JP6664148B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

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

近年、携帯電話、ビデオカメラ、ノートパソコンなどの携帯情報電子機器の普及に伴い、機器の高性能化、小型化、軽量化が急速に発展している。
これらの機器に使用される電源には、経済性、高性能、小型軽量などの総合的なバランスの良さから、二次電池、特にリチウムイオン二次電池の需要が伸びている。さらに一部のハイブリッドカーや電気自動車にまで使用されている。また、これらの電子機器では更なる高性能化及び小型化が進められており、リチウムイオン二次電池に関しても安全性の向上、長寿命化が要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of portable information electronic devices such as mobile phones, video cameras, and notebook personal computers, the performance, size, and weight of the devices have been rapidly developing.
As for power supplies used in these devices, demands for secondary batteries, particularly lithium ion secondary batteries, are growing due to their good balance of economy, high performance, small size and light weight. It is also used in some hybrid and electric vehicles. Further, these electronic devices have been further improved in performance and miniaturization, and lithium ion secondary batteries are also required to have improved safety and longer life.

最近ではさらに安全性を高めるために、リチウムイオン二次電池用途に適するセパレータとして、各種の熱可塑性多孔膜が数多く提案されており、さらにセパレータに無機粒子を使用した無機コートセパレータが用いられている。これは、無機コートセパレータを用いることによって、短絡等で異常電流が流れ、ある程度の高温まで電池内の温度が上昇しても、その温度により破膜することなく、シャットダウンした状態を維持することが可能となる。   Recently, in order to further enhance safety, various types of thermoplastic porous membranes have been proposed as separators suitable for lithium ion secondary battery applications, and inorganic coated separators using inorganic particles as separators have been used. . This is because by using an inorganic coated separator, even if an abnormal current flows due to a short circuit or the like, and even if the temperature inside the battery rises to a certain high temperature, the shutdown state can be maintained without the film being broken by the temperature. It becomes possible.

また、あわせて、特許文献1に記載されているよう正極活物質と電解液添加剤を特定することによって、高い充電終止電圧を適用した場合の、室温サイクル特性と高温サイクル特性をいずれも優れたリチウムイオン二次電池とすることが可能とと記載されている。   In addition, by specifying the positive electrode active material and the electrolyte additive as described in Patent Document 1, when a high end-of-charge voltage is applied, both the room temperature cycle characteristics and the high temperature cycle characteristics are excellent. It is described that a lithium ion secondary battery can be used.

特許第5239302号Patent No. 5239302

しかし前述のような耐熱多孔質層を設けた無機コートセパレータの場合、電池の電極と非水電解液との組み合わせによっては耐熱多孔質層に使用した部材が非水電解液中のリチウム塩と反応する可能性があることがわかった。この影響は高温状態で保存した場合により顕著に出る傾向にある。リチウム塩との反応により耐熱多孔質層の部材が分解した場合、分解反応そのものによる蓄電エネルギーの消費や、分解物による他の部材への影響(例えばガス発生、分解物の電極表面への堆積)などが発生する可能性もあることから、これを極力防止する必要がある。本発明はこれら耐熱多孔質層の分解を抑制し、電池の高温保存後の容量劣化を防止させることを目的とする。 However, in the case of the inorganic coated separator provided with the heat-resistant porous layer as described above, depending on the combination of the battery electrode and the non-aqueous electrolyte, the member used for the heat-resistant porous layer reacts with the lithium salt in the non-aqueous electrolyte. I knew it was possible. This effect tends to be more pronounced when stored at high temperatures. When the member of the heat-resistant porous layer is decomposed by the reaction with the lithium salt, the stored energy is consumed by the decomposition reaction itself, and the decomposed product influences other members (eg, gas generation, deposition of the decomposed product on the electrode surface). It is necessary to prevent this as much as possible because such a case may occur. An object of the present invention is to suppress the decomposition of these heat-resistant porous layers and prevent the capacity of the battery from deteriorating after storage at a high temperature.

上記目的を達成するために、本発明に係るリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータと、非水電解液とを備えるリチウムイオン二次電池であって、前記セパレータが、多孔質膜から成る基材層と、この基材層の片面又は両面に形成された耐熱多孔質層を備え、この耐熱多孔質層が、無機粒子と樹脂を含み、前記非水電解液が、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を含有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. A battery, wherein the separator includes a base layer made of a porous film, and a heat-resistant porous layer formed on one or both sides of the base layer, and the heat-resistant porous layer contains inorganic particles and a resin. Wherein the non-aqueous electrolyte contains 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD).

本発明に係るリチウムイオン二次電池によれば、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を含む電解液によって耐熱多孔質層表面にSEI膜に似た皮膜を形成することができる。この皮膜によって耐熱多孔質層中の無機粒子とリチウム塩との反応を抑制し、無機粒子やリチウム塩が分解することを防ぐことができ、その結果、高温保存後の容量劣化の少ないリチウムイオン二次電池を提供することができるものと推察している。 According to the lithium ion secondary battery of the present invention, a film similar to an SEI film is formed on the surface of the heat-resistant porous layer by the electrolyte containing 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD). be able to. This coating suppresses the reaction between the inorganic particles and the lithium salt in the heat-resistant porous layer, and prevents the inorganic particles and the lithium salt from decomposing. It is speculated that a secondary battery can be provided.

上記本発明に係る非水電解液に含まれる1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)の総量は非水電解液全体に対して0.5〜10質量%とすることが好ましい。 The total amount of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) contained in the non-aqueous electrolyte according to the present invention is 0.5 to 10% by mass based on the whole non-aqueous electrolyte. Is preferred.

上記本発明に係るリチウムイオン二次電池の高温保存後の容量維持率がさらに向上される。 The capacity retention ratio of the lithium ion secondary battery according to the present invention after high-temperature storage is further improved.

上記本発明に係る非水電解液は、さらに、1,3−プロパンスルトン(PS)を含有することが好ましい。 The non-aqueous electrolyte according to the present invention preferably further contains 1,3-propane sultone (PS).

上記本発明に係るリチウムイオン二次電池は、1,3−プロパンスルトンを併用することにより、電極表面上の皮膜がより緻密に形成され、電極、特に負極電極への保護作用が向上すると推察されるため、高温での負極の劣化が少なくなり、より高温保存後の容量維持率が向上する。 In the lithium ion secondary battery according to the present invention, it is inferred that, by using 1,3-propane sultone in combination, the film on the electrode surface is formed more densely, and the protective effect on the electrode, particularly on the negative electrode is improved. Therefore, deterioration of the negative electrode at high temperatures is reduced, and the capacity retention after storage at higher temperatures is improved.

