG.

図3及び表4の結果から、LiFSIとLiPF6を併用した例とLiFSIを用いなかった例と比べると、LiFSIとLiPF6を併用した例は、セルOCVが向上していることがわかる。これは、LiFSIを非水電解液中に含むと、正極上に被膜が形成され、正極からのMn成分溶出を抑制し、電極(正極)の劣化を抑えることができ、放電電圧を高い値に維持できるためであると考えられる。 The results in FIG. 3 and Table 4 show that the cell OCV is improved in the example in which LiFSI and LiPF 6 are used in combination as compared with the example in which LiFSI and LiPF 6 are used in combination and the example in which LiFSI is not used. This is because when LiFSI is contained in the non-aqueous electrolyte, a film is formed on the positive electrode, and the elution of the Mn component from the positive electrode can be suppressed, the deterioration of the electrode (positive electrode) can be suppressed, and the discharge voltage becomes high. It is considered to be because it can be maintained.

4−3.インピーダンス
非水電解液1〜6を用いて得られた各ラミネート型リチウム電池について、30℃で、1Cでの4.2V定電流定電圧充電を3時間行い、充電終了後6時間以上24時間以内に1KHzで交流インピーダンスを測定した(測定装置:鶴賀電機株式会社製 低抵抗計 型番3566)。測定後60℃で3.0ヶ月間保管し、保管中の0.5、1.0、2.0ヶ月経過時点で1KHz交流インピーダンスを測定した。なお、測定は各電池を室温雰囲気下に戻し、3時間放置後に行った。その結果を表5及び図4に示す。
4-3. Impedance Each laminated lithium battery obtained using non-aqueous electrolytes 1 to 3 was subjected to 4.2 V constant current constant voltage charging at 1 C for 3 hours at 30 ° C. for 6 hours to 24 hours after the end of charging The alternating current impedance was measured at 1 KHz (measuring device: manufactured by Tsuruga Denki Co., Ltd., low resistance meter, model number 3566). After measurement, it was stored at 60 ° C. for 3.0 months, and 1 KHz AC impedance was measured at 0.5, 1.0, and 2.0 months after storage. The measurement was carried out after returning each battery to the room temperature atmosphere and leaving it for 3 hours. The results are shown in Table 5 and FIG.

図4及び表5の結果から、LiFSIとLiPF6を併用した例とLiFSIを用いなかった例と比べると、LiFSIとLiPF6を併用した例は、内部抵抗の上昇が抑制されていることがわかる。これは、LiFSIを非水電解液中に含むと、正極上に被膜が形成され、正極からのMn成分溶出を抑制し、正極の劣化が抑えられ、内部抵抗の上昇を抑制できるためであると考えられる。 From the results in FIG. 4 and Table 5, it is understood that the increase in internal resistance is suppressed in the example in which LiFSI and LiPF 6 are used in combination, as compared with the example in which LiFSI and LiPF 6 are used in combination and the example in which LiFSI is not used. . This is because when LiFSI is contained in the non-aqueous electrolytic solution, a film is formed on the positive electrode, the elution of the Mn component from the positive electrode is suppressed, the deterioration of the positive electrode is suppressed, and the increase in internal resistance can be suppressed. Conceivable.

5.サイクル特性試験
非水電解液1〜6を用いて作製した各ラミネート型リチウム電池について、前記充放電試験装置を用いて、30℃において1Cでの4.2V定電流定電圧の充電を開始して0.02Cカットオフまで充電し、1Cでの2.75Vカットオフの放電を行い、サイクル試験を行った。各充放電後には10分の充放電休止時間を設けた。その結果を図5に示す。
5. Cycle Characteristic Test For each laminate type lithium battery prepared using non-aqueous electrolytes 1 to 6, charging of 4.2 V constant current constant voltage at 1 C at 30 ° C. is started using the charge / discharge test apparatus. The battery was charged to a 0.02 C cutoff and discharged at 2.75 V cutoff at 1 C to conduct a cycle test. After each charge and discharge, a charge and discharge rest time of 10 minutes was provided. The results are shown in FIG.

