JP6499427B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解液の注入性および高温下での充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery excellent in non-aqueous electrolyte injection properties and charge / discharge cycle characteristics at high temperatures.

電気化学素子の1種であるリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯機器、自動車、電動工具、電動椅子や家庭用、業務用の電力貯蔵システムへの適用が検討されている。特に携帯機器としては、携帯電話やスマートフォン、またはタブレット型PCなどの電源として広く用いられている。これら携帯機器用のリチウムイオン二次電池は、機器の形状などに合わせて、扁平角形形状の電池が広く採用されている。   Lithium ion secondary batteries, which are one type of electrochemical element, are considered to be applied to portable devices, automobiles, electric tools, electric chairs, household and commercial power storage systems because of their high energy density. Yes. In particular, as a portable device, it is widely used as a power source for a mobile phone, a smartphone, or a tablet PC. As these lithium-ion secondary batteries for portable devices, flat rectangular batteries are widely adopted according to the shape of the devices.

電池に要求される特性は多岐に渡っており、用途別に様々な対応が必要とされている。例えば、前述の携帯機器に用いられる扁平角形形状のリチウムイオン二次電池は、電池の使用時間を長くするための高容量化が求められている。そのため、電池のサイズは必然的に大きくなる。   The characteristics required for batteries are diverse, and various measures are required depending on the application. For example, a flat rectangular lithium ion secondary battery used in the above-described portable device is required to have a high capacity in order to extend the battery usage time. Therefore, the size of the battery is inevitably increased.

角形のリチウムイオン二次電池は、非水電解液を注入する注入口の大きさや数には制限がある。電池のサイズが大きくなるにつれ、注入する非水電解液の量も多くなるので、非水電解液の注入性をより高めることが必要である。すなわち、非水電解液の注入性が低い電池では、その製造時において、電極体(正極と負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、渦巻状に巻回して構成される巻回電極体)内に十分に非水電解液を浸透させようとすると、個々の電池の製造に要する時間が長くなるために生産性が低くなり、他方、電池の生産性を高めるために、電極体内への非水電解液の浸透が十分でない時点で次の工程を進めると、電極体内の非水電解液量が少ない状態で完成されてしまい、例えば充放電サイクル特性の劣る電池の発生割合が大きくなってしまう。   In the rectangular lithium ion secondary battery, the size and number of inlets for injecting the non-aqueous electrolyte are limited. As the size of the battery increases, the amount of non-aqueous electrolyte to be injected also increases, so it is necessary to further improve the injectability of the non-aqueous electrolyte. That is, in a battery having a low nonaqueous electrolyte injection property, the electrode body (a wound electrode body formed by stacking a positive electrode and a negative electrode through a separator and winding them in a spiral shape) is manufactured. If the nonaqueous electrolyte solution is sufficiently infiltrated into the electrode, the time required for manufacturing each battery becomes longer, resulting in lower productivity. On the other hand, in order to increase battery productivity, If the next step is advanced when the penetration of the electrolytic solution is not sufficient, it is completed with a small amount of the nonaqueous electrolytic solution in the electrode body, and for example, the generation rate of batteries with inferior charge / discharge cycle characteristics increases.

しかし、リチウムイオン二次電池における非水電解液の注入性を高めるに当っては、電池自体の形状を代えて対応するには電池のコストを高めることになるので、電極、セパレータなどの電池の構成部材の注入性を改善して対応する手法が望ましい。そこで、負極活物質に用いられる黒鉛について、扁平状黒鉛粒子を集合させた塊状黒鉛を用い、負極への非水電解液の含浸性を向上させる提案がされている(特許文献1)。   However, in order to increase the non-aqueous electrolyte injection property in a lithium ion secondary battery, the battery cost will be increased to cope with changing the shape of the battery itself. It is desirable to adopt a method that improves the injectability of the constituent members to cope with it. Then, about the graphite used for a negative electrode active material, the proposal which improves the impregnation property of the nonaqueous electrolyte to a negative electrode using the aggregate graphite which aggregated the flat graphite particle | grains is made (patent document 1).

また、リチウムイオン二次電池は、その名の通り二次電池であることから、充放電を繰り返しても大きな放電容量を長期にわたって維持し得るように、優れた充放電サイクル特性を確保することが求められている。更に、リチウムイオン二次電池は、その用途の広がりに伴って使用形態も多岐にわたっており、それを受けて、例えば急速充電への対応要請もあり、これを可能とするために高い充電受け入れ性の確保も要求されている。これらの要求に応える技術として、負極活物質に用いられる黒鉛の表面に非晶質炭素を被覆した黒鉛材料が提案されている(特許文献2、3、4、5)。
また、負極活物質として第1の活物質(炭素材料)と、第2の活物質(炭素材料)と、第3の活物質(シリコンと酸素とを構成元素に含む材料)のそれぞれの粒径・含有量等を規定し、負極合剤層の密度を1.4g/cm以下に設定することで第3の活物質の膨張収縮を緩和させて、電解液の浸透性を改善する負極が提案されている。(特許文献6)
In addition, since the lithium ion secondary battery is a secondary battery as the name suggests, it is possible to ensure excellent charge / discharge cycle characteristics so that a large discharge capacity can be maintained over a long period of time even if charge / discharge is repeated. It has been demanded. In addition, lithium ion secondary batteries are used in a variety of forms as their applications expand, and in response to this, there is a demand for rapid charging, for example. Securing is also required. As a technology that meets these requirements, graphite materials in which the surface of graphite used for the negative electrode active material is coated with amorphous carbon have been proposed (Patent Documents 2, 3, 4, and 5).
In addition, the particle diameters of the first active material (carbon material), the second active material (carbon material), and the third active material (material containing silicon and oxygen as constituent elements) as the negative electrode active material A negative electrode that regulates the permeability of the electrolyte by regulating the content and the like, and relaxing the expansion and contraction of the third active material by setting the density of the negative electrode mixture layer to 1.4 g / cm 3 or less. Proposed. (Patent Document 6)

特開2013−20772号公報JP 2013-20772 A 国際公開第2010/106984号公報International Publication No. 2010/106984 国際公開第2010/113783号公報International Publication No. 2010/113783 国際公開第2012/015054号公報International Publication No. 2012/015054 特開2011−146365号公報JP 2011-146365 A 国際公開第2013/098962号公報International Publication No. 2013/098962

携帯機器類の使用される環境を考慮すると、その電源などとして用いられるリチウムイオン二次電池においては、例えば高温下での充放電サイクル特性が良好であることも要求される。前述の負極を用いた電池においては、非水電解液の高い注入性を確保しつつ、高温下での充放電サイクル特性や低温下での充電受け入れ性の改善を図ることについては言及されておらず、これら諸特性を併せ持ったリチウムイオン二次電池が求められていた。   Considering the environment in which portable devices are used, a lithium ion secondary battery used as a power source or the like is required to have, for example, good charge / discharge cycle characteristics at high temperatures. In the battery using the negative electrode described above, there is no mention of improving charge / discharge cycle characteristics at high temperatures and charge acceptability at low temperatures while ensuring high injectability of the nonaqueous electrolyte. However, a lithium ion secondary battery having these various characteristics has been demanded.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非水電解液の注入性および高温下での充放電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。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the lithium ion secondary battery excellent in the injection | pouring property of a non-aqueous electrolyte, and the charging / discharging cycling characteristics in high temperature.

前記目的を達成し得た本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極およびセパレータより構成される扁平形巻回電極体と、非水電解液とが、外装体内に収容されてなるリチウムイオン二次電池であって、前記負極は、負極活物質として、平均粒子径が15μmを超え25μm以下の人造黒鉛Aと、平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、かつ黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bとを、少なくとも含有していることを特徴とするものである。   The lithium ion secondary battery of the present invention that can achieve the above object is a lithium ion battery in which a flat wound electrode body composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a nonaqueous electrolyte solution are accommodated in an outer package. In the secondary battery, the negative electrode has, as a negative electrode active material, artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and 25 μm or less, an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less, and the surface of the graphite particles is amorphous. It is characterized by containing at least graphite B coated with carbonaceous.

本発明によれば、非水電解液の注入性と、高温(例えば45℃以上の高温)下での充放電サイクル特性と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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion secondary battery excellent in the injectability of a non-aqueous electrolyte and the charge / discharge cycle characteristic under high temperature (for example, 45 degreeC or more high temperature) can be provided.

本発明のリチウムイオン二次電池の一例を模式的に表す斜視図である。It is a perspective view showing typically an example of the lithium ion secondary battery of the present invention. 図1のリチウムイオン二次電池の側面図である。It is a side view of the lithium ion secondary battery of FIG. 本発明のリチウムイオン二次電池の一例を模式的に表す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view which represents typically an example of the lithium ion secondary battery of this invention.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極およびセパレータより構成される扁平形巻回電極体と、非水電解液とが、外装体内に収容されてなるリチウムイオン二次電池であって、前記負極は、負極活物質として、平均粒子径が15μmを超え25μm以下の人造黒鉛Aと、平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、かつ黒鉛からなる母粒子と、その黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bとを、少なくとも含有していることを特徴としている。   The lithium ion secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery in which a flat wound electrode body composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a nonaqueous electrolytic solution are housed in an outer package, The negative electrode has, as a negative electrode active material, artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and not more than 25 μm, mother particles having an average particle diameter of 8 μm to 15 μm, graphite, and the surface of the graphite particles being non-conductive. It is characterized by containing at least graphite B coated with crystalline carbon.

大容積の外装缶(具体的には10cm以上の内容積を有する外装缶)を有するリチウムイオン二次電池においては、比較的多くの量の非水電解液が、その製造時に外装体(電池ケース)内に導入されるが、それに伴って、扁平形巻回電極体内へ非水電解液を十分に浸透させるための時間が長くなってしまう。 In a lithium ion secondary battery having a large-capacity outer can (specifically, an outer can having an internal volume of 10 cm 3 or more), a relatively large amount of non-aqueous electrolyte is produced during the manufacture of the outer casing (battery In this case, the time required for the nonaqueous electrolyte to sufficiently permeate into the flat wound electrode body becomes longer.

リチウムイオン二次電池の扁平形巻回電極体においては、正極(正極合剤層)よりも負極(負極合剤層)の方が、非水電解液が浸透し難いことが判明している。そこで、本発明では、負極に係る負極活物質として、少なくとも、平均粒子径が15μmを超え25μm以下の人造黒鉛Aと、平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、かつ黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bとを使用することとした。   In a flat wound electrode body of a lithium ion secondary battery, it has been found that the non-aqueous electrolyte solution is less likely to penetrate the negative electrode (negative electrode mixture layer) than the positive electrode (positive electrode mixture layer). Therefore, in the present invention, as the negative electrode active material related to the negative electrode, at least an artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and 25 μm or less, an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less, and the surface of the graphite particles are amorphous. It was decided to use graphite B coated with carbonaceous carbon.

理由は定かではないが、人造黒鉛Aと、人造黒鉛Aに対して比較的表面が硬い黒鉛Bとを負極活物質として併用することで、負極製造時にプレス処理をした際に、負極合剤層中に形成される空孔の大きさが均一化され、負極(負極合剤層)内への非水電解液の浸透性を高めることができるものと推測される。よって、本発明のリチウムイオン二次電池は、負極密度が1.55g/cc以上の時でも非水電解液の注入性が良好なものとなる。また、非水電解液の注入性が良好になることで、扁平形巻回電極体内に十分な量の非水電解液が容易に浸透することから、本発明のリチウムイオン二次電池は、より短い時間での生産が可能となることから高い生産性を有しており、また、電池特性(特に常温下および高温下での充放電サイクル特性)も良好なものとなる。   Although the reason is not clear, when the negative electrode active material is used together with the artificial graphite A and the graphite B having a relatively hard surface with respect to the artificial graphite A, the negative electrode mixture layer is formed when the negative electrode is pressed during the production of the negative electrode. It is presumed that the size of the pores formed therein is made uniform, and the permeability of the nonaqueous electrolytic solution into the negative electrode (negative electrode mixture layer) can be increased. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention has a good non-aqueous electrolyte injection property even when the negative electrode density is 1.55 g / cc or more. Further, since the non-aqueous electrolyte can be easily injected, a sufficient amount of the non-aqueous electrolyte can easily penetrate into the flat wound electrode body. Since it can be produced in a short time, it has high productivity, and battery characteristics (particularly charge / discharge cycle characteristics at normal temperature and high temperature) are also good.

更に、前記の黒鉛Bは、リチウムイオンの受容性(全充電容量に対する、定電流充電容量の割合)が高い。よって、人造黒鉛Aと黒鉛Bとを併用した本発明のリチウムイオン二次電池は、常温だけでなく、低温でのリチウムイオンの受容性が良好であり、低温(例えば0℃以下の低温)下での充電特性、並びに常温下および高温下での充放電サイクル特性も良好なものとなる。   Further, the graphite B has a high lithium ion acceptability (a ratio of a constant current charge capacity to a total charge capacity). Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention using the artificial graphite A and the graphite B in combination has good acceptability of lithium ions not only at room temperature but also at low temperature, and at a low temperature (for example, a low temperature of 0 ° C. or lower). In addition, the charge characteristics at, and the charge / discharge cycle characteristics at normal and high temperatures are also good.

特に全負極活物質中における前記黒鉛Bの含有量を20〜60質量%とすると、充放電サイクル特性がより良好なものとなり、さらに全負極活物質中における前記人造黒鉛Aと、前記黒鉛Bとの含有質量比率(A/B)を、0.5〜1.5に調整すると、充放電サイクル特性がより良好なものとなることを見出した。その理由は定かではないが、全負極活物質中における黒鉛Bの含有量を20〜60質量%とし、A/Bを0.5〜1.5に調整すると、リチウムイオンの放出性に優れる黒鉛Aと、リチウムイオンの受容性に優れる黒鉛Bとのバランスが良好に確保され、高い充放電サイクル特性が得られるものと推察する。   In particular, when the content of the graphite B in the entire negative electrode active material is 20 to 60% by mass, charge / discharge cycle characteristics are further improved, and the artificial graphite A and the graphite B in the total negative electrode active material It was found that when the content mass ratio (A / B) was adjusted to 0.5 to 1.5, the charge / discharge cycle characteristics were improved. The reason is not clear, but when the content of graphite B in the entire negative electrode active material is 20 to 60% by mass and A / B is adjusted to 0.5 to 1.5, graphite having excellent lithium ion release properties. It is presumed that a good balance between A and graphite B having excellent lithium ion acceptability is secured, and that high charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る負極としては、例えば、負極活物質を含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に形成したものが挙げられる。負極合剤層は、負極活物質の他に、結着剤や、必要に応じて導電助剤を含有しており、例えば、負極活物質および結着剤(更には導電助剤)などを含む混合物(負極合剤)に、適当な溶剤を加えて十分に混練して得られる負極合剤含有組成物(スラリーなど)を、集電体表面に塗布し乾燥することで、所望の厚みとしつつ形成することができる。また、負極合剤層形成後の負極には、必要に応じてプレス処理を施して、負極合剤層の厚みや密度を調節することもできる。   As a negative electrode which concerns on the lithium ion secondary battery of this invention, what formed the negative mix layer containing a negative electrode active material in the single side | surface or both surfaces of a collector is mentioned, for example. The negative electrode mixture layer contains, in addition to the negative electrode active material, a binder and, if necessary, a conductive aid, and includes, for example, a negative electrode active material and a binder (further, a conductive aid). A negative electrode mixture-containing composition (slurry etc.) obtained by adding a suitable solvent to the mixture (negative electrode mixture) and kneading thoroughly is applied to the surface of the current collector and dried to obtain a desired thickness. Can be formed. Moreover, the negative electrode after formation of the negative electrode mixture layer can be subjected to press treatment as necessary to adjust the thickness and density of the negative electrode mixture layer.

そして、前記の通り、負極活物質には、少なくとも、平均粒子径が15μmを超え25μm以下の人造黒鉛Aと、平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、かつ黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bとを使用する。   As described above, the negative electrode active material includes at least artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and 25 μm or less, an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less, and the surface of the graphite particles is amorphous carbon. And graphite B coated with

人造黒鉛Aは、黒鉛B以外の人造黒鉛である。本発明でいう人造黒鉛とは、たとえば、コークスあるいは有機物を2800℃以上で焼成したもの、または天然黒鉛と前記コークスあるいは有機物とを混合し、2800℃以上で熱処理を施したもの、さらにはコークスあるいは有機物を2800℃以上で焼成したものを前記天然黒鉛の表面に被覆させたものなどがあげられ、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1570〜1590cm−1に現れるピーク強度に対する1340〜1370cm−1に現れるピーク強度比であるR値が0.05〜0.2となる人造黒鉛を使用出来る。また、平均粒子径が前述の範囲にあれば、前記人造黒鉛Aには2種以上の人造黒鉛を併用しても構わない。 Artificial graphite A is artificial graphite other than graphite B. The artificial graphite referred to in the present invention is, for example, one obtained by firing coke or an organic substance at 2800 ° C. or higher, or one obtained by mixing natural graphite and the above coke or organic substance and performing a heat treatment at 2800 ° C. or higher, and further coke or The organic graphite fired at 2800 ° C. or higher is coated on the surface of the natural graphite. The peak intensity appearing at 1340 to 1370 cm −1 with respect to the peak intensity appearing at 1570 to 1590 cm −1 in the argon ion laser Raman spectrum. Artificial graphite having an R value of 0.05 to 0.2 can be used. If the average particle diameter is in the above range, the artificial graphite A may be used in combination with two or more kinds of artificial graphite.