上記本発明に係る非水電解液は、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)と1,3−プロパンスルトン(PS)を含み、且つ、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)と1,3−プロパンスルトン(PS)の総量を0.5〜10質量%とすれば高温保存後の容量維持率がさらに向上される。 The non-aqueous electrolyte according to the present invention contains 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) and 1,3-propane sultone (PS), and comprises 1,3,2-dioxathiolane. When the total amount of -2,2-dioxide (DTD) and 1,3-propane sultone (PS) is 0.5 to 10% by mass, the capacity retention after high-temperature storage is further improved.

上記本発明係る無機粒子は、アルミナ、およびベーマイトの群から選ばれる少なくとも1種にすることで、セパレータの熱収縮を回避し短絡を未然に防ぐことが可能となり、且つ硫黄と反応し良好なSEI膜が形成されると考えられるため好ましい。 By setting the inorganic particles according to the present invention to at least one selected from the group consisting of alumina and boehmite, it is possible to avoid thermal shrinkage of the separator and to prevent short circuit beforehand, and to react with sulfur to obtain favorable SEI. This is preferable because it is considered that a film is formed.

上記本発明に係る耐熱多孔質層は、前記基材層と前記正極との間にあることが好ましい。 The heat-resistant porous layer according to the present invention is preferably provided between the base layer and the positive electrode.

上記本発明に係る、リチウムイオン二次電池の自己放電を抑制し、充電されたエネルギーの損耗を防ぐことができ、反応生成物によるセパレータへの目詰まりを防止し、かつ電極活物質の劣化を防ぐとの推定される作用によって、高温保存後の容量劣化を抑制することができる。 According to the present invention, the self-discharge of the lithium ion secondary battery can be suppressed, the consumption of charged energy can be prevented, the clogging of the separator by reaction products can be prevented, and the deterioration of the electrode active material can be reduced. It is possible to suppress the capacity deterioration after high-temperature storage by the action presumed to prevent.

上記本発明に係るリチウムイオン二次電池の最大電圧は4.30〜4.50Vであることが好ましい。そのことで、電池のエネルギー密度がより高く、かつ安全な電池を作ることが可能となる。   The maximum voltage of the lithium ion secondary battery according to the present invention is preferably 4.30 to 4.50V. This makes it possible to produce a safer battery with a higher energy density.

上記本発明に係るリチウムイオン二次電池の前記正極の活物質にLiCoOを使用することが好ましい。そのことで、4.30〜4.50Vの電圧範囲で安定した充放電が可能になる。 Preferably, LiCoO 2 is used as the active material of the positive electrode of the lithium ion secondary battery according to the present invention. Thus, stable charging and discharging can be performed in a voltage range of 4.30 to 4.50 V.

本発明によれば、電池の高温保存での容量劣化を防止させることが可能な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 which can prevent the capacity deterioration at the time of high temperature storage of a battery can be provided.

リチウムイオン二次電池の模式断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of a lithium ion secondary battery.

本発明にかかるリチウムイオン二次電池の好適な実施の一例を図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、本発明のリチウムイオン二次電池は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 A preferred embodiment of the lithium ion secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the lithium ion secondary battery of the present invention is not limited to the following embodiments. Note that the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

(リチウムイオン二次電池)
本実施形態に係る電極、及びリチウムイオン二次電池について図1を参照して簡単に説明する。リチウムイオン二次電池100は、主として、積層体40を密閉した状態で収容するケース50、及び積層体40に接続された一対のリード60,62を備えている。また図示されていないが、積層体40とともに非水電解液をケース50に収容している。
(Lithium ion secondary battery)
The electrode and the lithium ion secondary battery according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. The lithium ion secondary battery 100 mainly includes a case 50 that accommodates the stacked body 40 in a sealed state, and a pair of leads 60 and 62 connected to the stacked body 40. Although not shown, a non-aqueous electrolyte is housed in the case 50 together with the laminate 40.

積層体40は、一対の正極20、負極30がセパレータ10を挟んで対向配置されたものである。正極20は、板状(膜状)の正極集電体22上に正極活物質層24が設けられたものである。負極30は、板状(膜状)の負極集電体32上に負極活物質層34が設けられたものである。正極活物質層24及び負極活物質層34がセパレータ10の両側にそれぞれ接触している。正極集電体22及び負極集電体32の端部には、それぞれリード62,60が接続されており、リード60,62の端部はケース50の外部にまで延びている。   The laminated body 40 has a pair of the positive electrode 20 and the negative electrode 30 that are opposed to each other with the separator 10 interposed therebetween. The positive electrode 20 has a positive electrode active material layer 24 provided on a plate-shaped (film-shaped) positive electrode current collector 22. The negative electrode 30 is obtained by providing a negative electrode active material layer 34 on a plate-shaped (film-shaped) negative electrode current collector 32. The positive electrode active material layer 24 and the negative electrode active material layer 34 are in contact with both sides of the separator 10 respectively. Leads 62, 60 are connected to ends of the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32, respectively, and the ends of the leads 60, 62 extend to the outside of the case 50.

以下、正極20及び負極30を総称して、電極20、30といい、正極集電体22及び負極集電体32を総称して集電体22、32といい、正極活物質層24及び負極活物質層34を総称して活物質層24、34という。   Hereinafter, the positive electrode 20 and the negative electrode 30 are collectively referred to as electrodes 20 and 30, the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32 are collectively referred to as current collectors 22 and 32, and the positive electrode active material layer 24 and the negative electrode The active material layers 34 are collectively referred to as active material layers 24 and 34.

以降、リチウムイオン二次電池の具体的構成の説明をする。 Hereinafter, a specific configuration of the lithium ion secondary battery will be described.

(非水電解液)
まず、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池に用いられる非水電解液について説明する。
本実施形態に係る非水電解液は、溶媒と溶質と添加剤で構成されている。
(Non-aqueous electrolyte)
First, the non-aqueous electrolyte used in the lithium ion secondary battery according to the present embodiment will be described.
The non-aqueous electrolyte according to the present embodiment includes a solvent, a solute, and an additive.

