JP6872149B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

リチウムイオン二次電池(リチウム二次電池)等の非水電解液二次電池は、既存の電池に比べて軽量且つエネルギー密度が高いことから、近年、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源や車両駆動用電源として用いられている。かかる非水電解液二次電池の正極は、例えば、導電性を有する箔体である正極集電体の表面に正極合材層が付与されることによって構成されている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries (lithium secondary batteries) are lighter and have higher energy density than existing batteries. Therefore, in recent years, so-called portable power supplies and vehicles such as personal computers and mobile terminals have been used. It is used as a drive power source. The positive electrode of such a non-aqueous electrolyte secondary battery is formed by, for example, applying a positive electrode mixture layer to the surface of a positive electrode current collector which is a conductive foil body.

上記した非水電解液二次電池では、過充電状態(高電圧状態)になった際に生じる種々の問題を抑制するために、従来より、正極合材層にリン酸三リチウム(LiPO)などの無機リン酸化合物を添加する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。かかる無機リン酸化合物は、電池が過充電状態になった際に、非水電解液の分解によって生じた酸(例えばフッ化水素(HF))を粒子表面に吸着させることによって、過充電時の発熱等を抑制することができる。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery described above, in order to suppress various problems that occur when the battery is overcharged (high voltage state), trilithium phosphate (Li 3 PO) has been conventionally applied to the positive electrode mixture layer. A technique for adding an inorganic phosphoric acid compound such as 4 ) has been proposed (see, for example, Patent Document 1). When the battery is overcharged, such an inorganic phosphoric acid compound adsorbs an acid (for example, hydrogen fluoride (HF)) generated by decomposition of a non-aqueous electrolyte solution on the particle surface to cause overcharging. It is possible to suppress heat generation and the like.

特開2014−103098号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-103098

上記した特許文献1に記載の技術では、リン酸三リチウムなどの無機リン酸化合物の効果を適切に発揮させるために、正極合材層における正極活物質に対する無機リン酸化合物の含有量を規定している。しかしながら、実際にリン酸三リチウムを正極合材層に含有させると、上記した従来の技術のようにリン酸三リチウムの含有量を規定しているにも関わらず、リン酸三リチウムの機能にばらつきが生じて好適な効果が得られないことがあった。そのため、リン酸三リチウムの機能をより適切に発揮させることができる技術が望まれている。 In the technique described in Patent Document 1 described above, the content of the inorganic phosphoric acid compound with respect to the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is defined in order to appropriately exert the effect of the inorganic phosphoric acid compound such as trilithium phosphate. ing. However, when trilithium phosphate is actually contained in the positive electrode mixture layer, the function of trilithium phosphate is enhanced even though the content of trilithium phosphate is specified as in the conventional technique described above. In some cases, variation occurred and a suitable effect could not be obtained. Therefore, a technique capable of more appropriately exerting the function of trilithium phosphate is desired.

特に、作動電位が4.3V(vs.Li/Li)未満の正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池(いわゆる4V級電池)は高電圧状態、特に過充電状態になると発熱量が大きいという性質を有しているため、かかる4V級電池の分野において、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させて、過充電時の発熱を抑制できる技術の開発が望まれている。 In particular, a lithium ion secondary battery (so-called 4V class battery) using a positive electrode active material having an operating potential of less than 4.3V (vs. Li / Li +) generates a large amount of heat when it is in a high voltage state, especially in an overcharged state. Therefore, in the field of such a 4V class battery, it is desired to develop a technique capable of appropriately exerting the function of trilithium phosphate and suppressing heat generation at the time of overcharging.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、正極合材層にリン酸三リチウムが添加された非水電解液二次電池であって、リン酸三リチウムにより過充電時の発熱が適切に抑制された非水電解液二次電池を提供することである。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery in which trilithium phosphate is added to a positive electrode mixture layer, and when overcharged by trilithium phosphate. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery in which heat generation is appropriately suppressed.

上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の非水電解液二次電池が提供される。 In order to realize the above object, the present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery having the following configuration.