黒鉛Bは、母粒子となる黒鉛粒子と、その表面を被覆する非晶質炭素とで構成されている。具体的には、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1570〜1590cm−1に現れるピーク強度に対する1340〜1370cm−1に現れるピーク強度比であるR値が0.1〜0.7となる黒鉛である。R値は、非晶質炭素の十分な被覆量を確保するため、0.3以上がより好ましい。また、R値は、非晶質炭素の被覆量が多すぎると不可逆容量が増大するので、0.6以下が好ましい。このような黒鉛Bは、例えばd002が0.338nm以下である天然黒鉛または人造黒鉛を球状に賦形した黒鉛を母材(母粒子)とし、その表面を有機化合物で被覆し、800〜1500℃で焼成した後、解砕し、篩を通して整粒することによって得ることができる。なお、前記母材を被覆する有機化合物としては、芳香族炭化水素;芳香族炭化水素を加熱加圧下で重縮合して得られるタールまたはピッチ類;芳香族炭化水素の混合物を主成分とするタール、ピッチまたはアスファルト類;などが挙げられる。前記母材を前記有機化合物で被覆するには、前記有機化合物に前記母材を含浸・混捏する方法が採用できる。また、プロパンやアセチレンなどの炭化水素ガスを熱分解により炭素化し、これをd002が0.338nm以下の黒鉛の表面に堆積させる気相法によっても、黒鉛Bを作製することができる。 Graphite B is composed of graphite particles serving as mother particles and amorphous carbon covering the surface. Specifically, it is graphite in which the R value, which is a peak intensity ratio appearing at 1340 to 1370 cm −1 with respect to the peak intensity appearing at 1570 to 1590 cm −1 in the argon ion laser Raman spectrum, is 0.1 to 0.7. The R value is more preferably 0.3 or more in order to ensure a sufficient coating amount of amorphous carbon. Moreover, since an irreversible capacity | capacitance will increase if there is too much coating amount of amorphous carbon, R value is 0.6 or less. Such graphite B uses, for example, natural graphite having d 002 of 0.338 nm or less or graphite obtained by spherically shaping artificial graphite as a base material (base particle), and the surface thereof is coated with an organic compound. It can be obtained by calcining at 0 ° C., pulverizing, and sizing through a sieve. The organic compound covering the base material includes aromatic hydrocarbons; tars or pitches obtained by polycondensation of aromatic hydrocarbons under heat and pressure; tars mainly composed of a mixture of aromatic hydrocarbons. , Pitch or asphalt; In order to coat the base material with the organic compound, a method of impregnating and kneading the base material into the organic compound can be employed. Alternatively, graphite B can be produced by a vapor phase method in which a hydrocarbon gas such as propane or acetylene is carbonized by pyrolysis and deposited on the surface of graphite having d 002 of 0.338 nm or less.

人造黒鉛Aは平均粒子径が25μm以下であり、黒鉛Bは平均粒子径が15μm以下である。このようなサイズの人造黒鉛Aと黒鉛Bとを併用することで、負極(負極合剤層)内への非水電解液の浸透性が向上する。その理由は定かではないが、人造黒鉛Aと、前記のように比較的小さく、かつ表面に非晶質炭素を有する黒鉛Bとを併用すると、負極の製造時にプレス処理をすることで、負極合剤層中に形成される空孔の大きさが均一化されるので、非水電解液が浸透しやすくなると推測される。また、人造黒鉛Aと、前記のように比較的粒径が小さい黒鉛Bとを使用することで、負極のリチウムイオン受容性を高めて、リチウムイオン二次電池の高温下での充放電サイクル特性および低温下での充電特性の向上を図ることができる。   Artificial graphite A has an average particle size of 25 μm or less, and graphite B has an average particle size of 15 μm or less. By using artificial graphite A and graphite B of such a size together, the permeability of the non-aqueous electrolyte into the negative electrode (negative electrode mixture layer) is improved. The reason for this is not clear, but when artificial graphite A and graphite B, which is relatively small and has amorphous carbon on the surface as described above, are used in combination, the negative electrode composite can be obtained by performing a press treatment during the production of the negative electrode. Since the size of the pores formed in the agent layer is made uniform, it is presumed that the nonaqueous electrolyte solution is likely to penetrate. In addition, by using artificial graphite A and graphite B having a relatively small particle size as described above, the lithium ion acceptability of the negative electrode is increased, and the charge / discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary battery at high temperatures. In addition, the charging characteristics at low temperatures can be improved.

なお、人造黒鉛Aは、粒径が小さすぎると、比表面積が過度に高まる(不可逆容量が増大する)ことから、その粒径が、あまり小さくないことが好ましい。よって、本発明では、人造黒鉛Aとして、平均粒子径が15μm超のものを使用する。また、黒鉛Bも、粒径が小さすぎると、表面を被覆する非晶質炭素の被覆量などがばらつき、黒鉛Bの特長が十分に発揮できなくなるなどの理由があることから、その粒径が、あまり小さくないことが好ましい。よって、本発明では、黒鉛Bとして、平均粒子径が8μm以上のものを使用する。   In addition, since the specific surface area will increase excessively (the irreversible capacity | capacitance will increase) if the particle size of artificial graphite A is too small, it is preferable that the particle size is not so small. Therefore, in the present invention, artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm is used. In addition, if the particle size of graphite B is too small, the coating amount of amorphous carbon covering the surface varies, and there are reasons that the features of graphite B cannot be fully exhibited. It is preferable not to be too small. Therefore, in the present invention, graphite B having an average particle diameter of 8 μm or more is used.

本明細書でいう黒鉛(人造黒鉛A、黒鉛B、およびこれら以外の黒鉛)の平均粒子径は、例えば、レーザー散乱粒度分布計(例えば、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置「HRA9320」)を用い、黒鉛を溶解したり膨潤したりしない媒体に、黒鉛を分散させて測定した粒度分布の小さい粒子から積分体積を求める場合の体積基準の積算分率における50%径の値(D50%)メディアン径である。   The average particle size of graphite (artificial graphite A, graphite B, and graphite other than these) referred to in the present specification is, for example, a laser scattering particle size distribution meter (for example, Nikkiso Co., Ltd. Microtrac particle size distribution measuring device “HRA9320”). When the integral volume is obtained from particles having a small particle size distribution measured by dispersing graphite in a medium that does not dissolve or swell graphite, the value of 50% diameter in the volume-based cumulative fraction (D50%) The median diameter.

人造黒鉛Aおよび黒鉛Bの比表面積(BET法による。装置例は日本ベル社製「ベルソープミニ」など。)は、1.0m/g以上であることが好ましく、また、5.0m/g以下であることが好ましい。 The specific surface area of artificial graphite A and graphite B (according to the BET method. An example of the apparatus is “Bell Soap Mini” manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) is preferably 1.0 m 2 / g or more, and 5.0 m 2. / G or less is preferable.

また、負極活物質には、人造黒鉛Aおよび黒鉛B以外の負極活物質(例えば、人造黒鉛Aと同種のもので、平均粒子径が15μm未満であるか、または25μmを超える黒鉛のように、人造黒鉛Aおよび黒鉛Bに該当しない黒鉛など)を、人造黒鉛Aおよび黒鉛Bと共に使用することもできる。   The negative electrode active material includes negative electrode active materials other than artificial graphite A and graphite B (for example, graphite having the same particle size as artificial graphite A and having an average particle size of less than 15 μm or more than 25 μm, It is also possible to use artificial graphite A and graphite B) together with artificial graphite A and graphite B.

電池における非水電解液の注入性、高温下での充放電サイクル特性および低温下での充電特性をより高める観点からは、負極が含有する全負極活物質中における黒鉛Bの含有量が、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましい。また、黒鉛の表面に非晶質炭素を被覆した黒鉛Bは、表面が比較的硬いので、過度に添加してプレス処理をすると、人造黒鉛Aの粒子を破壊してしまうなどの問題が生じる虞がある。よって、負極が含有する全負極活物質中における黒鉛Bの含有量は、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましい。   From the viewpoint of further enhancing the injectability of the non-aqueous electrolyte in the battery, the charge / discharge cycle characteristics at high temperatures and the charge characteristics at low temperatures, the content of graphite B in the total negative electrode active material contained in the negative electrode is 20 The content is preferably at least mass%, more preferably at least 30 mass%. In addition, the surface of graphite B, which is coated with amorphous carbon on the surface of graphite, has a relatively hard surface. Therefore, if it is excessively added and subjected to press treatment, problems such as destruction of particles of artificial graphite A may occur. There is. Therefore, the content of graphite B in all negative electrode active materials contained in the negative electrode is preferably 60% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less.

また、負極活物質に、人造黒鉛Aおよび黒鉛B以外の負極活物質を使用する場合には、人造黒鉛Aおよび黒鉛Bを使用することによる前記の効果を良好に確保する観点から、負極が含有する全負極活物質中における人造黒鉛Aおよび黒鉛Bの合計含有量は、50質量%以上であることが好ましい(すなわち、負極が含有する全負極活物質中における黒鉛Aおよび黒鉛B以外の負極活物質の含有量は、50質量%以下であることが好ましい)。   Moreover, when using negative electrode active materials other than artificial graphite A and graphite B as a negative electrode active material, a negative electrode contains from a viewpoint of ensuring the said effect by using artificial graphite A and graphite B favorably. The total content of artificial graphite A and graphite B in the total negative electrode active material is preferably 50% by mass or more (that is, negative electrode actives other than graphite A and graphite B in the total negative electrode active material contained in the negative electrode) The content of the substance is preferably 50% by mass or less).

負極に係る結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素樹脂や、セルロースエーテル化合物、ゴム系バインダなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。セルロースエーテル化合物の具体例としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、それらのリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩などが挙げられる。ゴム系バインダの具体例としては、例えば、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム(SBR)などのスチレン・共役ジエン共重合体;ニトリル・ブタジエン共重合体ゴム(NBR)などのニトリル・共役ジエン共重合体ゴム;ポリオルガノシロキサンなどのシリコーンゴム;アクリル酸アルキルエステルの重合体;アクリル酸アルキルエステルと、エチレン性不飽和カルボン酸および/またはその他のエチレン性不飽和単量体との共重合により得られるアクリルゴム;ビニリデンフルオライド共重合体ゴムなどのフッ素ゴム;などが挙げられる。   Examples of the binder relating to the negative electrode include, but are not limited to, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride (PVDF), a cellulose ether compound, and a rubber binder. Specific examples of the cellulose ether compound include carboxymethyl cellulose (CMC), carboxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, alkali metal salts such as lithium salts, sodium salts, and potassium salts, ammonium salts, and the like. Specific examples of rubber binders include, for example, styrene / conjugated diene copolymers such as styrene / butadiene copolymer rubber (SBR); nitrile / conjugated diene copolymers such as nitrile / butadiene copolymer rubber (NBR). Rubber; Silicone rubber such as polyorganosiloxane; Polymer of alkyl acrylate ester; Acrylic obtained by copolymerization of alkyl acrylate ester with ethylenically unsaturated carboxylic acid and / or other ethylenically unsaturated monomers Rubber; fluororubber such as vinylidene fluoride copolymer rubber; and the like.

負極に係る導電助剤は、電子伝導性材料であれば特に限定されないし、使用しなくても構わない。導電助剤の具体例としては、アセチレンブラック;ケッチェンブラック;チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類;炭素繊維;などの炭素材料の他、金属繊維などの導電性繊維類;フッ化カーボン;銅、ニッケルなどの金属粉末類;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用しても構わない。これらの中でも、アセチレンブラック、ケッチェンブラックや炭素繊維が特に好ましい。   The conductive auxiliary agent related to the negative electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material, and may not be used. Specific examples of conductive aids include acetylene black; ketjen black; carbon blacks such as channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon materials such as carbon fibers; and conductive fibers such as metal fibers. Carbon fluoride, metal powders such as copper and nickel, organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. . Among these, acetylene black, ketjen black and carbon fiber are particularly preferable.

負極集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、下限は5μmであることが望ましい。   As the negative electrode current collector, a copper or nickel foil, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but a copper foil is usually used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a high energy density lithium ion secondary battery, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is preferably 5 μm.

負極側のリード部は、通常、負極作製時に、集電体の一部に負極合剤層を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、リード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体に銅製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。   The lead portion on the negative electrode side is usually provided by leaving the exposed portion of the current collector without forming the negative electrode mixture layer on a part of the current collector and forming the lead portion at the time of preparing the negative electrode. However, the lead portion is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting a copper foil or the like to the current collector later.

負極合剤層の厚み(集電体の両面に形成されている場合には、片面あたりの厚み)は、50〜150μmであることが好ましい。また、負極合剤層の組成としては、負極活物質の含有量が90〜99質量%であることが好ましく、結着剤の含有量が1〜10質量%であることが好ましい。更に、負極合剤層に導電助剤を含有させる場合には、負極合剤層における導電助剤の含有量は、高容量化の観点から、10質量%以下であることが好ましい。負極合剤層の密度は、低すぎると電池の容量を高めることができず、また、十分な高温下での充放電サイクル特性や低温下での充電特性が得られなくなり、高すぎると非水電解液の含浸量が少なくなるなどの理由から、1.55g/cm以上であり、更に好ましくは1.58g/cm以上である。また、1.8g/cm以下であり、更に好ましくは1.7g/cm以下である。
なお、ここで規定した負極合剤層の密度は、集電体の両面に負極合剤層が形成されている部分の密度である。負極合剤層の密度は、任意の大きさ(例えば5×5cm四方)に切り出した負極の質量と厚みを天秤やマイクロメーターなどで測定し、それら数値から集電体の質量と厚みを差し引くことで求められる、負極合材層の単位面積当たりの質量(例えばg/cm、g/mmなど)を負極合材層の厚み(集電体の両面あたりの厚み)で除して算出される。
The thickness of the negative electrode mixture layer (when formed on both sides of the current collector, the thickness per side) is preferably 50 to 150 μm. Moreover, as a composition of a negative mix layer, it is preferable that content of a negative electrode active material is 90-99 mass%, and it is preferable that content of a binder is 1-10 mass%. Furthermore, when the negative electrode mixture layer contains a conductive additive, the content of the conductive additive in the negative electrode mixture layer is preferably 10% by mass or less from the viewpoint of increasing the capacity. If the density of the negative electrode mixture layer is too low, the capacity of the battery cannot be increased, and charge / discharge cycle characteristics at sufficiently high temperatures and charging characteristics at low temperatures cannot be obtained. For reasons such as reducing the amount of impregnation of the electrolytic solution, it is 1.55 g / cm 3 or more, more preferably 1.58 g / cm 3 or more. Moreover, it is 1.8 g / cm < 3 > or less, More preferably, it is 1.7 g / cm < 3 > or less.
In addition, the density of the negative mix layer prescribed | regulated here is a density of the part in which the negative mix layer is formed in both surfaces of a collector. The density of the negative electrode mixture layer is determined by measuring the mass and thickness of the negative electrode cut into an arbitrary size (for example, 5 × 5 cm square) with a balance or a micrometer, and subtracting the mass and thickness of the current collector from these values. Calculated by dividing the mass per unit area of the negative electrode composite layer (eg, g / cm 2 , g / mm 2, etc.) by the thickness of the negative electrode composite layer (thickness per side of the current collector). The

本発明のリチウムイオン二次電池に係るセパレータについては特に制限はなく、公知のリチウムイオン二次電池に使用されているものが適用できる。例えば、厚みが5〜30μmで、開孔率が30〜70%の微多孔性ポリエチレンフィルム(ポリエチレン微多孔膜)または微多孔性ポリプロピレンフィルム(ポリプロピレン微多孔膜)、ポリエチレンポリプロピレン複合フィルム(ポリエチレンポリプロピレン複合微多孔膜)などが好適に用いられる。   There is no restriction | limiting in particular about the separator which concerns on the lithium ion secondary battery of this invention, What is used for the well-known lithium ion secondary battery is applicable. For example, a microporous polyethylene film (polyethylene microporous membrane) or a microporous polypropylene film (polypropylene microporous membrane) having a thickness of 5 to 30 μm and an open area ratio of 30 to 70%, a polyethylene polypropylene composite film (polyethylene polypropylene composite) A microporous membrane) is preferably used.

また、本発明のリチウムイオン二次電池に係るセパレータには、熱可塑性樹脂を主体とする微多孔膜からなる多孔質層(I)と、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含む多孔質の多孔質層(II)とを有する積層型のセパレータを用いることができる。このようなセパレータを使用することで、リチウムイオン二次電池の安全性(高温環境下での安全性)を高めることができ、また、そのセパレータの配置の調整によって、リチウムイオン二次電池における非水電解液の注入性を更に高めることができる。   In addition, the separator according to the lithium ion secondary battery of the present invention includes a porous layer (I) composed of a microporous film mainly composed of a thermoplastic resin and a porous body mainly including a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher. A laminated separator having the porous layer (II) can be used. By using such a separator, the safety (safety in a high temperature environment) of the lithium ion secondary battery can be improved, and the non-alignment in the lithium ion secondary battery can be achieved by adjusting the arrangement of the separator. The injectability of the water electrolyte can be further enhanced.

前記積層型セパレータに係る多孔質層(I)は、主にシャットダウン機能を確保するためのものである。リチウムイオン二次電池の温度が多孔質層(I)の主体となる成分である熱可塑性樹脂〔以下、「樹脂(A)」という〕の融点以上に達したときには、多孔質層(I)に係る樹脂(A)が溶融してセパレータの空孔を塞ぎ、電気化学反応の進行を抑制するシャットダウンを生じる。   The porous layer (I) related to the multilayer separator is mainly for ensuring a shutdown function. When the temperature of the lithium ion secondary battery reaches or exceeds the melting point of the thermoplastic resin (hereinafter referred to as “resin (A)”), which is the main component of the porous layer (I), the porous layer (I) The resin (A) melts and closes the pores of the separator, thereby causing a shutdown that suppresses the progress of the electrochemical reaction.