(溶媒)
非水電解液の溶媒は、特に限定されず公知のリチウムイオン伝導性のある化合物を用いることができる。例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)等の環状炭酸エステルを単体または適宜組み合わせて使用することができる。電気伝導度を高くし、かつ適切な粘度を有する電解液を得るため、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)等の鎖状炭酸エステルや1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等のエステル化合物を併用してもよい。
(solvent)
The solvent of the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and a known compound having lithium ion conductivity can be used. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and fluoroethylene carbonate (FEC) can be used alone or in an appropriate combination. In order to increase the electric conductivity and obtain an electrolyte having an appropriate viscosity, a chain carbonate such as dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), and diethyl carbonate (DEC), and 1,2-dimethoxyethane And ester compounds such as methyl ether, methyl acetate and methyl propionate.

(溶質)
非水電解液中の溶質も特に限定されず公知の材料を用いることができるが、具体的にはLiPF、LiBF、LiClOなどを用いることができ、電気伝導度を高くするためLiPFを含むことが好ましい。
(Solute)
Can be used a known material solute is not particularly limited in the non-aqueous electrolyte solution, in particular LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, etc. can be used, to increase the electrical conductivity of LiPF 6 It is preferable to include

(添加剤)
本実施形態の非水電解液は、さらに添加剤として、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を含む。
この材料を、後に詳細に説明する、多孔質膜からなる基材層と無機粒子と樹脂を含む耐熱多孔質層とを備えるセパレータを備えるリチウムイオン二次電池に利用することにより、高温保存での容量劣化を防止させることができる。1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)による効果発現のメカニズムははっきりとしないが、本発明者らは以下のように考えている。
(Additive)
The non-aqueous electrolyte of this embodiment further contains 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) as an additive.
By using this material for a lithium ion secondary battery including a separator having a base layer made of a porous film and a heat-resistant porous layer containing inorganic particles and a resin, which will be described in detail later, by high-temperature storage. Capacity deterioration can be prevented. The mechanism of the effect manifestation by 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) is not clear, but the present inventors consider as follows.

1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)は電極表面上にSEI膜を形成するだけでなく、セパレータの耐熱多孔質層表面上にもSEI膜に似た皮膜を形成する働きを持つ。この皮膜は耐熱多孔質層中の無機粒子とリチウム塩との反応を抑制し、分解反応そのものによる蓄電エネルギーの消費やガス発生、無機粒子分解物やリチウム塩分解物の電極表面への堆積や、リチウム塩が分解し濃度が低下することによる電気伝導度の低下などを防ぐことが可能となると推察される。 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) not only forms an SEI film on the electrode surface but also forms a film similar to the SEI film on the heat-resistant porous layer surface of the separator. Have a job. This coating suppresses the reaction between the inorganic particles and the lithium salt in the heat-resistant porous layer, and consumes stored energy and generates gas due to the decomposition reaction itself, and deposits of inorganic particle decomposition products and lithium salt decomposition products on the electrode surface, It is presumed that it becomes possible to prevent a decrease in electric conductivity due to the decomposition of the lithium salt and a decrease in the concentration.

1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)の含有量は、非水電解液全体に対して0.5〜10質量%であることが好ましい。電極表面上のSEI皮膜が厚すぎることなく、耐熱多孔質層表面上の皮膜が十分に機能し無機粒子とリチウム塩との反応を抑制することで、より高温保存後の容量劣化の少ないリチウムイオン二次電池となる。 The content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) is preferably 0.5 to 10% by mass based on the whole nonaqueous electrolyte. Since the SEI film on the electrode surface is not too thick, the film on the surface of the heat-resistant porous layer functions sufficiently and suppresses the reaction between the inorganic particles and the lithium salt, the lithium ion with less capacity deterioration after higher temperature storage It becomes a secondary battery.

非水電解液は、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)に加えて、1,3−プロパンスルトン(PS)を含有することが好ましい。1,3−プロパンスルトン(PS)を併用することにより、電極表面上の皮膜がより緻密に形成され、電極、特に負極電極への保護作用が向上するため、高温での負極の劣化が少なくなり、より高温保存後の容量維持率が向上する。 The non-aqueous electrolyte preferably contains 1,3-propane sultone (PS) in addition to 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD). When 1,3-propane sultone (PS) is used in combination, the film on the electrode surface is formed more densely, and the protective effect on the electrode, particularly the negative electrode is improved, so that the deterioration of the negative electrode at high temperatures is reduced. In addition, the capacity retention rate after storage at higher temperatures is improved.

前記1,3−プロパンスルトンを併用する場合には、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)と1,3−プロパンスルトン(PS)の総量を0.5〜10質量%とすることが好ましい。この場合、負極電極への保護作用がさらに高まり、高温での容量維持率がより向上する。 When the 1,3-propane sultone is used in combination, the total amount of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) and 1,3-propane sultone (PS) is 0.5 to 10% by mass. % Is preferable. In this case, the protection effect on the negative electrode is further enhanced, and the capacity retention at a high temperature is further improved.

前記1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)と1,3−プロパンスルトン(PS)以外に、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチレンスルフィド、フルオロベンゼン、フルオロエチレンカーボネートなど既知の添加剤を含んでいてもよい。 In addition to 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) and 1,3-propanesultone (PS), known compounds such as vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, ethylene sulfide, fluorobenzene, and fluoroethylene carbonate It may contain additives.

(正極集電体)
正極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
(Positive electrode current collector)
The positive electrode current collector 22 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.

正極活物質層24は、正極活物質、バインダー、必要に応じた量の導電材を含むものである。   The positive electrode active material layer 24 contains a positive electrode active material, a binder, and a necessary amount of a conductive material.

(正極活物質)
正極活物質としては、リチウムイオンを含有し、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMn、Li(CoNiMn)O、Li(NiCoAl)O、Li(MnAl、Li(LiMnNiCo)O、LiVOPO、LiFePO等のリチウム含有金属酸化物が挙げられる。バインダーは、活物質同士を結合すると共に、正極活物質と正極集電体22とを結合している。
(Positive electrode active material)
As the positive electrode active material contains a lithium ion, may be any capable of absorbing and releasing compound lithium ions, for example, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4, Li (Co x Ni y Mn z) O 2 , Li (Ni x Co y Al z) O 2, Li (Mn x Al y) 2 O 4, Li (Li w Mn x Ni y Co z) O 2, LiVOPO 4, LiFePO lithium-containing metal oxides such as 4 Is mentioned. The binder binds the active materials together and binds the positive electrode active material and the positive electrode current collector 22.