図5の結果から、LiFSI 0.5mol+LiPF6 0.5mol、LiFSI 0.4mol+LiPF6 0.6mol、LiFSI 0.3mol+LiPF6 0.7mol、LiFSI 0.2mol+LiPF6 0.8mol、LiFSI 0.1mol+LiPF6 0.9molの電解質組成(非水電解液1〜5)を用いた場合は、LiPF6 1mol(非水電解液6)と比較していずれもサイクル特性が向上していることが分かる。これは、LiFSIを非水電解液中に含むと、電極上に被膜が形成され、正極からMn成分の溶出を抑制し、正極の劣化が抑えられるため、また、被膜により非水電解液が電極上で分解される事が抑制されるため、サイクル性能が改善されると考えられる。 From the results of FIG. 5, LiFSI 0.5mol + LiPF 6 0.5mol , LiFSI 0.4mol + LiPF 6 0.6mol, LiFSI 0.3mol + LiPF 6 0.7mol, LiFSI 0.2mol + LiPF 6 0.8mol, LiFSI 0.1mol + LiPF 6 0.9mol In the case of using the electrolyte composition (non-aqueous electrolytes 1 to 5) of the above, it is understood that the cycle characteristics are improved as compared with 1 mol of LiPF 6 (non-aqueous electrolyte 6). This is because when LiFSI is contained in the non-aqueous electrolyte, a film is formed on the electrode, and elution of the Mn component from the positive electrode is suppressed, and deterioration of the positive electrode is suppressed. It is thought that the cycle performance is improved because the decomposition above is suppressed.

Claims (3)

一般式 LixMnabyで表され、元素MはNi、Co、Al、Si、Zr、Ti、Fe、Mg及びVよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b)≦2.1、0<x≦2、1≦a≦3、0≦b≦1.0、3≦y≦4.5であるリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として含有する正極、
リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含有する負極、及び
非水電解液を備えたリチウム二次電池であって、
前記非水電解液は、電解質(1)としてリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、及びカーボネート系溶媒を含み、かつ
前記非水電解液が、電解質としてさらに電解質(2)を含み、前記電解質(2)がLiPF 6 であり、更に、
前記非水電解液中に含まれる電解質(1)の濃度が0.1mol/L以上であり、
前記非水電解液中に含まれる電解質(2)の濃度が、電解質(1)と電解質(2)との合計量に対して10〜75mol%であることを特徴とするリチウム二次電池。
The element M is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg and V, which is represented by the general formula Li x Mn a M b O y ; Lithium transition metal complex oxide satisfying 9 ≦ (a + b) ≦ 2.1, 0 <x ≦ 2, 1 ≦ a ≦ 3, 0 ≦ b ≦ 1.0, 3 ≦ y ≦ 4.5 as a positive electrode active material Containing positive electrode,
1. A lithium secondary battery comprising a negative electrode containing a negative electrode active material capable of absorbing and desorbing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte,
The non-aqueous electrolytic solution contains lithium bis (fluorosulfonyl) imide as an electrolyte (1) and a carbonate-based solvent, and the non-aqueous electrolytic solution further contains an electrolyte (2) as an electrolyte, and the electrolyte (2) Is LiPF 6 , and
The concentration of the electrolyte (1) contained in the non-aqueous electrolytic solution is 0.1 mol / L or more,
The lithium secondary battery, wherein the concentration of the electrolyte (2) contained in the non-aqueous electrolytic solution is 10 to 75 mol% with respect to the total amount of the electrolyte (1) and the electrolyte (2).
前記カーボネート系溶媒が環状カーボネート類及び鎖状カーボネート類を含む請求項1記載のリチウム二次電池。 The lithium secondary battery according to claim 1 , wherein the carbonate-based solvent contains cyclic carbonates and linear carbonates. 前記リチウム遷移金属複合酸化物が、LiMn24(マンガン酸リチウム)である請求項1または2に記載のリチウム二次電池。 The lithium transition metal complex oxide, a lithium secondary battery according to claim 1 or 2 which is LiMn 2 O 4 (lithium manganate).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6113496B2 (en) * 2012-12-26 2017-04-12 株式会社日本触媒 Lithium secondary battery
JP6315775B2 (en) * 2014-02-19 2018-04-25 株式会社日本触媒 Lithium ion secondary battery
JP6278758B2 (en) * 2014-03-07 2018-02-14 株式会社日本触媒 Non-aqueous electrolyte and power storage device including the same
JP6372128B2 (en) * 2014-03-27 2018-08-15 ダイキン工業株式会社 Electrolytic solution and electrochemical device
JP6267038B2 (en) * 2014-03-28 2018-01-24 株式会社日本触媒 Non-aqueous electrolyte and power storage device including the same
JP7335035B2 (en) * 2016-06-13 2023-08-29 日本電気株式会社 lithium ion secondary battery
WO2018100470A1 (en) 2016-12-02 2018-06-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and electronic device
KR102601480B1 (en) * 2021-06-17 2023-11-13 재단법인대구경북과학기술원 Electrolyte for secondary battery and secondary battery containing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5245373B2 (en) * 2007-11-27 2013-07-24 株式会社Gsユアサ Non-aqueous electrolyte battery
JP5472041B2 (en) * 2010-10-28 2014-04-16 三菱化学株式会社 Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
EP2858164B1 (en) * 2012-06-05 2018-01-17 Nec Corporation Lithium secondary battery

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