また、前記積層型のセパレータに係る多孔質層(II)は、電池の内部温度が上昇した際にも正極と負極との直接の接触による短絡を防止する機能を備えたものであり、耐熱温度が150℃以上のフィラーによって、その機能を確保している。すなわち、電池が高温となった場合には、喩え多孔質層(I)が収縮しても、収縮し難い多孔質層(II)によって、セパレータが熱収縮した場合に発生し得る正負極の直接の接触による短絡を防止することができる。また、後述するように多孔質層(I)と多孔質層(II)が一体化した構成の場合には、この耐熱性の多孔質層(II)が、セパレータの骨格として作用し、多孔質層(I)の熱収縮、すなわちセパレータ全体の熱収縮を抑制する。   In addition, the porous layer (II) according to the laminated separator has a function of preventing a short circuit due to direct contact between the positive electrode and the negative electrode even when the internal temperature of the battery rises. However, its function is secured by a filler of 150 ° C. or higher. That is, when the battery becomes hot, even if the porous layer (I) shrinks, the porous layer (II) that does not easily shrink can cause the positive and negative electrodes directly when the separator is thermally contracted. It is possible to prevent a short circuit due to the contact. In the case where the porous layer (I) and the porous layer (II) are integrated as will be described later, the heat-resistant porous layer (II) acts as a skeleton of the separator, and is porous. The thermal contraction of the layer (I), that is, the thermal contraction of the entire separator is suppressed.

セパレータの多孔質層(I)に係る樹脂(A)は、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に後で詳述する電池の有する非水電解液や、セパレータ製造の際に使用する溶媒(詳しくは後述する)に安定な熱可塑性樹脂であれば特に制限は無いが、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステルなどのポリエステル;などが好ましい。   The resin (A) related to the porous layer (I) of the separator has electrical insulation properties, is electrochemically stable, and is used for the non-aqueous electrolyte of the battery described in detail later, There is no particular limitation as long as it is a thermoplastic resin that is stable in the solvent used (described later in detail), but polyolefins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), and ethylene-propylene copolymer; polyethylene terephthalate and copolymer Polyester such as polymerized polyester;

なお、セパレータは、80℃以上150℃以下(より好ましくは100℃以上)において、その孔が閉塞する性質(すなわちシャットダウン機能)を有していることが好ましい。そのため、多孔質膜(I)は、融点、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度が、80℃以上150℃以下(更に好ましくは100℃以上)の熱可塑性樹脂を、その構成成分とするものがより好ましく、PEを主成分とする単層の微多孔膜であるか、PEとPPとを2〜5層積層した積層微多孔膜などであることが好ましい。   In addition, it is preferable that a separator has the property (namely, shutdown function) which the hole obstruct | occludes in 80 degreeC or more and 150 degrees C or less (more preferably 100 degreeC or more). Therefore, the porous film (I) has a melting point, that is, a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with JIS K 7121, more preferably 80 ° C. or more and 150 ° C. or less (more preferably (100 ° C. or higher) thermoplastic resin having a constituent component thereof is more preferable, and it is a single layer microporous film mainly composed of PE or laminated microporous film in which 2 to 5 layers of PE and PP are laminated. A film or the like is preferable.

前記のような微多孔膜としては、例えば、従来公知のリチウムイオン二次電池などで使用されている前記例示の熱可塑性樹脂で構成された微多孔膜、すなわち、溶剤抽出法、乾式または湿式延伸法などにより作製されたイオン透過性の微多孔膜を用いることができる。   As the microporous membrane as described above, for example, a microporous membrane composed of the above-mentioned exemplified thermoplastic resin used in a conventionally known lithium ion secondary battery or the like, that is, a solvent extraction method, dry or wet stretching An ion-permeable microporous membrane produced by a method or the like can be used.

多孔質層(I)における樹脂(A)の含有量は、シャットダウンの効果をより得やすくするために、例えば、下記のようであることが好ましい。多孔質層(I)の全構成成分中(空孔部分を除く全体積中。セパレータの各層における各成分の含有量に関して、以下同じ。)において主体となる樹脂(A)の体積は、50体積%以上であり、70体積%以上であることがより好ましく、100体積%であってもよい。更に、後記の方法により求められる多孔質層(II)の空孔率が20〜60%であり、かつ樹脂(A)の体積が、多孔質層(II)の空孔体積の50%以上であることが好ましい。   The content of the resin (A) in the porous layer (I) is preferably as follows, for example, in order to more easily obtain the shutdown effect. The volume of the resin (A) as the main component in all the constituent components of the porous layer (I) (in the entire volume excluding the void portion. The same applies to the content of each component in each layer of the separator) is 50 volumes. % Or more, more preferably 70% by volume or more, and may be 100% by volume. Furthermore, the porosity of the porous layer (II) obtained by the method described later is 20 to 60%, and the volume of the resin (A) is 50% or more of the pore volume of the porous layer (II). Preferably there is.

多孔質層(II)に係るフィラーは、耐熱温度が150℃以上で、電池の有する非水電解液に対して安定であり、更に電池の作動電圧範囲において酸化還元されにくい電気化学的に安定なものであれば、有機粒子でも無機粒子でもよいが、分散などの点から微粒子であることが好ましく、安定性(特に耐酸化性)などの点から無機微粒子がより好ましく用いられる。なお、後記の多孔質基体を除き、本明細書でいう「耐熱温度が150℃以上」とは、少なくとも150℃において軟化などの変形が見られないことを意味している。   The filler related to the porous layer (II) has a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, is stable with respect to the non-aqueous electrolyte of the battery, and is electrochemically stable that is not easily oxidized or reduced in the battery operating voltage range. Organic particles or inorganic particles may be used as long as they are fine particles, but fine particles are preferable from the viewpoint of dispersion, and inorganic fine particles are more preferably used from the viewpoint of stability (particularly oxidation resistance). Except for the porous substrate described later, “heat-resistant temperature is 150 ° C. or higher” in this specification means that deformation such as softening is not observed at least at 150 ° C.

耐熱温度が150℃以上のフィラーの具体例としては、酸化鉄、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、TiO、BaTiOなどの無機酸化物微粒子が挙げられる。前記の無機酸化物微粒子は、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、マイカなどの鉱物資源由来物質またはこれらの人造物などの微粒子であってもよい。多孔質層(II)には、前記例示の耐熱温度が150℃以上のフィラーを1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。前記例示の耐熱温度が150℃以上のフィラーの中でも、アルミナ、シリカ、ベーマイトが好ましい。 Specific examples of the filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher include inorganic oxide fine particles such as iron oxide, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), TiO 2 , and BaTiO 2 . The inorganic oxide fine particles may be fine particles such as boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, mica, or other mineral resource-derived substances or artificial products thereof. In the porous layer (II), the above exemplified filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or more may be used alone or in combination of two or more. Among the fillers having the exemplified heat resistance temperature of 150 ° C. or higher, alumina, silica, and boehmite are preferable.

耐熱温度が150℃以上のフィラーの粒径は、平均粒子径で、好ましくは0.001μm以上、より好ましくは0.1μm以上であって、好ましくは15μm以下、より好ましくは1μm以下である。耐熱温度が150℃以上のフィラーの平均粒子径は、例えば、レーザー散乱粒度分布計(例えば、HORIBA社製「LA−920」)を用い、前記フィラーを溶解しない媒体に分散させて測定した数平均粒子径として規定することができる。   The particle size of the filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is an average particle size, and is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and preferably 15 μm or less, more preferably 1 μm or less. The average particle diameter of the filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is, for example, a number average measured by dispersing the filler in a medium that does not dissolve, using a laser scattering particle size distribution meter (for example, “LA-920” manufactured by HORIBA). It can be defined as the particle size.

また、耐熱温度が150℃以上のフィラーの形態としては、例えば、球状に近い形状を有していてもよく、板状の形状を有していてもよい。   Moreover, as a form of the filler whose heat-resistant temperature is 150 degreeC or more, for example, it may have a shape close to a sphere or may have a plate shape.

板状粒子の形態としては、アスペクト比が、5以上、より好ましくは10以上であって、100以下、より好ましくは50以下であることが望ましい。板状粒子におけるアスペクト比は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像を画像解析することにより求めることができる。   As the form of the plate-like particles, it is desirable that the aspect ratio is 5 or more, more preferably 10 or more, and 100 or less, more preferably 50 or less. The aspect ratio of the plate-like particles can be obtained, for example, by analyzing an image taken with a scanning electron microscope (SEM).

多孔質層(II)における耐熱温度が150℃以上のフィラーの量は、多孔質層(II)の構成成分の全体積中〔ただし、後記の多孔質基体を使用する場合には、多孔質基体を除く構成成分の全体積中。多孔質層(II)の各構成成分の含有量について、以下同じ。〕、50体積%以上であり、70体積%以上であることが好ましく、80体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることが更に好ましい。多孔質層(II)中のフィラーを前記のように高含有量とすることで、リチウムイオン二次電池が高温となった際の正極と負極との直接の接触による短絡の発生をより良好に抑制することができ、また、特に多孔質層(I)と多孔質層(II)とを一体化した構成のセパレータの場合には、セパレータ全体の熱収縮を良好に抑制することができる。   The amount of filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher in the porous layer (II) is the total volume of the constituent components of the porous layer (II) [However, when using the porous substrate described later, the porous substrate During the entire volume of components excluding. The same applies to the content of each component of the porous layer (II). ], 50% by volume or more, preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and still more preferably 90% by volume or more. By making the filler in the porous layer (II) high as described above, the occurrence of a short circuit due to direct contact between the positive electrode and the negative electrode when the lithium ion secondary battery becomes high temperature is improved. In particular, in the case of a separator having a configuration in which the porous layer (I) and the porous layer (II) are integrated, thermal contraction of the entire separator can be satisfactorily suppressed.

また、多孔質層(II)には、耐熱温度が150℃以上のフィラー同士を結着したり、必要に応じて多孔質層(I)と多孔質層(II)とを結着したりするために有機バインダを含有させることが好ましく、このような観点から、多孔質層(II)における耐熱温度が150℃以上のフィラー量の好適上限値は、例えば、多孔質層(II)の構成成分の全体積中、99.5体積%である。なお、多孔質層(II)における耐熱温度が150℃以上のフィラーの量を70体積%未満とすると、例えば、多孔質層(II)中の有機バインダ量を多くする必要が生じるが、その場合には多孔質層(II)の空孔が有機バインダによって埋められやすく、セパレータとしての機能が低下する虞があり、また、開孔剤などを用いて多孔質化した場合には、前記フィラー同士の間隔が大きくなりすぎて、熱収縮を抑制する効果が低下する虞がある。   Moreover, the porous layer (II) binds fillers having a heat resistant temperature of 150 ° C. or more, or binds the porous layer (I) and the porous layer (II) as necessary. Therefore, it is preferable to contain an organic binder. From such a viewpoint, the preferred upper limit of the filler amount having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher in the porous layer (II) is, for example, a constituent component of the porous layer (II) Is 99.5% by volume. If the amount of the filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher in the porous layer (II) is less than 70% by volume, for example, it is necessary to increase the amount of the organic binder in the porous layer (II). The pores of the porous layer (II) are easily filled with an organic binder, and the function as a separator may be reduced. There is a possibility that the effect of suppressing the heat shrinkage may be reduced due to the excessively large interval.

多孔質層(II)には、セパレータの形状安定性の確保や、多孔質層(II)と多孔質層(I)との一体化などのために、有機バインダを含有させることが好ましい。有機バインダとしては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA、酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられるが、特に、150℃以上の耐熱温度を有する耐熱性のバインダが好ましく用いられる。有機バインダは、前記例示のものを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The porous layer (II) preferably contains an organic binder in order to ensure the shape stability of the separator and to integrate the porous layer (II) and the porous layer (I). Examples of organic binders include ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA, those having a structural unit derived from vinyl acetate of 20 to 35 mol%), ethylene-acrylic acid copolymers such as ethylene-ethyl acrylate copolymers, and fluorine-based binders. Rubber, styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), cross-linked acrylic resin, polyurethane, epoxy resin, etc. In particular, a heat-resistant binder having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher is preferably used. As the organic binder, those exemplified above may be used singly or in combination of two or more.

前記例示の有機バインダの中でも、EVA、エチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、SBRなどの柔軟性の高いバインダが好ましい。このような柔軟性の高い有機バインダの具体例としては、三井デュポンポリケミカル社の「エバフレックスシリーズ(EVA)」、日本ユニカー社のEVA、三井デュポンポリケミカル社の「エバフレックス−EEAシリーズ(エチレン−アクリル酸共重合体)」、日本ユニカー社のEEA、ダイキン工業社の「ダイエルラテックスシリーズ(フッ素ゴム)」、JSR社の「TRD−2001(SBR)」、日本ゼオン社の「BM−400B(SBR)」などがある。   Among the organic binders exemplified above, highly flexible binders such as EVA, ethylene-acrylic acid copolymer, fluorine-based rubber, and SBR are preferable. Specific examples of such highly flexible organic binders include Mitsui DuPont Polychemical's “Evaflex Series (EVA)”, Nihon Unicar's EVA, Mitsui DuPont Polychemical's “Evaflex-EAA Series (Ethylene). -Acrylic acid copolymer) ", Nippon Unicar EEA, Daikin Industries" DAI-EL Latex Series (Fluororubber) ", JSR" TRD-2001 (SBR) ", Nippon Zeon" BM-400B " (SBR) ".

なお、前記の有機バインダを多孔質層(II)に使用する場合には、後述する多孔質層(II)形成用の組成物の溶媒に溶解させるか、または分散させたエマルジョンの形態で用いればよい。   When the organic binder is used for the porous layer (II), it can be used in the form of an emulsion dissolved or dispersed in the solvent for the composition for forming the porous layer (II) described later. Good.

また、セパレータの形状安定性や柔軟性を確保するために、多孔質層(II)において、繊維状物などを前記フィラーと混在させてもよい。繊維状物としては、耐熱温度が150℃以上であって、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、更に下記に詳述する電解液や、セパレータ製造の際に使用する溶媒に安定であれば、特に材質に制限はない。   In order to ensure the shape stability and flexibility of the separator, a fibrous material or the like may be mixed with the filler in the porous layer (II). The fibrous material has a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, has an electrical insulation property, is electrochemically stable, and further uses an electrolyte solution described in detail below and a solvent used in manufacturing a separator. If it is stable, the material is not particularly limited.

また、繊維状物で構成された多孔質基体(耐熱温度が150℃以上の多孔質基体)を多孔質層(II)に使用することもできる。なお、多孔質基体の「耐熱性」は、軟化などによる実質的な寸法変化が生じないことを意味し、対象物の長さの変化、すなわち、多孔質基体においては、室温での長さに対する収縮の割合(収縮率)が5%以下を維持することのできる上限温度(耐熱温度)が、セパレータのシャットダウン温度よりも十分に高いか否かで耐熱性を評価する。シャットダウン後の電池の安全性を高めるために、多孔質基体は、シャットダウン温度よりも20℃以上高い耐熱温度を有することが望ましく、より具体的には、多孔質基体の耐熱温度は、150℃以上であることが好ましく、180℃以上であることがより好ましい。   Further, a porous substrate (porous substrate having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher) made of a fibrous material can be used for the porous layer (II). The “heat resistance” of the porous substrate means that a substantial dimensional change due to softening or the like does not occur, and the change in the length of the object, that is, the porous substrate with respect to the length at room temperature. The heat resistance is evaluated based on whether or not the upper limit temperature (heat resistance temperature) at which the shrinkage ratio (shrinkage ratio) can be maintained at 5% or less is sufficiently higher than the shutdown temperature of the separator. In order to increase the safety of the battery after shutdown, the porous substrate desirably has a heat resistance temperature that is 20 ° C. or more higher than the shutdown temperature, and more specifically, the heat resistance temperature of the porous substrate is 150 ° C. or more. It is preferable that it is 180 degreeC or more.

多孔質基体を用いて多孔質層(II)を構成する場合には、耐熱温度が150℃以上のフィラーの全部または一部が、多孔質基体の空隙内に存在する形態とすることが好ましい。このような形態とすることで、前記フィラーの作用をより有効に発揮させることができる。   When the porous layer (II) is formed using a porous substrate, it is preferable that all or a part of the filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is present in the voids of the porous substrate. By setting it as such a form, the effect | action of the said filler can be exhibited more effectively.

セパレータ(前記積層型のセパレータおよびそれ以外のセパレータ)の厚みは、10〜30μmであることが好ましい。   The thickness of the separator (the laminated separator and other separators) is preferably 10 to 30 μm.

前記積層型のセパレータにおいては、多孔質層(II)の厚み〔セパレータが多孔質層(II)を複数有する場合は、その総厚み〕は、多孔質層(II)による前記の各作用をより有効に発揮させる観点から、3μm以上であることが好ましい。ただし、多孔質層(II)が厚すぎると、電池のエネルギー密度の低下を引き起こすなどの虞があることから、多孔質層(II)の厚みは、8μm以下であることが好ましい。   In the laminated separator, the thickness of the porous layer (II) [when the separator has a plurality of porous layers (II), the total thickness] From the viewpoint of exhibiting effectively, it is preferably 3 μm or more. However, if the porous layer (II) is too thick, the energy density of the battery may be lowered. Therefore, the thickness of the porous layer (II) is preferably 8 μm or less.