(バインダー)
バインダーは、活物質同士を結合すると共に、正極活物質と正極集電体22とを結合している。
バインダーの材質としては、上述の結合が可能であればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。
(binder)
The binder binds the active materials together and binds the positive electrode active material and the positive electrode current collector 22.
The material of the binder may be any material as long as the above-mentioned bonding is possible. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene -Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride ( (PVF) and the like.

また、上記の他に、バインダーとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、芳香族ポリアミド、セルロース、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリアクリル酸とその塩、アルギン酸とその塩等を用いてもよい。また、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子を用いてもよい。更に、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン(炭素数2〜12)共重合体等を用いてもよい。   In addition to the above, as a binder, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide (PA), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), aromatic polyamide, cellulose, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene Rubber, ethylene / propylene rubber, polyacrylic acid and its salts, alginic acid and its salts, and the like may be used. Thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / butadiene / styrene block copolymers, hydrogenated products thereof, styrene / ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers, and hydrogenated products thereof May be used. Further, a syndiotactic 1,2-polybutadiene, an ethylene / vinyl acetate copolymer, a propylene / α-olefin (2 to 12 carbon atoms) copolymer, or the like may be used.

また、バインダーとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン等が挙げられる。この場合は、バインダーが導電材の機能も発揮するので導電材を添加しなくてもよい。イオン伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等の高分子化合物にリチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩と、を複合化させたもの等が挙げられる。   Further, an electron conductive conductive polymer or an ion conductive conductive polymer may be used as the binder. Examples of the electron conductive conductive polymer include polyacetylene. In this case, since the binder also functions as a conductive material, the conductive material need not be added. Examples of the ion-conductive conductive polymer include a complex of a polymer compound such as polyethylene oxide and polypropylene oxide with a lithium salt or an alkali metal salt mainly composed of lithium.

(導電材)
導電材としては、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。
(Conductive material)
Examples of the conductive material include carbon powders such as carbon blacks, carbon nanotubes, carbon materials, metal fine powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, mixtures of carbon materials and metal fine powders, and conductive oxides such as ITO. Can be

(負極集電体)
負極集電体32は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
(Negative electrode current collector)
The negative electrode current collector 32 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.

(負極活物質)
負極活物質はリチウムイオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、公知の電池用の負極活物質を使用できる。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、カーボンナノチューブ、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、アルミニウム、シリコン、スズ等のリチウムと化合することのできる金属、二酸化シリコン、二酸化スズ等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(LiTi12)等を含む粒子が挙げられる。単位重量あたりの容量が高く、比較的安定な黒鉛を用いることが好ましい。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material may be any compound capable of inserting and extracting lithium ions, and a known negative electrode active material for a battery can be used. Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite (natural graphite and artificial graphite) capable of occluding and releasing lithium ions, carbon nanotubes, non-graphitizable carbon, easily graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, aluminum, and silicon. , A metal that can be combined with lithium such as tin, an amorphous compound mainly composed of an oxide such as silicon dioxide and tin dioxide, and particles containing lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ). . It is preferable to use graphite which has a high capacity per unit weight and is relatively stable.

負極に用いるバインダー、導電材は、それぞれ、正極と同様のものを使用できる。   The binder and the conductive material used for the negative electrode can be the same as those for the positive electrode.

(電極20,30の製造方法)
次に、本実施形態に係る電極20,30の製造方法について説明する。
(Method of Manufacturing Electrodes 20, 30)
Next, a method for manufacturing the electrodes 20, 30 according to the present embodiment will be described.

上記活物質(正極活物質、または負極活物質を総称して活物質という。)、バインダー及び溶媒を混合する。必要に応じ導電材を更に加えても良い。溶媒としては例えば、水、N−メチル−2−ピロリドン等を用いることができる。塗料を構成する成分の混合方法は特に制限されず、混合順序もまた特に制限されない。
上記塗料を、集電体22、32に塗布する。塗布方法としては、特に制限はなく、通常電極を作製する場合に採用される方法を用いることができる。
The active material (the positive electrode active material or the negative electrode active material is collectively referred to as an active material), a binder, and a solvent are mixed. If necessary, a conductive material may be further added. As the solvent, for example, water, N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be used. The method of mixing the components constituting the paint is not particularly limited, and the mixing order is not particularly limited.
The paint is applied to the current collectors 22 and 32. There is no particular limitation on the coating method, and a method usually used in the case of manufacturing an electrode can be used.

続いて、集電体22、32上に塗布された塗料中の溶媒を除去する。除去法は特に限定されず、塗料が塗布された集電体22、32を、例えば80℃〜150℃の雰囲気下で乾燥させればよい。   Subsequently, the solvent in the paint applied on the current collectors 22 and 32 is removed. The removal method is not particularly limited, and the current collectors 22 and 32 to which the paint has been applied may be dried in an atmosphere of, for example, 80C to 150C.

そして、このようにして正極活物質層24、負極活物質層34が形成された電極を必要に応じ、ロールプレス装置等によりプレス処理を行う。ロールプレスの線圧は例えば、10〜50kgf/cmとすることができる。   Then, if necessary, the electrode on which the positive electrode active material layer 24 and the negative electrode active material layer 34 are formed is subjected to press processing by a roll press device or the like. The linear pressure of the roll press can be, for example, 10 to 50 kgf / cm.

以上の工程を経て、集電体22、32上に電極活物質層24,34が形成された電極が得られる。   Through the above steps, an electrode in which the electrode active material layers 24 and 34 are formed on the current collectors 22 and 32 is obtained.

(セパレータ)
セパレータ10について具体的に説明する。セパレータ10は、基材層14と、基材層14の少なくとも片側の表面に形成された無機粒子及び樹脂を含む耐熱多孔質層12と、を備える。
(Separator)
The separator 10 will be specifically described. The separator 10 includes a base layer 14 and a heat-resistant porous layer 12 containing inorganic particles and a resin formed on at least one surface of the base layer 14.