ここで開示される非水電解液二次電池は、正極集電体上に正極合材層が形成されている正極と、負極集電体上に負極合材層が形成されている負極と、前記正極および前記負極との間に介在するセパレータと、フッ素を含んだリチウム化合物を支持塩として含有する非水電解液と、を備える。前記正極合材層は、少なくとも正極活物質とリン酸三リチウム粒子とを含有する。前記非水電解液二次電池は、下記の条件(A)および条件(B)の少なくとも一方を満たす。
(A)前記リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)と、前記リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)と、前記正極合材層中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)との積を分母とし、前記セパレータの透気度(sec/100mL)を分子とした場合に、分子/分母で表される比が、0.8以上64.1以下である。
(B)前記リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)と、前記リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)と、前記正極合材層中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)との積を分母とし、電極空間に対する非水電解液の体積比を分子とした場合に、分子/分母で表される比が、0.008以上0.321以下である。
The non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed here includes a positive electrode having a positive electrode mixture layer formed on a positive electrode current collector, and a negative electrode having a negative electrode mixture layer formed on a negative electrode current collector. It includes a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte solution containing a lithium compound containing fluorine as a supporting salt. The positive electrode mixture layer contains at least a positive electrode active material and trilithium phosphate particles. The non-aqueous electrolyte secondary battery satisfies at least one of the following conditions (A) and (B).
(A) The specific surface area (m 2 / g) of the trilithium phosphate particles, the median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles, and the content ratio of the trilithium phosphate particles in the positive electrode mixture layer. When the product with (mass%) is used as the denominator and the air permeability (sec / 100 mL ) of the separator is used as the numerator, the ratio represented by the numerator / denominator is 0.8 or more and 64.1 or less.
(B) The specific surface area (m 2 / g) of the trilithium phosphate particles, the median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles, and the content ratio of the trilithium phosphate particles in the positive electrode mixture layer. When the product with (mass%) is used as the denominator and the volume ratio of the non-aqueous electrolyte solution to the electrode space is used as the particle, the ratio expressed by the particle / denominator is 0.008 or more and 0.321 or less.

上記条件(A)の分子/分母の比が6.41以下であることにより、過充電時の発熱を抑制することができる。また、上記条件(A)の分子/分母の比が0.8以上であることにより、金属リチウムが析出するような条件下にあっても抵抗上昇を抑えることができる。したがって、上記条件(A)の分子/分母の比が0.8以上6.41以下であることにより、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させて、過充電時の発熱を抑制することができる。
また、上記条件(B)の分子/分母の比が0.008以上であることにより、過充電時の発熱を抑制することができる。また、条件(B)の分子/分母の比が0.321以下であることにより、ハイレートで充放電を繰り返した後であっても抵抗上昇を抑えることができる。したがって、上記条件(B)の分子/分母の比が0.008以上0.321以下であることにより、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させて、過充電時の発熱を抑制することができる。
すなわち、このような構成によれば、正極合材層にリン酸三リチウムが添加された非水電解液二次電池であって、リン酸三リチウムにより過充電時の発熱が適切に抑制された非水電解液二次電池を提供することができる。
When the numerator / denominator ratio of the above condition (A) is 6.41 or less, heat generation during overcharging can be suppressed. Further, when the numerator / denominator ratio of the above condition (A) is 0.8 or more, the increase in resistance can be suppressed even under the condition that metallic lithium is precipitated. Therefore, when the numerator / denominator ratio of the above condition (A) is 0.8 or more and 6.41 or less, the function of trilithium phosphate can be appropriately exerted and heat generation during overcharging can be suppressed. it can.
Further, when the numerator / denominator ratio of the above condition (B) is 0.008 or more, heat generation at the time of overcharging can be suppressed. Further, since the numerator / denominator ratio of the condition (B) is 0.321 or less, the increase in resistance can be suppressed even after repeated charging and discharging at a high rate. Therefore, when the numerator / denominator ratio of the above condition (B) is 0.008 or more and 0.321 or less, the function of trilithium phosphate can be appropriately exerted and heat generation during overcharging can be suppressed. it can.
That is, according to such a configuration, the non-aqueous electrolytic solution secondary battery in which trilithium phosphate is added to the positive electrode mixture layer, and the heat generation at the time of overcharging is appropriately suppressed by the trilithium phosphate. A non-aqueous electrolyte secondary battery can be provided.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の外形を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the outer shape of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の電極体を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the electrode body of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 実験Aにおける過充電時の発熱の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the heat generation at the time of overcharging in Experiment A. 実験Aにおける抵抗上昇比の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the resistance increase ratio in Experiment A. 実験Bにおける過充電時の発熱の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the heat generation at the time of overcharging in Experiment B. 実験Bにおける抵抗上昇比の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the resistance increase ratio in Experiment B.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚み等)は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、非水電解液二次電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, members and parts that perform the same action are described with the same reference numerals. Further, the dimensional relations (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect the actual dimensional relations. In addition, matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention (for example, general techniques for constructing a non-aqueous electrolyte secondary battery) are in the art. It can be grasped as a design matter of a person skilled in the art based on the prior art.