また、多孔質層(I)の厚み〔セパレータが多孔質層(I)を複数有する場合は、その総厚み。以下同じ。〕は、多孔質層(I)の使用による前記作用(特にシャットダウン作用)をより有効に発揮させる観点から、6μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。ただし、多孔質層(I)が厚すぎると、電池のエネルギー密度の低下を引き起こす虞があることに加えて、多孔質層(I)が熱収縮しようとする力が大きくなり、例えば、多孔質層(I)と多孔質層(II)が一体化した構成では、セパレータ全体の熱収縮を抑える作用が小さくなる虞がある。そのため、多孔質層(I)の厚みは、25μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、14μm以下であることが更に好ましい。   The thickness of the porous layer (I) [when the separator has a plurality of porous layers (I), the total thickness thereof. same as below. ] Is preferably 6 μm or more, more preferably 10 μm or more, from the viewpoint of more effectively exerting the above-described action (particularly the shutdown action) due to the use of the porous layer (I). However, if the porous layer (I) is too thick, there is a possibility that the energy density of the battery may be lowered. In addition, the force that the porous layer (I) tends to shrink by heat increases. In the configuration in which the layer (I) and the porous layer (II) are integrated, the action of suppressing the thermal contraction of the entire separator may be reduced. Therefore, the thickness of the porous layer (I) is preferably 25 μm or less, more preferably 20 μm or less, and further preferably 14 μm or less.

セパレータ全体の空孔率としては、電解液の保液量を確保してイオン透過性を良好にするために、乾燥した状態で、30%以上であることが好ましい。一方、セパレータ強度の確保と内部短絡の防止の観点から、セパレータの空孔率は、乾燥した状態で、70%以下であることが好ましい。なお、セパレータの空隙率:P(%)は、セパレータの厚み、面積あたりの質量、構成成分の密度から、下記(2)式を用いて各成分iについての総和を求めることにより計算できる。   The porosity of the separator as a whole is preferably 30% or more in a dried state in order to secure the amount of electrolyte solution retained and to improve ion permeability. On the other hand, from the viewpoint of securing separator strength and preventing internal short circuit, the separator porosity is preferably 70% or less in a dry state. Note that the porosity of the separator: P (%) can be calculated by calculating the sum of each component i from the thickness of the separator, the mass per area, and the density of the constituent components using the following equation (2).

P ={1−(m/t)/(Σa・ρ)}×100 (2) P = {1- (m / t) / (Σa i · ρ i )} × 100 (2)

ここで、前記(2)式中、a:全体の質量を1としたときの成分iの比率、ρ:成分iの密度(g/cm)、m:セパレータの単位面積あたりの質量(g/cm)、t:セパレータの厚み(cm)、である。セパレータの単位面積当たりの質量mは、20cm四方に切り出したセパレータを電子天秤で質量を測定し、1cm当たりの質量として算出したものであり、セパレータの厚さtは、マイクロメーターでランダムに10箇所の測定点の厚さを測定して平均化したものである。 Here, in the formula (2), a i : the ratio of component i when the total mass is 1, ρ i : density of component i (g / cm 3 ), m: mass per unit area of the separator (G / cm 2 ), t: thickness of separator (cm). The mass m per unit area of the separator is a mass obtained by measuring the mass of a separator cut out in a 20 cm square with an electronic balance and calculating the mass per 1 cm 2. The thickness t of the separator is 10 randomly with a micrometer. It is obtained by measuring the thickness of the measurement points at the points and averaging them.

また、前記積層型のセパレータにおいては、前記(2)式において、mを多孔質層(I)の単位面積あたりの質量(g/cm)とし、tを多孔質層(I)の厚み(cm)とすることで、前記(2)式を用いて多孔質層(I)の空孔率:P(%)を求めることもできる。この方法により求められる多孔質層(I)の空孔率は、30〜70%であることが好ましい。 In the laminated separator, in the formula (2), m is the mass per unit area (g / cm 2 ) of the porous layer (I), and t is the thickness of the porous layer (I) ( cm), the porosity: P (%) of the porous layer (I) can also be obtained using the formula (2). The porosity of the porous layer (I) determined by this method is preferably 30 to 70%.

更に、前記積層型のセパレータにおいては、前記(1)式において、mを多孔質層(II)の単位面積あたりの質量(g/cm)とし、tを多孔質層(II)の厚み(cm)とすることで、前記(2)式を用いて多孔質層(II)の空孔率:P(%)を求めることもできる。この方法により求められる多孔質層(II)の空孔率は、20〜60%であることが好ましい。 Furthermore, in the laminated separator, in the formula (1), m is the mass per unit area (g / cm 2 ) of the porous layer (II), and t is the thickness of the porous layer (II) ( cm), the porosity: P (%) of the porous layer (II) can also be obtained using the formula (2). The porosity of the porous layer (II) obtained by this method is preferably 20 to 60%.

また、本発明に係るセパレータは、JIS P 8117に準拠した方法で測定され、0.879g/mmの圧力下で100mlの空気が膜を透過する秒数で示されるガーレー値が、10〜300secであることが望ましい。透気度が大きすぎると、イオン透過性が小さくなり、他方、小さすぎると、セパレータの強度が小さくなることがある。前記の構成を採用することにより、前記の透気度を有するセパレータとすることができる。 The separator according to the present invention is measured by a method according to JIS P 8117, and has a Gurley value of 10 to 300 sec indicated by the number of seconds that 100 ml of air passes through the membrane under a pressure of 0.879 g / mm 2. It is desirable that If the air permeability is too high, the ion permeability is reduced, whereas if it is too low, the strength of the separator may be reduced. By employ | adopting the said structure, it can be set as the separator which has the said air permeability.

セパレータ(前記積層型セパレータ、およびそれ以外のセパレータ)の平均孔径は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上であって、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.5μm以下である。また、前記積層型セパレータの場合、多孔質層(I)の平均孔径は、0.01〜0.5μmであることが好ましく、多孔質層(II)の平均孔径は、0.05〜1μmであることが好ましい。   The average pore diameter of the separator (the laminated separator and other separators) is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. . In the case of the laminated separator, the porous layer (I) preferably has an average pore size of 0.01 to 0.5 μm, and the porous layer (II) has an average pore size of 0.05 to 1 μm. Preferably there is.

また、本発明に係るセパレータは、150℃での熱収縮率を5%以下とすることが好ましい。このような特性のセパレータであれば、電池内部が150℃程度になっても、セパレータの収縮が殆ど生じないため、正負極の接触による短絡をより確実に防止することができ、高温での電池の安全性をより高めることができる。積層型のセパレータについて、先に示した構成を採用することで、前記のような熱収縮率を有するセパレータとすることができる。   The separator according to the present invention preferably has a heat shrinkage rate at 150 ° C. of 5% or less. If the separator has such characteristics, even when the inside of the battery reaches about 150 ° C., the separator hardly contracts, so that a short circuit due to contact between the positive and negative electrodes can be prevented more reliably, and the battery at high temperature The safety of the can be further increased. By adopting the structure shown above for the laminated separator, the separator having the heat shrinkage rate as described above can be obtained.

ここでいう熱収縮率は、多孔質層(I)と多孔質層(II)が一体化している場合は、その一体化したセパレータ全体の収縮率を指し、多孔質層(I)と多孔質層(II)が独立している場合には、それぞれの収縮率の小さい方の値を指す。また、後述するように、多孔質層(I)および/または多孔質層(II)は、電極と一体化する構成とすることもできるが、その場合は、電極と一体化した状態で測定した熱収縮率を指す。   When the porous layer (I) and the porous layer (II) are integrated, the heat shrinkage here refers to the shrinkage rate of the integrated separator as a whole, and the porous layer (I) and the porous layer (I) When the layer (II) is independent, the value of the smaller shrinkage rate is indicated. As will be described later, the porous layer (I) and / or the porous layer (II) can be integrated with the electrode. In that case, the measurement was performed in an integrated state with the electrode. Refers to heat shrinkage.

なお、前記の「150℃の熱収縮率」とは、セパレータまたは多孔質層(I)および多孔質層(II)(電極と一体化した場合には電極と一体化した状態で)を恒温槽に入れ、温度を150℃まで上昇させて3時間放置した後に取り出して、恒温槽に入れる前のセパレータまたは多孔質層(I)および多孔質層(II)の寸法と比較することで求められる寸法の減少割合を百分率で表したものである。   The “150 ° C. heat shrinkage rate” means that the separator or the porous layer (I) and the porous layer (II) (when integrated with the electrode, in an integrated state with the electrode) , The temperature is raised to 150 ° C. and left for 3 hours, then taken out, and the dimensions required by comparing with the dimensions of the separator or porous layer (I) and porous layer (II) before being put in the thermostatic bath The percentage of decrease is expressed as a percentage.

なお、多孔質層(I)と多孔質層(II)とは、それぞれ1層ずつである必要はなく、複数の層がセパレータ中にあってもよい。例えば、多孔質層(II)の両面に多孔質層(I)を配置した構成としたり、多孔質層(I)の両面に多孔質層(II)を配置した構成としてもよい。ただし、層数を増やすことで、セパレータの厚みを増やしてリチウムイオン二次電池の内部抵抗の増加やエネルギー密度の低下を招く虞があるので、層数を多くしすぎるのは好ましくなく、セパレータ中の多孔質層(I)と多孔質層(II)との合計層数は5層以下であることが好ましい。   Note that the porous layer (I) and the porous layer (II) do not have to be one each, and a plurality of layers may be present in the separator. For example, a configuration in which the porous layer (I) is disposed on both sides of the porous layer (II) or a configuration in which the porous layer (II) is disposed on both sides of the porous layer (I) may be employed. However, increasing the number of layers may increase the thickness of the separator, leading to an increase in the internal resistance of the lithium ion secondary battery and a decrease in energy density, so it is not preferable to increase the number of layers in the separator. The total number of the porous layers (I) and (II) is preferably 5 or less.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る正極としては、例えば、正極活物質を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に形成したものが挙げられる。正極合剤層は、正極活物質の他に、結着剤や、必要に応じて導電助剤を含有しており、例えば、正極活物質および結着剤(更には導電助剤)などを含む混合物(正極合剤)に、適当な溶剤を加えて十分に混練して得られる正極合剤含有組成物(スラリーなど)を、集電体表面に塗布し乾燥することで、所望の厚みとしつつ形成することができる。また、正極合剤層形成後の負極には、必要に応じてプレス処理を施して、正極合剤層の厚みや密度を調節することもできる。   As a positive electrode which concerns on the lithium ion secondary battery of this invention, what formed the positive mix layer containing a positive electrode active material in the single side | surface or both surfaces of a collector is mentioned, for example. In addition to the positive electrode active material, the positive electrode mixture layer contains a binder and, if necessary, a conductive additive, and includes, for example, a positive electrode active material and a binder (and further a conductive additive). Applying a suitable solvent to the mixture (positive electrode mixture) and thoroughly kneading the resulting mixture (slurry, etc.) on the surface of the current collector, followed by drying to obtain a desired thickness Can be formed. In addition, the negative electrode after the positive electrode mixture layer is formed may be subjected to press treatment as necessary to adjust the thickness and density of the positive electrode mixture layer.

正極活物質には、従来から知られているリチウムイオン二次電池用の正極活物質として使用されているもの、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質が使用される。このような正極活物質の具体例としては、例えば、Li1+xMO(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mgなど)で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMnやその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、LiMPO(M:Co、Ni、Mn、Feなど)で表されるオリビン型化合物などが挙げられる。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoOなどの他、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3、LiMn5/12Ni5/12Co1/6、LiNi3/5Mn1/5Co1/5など)などを例示することができる。特に、リチウムイオン二次電池を、その使用に先立って、通常よりも高い終止電圧で充電するような場合には、高電圧に充電された状態での正極活物質の安定性を高めるために、前記例示の各種活物質が、更に安定化元素を含んでいることが好ましい。このような安定化元素としては、例えば、Mg、Ak、Ti、Zr、Mo、Snなどが挙げられる。 As the positive electrode active material, a conventionally known positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, for example, an active material capable of inserting and extracting lithium ions is used. As a specific example of such a positive electrode active material, for example, a layered structure represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, etc.) Lithium-containing transition metal oxide, LiMn 2 O 4 and spinel-structured lithium manganese oxide obtained by substituting some of its elements with other elements, LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe, etc.) Type compounds. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having the layered structure include LiCoO 2 and other oxides including at least Co, Ni, and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5 / 12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2 , LiNi 3/5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2, etc.). In particular, when the lithium ion secondary battery is charged at a higher end voltage than usual before its use, in order to increase the stability of the positive electrode active material in a state charged at a high voltage, It is preferable that the various active materials exemplified above further contain a stabilizing element. Examples of such stabilizing elements include Mg, Ak, Ti, Zr, Mo, and Sn.

正極合剤層の結着剤には、従来から知られている正極用の結着剤として使用されているものが好適に採用される。例えば、アクリロニトリル、アクリル酸エステル(アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシルなど)およびメタクリル酸エステル(メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなど)よりなる群から選択される少なくとも1種のモノマーを含む2種以上のモノマーにより形成されるコポリマー;水素化ニトリルゴム;ポリフッ化ビニリデン(PVDF);フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー(VDF−CTFE);フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレンコポリマー(VDF−TFE);フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレンコポリマー(VDF−HFP−TFE);などが挙げられる。   As the binder for the positive electrode mixture layer, those conventionally used as positive electrode binders are suitably employed. For example, selected from the group consisting of acrylonitrile, acrylate esters (methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, etc.) and methacrylate esters (methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, etc.) A copolymer formed of two or more monomers including at least one monomer; a hydrogenated nitrile rubber; a polyvinylidene fluoride (PVDF); a vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer (VDF-CTFE); a vinylidene fluoride— Tetrafluoroethylene copolymer (VDF-TFE); vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer (VDF-HFP-TFE); and the like.

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

また、正極の集電体としては、アルミニウムなどの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、厚みが10〜30μmのアルミニウム箔が好適に用いられる。   Further, as the positive electrode current collector, a metal foil such as aluminum, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but usually an aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is preferably used.

正極側のリード部も負極のリード部と同様に、通常、正極作製時に、集電体の一部に正極合剤層を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、リード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体にアルミニウム製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。   Similarly to the lead part of the negative electrode, the lead part on the positive electrode side usually leaves an exposed part of the current collector without forming a positive electrode mixture layer on a part of the current collector during the preparation of the positive electrode, To be provided. However, the lead portion is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting an aluminum foil or the like to the current collector later.

正極合剤層の厚み(集電体の両面に形成されている場合には、片面あたりの厚み)は、50〜150μmであることが好ましい。また、正極合剤層の組成としては、正極活物質の含有量が90〜98質量%であることが好ましく、結着剤の含有量が1〜7質量%であることが好ましく、導電助剤の含有量が、1〜8質量%であることが好ましい。   The thickness of the positive electrode mixture layer (when formed on both sides of the current collector, the thickness per side) is preferably 50 to 150 μm. Moreover, as a composition of a positive mix layer, it is preferable that content of a positive electrode active material is 90-98 mass%, and it is preferable that content of a binder is 1-7 mass%, and a conductive support agent. The content of is preferably 1 to 8% by mass.

なお、前記のような正極合剤層を有する正極や、負極合剤層を有する負極は、前記の通り、正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶媒に分散させてなる正極合剤層形成用組成物(スラリーなど)や、負極合剤をNMPや水などの溶媒に分散させてなる負極合剤層形成用組成物(スラリーなど)を集電体表面に塗布し、乾燥することにより作製される。この場合、例えば、正極合剤層形成用組成物を集電体表面に塗布し、この組成物が乾燥する前に多孔質層(II)形成用組成物を塗布して作製した正極と多孔質層(II)との一体化物や、負極合剤層形成用組成物を集電体表面に塗布し、この組成物が乾燥する前に多孔質層(II)形成用組成物を塗布して作製した負極と多孔質層(II)との一体化物を用いて、リチウムイオン二次電池を構成することもできる。   The positive electrode having the positive electrode mixture layer and the negative electrode having the negative electrode mixture layer as described above are obtained by dispersing the positive electrode mixture in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as described above. A composition for forming a positive electrode mixture layer (slurry or the like) or a composition for forming a negative electrode mixture layer (slurry or the like) obtained by dispersing the negative electrode mixture in a solvent such as NMP or water is applied to the surface of the current collector, It is produced by drying. In this case, for example, the positive electrode mixture layer-forming composition is applied to the current collector surface, and the porous layer (II) -forming composition is applied before the composition is dried. Prepared by applying an integrated material with layer (II) or a composition for forming a negative electrode mixture layer to the surface of the current collector, and applying the composition for forming porous layer (II) before the composition is dried A lithium ion secondary battery can also be configured using an integrated product of the negative electrode and the porous layer (II).

本発明のリチウムイオン二次電池においては、前記の正極と前記の負極とは、セパレータを介在させつつ重ね合わせて渦巻状に巻回し、更に横断面が扁平状となるように成形した扁平形巻回電極体の形態で使用する。   In the lithium ion secondary battery of the present invention, the positive electrode and the negative electrode are overlapped with a separator interposed therebetween, wound in a spiral shape, and further shaped into a flat cross-section. Used in the form of a rotating electrode body.