(基材層)
本実施形態の多孔質膜からなる基材層14は、特に限定されるものではなく、公知のものならば、いかなる材質の、いかなる製法によるものであってもよい。
好ましくは、重量平均分子量50万〜150万のポリオレフィン類、熱可塑性エラストマーおよびグラフトコポリマーからなる群より選ばれる1種以上の樹脂からなるものが用いられる。
例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、エチレン−アクリルモノマー共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの変性ポリオレフィン樹脂が挙げられる。
これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
(Base material layer)
The substrate layer 14 made of the porous film of the present embodiment is not particularly limited, and may be made of any material and by any manufacturing method as long as it is known.
Preferably, one composed of one or more resins selected from the group consisting of polyolefins having a weight average molecular weight of 500,000 to 1.5 million, thermoplastic elastomers and graft copolymers is used.
For example, polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and modified polyolefin resins such as an ethylene-acrylic monomer copolymer and an ethylene-vinyl acetate copolymer are exemplified.
These resins may be used alone or in combination of two or more.

(耐熱多孔質層)
本実施形態の耐熱多孔質層12は、無機粒子間の間隙により通気性を有する膜であり、無機粒子同士を結着させるための樹脂を含有している。無機粒子の含有量は、特に限定はないが、耐熱多孔質層100質量%に対し、10質量%以上、99質量%以下が好ましく、更に好ましくは80質量%以上、98質量%以下である。10質量%以上であれば、リチウムイオン伝導度が高くなる傾向にあり、98質量%以下であれば、耐熱多孔質層の機械的強度が高い傾向にある観点から好ましい。
(Heat-resistant porous layer)
The heat-resistant porous layer 12 of the present embodiment is a film having air permeability due to gaps between the inorganic particles, and contains a resin for binding the inorganic particles. The content of the inorganic particles is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 98% by mass or less with respect to 100% by mass of the heat-resistant porous layer. When the content is 10% by mass or more, the lithium ion conductivity tends to be high. When the content is 98% by mass or less, the mechanical strength of the heat-resistant porous layer tends to be high.

(樹脂)
無機粒子同士を結着させるための樹脂としては、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、寒天、カラギナン、ファーセラン、ペクチン、スターチ、マンナン、カードラン、アーネストガム、澱粉、プルラン、グアーガム、ザンサンガム(キサンタンガム)等多糖類;ゼラチン等のタンパク質;ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコール類;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリ酸、又はこれらの金属塩等の水溶性高分子や、合成重合体エマルジョンの例としては、スチレン−ブタジエン系共重合体ラテックス、ポリスチレン系重合体ラテックス、ポリブタジェン系重合体ラテックス、アクリロニトリル−ブタジェン系共重合体ラテックス、ポリウレタン系重合体ラテックス、ポリメチルメタクリレート系重合体ラテックス、メチルメタクリレート−ブタジェン系共重合体ラテックス、ポリアクリレート系重合体ラテックス、塩化ビニル系重合体ラテックス、酢酸ビニル系重合体エマルジョン、酢酸ビニル−エチレン系共重合体エマルジョン、ポリエチレンエマルジョン、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合樹脂エマルジョン、アクリル樹脂エマルジョンなどが挙げられる。その他、電極の説明の際に挙げたバインダーを使用してもよい。このなかでも、水溶性高分子のカルボキシメチルセルロースやポリアクリル酸、スチレン−ブタジエン系共重合体ラテックスがコストや結着性向上の点でより好ましい。
(resin)
Examples of the resin for binding the inorganic particles include hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, agar, carrageenan, furcellane, pectin, starch, mannan, curdlan, ernest gum, starch, pullulan, guar gum, Polysaccharides such as xanthan gum (xanthan gum); proteins such as gelatin; polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide; vinyl alcohols such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; polyacids such as polyacrylic acid and polymethacrylic acid; Examples of water-soluble polymers such as metal salts, and synthetic polymer emulsions include styrene-butadiene copolymer latex and polystyrene polymer latex. Polybutadiene-based polymer latex, acrylonitrile-butadiene-based copolymer latex, polyurethane-based polymer latex, polymethyl methacrylate-based polymer latex, methyl methacrylate-butadiene-based copolymer latex, polyacrylate-based polymer latex, vinyl chloride-based polymer latex Examples include coalesced latex, vinyl acetate-based polymer emulsion, vinyl acetate-ethylene-based copolymer emulsion, polyethylene emulsion, carboxy-modified styrene-butadiene copolymer resin emulsion, and acrylic resin emulsion. In addition, the binders mentioned in the description of the electrodes may be used. Among them, water-soluble polymer carboxymethylcellulose, polyacrylic acid, and styrene-butadiene copolymer latex are more preferable in view of cost and improvement in binding property.

(無機粒子 )
本実施形態の無機粒子としては、具体的にはアルミナ、ベーマイト、チタニア、シリカ、ジルコニアなどの金属酸化物、炭酸カルシウムなどの金属炭酸塩、リン酸カルシウムなどの金属リン酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物などが好適に用いられ、特にアルミナやベーマイトが好ましい。
無機粒子の平均粒子径は0.01〜2μmの範囲が好ましい。無機粒子の平均粒子径が2μmを超えると、耐熱多孔質層を適切な厚みで成形する上で支障をきたす可能性がある。
また、無機粒子の平均粒子径が0.01μm未満であると、塗膜強度が低下し粉落ちの課題が生じる可能性がある。
(Inorganic particles)
Specific examples of the inorganic particles of the present embodiment include metal oxides such as alumina, boehmite, titania, silica, and zirconia; metal carbonates such as calcium carbonate; metal phosphates such as calcium phosphate; aluminum hydroxide; A metal hydroxide such as magnesium is preferably used, and alumina and boehmite are particularly preferable.
The average particle diameter of the inorganic particles is preferably in the range of 0.01 to 2 μm. When the average particle diameter of the inorganic particles exceeds 2 μm, there is a possibility that there is a problem in forming the heat-resistant porous layer with an appropriate thickness.
Further, when the average particle diameter of the inorganic particles is less than 0.01 μm, the strength of the coating film may be reduced and a problem of powder dropping may occur.

(セパレータ10の製造方法)
次に、本実施形態に係るセパレータ10の製造方法について説明する。
(Method of Manufacturing Separator 10)
Next, a method for manufacturing the separator 10 according to the present embodiment will be described.

上記無機粒子、樹脂及び溶媒を混合する。溶媒としては例えば、水、N−メチル−2−ピロリドン等を用いることができる。塗料を構成する成分の混合方法は特に制限されず、混合順序もまた特に制限されない。   The inorganic particles, resin and solvent are mixed. As the solvent, for example, water, N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be used. The method of mixing the components constituting the paint is not particularly limited, and the mixing order is not particularly limited.

上記塗料を、多孔質膜からなる基材層に塗布する。塗布方法としては、特に制限はなく、例えば各種コータ―、スプレー等による塗布方法を用いることができる。   The above coating material is applied to a base material layer made of a porous film. The application method is not particularly limited, and for example, an application method using various coaters, sprays, or the like can be used.

続いて、多孔質膜からなる基材層上に塗布された塗料中の溶媒を除去する。除去法は特に限定されず、適宜乾燥させる等の方法を用いることができる。   Subsequently, the solvent in the paint applied on the base layer made of the porous film is removed. The removal method is not particularly limited, and a method such as appropriate drying can be used.

以上の工程を経て、セパレータ10が作製される。   Through the above steps, the separator 10 is manufactured.

(ケース)
ケース50は、その内部に積層体40及び電解液を密封するものである。ケース50は、電解液の外部への漏出や、外部からの電気化学デバイス100内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。例えば、ケース50として、図1に示すように、金属箔52を高分子膜54で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔52としては例えばアルミニウム箔を、高分子膜54としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜54の材料としては融点の高い高分子例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜54の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が好ましい。
(Case)
The case 50 seals the laminate 40 and the electrolytic solution therein. The case 50 is not particularly limited as long as it can prevent leakage of the electrolytic solution to the outside, entry of moisture or the like from the outside into the electrochemical device 100, and the like. For example, as the case 50, as shown in FIG. 1, a metal laminate film in which a metal foil 52 is coated with a polymer film 54 from both sides can be used. For example, an aluminum foil can be used as the metal foil 52, and a film such as polypropylene can be used as the polymer film 54. For example, the material of the outer polymer film 54 is preferably a polymer having a high melting point, such as polyethylene terephthalate (PET) or polyamide, and the material of the inner polymer film 54 is polyethylene (PE), polypropylene (PP), or the like. preferable.

(リード)
リード60,62は、アルミニウム等の導電材料から形成されている。
(Lead)
The leads 60 and 62 are formed from a conductive material such as aluminum.

そして、公知の方法により、リード62、60を正極集電体22、負極集電体32にそれぞれ溶接し、正極20の正極活物質層24と負極30の負極活物質層34との間にセパレータ10を挟んだ状態で、電解液と共にケース50内に挿入し、ケース50の入り口をシールすればよい。   Then, the leads 62 and 60 are welded to the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32 by a known method, and a separator is provided between the positive electrode active material layer 24 of the positive electrode 20 and the negative electrode active material layer 34 of the negative electrode 30. It is sufficient to insert the case 10 together with the electrolytic solution into the case 50 while sandwiching the case 10 and seal the entrance of the case 50.

その後、所定の電流量にて初回充電を行い、リチウムイオン二次電池を得ることができる。また、このリチウムイオン二次電池を直列並列に組んだ組電池の一部または全部に用いることで、安全な組電池を得ることができる。
以上、本発明の非水電解液、電極、ならびに、当該電解液及び電極を備えるリチウムイオン二次電池およびそれらの製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
Thereafter, initial charging is performed with a predetermined amount of current, and a lithium ion secondary battery can be obtained. In addition, a safe battery pack can be obtained by using this lithium ion secondary battery for part or all of the battery pack assembled in series and parallel.
The preferred embodiments of the non-aqueous electrolyte, the electrode, and the lithium ion secondary battery including the electrolyte and the electrode according to the present invention and the manufacturing method thereof have been described above in detail. However, the present invention is not limited to this.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(実施例1)
(電解液の作製)
エチレンカーボネートを30体積%、ジエチルカーボネートを70体積%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この電解質を溶解させた溶液に、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を溶液量に対して0.5質量%添加して溶解させた。このようにして非水電解液を作製した。
(Example 1)
(Preparation of electrolyte)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30% by volume and diethyl carbonate at a ratio of 70% by volume. To the solution in which the electrolyte was dissolved, 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) was added and dissolved at 0.5% by mass based on the amount of the solution. Thus, a non-aqueous electrolyte was prepared.

(セパレータの作製)
耐熱多孔質層の無機粒子としてアルミナ、樹脂としてスチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロースを、水を溶媒として混合し、塗料を作成した。この塗料をポリオレフィンを主体とする多孔膜の基材層の片面に市販のバーコーターを用いて塗布し、60℃にて5分間乾燥させることで、セパレータとした。
(Preparation of separator)
Alumina was used as the inorganic particles of the heat-resistant porous layer, and styrene-butadiene rubber (SBR) and carboxymethylcellulose were used as resins. This coating material was applied to one surface of a base layer of a porous film mainly composed of polyolefin using a commercially available bar coater, and dried at 60 ° C. for 5 minutes to obtain a separator.

(負極の作製)
負極活物質として人造黒鉛、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロースを、水を溶媒として混合し、塗料を作成した。この塗料を集電体である銅箔(厚さ15μm)にドクターブレード法で塗布し、80℃で乾燥させた後、圧延し、銅箔表面に負極活物質層を形成した。銅箔には、外部引き出し端子を接続するために、塗料を塗布しない部分を設けておいた。外部引き出し端子としては、外装体とのシール性を向上させる目的で、ニッケル箔に、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレンを巻き付けたものを用意した。このニッケル箔と上記塗料を塗布し乾燥した後の銅箔とを超音波溶接した。
(Preparation of negative electrode)
A coating was prepared by mixing artificial graphite as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose as binders with water as a solvent. This paint was applied to a copper foil (thickness: 15 μm) as a current collector by a doctor blade method, dried at 80 ° C., and then rolled to form a negative electrode active material layer on the surface of the copper foil. The copper foil was provided with a portion to which no paint was applied in order to connect an external lead-out terminal. As the external lead-out terminal, for the purpose of improving the sealing property with the exterior body, a nickel foil was wound around polypropylene grafted with maleic anhydride. The nickel foil and the copper foil after applying and drying the above paint were ultrasonically welded.