なお、セパレータに前記積層型のセパレータを使用する場合には、その多孔質層(II)が正極と対向するように配置して、扁平形巻回電極体を形成することが好ましい。前記積層型のセパレータにおいて、多孔質層(II)は、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含むものであるため、目が粗く非水電解液が浸透しやすい。正極に係る正極合剤層は、その構成材料の種類などから、一般に、負極に係る負極合剤層よりも非水電解液が浸透しやすいが、この正極(正極合剤層)と多孔質層(II)とを対向させることで、かかる箇所が非水電解液の流路となるため、内容積が大きい外装缶に使用するためにサイズを大きくした扁平形巻回電極体の全体に、非水電解液が浸透する時間をより短くすることができる。よって、本発明のリチウムイオン二次電池において、前記積層型のセパレータを採用し、その多孔質層(II)が正極と対向するように扁平形巻回電極体を形成した場合には、前記の作用と、負極活物質として人造黒鉛Aと黒鉛Bとを併用することによる負極(負極合剤層内)への非水電解液の浸透性の向上作用とが相俟って、その非水電解液の注入性を高度に高めることが可能となる。   In addition, when using the said laminated separator for a separator, it is preferable to arrange | position so that the porous layer (II) may oppose a positive electrode, and to form a flat wound electrode body. In the laminated separator, since the porous layer (II) mainly contains a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, the porous layer (II) is rough and the nonaqueous electrolytic solution easily permeates. The positive electrode mixture layer related to the positive electrode is generally more easily penetrated by the non-aqueous electrolyte than the negative electrode mixture layer related to the negative electrode due to the types of constituent materials thereof, and the positive electrode (positive electrode mixture layer) and the porous layer. By facing (II), this location becomes a non-aqueous electrolyte flow path, so that the entire flat wound electrode body whose size is increased for use in an outer can with a large internal volume The time for the water electrolyte to penetrate can be further shortened. Therefore, in the lithium ion secondary battery of the present invention, when the laminated separator is employed and the flat wound electrode body is formed so that the porous layer (II) faces the positive electrode, The non-aqueous electrolysis is combined with the effect of improving the permeability of the non-aqueous electrolyte into the negative electrode (in the negative electrode mixture layer) by using artificial graphite A and graphite B together as the negative electrode active material. It becomes possible to improve the injection | pouring property of a liquid highly.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る非水電解液には、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してLiイオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こしにくいものであれば特に制限は無い。例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF などの無機リチウム塩、LiCFSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(RfOSO〔ここでRfはフルオロアルキル基〕などの有機リチウム塩などを用いることができる。 As the non-aqueous electrolyte solution according to the lithium ion secondary battery of the present invention, a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used. The lithium salt is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form Li + ions and hardly causes side reactions such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 and other inorganic lithium salts, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group] and the like can be used. .

非水電解液に用いる有機溶媒としては、前記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。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、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル;γ−ブチロラクトンなどの環状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリルなどのニトリル類;エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類;などが挙げられ、これらは2種以上混合して用いることもできる。なお、より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。また、これらの電解液に充放電サイクル特性の改善、高温貯蔵性や過充電防止などの安全性を向上させる目的で、無水酸、スルホン酸エステル、ジニトリル、ビニレンカーボネート類、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの添加剤(これらの誘導体も含む)を適宜加えることもできる。   The organic solvent used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it dissolves the lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; Chain ethers such as dimethoxyethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; nitriles such as acetonitrile, propionitrile and methoxypropionitrile Sulfites such as ethylene glycol sulfite; etc., and these should be used as a mixture of two or more. It can be. In order to obtain a battery with better characteristics, it is desirable to use a combination that can obtain high conductivity, such as a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate. In addition, for the purpose of improving safety such as improvement of charge / discharge cycle characteristics, high-temperature storage property and prevention of overcharge, these electrolytic solutions have acid anhydrides, sulfonic acid esters, dinitriles, vinylene carbonates, 1,3-propanesulphate. Ton, diphenyl disulfide, cyclohexylbenzene, biphenyl, fluorobenzene, t-butylbenzene and other additives (including these derivatives) can also be added as appropriate.

このリチウム塩の電解液中の濃度としては、0.5〜1.5mol/lとすることが好ましく、0.9〜1.25mol/lとすることがより好ましい。   The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is preferably 0.5 to 1.5 mol / l, and more preferably 0.9 to 1.25 mol / l.

本発明のリチウムイオン二次電池において、電池の充電上限電圧を4.35V以上、特に4.4V以上に設定した場合、LiBF(ホウフッ化リチウム)およびシアノ基を一つ以上含むニトリル化合物を含有する非水電解液を使用することが好ましい。 The lithium ion secondary battery of the present invention contains a nitrile compound containing at least one LiBF 4 (lithium borofluoride) and a cyano group when the upper limit voltage of the battery is set to 4.35 V or more, particularly 4.4 V or more. It is preferable to use a nonaqueous electrolytic solution.

ニトリル化合物の具体例としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、アクリロニトリル、ラウリロニトリルなどのモノニトリル;マロノニトリル、下記一般式(1)
NC−(CH−CN (1)
〔前記一般式(1)中、nは2〜4の整数である〕
で表される化合物、1,4−ジシアノヘプタン、1,5−ジシアノペンタン、1,6−ジシアノヘキサン、1,7−ジシアノヘプタン、2,6−ジシアノヘプタン、1,8−ジシアノオクタン、2,7−ジシアノオクタン、1,9−ジシアノノナン、2,8−ジシアノノナン、1,10−ジシアノデカン、1,6−ジシアノデカン、2,4−ジメチルグルタロニトリルなどのジニトリル;ベンゾニトリルなどの環状ニトリル;メトキシアセトニトリルなどのアルコキシ置換ニトリル;などが挙げられ、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the nitrile compound include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, benzonitrile, acrylonitrile, lauronitrile, and other mononitriles; malononitrile, the following general formula (1)
NC- (CH 2) n -CN ( 1)
[In the general formula (1), n is an integer of 2 to 4]
1,4-dicyanoheptane, 1,5-dicyanopentane, 1,6-dicyanohexane, 1,7-dicyanoheptane, 2,6-dicyanoheptane, 1,8-dicyanooctane, 2, Dinitriles such as 7-dicyanooctane, 1,9-dicyanononane, 2,8-dicyanononane, 1,10-dicyanodecane, 1,6-dicyanodecane, 2,4-dimethylglutaronitrile; cyclic nitriles such as benzonitrile; Alkoxy substituted nitriles such as methoxyacetonitrile; and the like, and only one of these may be used, or two or more may be used in combination.

前記例示のニトリル化合物の中でも、ジニトリルが好ましく、前記一般式(1)で表される化合物(スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル)がより好ましく、他の添加剤との併用による電池の充放電サイクル特性の向上効果がより良好となることから、前記一般式(1)で表され、かつ前記一般式(1)におけるnが3または4である化合物(グルタロニトリル、アジポニトリル)が更に好ましい。   Among the exemplified nitrile compounds, dinitriles are preferable, compounds represented by the general formula (1) (succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile) are more preferable, and charging / discharging of the battery by using in combination with other additives A compound (glutaronitrile, adiponitrile) represented by the general formula (1) and n in the general formula (1) is 3 or 4 is more preferable because the effect of improving the cycle characteristics becomes better.

前記ニトリル化合物を加えることで、高温貯蔵性や安全性を向上させることができる一方で、サイクル特性が悪化する問題(特に充電上限電圧が高い場合)があった。そこで、前記LiBFを加えることで、高い高温貯蔵性や安全性確保しつつ、サイクル特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することができることを見出した。特に、前述した少なくとも、平均粒子径が15μmを超え25μm以下の人造黒鉛Aと、平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、かつ黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bとを負極に係る負極活物質として含む本発明のリチウムイオン二次電池と併用することでより顕著な効果が認められることを見出した。 By adding the nitrile compound, high-temperature storage stability and safety can be improved, but there is a problem that the cycle characteristics are deteriorated (particularly when the charge upper limit voltage is high). Therefore, it has been found that by adding LiBF 4 , a lithium ion secondary battery excellent in cycle characteristics can be provided while ensuring high high-temperature storage and safety. In particular, at least the above-mentioned artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and not more than 25 μm, and graphite B having an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less, and the surface of the graphite particles coated with amorphous carbon It has been found that a more remarkable effect is recognized when used together with the lithium ion secondary battery of the present invention containing as a negative electrode active material for a negative electrode.

上記のような効果を得られるのに好ましい範囲は、非水電解液中のニトリル化合物の含有量は、0.05wt%以上5.0wt%以下である。また、非水電解液中のLiBFの含有量は、0.05wt%以上2.5wt%以下である。
A preferable range for obtaining the above effect is that the content of the nitrile compound in the non-aqueous electrolyte is 0.05 wt% or more and 5.0 wt% or less. Further, the content of LiBF 4 in the non-aqueous electrolyte is 0.05 wt% or more and 2.5 wt% or less.

そして、本発明のリチウムイオン二次電池に使用する外装体は、扁平形巻回電極体を使用することから、例えば、電池の薄型化を可能とし得る角形(角筒形)の外装缶を使用することができる。   And since the exterior body used for the lithium ion secondary battery of the present invention uses a flat wound electrode body, for example, a rectangular (square tube) exterior can that can make the battery thinner can be used. can do.

図1に、本発明のリチウムイオン二次電池の一例の外観を模式的に表す斜視図を示す。図1に示すリチウムイオン二次電池1は、柱状(角筒形)の電池ケース10を有しており、電池ケース10は中空で、内部に正極、負極およびセパレータより構成される扁平形巻回電極体、並びに非水電解液などを収容している。   In FIG. 1, the perspective view which represents typically the external appearance of an example of the lithium ion secondary battery of this invention is shown. A lithium ion secondary battery 1 shown in FIG. 1 has a columnar (rectangular tube) battery case 10, and the battery case 10 is hollow and has a flat winding formed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator. An electrode body and a non-aqueous electrolyte are accommodated.

電池ケース10は、外装缶11と蓋体20とで構成され、外装缶11は有底筒形(角筒形)の形態を有しており、その開口端部に蓋体20が被せられて、溶接によって蓋体20と一体化している。外装缶11および蓋体20は、例えばアルミニウム合金などにより構成される。   The battery case 10 includes an outer can 11 and a lid 20, and the outer can 11 has a bottomed cylindrical shape (square tube shape), and the lid 20 is covered on the opening end portion thereof. It is integrated with the lid 20 by welding. The outer can 11 and the lid 20 are made of, for example, an aluminum alloy.

蓋体20からは、ステンレス鋼などで構成された端子21が突出しており、端子21と蓋体20との間には、PPなどで構成された絶縁パッキング22が介在している。端子21は電池ケース10内で、例えば負極と接続しており、その場合、端子21が負極端子として機能し、外装缶11および蓋体20が正極端子として機能する。ただし、電池ケース10の材質などによっては、端子21が電池ケース10内で正極と接続して正極端子として機能し、外装缶11および蓋体20が負極端子として機能する場合もある。また、蓋体20には、非水電解液注入口が設けられており、電池ケース10内に非水電解液を注入した後に、封止部材23を用いて封止されている。   A terminal 21 made of stainless steel or the like protrudes from the lid 20, and an insulating packing 22 made of PP or the like is interposed between the terminal 21 and the lid 20. The terminal 21 is connected to, for example, a negative electrode in the battery case 10. In this case, the terminal 21 functions as a negative electrode terminal, and the outer can 11 and the lid 20 function as a positive electrode terminal. However, depending on the material of the battery case 10, the terminal 21 may be connected to the positive electrode in the battery case 10 to function as a positive electrode terminal, and the outer can 11 and the lid 20 may function as a negative electrode terminal. Further, the lid 20 is provided with a non-aqueous electrolyte injection port, which is sealed with a sealing member 23 after the non-aqueous electrolyte is injected into the battery case 10.

電池ケース10の側面部、すなわち外装缶11の側面部は、互いに対向し、側面視で他の面(図中の面112、112)よりも幅の広い2枚の幅広面111、111を有している。そして、幅広面111、111の少なくとも一方(図1では、図中前面の幅広面111)に、電池ケース10内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂するための開裂溝12が設けられている。   The side surface portion of the battery case 10, that is, the side surface portion of the outer can 11 has two wide surfaces 111 and 111 that are opposed to each other and wider than the other surfaces (surfaces 112 and 112 in the drawing). doing. At least one of the wide surfaces 111 and 111 (in FIG. 1, the wide surface 111 at the front in the drawing) is provided with a cleavage groove 12 for cleavage when the pressure in the battery case 10 becomes greater than a threshold value. ing.

図2に、図1に示すリチウムイオン二次電池の電池ケース10を、幅広面111側から見た側面図を示している。図2に示すように、開裂溝12は、幅広面111側からの側面視における対角線(図中、一点鎖線で示している)と交差するように設けられている。前記の対角線は、電池ケース10の側面部を、幅広面11側から側面視で観察した際に認められる形状を二次元の形状と看做し、その端部から引かれるものである。   FIG. 2 shows a side view of the battery case 10 of the lithium ion secondary battery shown in FIG. 1 as viewed from the wide surface 111 side. As shown in FIG. 2, the cleavage groove 12 is provided so as to intersect with a diagonal line (indicated by a one-dot chain line in the figure) in a side view from the wide surface 111 side. The diagonal line is drawn from the end of the battery case 10 when the side surface of the battery case 10 is viewed from the side of the wide surface 11 as viewed in a side view as a two-dimensional shape.

図1および図2に示すように、本発明のリチウムイオン二次電池に係る電池ケース(外装缶)は、その側面部に、互いに対向する2枚の幅広面を有しており、前記電池ケースの側面部には、前記電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝が、幅広面側からの側面視における対角線に交差するように設けられていることが好ましい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the battery case (exterior can) according to the lithium ion secondary battery of the present invention has two wide surfaces facing each other on its side surface, and the battery case It is preferable that a cleavage groove that is to be cleaved when the pressure in the battery case becomes larger than a threshold value is provided on the side surface portion so as to intersect a diagonal line in a side view from the wide surface side.

従来のリチウムイオン二次電池では、通常、蓋体に開裂ベントを設け、電池が過度の高温下に置かれるなどして内圧が上昇した際に、開裂ベントを開裂させて内部のガスを外部に排出し、内圧を下げて電池の破裂などを防止することで安全性を確保している。ところが、Niを含むリチウム含有複合酸化物を正極活物質に使用した場合や、4.30Vを超える電圧に充電して使用することで高容量化を図ったリチウムイオン二次電池では、過度の高温下に置かれると、前記リチウム含有複合酸化物の反応性が高いことから、急激に電池内圧が上昇して、蓋体に設けた開裂ベントの作動前に破裂に至るなどの懸念がある。   In conventional lithium ion secondary batteries, a lid is usually provided with a cleavage vent, and when the internal pressure rises due to the battery being placed at an excessively high temperature, the cleavage vent is cleaved to release the internal gas to the outside. Safety is ensured by discharging and reducing internal pressure to prevent battery rupture. However, in the case of using a lithium-containing composite oxide containing Ni as a positive electrode active material or in a lithium ion secondary battery that has been increased in capacity by being charged to a voltage exceeding 4.30 V, an excessively high temperature is required. When placed underneath, the reactivity of the lithium-containing composite oxide is high, so there is a concern that the internal pressure of the battery suddenly rises and ruptures before the operation of the cleavage vent provided on the lid.

そこで、図1および図2に示すように、前記電池ケースの側面部に、前記電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝を、幅広面側からの側面視における対角線に交差するように設けることで、急激な電池内圧の上昇が生じても、迅速に開裂溝が開裂するので、電池の破裂などをより未然に防止することができる。特に、本発明のリチウムイオン二次電池に好ましく使用される外装缶のように、内容積が大きい大型の外装缶を有する電池においては、電池ケースの側面部に前記の開裂溝を設けることによる安全性向上効果が、これより小さいサイズの電池ケースを有する電池よりも、顕著に発現する。   Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, the side surface of the battery case is provided with a cleavage groove that is cleaved when the pressure in the battery case becomes larger than a threshold value. By providing them so as to intersect with each other, even if the internal pressure of the battery suddenly increases, the cleavage groove is rapidly opened, so that the battery can be prevented from being ruptured in advance. In particular, in a battery having a large outer can with a large internal volume, such as an outer can preferably used in the lithium ion secondary battery of the present invention, safety by providing the above-mentioned cleavage groove on the side surface of the battery case. The effect of improving the property is significantly exhibited as compared with a battery having a battery case of a smaller size.

また、本発明の電池には、前記外装缶の他に、金属層の片面または両面に樹脂層を形成したラミネートフィルムからなる外装体を使用することもできる。   Moreover, the battery of this invention can also use the exterior body which consists of a laminate film which formed the resin layer in the single side | surface or both surfaces of a metal layer other than the said exterior can.

本発明のリチウムイオン二次電池に係る外装体においては、その内容積が10cm以上であることが好ましく、この場合には、本発明による効果が顕著に発現する。また、本発明に係る外装体の具体的な外形としては、幅Wが50mm以上であって、高さHが55mm以上であることが好ましい。なお、外装体の幅Wは、300mm以下であることが好ましく、80mm以下であることがより好ましい。また、外装体の高さHは、500mm以下であることが好ましく、100mm以下であることがより好ましい。更に、外装体の厚みTは、例えば幅Wと同じ値以下とすればよい。 In the outer package according to the lithium ion secondary battery of the present invention, the internal volume is preferably 10 cm 3 or more, and in this case, the effects of the present invention are remarkably exhibited. Moreover, as a concrete external shape of the exterior body which concerns on this invention, it is preferable that width W is 50 mm or more and height H is 55 mm or more. The width W of the exterior body is preferably 300 mm or less, and more preferably 80 mm or less. Further, the height H of the outer package is preferably 500 mm or less, and more preferably 100 mm or less. Furthermore, the thickness T of the exterior body may be set to the same value or less as the width W, for example.

本発明のリチウムイオン二次電池は、高温下での充放電サイクル特性および低温下での充電特性に優れていることから、幅広い温度環境で使用される機器の電源用途を始めとして、従来公知のリチウムイオン二次電池が適用されている各種用途と同じ用途に好ましく用いることができる。   Since the lithium ion secondary battery of the present invention is excellent in charge / discharge cycle characteristics at high temperatures and charging characteristics at low temperatures, it is known in the art, including power supply applications for devices used in a wide temperature environment. It can be preferably used in the same applications as various applications to which lithium ion secondary batteries are applied.