(正極の作製)
正極活物質としてLiCoO、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン、導電助剤としてカーボンブラック及び黒鉛を、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合し、塗料を作製した。この塗料を集電体であるアルミニウム箔(厚さ20μm)にドクターブレード法で塗布し、100℃で乾燥させた後、圧延し、アルミニウム箔表面に正極活物質層を形成した。なお、アルミニウム箔には、外部引き出し端子を接続するために、塗料を塗布しない部分を設けておいた。外部引き出し端子としては、外装体とのシール性を向上させる目的で、アルミニウム箔に、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレンを巻き付けたものを用意した。このアルミニウム箔と上記塗料を塗布し乾燥した後のアルミニウム箔とを超音波溶接した。
(Preparation of positive electrode)
LiCoO 2 as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride as a binder, carbon black and graphite as conductive aids, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent were mixed to prepare a paint. The paint was applied to an aluminum foil (thickness: 20 μm) as a current collector by a doctor blade method, dried at 100 ° C., and then rolled to form a positive electrode active material layer on the aluminum foil surface. The aluminum foil was provided with a portion to which no paint was applied in order to connect the external lead-out terminal. As the external lead-out terminal, one obtained by winding a polypropylene grafted with maleic anhydride on an aluminum foil was prepared for the purpose of improving the sealing property with the exterior body. The aluminum foil and the aluminum foil after applying and drying the above paint were ultrasonically welded.

(リチウムイオン二次電池セルの作製)
上述のようにして作製した正極、負極、並びにセパレータを所定の寸法に切断した。切断した正極、負極、セパレータを負極、セパレータ、(耐熱多孔質層)、正極、(耐熱多孔質層)、セパレータ、負極の順序で積層し、フルセル用積層体を作製した。セパレータの耐熱多孔質層は、正極側と対向するように積層した。外装体の中に前記積層体を入れ、上述のようにして作製した電解液を適当量添加し外装体を真空密封し、リチウムイオン二次電池セル(以下、セルという。)を作製した。
(Production of lithium ion secondary battery cell)
The positive electrode, the negative electrode, and the separator produced as described above were cut into predetermined dimensions. The cut positive electrode, negative electrode, and separator were laminated in the order of negative electrode, separator, (heat-resistant porous layer), positive electrode, (heat-resistant porous layer), separator, and negative electrode to produce a full-cell laminate. The heat-resistant porous layer of the separator was laminated so as to face the positive electrode side. The laminate was placed in an exterior body, an appropriate amount of the electrolyte solution prepared as described above was added, and the exterior body was vacuum-sealed to produce a lithium ion secondary battery cell (hereinafter, referred to as a cell).

(初期充放電)
上述のようにして作製したセルを充放電試験機で、正極活物質に対する電流密度が8mA/gとなる電流値で3時間充電を行った。その後セルの内部に発生したガスを取除いたあと、再び充放電試験機を用いて正極活物質に対する電流密度が16mA/gとなる電流値でセルの電位が4.35Vになるまで充電し、そのあと正極活物質に対する電流密度が16mA/gとなる電流値でセルの電位が2.8Vになるまで放電を行った。
(Initial charge / discharge)
The cell fabricated as described above was charged for 3 hours with a charge / discharge tester at a current value at which the current density with respect to the positive electrode active material was 8 mA / g. Thereafter, the gas generated inside the cell was removed, and charged again using a charge / discharge tester until the cell potential became 4.35 V at a current value at which the current density with respect to the positive electrode active material was 16 mA / g. Thereafter, discharge was performed at a current value at which the current density with respect to the positive electrode active material was 16 mA / g until the cell potential became 2.8 V.

(高温保存後の放電容量測定)
上述のようにして作製したセルを充放電試験機で、室温で充放電レートを0.5C(25℃で定電流放電を行ったときに2時間で放電終了となる電流値)でセル電圧が4.35Vとなるまで充電したあとセル電圧が2.8Vとなるまで放電した場合の放電容量(単位:mAh)を測定した。そして、再度セル電圧が4.35Vとなるまで充電した後、内部温度60℃の恒温槽内に30日間保存した。その後、セルの温度が室温と同温度になるまで放置させた後、セル電圧が2.8Vとなるまで放電した。60℃の恒温槽に入れる前に測定した放電容量と、30日保存後の放電容量を比較し、60℃の恒温槽に入れる前に測定した放電容量に対しての30日保存後の放電容量の割合を高温保存後の容量維持率として表1に示す。
(Discharge capacity measurement after high temperature storage)
The cell fabricated as described above was charged with a charge / discharge tester at room temperature at a charge / discharge rate of 0.5 C (current value at which discharge is completed in 2 hours when constant current discharge is performed at 25 ° C.) and the cell voltage is increased. The discharge capacity (unit: mAh) was measured when the battery was charged to 4.35 V and then discharged until the cell voltage reached 2.8 V. Then, the battery was charged again until the cell voltage became 4.35 V, and then stored for 30 days in a thermostat at an internal temperature of 60 ° C. Thereafter, the cell was allowed to stand until the cell temperature reached the same temperature as room temperature, and then discharged until the cell voltage reached 2.8V. Compare the discharge capacity measured before storage in a 60 ° C. constant temperature bath with the discharge capacity measured after storage in a 60 ° C. constant temperature bath, and compare the discharge capacity measured before storage in the 60 ° C. constant temperature bath with the discharge capacity after 30 days storage. Is shown in Table 1 as the capacity retention rate after storage at high temperature.

(実施例2)
エチレンカーボネートを30体積%、ジエチルカーボネートを70体積%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を溶液量に対して3.0質量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 2)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30% by volume and diethyl carbonate at a ratio of 70% by volume. A solution prepared by adding 3.0% by mass of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) to the solution and dissolving the solution was used as a non-aqueous electrolyte. Other than that is the same as the first embodiment.

(実施例3)
エチレンカーボネートを30体積%、ジエチルカーボネートを70体積%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を溶液量に対して10.0質量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 3)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30% by volume and diethyl carbonate at a ratio of 70% by volume. A solution prepared by adding 10.0% by mass of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) to the solution and dissolving the solution was used as a non-aqueous electrolyte. Other than that is the same as the first embodiment.

(実施例4)
エチレンカーボネートを30体積%、ジエチルカーボネートを70体積%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を溶液量に対して12.0質量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 4)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30% by volume and diethyl carbonate at a ratio of 70% by volume. A solution prepared by adding 12.0% by mass of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) to the solution and dissolving the solution was used as a non-aqueous electrolyte. Other than that is the same as the first embodiment.

(実施例5)
エチレンカーボネートを30体積%、ジエチルカーボネートを70体積%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を溶液量に対して1.5質量%と、1,3−プロパンスルトン(PS)を溶液量に対して1.5質量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 5)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30% by volume and diethyl carbonate at a ratio of 70% by volume. To this solution, 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) was added at 1.5% by mass based on the solution amount, and 1,3-propanesultone (PS) was added at 1% based on the solution amount. The solution dissolved by adding 0.5% by mass was used as a non-aqueous electrolyte. Other than that is the same as the first embodiment.