また、本発明のリチウムイオン二次電池は、充電の上限電圧を4.3V以上として使用されるものであり、このように充電の上限電圧を通常よりも高く設定することで高容量化を図りつつ、長期にわたって繰り返し使用しても、安定して優れた特性を発揮することが可能である。なお、リチウムイオン二次電池の充電の上限電圧は、4.5V以下であることが好ましい。   In addition, the lithium ion secondary battery of the present invention is used with an upper limit voltage of charging of 4.3 V or higher, and thus, by setting the upper limit voltage of charging higher than usual, the capacity can be increased. However, even if it is repeatedly used over a long period of time, it is possible to stably exhibit excellent characteristics. In addition, it is preferable that the upper limit voltage of charge of a lithium ion secondary battery is 4.5V or less.

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

実施例1
<負極の作製>
平均粒子径D50%が22μm、d002が0.338nm、BET法による比表面積が3.8m/gで、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおけるR値が0.12である黒鉛A1(表面を非晶質炭素で被覆していない人造黒鉛)と、平均粒子径D50%が10μm、d002が0.336nm、BET法による比表面積が3.9m/gで、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおけるR値が0.40である黒鉛B1(黒鉛からなる母粒子の表面を、ピッチを炭素源とした非晶質炭素で被覆した黒鉛)とを、50:50の質量比で混合した混合物:98質量部、CMC:1.0質量部、およびSBR:1.0質量部を、イオン交換水と混合して、水系の負極合剤含有ペーストを調製した。
Example 1
<Production of negative electrode>
The average particle diameter D50% is 22 .mu.m, d 002 is 0.338 nm, specific surface area by BET method at 3.8 m 2 / g, graphite A1 (surface amorphous R value in the argon ion laser Raman spectrum is 0.12 and artificial graphite) which is not covered with quality carbon, the average particle diameter D50% is 10 [mu] m, d 002 is 0.336 nm, specific surface area by BET method at 3.9 m 2 / g, the R values in the argon ion laser Raman spectrum 98 parts by mass of a mixture obtained by mixing graphite B1 (graphite whose surface of mother particles made of graphite is coated with amorphous carbon using pitch as a carbon source) at a mass ratio of 50:50, which is 0.40, CMC: 1.0 part by mass and SBR: 1.0 part by mass were mixed with ion-exchanged water to prepare an aqueous negative electrode mixture-containing paste.

前記の負極合剤含有ペーストを、銅箔からなる厚さ6μmの集電体の両面に間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、合剤層の塗膜密度が1.58g/cmとなるように負極合剤層の厚みを調整して負極を得た。また、前記負極を幅53mmになるように切断し、更に銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。 The negative electrode mixture-containing paste is intermittently applied to both sides of a 6 μm-thick current collector made of copper foil, dried, and calendered to give a coating layer density of 1.58 g / cm. The negative electrode mixture layer was adjusted to have a thickness of 3 to obtain a negative electrode. The negative electrode was cut to a width of 53 mm, and a tab was welded to the exposed portion of the copper foil to form a lead portion.

<正極の作製>
正極活物質であるLiCo0.98Al0.008Mg0.008Ti0.004:97.0質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:1.5質量部、並びにバインダであるPVDF:1.5質量部を、NMPを溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ12μmのアルミニウム箔の両面に、間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、合剤層の塗膜密度が3.80g/cmとなるように正極合剤層の厚みを調整し、幅52mmになるように切断して、正極を作製した。更にこの正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
<Preparation of positive electrode>
LiCo 0.98 Al 0.008 Mg 0.008 Ti 0.004 O 2 as a positive electrode active material: 97.0 parts by mass, acetylene black as a conductive auxiliary agent: 1.5 parts by mass, and PVDF as a binder: 1.5 parts by mass was mixed with NMP as a solvent so as to be uniform to prepare a positive electrode mixture-containing paste. This paste is intermittently applied to both sides of a 12 μm thick aluminum foil serving as a current collector, dried, and then subjected to calendering so that the coating film density of the mixture layer becomes 3.80 g / cm 3. The thickness of the positive electrode mixture layer was adjusted and cut to a width of 52 mm to produce a positive electrode. Further, a tab was welded to the exposed portion of the aluminum foil of the positive electrode to form a lead portion.

<セパレータの作製>
二次凝集体ベーマイト5kgにイオン交換水5kgと分散剤(水系ポリカルボン酸アンモニウム塩、固形分濃度40%)0.5kgとを加え、内容積20L、転回数40回/分のボールミルで10時間解砕処理をして分散液を調製した。処理後の分散液を120℃で真空乾燥し、SEM観察をしたところ、ベーマイトの形状はほぼ板状であった。また、レーザー散乱粒度分布計(HORIBA社製「LA−920」)を用い、屈折率1.65としてベーマイトの平均粒子径(D50%)を測定したところ、1.0μmであった。
<Preparation of separator>
Add 5 kg of ion-exchanged water and 0.5 kg of a dispersant (aqueous polycarboxylic acid ammonium salt, solid content concentration 40%) to 5 kg of secondary aggregate boehmite, and use a ball mill for 20 hours with an internal volume of 20 L and a rotation speed of 40 times / minute for 10 hours. A dispersion was prepared by crushing treatment. The treated dispersion was vacuum-dried at 120 ° C. and observed by SEM. As a result, the shape of boehmite was almost plate-like. Moreover, when the average particle diameter (D50%) of boehmite was measured as refractive index 1.65 using the laser scattering particle size distribution analyzer ("LA-920" by HORIBA), it was 1.0 micrometer.

前記分散液500gに、増粘剤としてキサンタンガムを0.5g、バインダとして樹脂バインダーディスパージョン(変性ポリブチルアクリレート、固形分含量45質量%)を17g加え、スリーワンモーターで3時間攪拌して均一なスラリー〔多孔質層(II)形成用スラリーa、固形分比率50質量%〕を調製した。   To 500 g of the above dispersion, 0.5 g of xanthan gum as a thickener and 17 g of a resin binder dispersion (modified polybutyl acrylate, solid content 45% by mass) as a binder are added and stirred with a three-one motor for 3 hours to form a uniform slurry. [Porous layer (II) forming slurry a, solid content ratio 50 mass%] was prepared.

リチウムイオン二次電池用PE製微多孔質セパレータ〔多孔質層(I):厚み8μm、空孔率40%、平均孔径0.02μm、PEの融点135℃〕の片面にコロナ放電処理(放電量40W・min/m)を施し、この処理面に多孔質層(II)形成用スラリーaをマイクログラビアコーターによって塗布し、乾燥して多孔質層(II)を形成してセパレータを得た。なお、多孔質層(II)の厚みは、4μmに調整した。また、多孔質層(II)の構成成分の全体積中におけるベーマイトの含有量は、88体積%であった。 PE microporous separator for lithium ion secondary battery [Porous layer (I): thickness 8 μm, porosity 40%, average pore diameter 0.02 μm, PE melting point 135 ° C.] on one side corona discharge treatment (discharge amount) 40 W · min / m 2 ) was applied, and the slurry a for forming the porous layer (II) was applied to the treated surface with a microgravure coater and dried to form a porous layer (II) to obtain a separator. The thickness of the porous layer (II) was adjusted to 4 μm. The boehmite content in the total volume of the constituent components of the porous layer (II) was 88% by volume.

<電池の組み立て>
前記のようにして得た正極と負極とセパレータを多孔質層(II)が正極側に向くように介在させつつ重ね、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。得られた巻回電極体を押しつぶして扁平状にし、厚み4mm、高さ58mm、幅51mmのアルミニウム製外装缶(内容積:10cm)に入れ、非水電解液E1(電解液組成:エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比=1:1:1で混合した溶媒に、LiPFを1.1mol/lの濃度になるように溶解させ、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを1.5質量%、ビニレンカーボネートを2.0質量%、および2−プロピニル2−(ジエトキシホスホリル)アセテートを1.5質量%となる量で添加したもの)を注入した後に封止を行って、
図3に示す構造で、図1および2に示す外観のリチウムイオン二次電池を作製した。なお、この電池は外装缶の幅広の側面部に内圧が上昇した場合に圧力を下げるための開裂ベントを備えている。
<Battery assembly>
The positive electrode, the negative electrode, and the separator obtained as described above were overlapped with the porous layer (II) facing the positive electrode, and wound in a spiral shape to produce a wound electrode body. The obtained wound electrode body was crushed into a flat shape, placed in an aluminum outer can (inner volume: 10 cm 3 ) having a thickness of 4 mm, a height of 58 mm, and a width of 51 mm, and a non-aqueous electrolyte E1 (electrolyte composition: ethylene carbonate) LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1.1 mol / l in a solvent prepared by mixing ethanol, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio = 1: 1: 1, and 4-fluoro-1,3-dioxolane- 2-one is added at 1.5% by mass, vinylene carbonate is added at 2.0% by mass, and 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate is added in an amount of 1.5% by mass) after sealing. Stop,
A lithium ion secondary battery having the structure shown in FIG. 3 and the appearance shown in FIGS. 1 and 2 was produced. This battery is provided with a cleavage vent for lowering the pressure when the internal pressure rises on the wide side surface of the outer can.

ここで、前記リチウムイオン二次電池を、図1および図2および図3を用いて説明すると、前記リチウムイオン二次電池は、電池ケース10(外装缶11)の側面部の、幅広面111側からの側面視における対角線と交差するように、開裂溝12を有している。開裂溝12は、電池ケース10の側面内方に向かって突状に湾曲する内方湾曲部121と、電池ケース10の側面外方に向かって突状に湾曲する外方湾曲部122とを有する開裂線を構成する形状であり、内方湾曲部121および外方湾曲部122はほぼ同じ大きさを有する半円状で、これらを一つずつ有する略S字状の開裂線を構成している。そして、内方湾曲部121と外方湾曲部122との接続部分が、電池ケース10(外装缶11)の側面部の幅広面111側からの側面視における対角線に相当する箇所となるように設置されている。また、開裂溝12は、電池ケース10(外装缶11)の側面部の幅広面111側からの側面視における対角線に位置する部分の深さが、他の部分よりも深くなるように形成した。   Here, the lithium ion secondary battery will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3. The lithium ion secondary battery is the wide surface 111 side of the side surface portion of the battery case 10 (exterior can 11). It has the cleavage groove | channel 12 so that it may cross | intersect the diagonal in the side view from. The cleavage groove 12 includes an inwardly curved portion 121 that protrudes in a projecting manner toward the inner side surface of the battery case 10 and an outwardly curved portion 122 that curves in a projecting manner toward the outer side surface of the battery case 10. The inwardly curved portion 121 and the outwardly curved portion 122 have a semicircular shape having substantially the same size, and constitute a substantially S-shaped tear line having one by one. . And the connection part of the inward bending part 121 and the outward bending part 122 is installed so that it may become a location equivalent to the diagonal in the side view from the wide surface 111 side of the side part of the battery case 10 (exterior can 11). Has been. In addition, the cleavage groove 12 was formed such that the depth of the portion located on the diagonal line in the side view from the wide surface 111 side of the side surface portion of the battery case 10 (exterior can 11) was deeper than the other portions.

また、前記リチウムイオン二次電池は、図3に示すように、正極31と負極32は前記のようにセパレータ33を介して渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平形巻回電極体30として、角筒形の外装缶11に非水電解液と共に収容されている。ただし、図3では、煩雑化を避けるため、正極31や負極32の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や非水電解液などは図示していない。また、セパレータの各層も区別して示していない。更に巻回電極体の内周側の部分は断面にしていない。   In addition, as shown in FIG. 3, the lithium ion secondary battery has a positive electrode 31 and a negative electrode 32 wound in a spiral shape through the separator 33 as described above, and then pressed so as to become flat. The spirally wound electrode body 30 is accommodated in a rectangular tube-shaped outer can 11 together with a non-aqueous electrolyte. However, in FIG. 3, in order to avoid complication, a metal foil, a non-aqueous electrolyte, or the like as a current collector used for manufacturing the positive electrode 31 and the negative electrode 32 is not illustrated. Also, the separator layers are not shown separately. Furthermore, the inner peripheral side portion of the wound electrode body is not cross-sectional.

外装缶11はアルミニウム合金製で、蓋体20と共に電池ケースを構成するものであり、この外装缶11は正極端子を兼ねている。そして、正極31、負極32およびセパレータ33からなる扁平状巻回電極体30からは、正極31および負極32のそれぞれ一端に接続された正極リード体51と負極リード体52が引き出されている。また、外装缶11の開口部を封口するアルミニウム合金製の蓋体(封口用蓋板)20にはPP製の絶縁パッキング22を介してステンレス鋼製の端子21が取り付けられ、この端子21には絶縁体24を介してステンレス鋼製のリード板25が取り付けられている。   The outer can 11 is made of an aluminum alloy, and constitutes a battery case together with the lid 20. The outer can 11 also serves as a positive electrode terminal. A positive electrode lead body 51 and a negative electrode lead body 52 connected to one end of each of the positive electrode 31 and the negative electrode 32 are drawn out from the flat wound electrode body 30 including the positive electrode 31, the negative electrode 32, and the separator 33. A stainless steel terminal 21 is attached to an aluminum alloy lid (sealing lid plate) 20 that seals the opening of the outer can 11 via a PP insulating packing 22. A stainless steel lead plate 25 is attached via an insulator 24.

そして、この蓋体20は外装缶11の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、外装缶11の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図3の電池では、蓋体20に非水電解液注入口が設けられており、この非水電解液注入口には、封止部材23が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている。   And this cover 20 is inserted in the opening part of the armored can 11, and the opening part of the armored can 11 is sealed by welding the junction part of both, and the inside of a battery is sealed. Further, in the battery of FIG. 3, the lid 20 is provided with a non-aqueous electrolyte inlet, and a sealing member 23 is inserted into the non-aqueous electrolyte inlet, for example, by laser welding or the like. Sealing of the battery is ensured by welding sealing.

この実施例1の電池では、正極リード体51を蓋体20に直接溶接することによって外装缶11と蓋体20とが正極端子として機能し、負極リード体52をリード板25に溶接し、そのリード板25を介して負極リード体52と端子21とを導通させることによって端子21が負極端子として機能するようになっている。   In the battery of Example 1, the outer can 11 and the lid body 20 function as a positive electrode terminal by directly welding the positive electrode lead body 51 to the lid body 20, and the negative electrode lead body 52 is welded to the lead plate 25. By connecting the negative electrode lead body 52 and the terminal 21 through the lead plate 25, the terminal 21 functions as a negative electrode terminal.

実施例2
黒鉛B1に代えて、平均粒子径D50%が15μm、d002が0.336nm、BET法による比表面積が3.5m/gで、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおけるR値が0.33である黒鉛B2(黒鉛からなる母粒子の表面を、ピッチを炭素源とした非晶質炭素で被覆した黒鉛)を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 2
Instead of graphite B1, average particle diameter D50% is 15 [mu] m, d 002 is 0.336 nm, specific surface area by BET method at 3.5 m 2 / g, graphite R value in the argon ion laser Raman spectrum is 0.33 A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that B2 (graphite whose surface was coated with amorphous carbon using pitch as a carbon source) was used, and this negative electrode was used. Produced a lithium ion secondary battery in the same manner as in Example 1.

実施例3
セパレータの多孔質層(II)が負極側に向くように配置した以外は実施例2と同様にして巻回電極体を作製し、この巻回電極体を用いた以外は実施例2と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 3
A spirally wound electrode body was prepared in the same manner as in Example 2 except that the separator was disposed so that the porous layer (II) was directed to the negative electrode side, and the same as in Example 2 except that this spirally wound electrode body was used. Thus, a lithium ion secondary battery was produced.

実施例4
黒鉛A1と黒鉛B1とを33:67の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 4
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that a mixture in which graphite A1 and graphite B1 were mixed at a mass ratio of 33:67 was used, and lithium was produced in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used. An ion secondary battery was produced.

実施例5
黒鉛A1と黒鉛B1とを60:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 5
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that a mixture in which graphite A1 and graphite B1 were mixed at a mass ratio of 60:40 was used, and lithium was produced in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used. An ion secondary battery was produced.

実施例6
黒鉛A1に代えて、平均粒子径D50%が18μm、d002が0.338nm、BET法による比表面積が3.9m/gで、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおけるR値が0.14である黒鉛A2(表面を非晶質炭素で被覆していない人造黒鉛)を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 6
Instead of the graphite A1, average particle size D50% is 18 [mu] m, d 002 is 0.338 nm, specific surface area by BET method at 3.9 m 2 / g, graphite R value in the argon ion laser Raman spectrum is 0.14 A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that A2 (artificial graphite whose surface was not coated with amorphous carbon) was used. Lithium ions were produced in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode was used. A secondary battery was produced.

比較例1
黒鉛B1に代えて、平均粒子径D50%が20μm、d002が0.336nm、BET法による比表面積が3.7m/gで、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおけるR値が0.33である黒鉛C1(黒鉛からなる母粒子の表面を、ピッチを炭素源とした非晶質炭素で被覆した黒鉛)を用いた以外は、実施例1と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 1
Instead of graphite B1, average particle diameter D50% is 20 [mu] m, d 002 is 0.336 nm, specific surface area by BET method at 3.7 m 2 / g, graphite R value in the argon ion laser Raman spectrum is 0.33 A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that C1 (graphite in which the surface of mother particles made of graphite was coated with amorphous carbon using pitch as a carbon source) was used, and this negative electrode was used. Produced a lithium ion secondary battery in the same manner as in Example 1.

実施例1〜3および比較例1のリチウムイオン二次電池について、下記の注液性試験および45℃下における充放電サイクル試験を行った。   About the lithium ion secondary battery of Examples 1-3 and the comparative example 1, the following liquid-injection property test and the charging / discharging cycle test under 45 degreeC were done.