(実施例6)
セパレータの耐熱多孔質層が負極と対向するように積層し、セルを作製した。それ以外は実施例5と同様である。
(Example 6)
The cell was prepared by laminating the heat-resistant porous layer of the separator so as to face the negative electrode. Other than that is the same as the fifth embodiment.

(実施例7)
アルミナの代わりに、炭酸カルシウムをセパレータの無機粒子として使用した。それ以外は実施例2と同様である。
(Example 7)
Instead of alumina, calcium carbonate was used as the inorganic particles of the separator. Other than that is the same as the second embodiment.

(実施例8)
アルミナの代わりに、ベーマイトをセパレータの無機粒子として使用した。それ以外は実施例5と同様である。
(Example 8)
Instead of alumina, boehmite was used as the inorganic particles of the separator. Other than that is the same as the fifth embodiment.

(実施例9)
アルミナの代わりに、シリカをセパレータの無機粒子として使用した。それ以外は実施例5と同様である。
(Example 9)
Instead of alumina, silica was used as inorganic particles of the separator. Other than that is the same as the fifth embodiment.

(実施例10)
アルミナの代わりに、チタニアをセパレータの無機粒子として使用した。それ以外は実施例5と同様である。
(Example 10)
Instead of alumina, titania was used as the inorganic particles of the separator. Other than that is the same as the fifth embodiment.

(比較例1)
エチレンカーボネートを30体積%、ジエチルカーボネートを70体積%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPF6を溶解させたものをそのまま非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Comparative Example 1)
A solution obtained by dissolving LiPF6 at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30% by volume and diethyl carbonate at a ratio of 70% by volume was used as a nonaqueous electrolyte. Other than that is the same as the first embodiment.

(比較例2)
アルミナの代わりに、炭酸カルシウムをセパレータの無機粒子として使用した。それ以外は比較例1と同様である。
(Comparative Example 2)
Instead of alumina, calcium carbonate was used as the inorganic particles of the separator. Other than that is the same as Comparative Example 1.

表1に本発明の実施例及び比較例の無機粒子の種類(表中、無機粒子)、添加剤の種類(表中、添加剤)、添加剤の非水電解液全体に対する含有率(表中、添加剤含有率(質量%))、耐熱多孔質層に対抗する電極(表中、耐熱多孔質層対抗面)、高温保存後の容量維持率(%)の結果を示す。
表1に示すとおり、実施例は、高温保存後の容量維持率が比較例と比べて改善されていることがわかった。
また耐熱多孔質層に対抗する電極面(耐熱多孔質層対抗面という)は、負極よりも正極の方が効果があることがわかった。
Table 1 shows the types of inorganic particles (inorganic particles in the table), the types of additives (additives in the table), and the content ratios of additives to the entire nonaqueous electrolyte (in the table). , The additive content (% by mass)), the electrode against the heat-resistant porous layer (the surface opposite to the heat-resistant porous layer in the table), and the capacity retention rate (%) after high-temperature storage.
As shown in Table 1, it was found that the example had an improved capacity retention ratio after high-temperature storage as compared with the comparative example.
In addition, it was found that the positive electrode was more effective than the negative electrode on the electrode surface facing the heat-resistant porous layer (referred to as the heat-resistant porous layer opposite surface).

Figure 0006664148
Figure 0006664148

以上に示すように、本発明によって、高温保存後の容量劣化を防止した良好なリチウムイオン二次電池を作製することができる。   As described above, according to the present invention, a favorable lithium ion secondary battery in which capacity deterioration after high-temperature storage is prevented can be manufactured.

10・・・セパレータ、12・・・耐熱多孔質層、14・・・基材層、20・・・正極電極、30…負極電極、22…正極集電体、24…正極活物質層、32…負極集電体、34…負極活物質層、40…積層体、50…ケース、52・・・金属箔、54・・・高分子膜、60,62…リード、100…リチウムイオン二次電池。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... separator, 12 ... heat resistant porous layer, 14 ... base material layer, 20 ... positive electrode, 30 ... negative electrode, 22 ... positive electrode current collector, 24 ... positive electrode active material layer, 32 , Negative electrode current collector, 34, negative electrode active material layer, 40, laminated body, 50, case, 52, metal foil, 54, polymer film, 60, 62, lead, 100, lithium ion secondary battery .

Claims (6)

正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータと、非水電解液とを備えるリチウムイオン二次電池であって、前記セパレータが、多孔質膜から成る基材層と、前記基材層と前記正極との間に形成された耐熱多孔質層を備え、この耐熱多孔質層が、無機粒子と樹脂を含み、前記非水電解液が、1,4−ジオキサンを含有せず、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)を、前記非水電解液全体に対して、0.5〜10質量%含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池。 A positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a lithium ion secondary battery including a non-aqueous electrolyte, wherein the separator is a base layer made of a porous film, A heat-resistant porous layer formed between the base material layer and the positive electrode, the heat-resistant porous layer contains inorganic particles and a resin, and the non-aqueous electrolyte contains 1,4-dioxane. A lithium ion secondary battery containing 0.5 to 10% by mass of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) based on the whole non-aqueous electrolyte. battery. 前記非水電解液は、さらに、1,3−プロパンスルトン(PS)を含有することを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte further contains 1,3-propane sultone (PS). 3. 前記非水電解液に、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)と1,3−プロパンスルトン(PS)を含み、且つ、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイド(DTD)と前記1,3−プロパンスルトン(PS)の総量を0.5〜10質量%とすることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオン二次電池。 The non-aqueous electrolyte contains 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide (DTD) and 1,3-propanesultone (PS), and comprises 1,3,2-dioxathiolane-2,2. The lithium ion secondary battery according to claim 2, wherein the total amount of dioxide (DTD) and the 1,3-propane sultone (PS) is 0.5 to 10% by mass. 前記無機粒子は、アルミナ、およびベーマイトの群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic particles are at least one selected from the group consisting of alumina and boehmite. 電池の最大電圧が4.30〜4.50Vであることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the maximum voltage of the battery is 4.30 to 4.50V. 前記正極の活物質にLiCoOを使用することを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。 Lithium-ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the use of LiCoO 2 as the active material of the positive electrode.
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