<注液性試験>
各実施例および比較例について、電池の作製途中で、扁平形巻回電極体をアルミニウム製外装缶に入れ、蓋体をかぶせて溶接したのみで、非水電解液の注入および封止を行っていない状態のものを10個ずつ準備し、これらを、各電池の作製に使用したものと同じ組成の非水電解液を満たした浴中に浸漬し、90秒間真空引き(到達真空度は−98kPa)して、それぞれの非水電解液注入口から非水電解液を電池ケース内部に浸入させた。そして、真空解除後、任意の時間毎に各実施例、比較例とも1個ずつを非水電解液の浴から抜き出して、電池ケースの質量の測定から注液量を求め(注液量=抜き出し後の電池ケース質量−非水電解液浸漬前の電池ケース質量)、時間毎の注液量から、所定注液量が電池ケース内に注液される到達時間を求めた。
<Liquid injection test>
For each of the examples and comparative examples, the non-aqueous electrolyte was injected and sealed simply by putting the flat wound electrode body into an aluminum outer can and covering it with a lid while welding the battery. 10 pieces were prepared in a non-existing state, and these were immersed in a bath filled with a non-aqueous electrolyte having the same composition as that used for the production of each battery, and evacuated for 90 seconds (the ultimate vacuum was -98 kPa). Then, the non-aqueous electrolyte was allowed to enter the inside of the battery case from each non-aqueous electrolyte inlet. Then, after releasing the vacuum, each of the examples and comparative examples is taken out from the non-aqueous electrolyte bath at every arbitrary time, and the amount of liquid injected is obtained by measuring the mass of the battery case (the amount of liquid injected = the amount extracted). From the subsequent battery case mass-battery case mass before immersion in the non-aqueous electrolyte), the arrival time at which the predetermined injection amount was injected into the battery case was determined.

<45℃における充放電サイクル試験>
実施例および比較例のリチウムイオン二次電池を、45℃の恒温槽内に5時間静置し、その後、各電池について、4.35Vまで1.0Cの定電流で充電を行い、4.35Vに達した後は、電流が0.05Cに到達するまで4.35Vで定電圧充電を行った。その後、1.0Cの定電流で、電圧が3.0Vに到達するまで放電を行った。これらの充電および放電の一連の操作を1サイクルとして充放電を繰り返し、放電容量が1サイクル目のときの80%以上を維持し得るサイクル数を調べた。
<Charge / discharge cycle test at 45 ° C.>
The lithium ion secondary batteries of Examples and Comparative Examples were left in a constant temperature bath at 45 ° C. for 5 hours, and then each battery was charged with a constant current of 1.0 C up to 4.35 V. Then, constant voltage charging was performed at 4.35 V until the current reached 0.05C. Thereafter, discharging was performed at a constant current of 1.0 C until the voltage reached 3.0V. Charging / discharging was repeated with a series of operations of charging and discharging as one cycle, and the number of cycles capable of maintaining 80% or more of the discharge capacity at the first cycle was examined.

実施例1〜6および比較例1の各リチウムイオン二次電池の負極に係る負極活物質の構成および外装缶の形態を表1に示し、前記の各評価結果と1C充放電時の電流値とを表2に示す。なお、表2における「45℃における充放電サイクル試験」の「サイクル数」は、1サイクル目の放電容量(初期容量)の80%以上の放電容量を維持し得たサイクル数を意味している(後記の表3および表6においても、同様である)。   The structure of the negative electrode active material and the form of the outer can according to the negative electrode of each of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 are shown in Table 1, and each of the evaluation results and the current value during 1C charge / discharge Is shown in Table 2. In Table 2, “Number of cycles” in “Charge / discharge cycle test at 45 ° C.” means the number of cycles that can maintain a discharge capacity of 80% or more of the discharge capacity (initial capacity) of the first cycle. (The same applies to Tables 3 and 6 below.)

Figure 0006499427
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Figure 0006499427
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表1および表2に示す通り、負極活物質として黒鉛Aと黒鉛Bとを併用した実施例1〜6のリチウムイオン二次電池は、黒鉛Bを使用していない比較例1の電池に比べて、非水電解液の注液時間が短く、幅および高さが大きい外装缶を使用しても、優れた非水電解液の注入性を確保できており、高い生産性を有していた。なお、セパレータに係る多孔質層(II)が対向する電極を代えた以外は同じ構成とした実施例2、3のリチウムイオン二次電池では、多孔質層(II)を正極側に向けた実施例2の電池の方が、これを負極側に向けた実施例3の電池よりも、非水電解液の注液時間が短く、より高い生産性を有していた。   As shown in Table 1 and Table 2, the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 6 in which graphite A and graphite B were used in combination as negative electrode active materials were compared with the battery of Comparative Example 1 that did not use graphite B. Even when an exterior can with a short non-aqueous electrolyte injection time and a large width and height was used, excellent non-aqueous electrolyte injection properties could be secured and high productivity was obtained. In the lithium ion secondary batteries of Examples 2 and 3 having the same configuration except that the electrode facing the porous layer (II) according to the separator was changed, the porous layer (II) was directed to the positive electrode side. The battery of Example 2 had a shorter productivity and higher productivity than the battery of Example 3 in which the battery was directed to the negative electrode side.

また、実施例1〜6のリチウムイオン二次電池は、45℃における充放電サイクル試験時の、初期容量の80%以上の容量を維持し得たサイクル数が多く、高温下での充放電サイクル特性も優れていた。なお、実施例2の電池では、実施例3の電池と比べて充放電サイクル特性が向上していた。これは、実施例2の電池においては、セパレータに係る多孔質層(II)を正極側に向けているので、上限電圧4.35Vのような高電圧下でも多孔質層(I)の酸化反応が抑えられて、局所的に多孔質層(I)が劣化することを防ぐことができたためであると考えられる。   Moreover, the lithium ion secondary battery of Examples 1-6 has many cycles which could maintain the capacity | capacitance of 80% or more of initial capacity at the time of the charge / discharge cycle test in 45 degreeC, and the charge / discharge cycle under high temperature The characteristics were also excellent. In the battery of Example 2, the charge / discharge cycle characteristics were improved as compared with the battery of Example 3. This is because, in the battery of Example 2, the porous layer (II) according to the separator is directed to the positive electrode side, so that the oxidation reaction of the porous layer (I) is performed even under a high voltage such as an upper limit voltage of 4.35 V. This is considered to be because the porous layer (I) could be prevented from locally deteriorating and the local deterioration.

実施例7
<負極の作製>
黒鉛A1と、黒鉛B1と、平均粒子径D50%が19μm、d002が0.338nm、BET法による比表面積が3.8m/gで、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおけるR値が0.21である黒鉛D1(表面を非晶質炭素で被覆していない天然黒鉛)とを、30:30:40の質量比で混合した混合物:98質量部、CMC:1.0質量部、およびSBR:1.0質量部を、比伝導度が2.0×10Ω/cm以上のイオン交換水を溶剤として混合して、水系の負極合剤含有ペーストを調製した。
Example 7
<Production of negative electrode>
Graphite A1, graphite B1, average particle diameter D50% is 19 .mu.m, d 002 is 0.338 nm, specific surface area by BET method at 3.8 m 2 / g, in R value 0.21 in the argon ion laser Raman spectrum Mixture of certain graphite D1 (natural graphite whose surface is not coated with amorphous carbon) at a mass ratio of 30:30:40: 98 parts by mass, CMC: 1.0 part by mass, and SBR: 1 0.0 parts by mass of ion-exchanged water having a specific conductivity of 2.0 × 10 5 Ω / cm or more was mixed as a solvent to prepare an aqueous negative electrode mixture-containing paste.

前記の負極合剤含有ペーストを、銅箔からなる厚さ6μmの集電体の両面に間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、合剤層の塗膜密度が1.58g/cmとなるように負極合剤層の厚みを調整して負極を得た。また、前記負極を幅55.5mmになるように切断し、更に銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。 The negative electrode mixture-containing paste is intermittently applied to both sides of a 6 μm-thick current collector made of copper foil, dried, and calendered to give a coating layer density of 1.58 g / cm. The negative electrode mixture layer was adjusted to have a thickness of 3 to obtain a negative electrode. The negative electrode was cut to have a width of 55.5 mm, and a tab was welded to the exposed portion of the copper foil to form a lead portion.

<正極の作製>
正極活物質であるLiCo0.98Al0.008Mg0.008Ti0.004:97.0質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:1.5質量部、並びにバインダであるPVDF:1.5質量部を、NMPを溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ12μmのアルミニウム箔の両面に、間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、合剤層の塗膜密度が3.80g/cmとなるように正極合剤層の厚みを調整し、幅54.5mmになるように切断して、正極を作製した。更にこの正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
<Preparation of positive electrode>
LiCo 0.98 Al 0.008 Mg 0.008 Ti 0.004 O 2 as a positive electrode active material: 97.0 parts by mass, acetylene black as a conductive auxiliary agent: 1.5 parts by mass, and PVDF as a binder: 1.5 parts by mass was mixed with NMP as a solvent so as to be uniform to prepare a positive electrode mixture-containing paste. This paste is intermittently applied to both sides of a 12 μm thick aluminum foil serving as a current collector, dried, and then subjected to calendering so that the coating film density of the mixture layer becomes 3.80 g / cm 3. The thickness of the positive electrode mixture layer was adjusted to be 54.5 mm in width to produce a positive electrode. Further, a tab was welded to the exposed portion of the aluminum foil of the positive electrode to form a lead portion.

<電池の組み立て>
前記の負極および前記正極を用いた以外は、実施例1と同様にして扁平形巻回電極体を作製し、この扁平形巻回電極体と、厚み5mm、高さ61mm、幅57mmのアルミニウム製外装缶(内容積:15cm)とを用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
<Battery assembly>
A flat wound electrode body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode and the positive electrode were used, and this flat wound electrode body was made of aluminum having a thickness of 5 mm, a height of 61 mm, and a width of 57 mm. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that an outer can (internal volume: 15 cm 3 ) was used.

実施例8
黒鉛B1に代えて黒鉛B2を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 8
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that graphite B2 was used instead of graphite B1, and a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 7 except that this negative electrode was used.

実施例9
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛B1および黒鉛D1を、40:20:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 9
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite B1, and graphite D1 at a mass ratio of 40:20:40 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

実施例10
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛B2および黒鉛D1を、10:40:50の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 10
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite B2, and graphite D1 at a mass ratio of 10:40:50 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

実施例11
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛B1および黒鉛D1を、20:40:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 11
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite B1, and graphite D1 at a mass ratio of 20:40:40 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

実施例12
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛B1および黒鉛D1を、30:20:50の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 12
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite B1, and graphite D1 at a mass ratio of 30:20:50 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

実施例13
負極活物質として、黒鉛A2、黒鉛B1および黒鉛D1を、30:30:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 13
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A2, graphite B1, and graphite D1 at a mass ratio of 30:30:40 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

実施例14
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛B1および黒鉛D1を、40:10:50の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 14
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite B1, and graphite D1 at a mass ratio of 40:10:50 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

比較例2
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛C1および黒鉛D1を、10:40:50の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 2
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite C1, and graphite D1 at a mass ratio of 10:40:50 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

比較例3
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛C1および黒鉛D1を、30:30:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 3
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite C1, and graphite D1 at a mass ratio of 30:30:40 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

比較例4
黒鉛B1と、平均粒子径D50%が35μm、d002が0.338nm、BET法による比表面積が3.6m/gで、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおけるR値が0.11である黒鉛C2(表面を非晶質炭素で被覆していない人造黒鉛)と、D1とを、30:30:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 4
Graphite B1, average particle diameter D50% is 35 [mu] m, d 002 is 0.338 nm, specific surface area by BET method at 3.6 m 2 / g, graphite R value in the argon ion laser Raman spectrum is 0.11 C2 ( A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture of artificial graphite whose surface was not coated with amorphous carbon) and D1 in a mass ratio of 30:30:40 was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 7 except that this negative electrode was used.

比較例5
黒鉛B1と、平均粒子径D50%が10μm、d002が0.338nm、BET法による比表面積が4.5m/gで、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおけるR値が0.15である黒鉛C3(表面を非晶質炭素で被覆していない人造黒鉛)と、黒鉛D1とを、30:30:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 5
Graphite B1, average particle diameter D50% is 10 [mu] m, d 002 is 0.338 nm, specific surface area by BET method at 4.5 m 2 / g, graphite C3 R value in the argon ion laser Raman spectrum is 0.15 ( A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7, except that a mixture of artificial graphite whose surface was not coated with amorphous carbon) and graphite D1 in a mass ratio of 30:30:40 was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 7 except that this negative electrode was used.

比較例6
負極合剤層の塗膜密度を1.45g/cmとなるように負極合剤層の厚みを調整した以外は、実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 6
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 7 except that the thickness of the negative electrode mixture layer was adjusted so that the coating film density of the negative electrode mixture layer was 1.45 g / cm 3 .

実施例7〜14および比較例2〜5のリチウムイオン二次電池について、実施例1のリチウムイオン二次電池などと同じ方法で、注液性試験および45℃下における充放電サイクル試験を行った。   For the lithium ion secondary batteries of Examples 7 to 14 and Comparative Examples 2 to 5, a liquid injection test and a charge / discharge cycle test at 45 ° C. were performed in the same manner as the lithium ion secondary battery of Example 1. .

実施例7〜14および比較例2〜5の各リチウムイオン二次電池の負極に係る負極活物質の構成および外装缶の形態を表3に示し、前記の各評価結果と1C充放電時の電流値とを表4に示す。   The structure of the negative electrode active material and the form of the outer can according to the negative electrode of each of the lithium ion secondary batteries of Examples 7 to 14 and Comparative Examples 2 to 5 are shown in Table 3, and each of the evaluation results and the current during 1C charge / discharge Table 4 shows the values.

Figure 0006499427
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Figure 0006499427
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表3および表4に示す通り、負極活物質として平均粒子径が15μmを超え25μm以下の人造黒鉛Aと平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、かつ黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bとを併用した実施例7〜14のリチウムイオン二次電池は、黒鉛Bを使用していない比較例2、3の電池や、黒鉛Aを使用していない比較例4、5の電池に比べて、非水電解液の注液時間が短く、実施例1などで用いたものよりも更に幅および高さが大きい外装缶を使用しても、優れた非水電解液の注入性を確保でき、高い生産性を有していた。また、実施例7〜14のリチウムイオン二次電池は、45℃における充放電サイクル試験時の、初期容量の80%以上の容量を維持し得たサイクル数が多く、高温下での充放電サイクル特性も優れていた。   As shown in Table 3 and Table 4, artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and 25 μm or less as the negative electrode active material, and an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less, and the surface of the graphite particles are coated with amorphous carbon The lithium ion secondary batteries of Examples 7 to 14 that are used in combination with the graphite B used are the batteries of Comparative Examples 2 and 3 that do not use the graphite B, and the comparative examples 4 and 5 that do not use the graphite A. Compared with the battery of Example 1, the non-aqueous electrolyte injection time is short, and even when an outer can having a larger width and height than that used in Example 1 is used, excellent non-aqueous electrolyte injection It was possible to secure the productivity and high productivity. In addition, the lithium ion secondary batteries of Examples 7 to 14 had many cycles that could maintain a capacity of 80% or more of the initial capacity during the charge / discharge cycle test at 45 ° C., and the charge / discharge cycles at high temperatures. The characteristics were also excellent.

なお、実施例7〜14のリチウムイオン二次電池のうち、高温下での充放電サイクル特性が最も優れていた実施例7の電池と、比較例2、3、6の電池とについて、下記の−5℃における充電受け入れ性試験を行い、低温下での充電特性を評価した。   In addition, among the lithium ion secondary batteries of Examples 7 to 14, the battery of Example 7 having the most excellent charge / discharge cycle characteristics at high temperature and the batteries of Comparative Examples 2, 3, and 6 were described below. A charge acceptance test at −5 ° C. was performed to evaluate the charge characteristics at low temperatures.

<−5℃における充電受け入れ性試験>
実施例7および比較例2、3のリチウムイオン二次電池を、25℃の恒温槽内に5時間静置し、その後、各電池について、4.35Vまで0.5Cの定電流で充電を行い、4.35Vに達した後は、電流が0.05Cに到達するまで4.35Vで定電圧充電を行った。この時の充電容量を25℃における充電容量とした。その後、0.2Cの定電流で、電圧が2.75Vに到達するまで放電を行った。
<Charge acceptance test at -5 ° C>
The lithium ion secondary batteries of Example 7 and Comparative Examples 2 and 3 were left in a constant temperature bath at 25 ° C. for 5 hours, and then each battery was charged with a constant current of 0.5 C up to 4.35 V. After reaching 4.35V, constant voltage charging was performed at 4.35V until the current reached 0.05C. The charge capacity at this time was defined as the charge capacity at 25 ° C. Thereafter, discharging was performed at a constant current of 0.2 C until the voltage reached 2.75V.

前記放電後の各電池を、−5℃の恒温槽内に5時間静置し、その後、各電池について、4.35Vまで0.5Cの定電流で充電を行い、4.35Vに達した後は、電流が0.05Cに到達するまで4.35Vで定電圧充電を行った。この時の充電容量を−5℃における充電容量とした。その後、25℃の恒温槽内に5時間静置し、0.2Cの定電流で、電圧が2.75Vに到達するまで放電を行った。   Each battery after the discharge was allowed to stand in a thermostatic bath at −5 ° C. for 5 hours, and after that, each battery was charged with a constant current of 0.5 C up to 4.35 V, and reached 4.35 V. Conducted constant voltage charging at 4.35 V until the current reached 0.05C. The charge capacity at this time was defined as a charge capacity at −5 ° C. Then, it left still in a 25 degreeC thermostat for 5 hours, and it discharged until the voltage reached 2.75V with the constant current of 0.2C.

以上の一連の操作を1サイクルとし、5サイクル目の−5℃における充電容量のうち、定電流充電領域における充電容量と、前記25℃における充電容量のうち、定電流充電領域における充電容量との比率を求めて、−5℃における充電受け入れ性(低温下での充電特性)として評価した。これらの結果を表5に示す。   The series of operations described above is one cycle, and among the charge capacities at −5 ° C. in the fifth cycle, the charge capacities in the constant current charge region and the charge capacities in the constant current charge region among the charge capacities at 25 ° C. The ratio was determined and evaluated as charge acceptability at −5 ° C. (charge characteristics at low temperature). These results are shown in Table 5.

Figure 0006499427
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表5に示す通り、負極活物質として黒鉛Aと黒鉛Bとを併用した実施例7のリチウムイオン二次電池は、黒鉛Bを使用していない比較例2、3の電池に比べて、−5℃における充電受け入れ性評価時の比率が高く、低温下での充電特性が優れていた。   As shown in Table 5, the lithium ion secondary battery of Example 7 in which graphite A and graphite B were used in combination as the negative electrode active material was −5 compared to the batteries of Comparative Examples 2 and 3 in which graphite B was not used. The ratio at the time of charge acceptance evaluation at ° C. was high, and the charge characteristics at low temperatures were excellent.

実施例15
黒鉛A1と黒鉛B1と黒鉛D1とを、30:30:40の質量比で混合した混合物:98質量部、CMC:1.0質量部、およびSBR:1.0質量部を、比伝導度が2.0×10Ω/cm以上のイオン交換水を溶剤として混合して、水系の負極合剤含有ペーストを調製した。
Example 15
A mixture obtained by mixing graphite A1, graphite B1, and graphite D1 at a mass ratio of 30:30:40: 98 parts by mass, CMC: 1.0 part by mass, and SBR: 1.0 part by mass. A water-based negative electrode mixture-containing paste was prepared by mixing 2.0 × 10 5 Ω / cm or more of ion-exchanged water as a solvent.

前記の負極合剤含有ペーストを、銅箔からなる厚さ6μmの集電体の両面に間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、合剤層の塗膜密度が1.58g/cmとなるように負極合剤層の厚みを調整して負極を得た。また、前記負極を幅71.2mmになるように切断し、更に銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。 The negative electrode mixture-containing paste is intermittently applied to both sides of a 6 μm-thick current collector made of copper foil, dried, and calendered to give a coating layer density of 1.58 g / cm. The negative electrode mixture layer was adjusted to have a thickness of 3 to obtain a negative electrode. The negative electrode was cut to a width of 71.2 mm, and a tab was welded to the exposed portion of the copper foil to form a lead portion.

<正極の作製>
正極活物質であるLiCo0.98Al0.008Mg0.008Ti0.004:97.0質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:1.5質量部、並びにバインダであるPVDF:1.5質量部を、NMPを溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚さ12μmのアルミニウム箔の両面に、間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、合剤層の塗膜密度が3.80g/cmとなるように正極合剤層の厚みを調整し、幅70.2mmになるように切断して、正極を作製した。更にこの正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
<Preparation of positive electrode>
LiCo 0.98 Al 0.008 Mg 0.008 Ti 0.004 O 2 as a positive electrode active material: 97.0 parts by mass, acetylene black as a conductive auxiliary agent: 1.5 parts by mass, and PVDF as a binder: 1.5 parts by mass was mixed with NMP as a solvent so as to be uniform to prepare a positive electrode mixture-containing paste. This paste is intermittently applied to both sides of a 12 μm thick aluminum foil serving as a current collector, dried, and then subjected to calendering so that the coating film density of the mixture layer becomes 3.80 g / cm 3. The thickness of the positive electrode mixture layer was adjusted and cut to a width of 70.2 mm to produce a positive electrode. Further, a tab was welded to the exposed portion of the aluminum foil of the positive electrode to form a lead portion.

<電池の組み立て>
前記の負極および前記正極を用いた以外は、実施例1と同様にして扁平形巻回電極体を作製し、この扁平形巻回電極体と、厚み5.5mm、高さ78mm、幅54mmのアルミニウム製外装缶(内容積:20cm)とを用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
<Battery assembly>
A flat wound electrode body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode and the positive electrode were used. The flat wound electrode body had a thickness of 5.5 mm, a height of 78 mm, and a width of 54 mm. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that an aluminum outer can (internal volume: 20 cm 3 ) was used.

比較例7
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛C1および黒鉛D1を、10:40:50の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例15と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 7
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 15 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite C1, and graphite D1 at a mass ratio of 10:40:50 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 7 except for the above.

実施例15および比較例6のリチウムイオン二次電池について、実施例1のリチウムイオン二次電池などと同じ方法で、注液性試験および45℃下における充放電サイクル試験を行った。   For the lithium ion secondary batteries of Example 15 and Comparative Example 6, a liquid injection test and a charge / discharge cycle test at 45 ° C. were performed in the same manner as the lithium ion secondary battery of Example 1.

実施例15および比較例7の各リチウムイオン二次電池の負極に係る負極活物質の構成および外装缶の形態を表6に示し、前記の各評価結果と1C充放電時の電流値とを表7に示す。   The configuration of the negative electrode active material and the form of the outer can according to the negative electrode of each lithium ion secondary battery of Example 15 and Comparative Example 7 are shown in Table 6, and each evaluation result and the current value during 1C charge / discharge are shown in Table 6. 7 shows.

Figure 0006499427
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Figure 0006499427
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表6および表7に示す通り、負極活物質として黒鉛Aと黒鉛Bとを併用した実施例15のリチウムイオン二次電池は、黒鉛Bを使用していない比較例7の電池に比べて、非水電解液の注液時間が短く、実施例4などで用いたものよりも更に高さが大きい外装缶を使用しても、優れた非水電解液の注入性を確保でき、高い生産性を有していた。また、実施例15のリチウムイオン二次電池は、45℃における充放電サイクル試験時の、初期容量の80%以上の容量を維持し得たサイクル数が多く、高温下での充放電サイクル特性も優れていた。   As shown in Tables 6 and 7, the lithium ion secondary battery of Example 15 that used graphite A and graphite B in combination as the negative electrode active material was non-comparative to the battery of Comparative Example 7 that did not use graphite B. The injection time of the water electrolyte is short, and even when using an outer can whose height is higher than that used in Example 4 etc., excellent injectability of the non-aqueous electrolyte can be secured, and high productivity is achieved. Had. In addition, the lithium ion secondary battery of Example 15 had many cycles that could maintain a capacity of 80% or more of the initial capacity during the charge / discharge cycle test at 45 ° C., and the charge / discharge cycle characteristics at high temperatures were also high. It was excellent.

実施例16
実施例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。(ただし、後述する通り実施例7とは充放電条件が異なる。)
Example 16
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 7. (However, the charge / discharge conditions are different from Example 7 as described later.)

実施例17
非水電解液として、非水電解液E2(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比=3:7で混合した溶媒に、LiPFを1.1mol/lの濃度になるように溶解させ、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを1.7質量%、ビニレンカーボネートを2.7質量%、2−プロピニル2−(ジエトキシホスホリル)アセテートを1.2質量%、LiBFを0.15質量%、およびアジポニトリルを0.5質量%となる量で添加したもの)を用いた以外はすべて実施例16と同様にして作製したリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 17
As the non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte E2 (LiPF 6 was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio = 3: 7 to a concentration of 1.1 mol / l, and 4- fluoro-1,3-dioxolan-2-one 1.7 wt%, vinylene carbonate 2.7 weight%, 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate 1.2 wt%, a LiBF 4 0. A lithium ion secondary battery produced in the same manner as in Example 16 was produced except that 15% by mass and that in which adiponitrile was added in an amount of 0.5% by mass) were used.

実施例18
負極活物質として、黒鉛A1および黒鉛B1を、50:50の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例16と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例16と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 18
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 16 except that a mixture in which graphite A1 and graphite B1 were mixed at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. Example 16 was conducted except that this negative electrode was used. In the same manner, a lithium ion secondary battery was produced.

実施例19
負極活物質として、黒鉛A1および黒鉛B1を、50:50の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例16と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例17と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 19
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 16 except that a mixture in which graphite A1 and graphite B1 were mixed at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. Example 17 except that this negative electrode was used. In the same manner, a lithium ion secondary battery was produced.

実施例20
負極活物質として、黒鉛A2、黒鉛B2および黒鉛D1を、30:30:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例7と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例16と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 20
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 7 except that a mixture obtained by mixing graphite A2, graphite B2, and graphite D1 at a mass ratio of 30:30:40 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was made in the same manner as Example 16 except for the above.

実施例21
負極活物質として、黒鉛A2、黒鉛B2および黒鉛D1を、30:30:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例16と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は実施例17と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 21
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 16 except that a mixture obtained by mixing graphite A2, graphite B2, and graphite D1 at a mass ratio of 30:30:40 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 17 except for the above.

実施例22
前述の非水電解液E2に含まれるアジポニトリルの代わりにスクシノニトリルを用いた以外はすべて非水電解液E2と同様の組成で非水電解液E3を調整した。非水電解液として、この非水電解液E3を用いた以外はすべて実施例16と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 22
The nonaqueous electrolytic solution E3 was prepared with the same composition as the nonaqueous electrolytic solution E2 except that succinonitrile was used instead of adiponitrile contained in the nonaqueous electrolytic solution E2. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that this non-aqueous electrolyte E3 was used as the non-aqueous electrolyte.

実施例23
前述の非水電解液E2に含まれるアジポニトリルの代わりにグルタロニトリルを用いた以外はすべて非水電解液E2と同様の組成で非水電解液E4を調整した。非水電解液として、この非水電解液E4を用いた以外はすべて実施例16と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 23
The nonaqueous electrolytic solution E4 was prepared with the same composition as the nonaqueous electrolytic solution E2 except that glutaronitrile was used instead of adiponitrile contained in the nonaqueous electrolytic solution E2. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that this non-aqueous electrolyte E4 was used as the non-aqueous electrolyte.

実施例24
前述の非水電解液E2に含まれるアジポニトリルの代わりにラウリロニトリルを用いた以外はすべて非水電解液E2と同様の組成で非水電解液E5を調整した。非水電解液として、この非水電解液E5を用いた以外はすべて実施例16と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 24
The nonaqueous electrolytic solution E5 was prepared with the same composition as that of the nonaqueous electrolytic solution E2 except that lauronitrile was used instead of adiponitrile contained in the nonaqueous electrolytic solution E2. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 16 except that this nonaqueous electrolyte E5 was used as the nonaqueous electrolyte.

比較例8
比較例3と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。(ただし、後述する通り比較例3とは充放電条件が異なる。)
Comparative Example 8
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 3. (However, the charge / discharge conditions are different from those of Comparative Example 3 as described later.)

比較例9
負極活物質として、黒鉛A1、黒鉛C1および黒鉛D1を、30:30:40の質量比で混合した混合物を用いた以外は、実施例16と同様にして負極を作製し、この負極を用いた以外は比較例7と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 9
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 16 except that a mixture obtained by mixing graphite A1, graphite C1, and graphite D1 at a mass ratio of 30:30:40 was used as the negative electrode active material, and this negative electrode was used. A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 7 except for the above.

<45℃における充放電サイクル試験>
実施例16〜23、および比較例8、9のリチウムイオン二次電池を、45℃の恒温槽内に5時間静置し、その後、各電池について、4.4Vまで1.0Cの定電流で充電を行い、4.4Vに達した後は、電流が0.05Cに到達するまで4.4Vで定電圧充電を行った。その後、1.0Cの定電流で、電圧が3.0Vに到達するまで放電を行った。これらの充電および放電の一連の操作を1サイクルとして充放電を繰り返し、放電容量が1サイクル目のときの80%以上を維持し得るサイクル数を調べた。
<Charge / discharge cycle test at 45 ° C.>
The lithium ion secondary batteries of Examples 16 to 23 and Comparative Examples 8 and 9 were left in a constant temperature bath at 45 ° C. for 5 hours, and then each battery was subjected to a constant current of 1.0 C up to 4.4 V. After charging and reaching 4.4V, constant voltage charging was performed at 4.4V until the current reached 0.05C. Thereafter, discharging was performed at a constant current of 1.0 C until the voltage reached 3.0V. Charging / discharging was repeated with a series of operations of charging and discharging as one cycle, and the number of cycles capable of maintaining 80% or more of the discharge capacity at the first cycle was examined.

実施例16〜23および比較例8、9の各リチウムイオン二次電池の負極に係る負極活物質の構成および外装缶の形態を表8に示し、前記の各評価結果と1C充放電時の電流値とを表9に示す。   The structure of the negative electrode active material and the form of the outer can according to the negative electrodes of the lithium ion secondary batteries of Examples 16 to 23 and Comparative Examples 8 and 9 are shown in Table 8, and each evaluation result and current during 1C charge / discharge are shown in Table 8. Table 9 shows the values.

Figure 0006499427
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Figure 0006499427
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表8および表9に示す通り、負極活物質として平均粒子径が15μmを超え25μm以下の人造黒鉛Aと平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、かつ黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bとを併用し、かつLiBFとニトリル化合物を含む電解液を使用した実施例17、19、21、22、23、24のリチウムイオン二次電池は、電解液E1を用いた場合のリチウムイオン二次電池より更に良好なサイクル特性を示した。一方、黒鉛Bを使用していない比較例8のリチウムイオン二次電池においては、電解液E2を用いた比較例9に対し、サイクル特性は改善したが、実施例16〜24で見られた大きなサイクル特性の改善は見られなかった。 As shown in Table 8 and Table 9, artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and not more than 25 μm as the negative electrode active material and an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less, and the surface of the graphite particles are coated with amorphous carbon Lithium ion secondary batteries of Examples 17, 19, 21, 22, 23, and 24, which were used in combination with graphite B, and used an electrolytic solution containing LiBF 4 and a nitrile compound, used the electrolytic solution E1. The cycle characteristics were even better than the lithium ion secondary battery. On the other hand, in the lithium ion secondary battery of Comparative Example 8 in which no graphite B was used, the cycle characteristics were improved as compared with Comparative Example 9 using the electrolytic solution E2, but the large values seen in Examples 16 to 24 were observed. There was no improvement in cycle characteristics.

1 リチウムイオン二次電池
10 電池ケース
11 外装缶
111 電池ケース(外装缶)側面部の幅広面
12 開裂溝
121 内方湾曲部
122 外方湾曲部
20 蓋体
30 扁平形巻回電極体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery 10 Battery case 11 Outer can 111 Wide surface of battery case (outer can) side part 12 Cleavage groove 121 Inwardly curved part 122 Outerly curved part 20 Lid body 30 Flat winding electrode body

Claims (7)

正極、負極およびセパレータより構成される扁平形巻回電極体と、非水電解液とが、外装体内に収容されてなるリチウムイオン二次電池であって、
前記負極は少なくとも負極活物質を含む合剤層を有し、合剤層の密度が1.55g/cm以上であり、
負極活物質として、平均粒子径が15μmを超え25μm以下の人造黒鉛Aと、
平均粒子径が8μm以上15μm以下であり、かつ黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で被覆されている黒鉛Bとを、少なくとも含有しており、
前記黒鉛BのR値は、0.3以上0.7以下であり、
前記負極が含有する全負極活物質中における前記人造黒鉛Aと、前記黒鉛Bとの含有質量比率(A/B)が、0.5〜1.5であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A flat wound electrode body composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a nonaqueous electrolyte solution are lithium ion secondary batteries housed in an exterior body,
The negative electrode has a mixture layer containing at least a negative electrode active material, and the density of the mixture layer is 1.55 g / cm 3 or more,
As the negative electrode active material, artificial graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and 25 μm or less,
It contains at least graphite B having an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less, and the surface of the graphite particles coated with amorphous carbon,
R value of the graphite B is 0.3 or more and 0.7 or less,
Wherein said artificial graphite A in the whole anode active material in the negative electrode contains, containing the mass ratio of the graphite B (A / B) is a lithium ion secondary, wherein 0.5-1.5 Der Rukoto Next battery.
前記負極が含有する全負極活物質中における前記黒鉛Bの含有量が、20〜60質量%である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。   2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the content of the graphite B in all the negative electrode active materials contained in the negative electrode is 20 to 60 mass%. 前記負極活物質を含む合剤層の密度が1.55g/cmThe density of the mixture layer containing the negative electrode active material is 1.55 g / cm. 3 以上1.7g/cm1.7 g / cm or more 3 未満である請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the lithium ion secondary battery is less than 3. 前記非水電解液が、ホウフッ化リチウム(LiBF)およびシアノ基を一つ以上含むニトリル化合物を含有する請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the non-aqueous electrolyte contains a nitrile compound including at least one lithium borofluoride (LiBF 4 ) and a cyano group. 前記ニトリル化合物は、下記一般式(1)で表わされるものである請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。
NC−(CH−CN (1)
〔前記一般式(1)中、nは2〜4の整数である。〕
The lithium ion secondary battery according to claim 4, wherein the nitrile compound is represented by the following general formula (1).
NC- (CH 2) n -CN ( 1)
[In said general formula (1), n is an integer of 2-4. ]
前記外装体の容積が10cm以上である請求項1〜5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a volume of the outer package is 10 cm 3 or more. 前記セパレータは、熱可塑性樹脂を主体とする微多孔膜からなる多孔質層(I)と、耐熱温度が150℃以上のフィラーを主体として含む多孔質層(II)とを有しており、
前記扁平巻回電極体では、少なくとも前記多孔質層(II)が前記正極と対向するように、前記正極および前記セパレータが配置されている請求項1〜6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
The separator has a porous layer (I) composed of a microporous film mainly composed of a thermoplastic resin, and a porous layer (II) mainly composed of a filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher.
In the flat-shaped winding electrode body, at least the so porous layer (II) is opposed to the positive electrode, the lithium ion secondary according to any one of claims 1 to 6, the positive electrode and the separator are arranged Next battery.
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