以下、ここで開示される非水電解液二次電池の一例としてリチウムイオン二次電池を説明する。図1は本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の外形を模式的に示す斜視図であり、図2は本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の電極体を模式的に示す斜視図である。このリチウムイオン二次電池100は、図1に示す角形の電池ケース50の内部に、図2に示す電極体80が収容されることによって構成される。 Hereinafter, a lithium ion secondary battery will be described as an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed here. FIG. 1 is a perspective view schematically showing the outer shape of the lithium ion secondary battery according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view schematically showing an electrode body of the lithium ion secondary battery according to the present embodiment. .. The lithium ion secondary battery 100 is configured by accommodating the electrode body 80 shown in FIG. 2 inside the square battery case 50 shown in FIG.

(1)電池ケース
電池ケース50は、上端が開放された扁平なケース本体52と、その上端の開口部を塞ぐ蓋体54とから構成されている。蓋体54には、正極端子70および負極端子72が設けられている。図示は省略するが、正極端子70は、電池ケース50内に収容された電極体80の正極10と電気的に接続され、負極端子72は負極20と電気的に接続される。電池ケース50は、例えばアルミニウム製である。
(1) Battery Case The battery case 50 is composed of a flat case body 52 having an open upper end and a lid 54 that closes an opening at the upper end thereof. The lid 54 is provided with a positive electrode terminal 70 and a negative electrode terminal 72. Although not shown, the positive electrode terminal 70 is electrically connected to the positive electrode 10 of the electrode body 80 housed in the battery case 50, and the negative electrode terminal 72 is electrically connected to the negative electrode 20. The battery case 50 is made of, for example, aluminum.

(2)電極体
次に、上記した電池ケース50の内部に収容される電極体80について説明する。図2に示すように、本実施形態における電極体80は、長尺シート状の正極10と負極20を長尺シート状のセパレータ40とともに積層して捲回することによって作製された捲回電極体である。なお、ここで開示される非水電解液二次電池に用いられる電極体は、図2に示すような捲回電極体に限定されず、例えば、複数枚の正極と負極とをセパレータを介して交互に積層させた積層電極体であってもよい。
(2) Electrode body Next, the electrode body 80 housed inside the battery case 50 described above will be described. As shown in FIG. 2, the electrode body 80 in the present embodiment is a wound electrode body produced by laminating and winding a long sheet-shaped positive electrode 10 and a negative electrode 20 together with a long sheet-shaped separator 40. Is. The electrode body used in the non-aqueous electrolytic solution secondary battery disclosed here is not limited to the wound electrode body as shown in FIG. 2, and for example, a plurality of positive electrodes and negative electrodes are separated by a separator. It may be a laminated electrode body which is laminated alternately.

(a)正極
図2における正極10では、長尺シート状の正極集電体12の両面に、正極合材層14が形成されている。そして、正極10の幅方向の一方の側縁部には、正極合材層14が塗工されていない正極合材層非形成部16が形成されており、この正極合材層非形成部16が上記した正極端子70(図1参照)と電気的に接続される。
(A) Positive electrode In the positive electrode 10 in FIG. 2, positive electrode mixture layers 14 are formed on both sides of a long sheet-shaped positive electrode current collector 12. A positive electrode mixture layer non-forming portion 16 in which the positive electrode mixture layer 14 is not coated is formed on one side edge portion in the width direction of the positive electrode 10, and the positive electrode mixture layer non-forming portion 16 is formed. Is electrically connected to the positive electrode terminal 70 (see FIG. 1) described above.

正極合材層14は、主成分としての正極活物質と、リン酸三リチウム(LiPO)粒子とを含有する。
正極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出可能な化合物であり、少なくともリチウムを含む酸化物(リチウム複合酸化物)から構成されている。本実施形態において、正極活物質の種類は特に制限されず、一般的なリチウムイオン二次電池の正極活物質と同様のものを使用することができる。かかる正極活物質の具体例としては、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物などが挙げられる。正極活物質としては、本発明の効果が特に高くなることから、作動電位が4.3V(vs.Li/Li)未満のものが好ましく、4.25V(vs.Li/Li)以下のものがより好ましく、4.2V(vs.Li/Li)以下のものがさらに好ましい。
リン酸三リチウムの正極合材層14中の含有量は、例えば0.5質量%以上10質量%以下であり、好ましくは1質量%以上8質量%以下であり、より好ましくは1.5質量%以上6質量%以下である。
また、正極合材層14には、一般的なリチウムイオン二次電池と同様に、導電剤やバインダ等の添加材が含まれていてもよい。導電剤としては、例えば、カーボンブラック等の炭素材料を用いる事ができる。バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリエチレンオキサイド(PEO)等を好ましく用いることができる。
また、正極合材層14には、Si、Na、K、Cl、Fe、Cu、Zn、Pb、Ni、Co、Crなどの金属元素が含まれていてもよい。これらの金属元素は、ペースト状の正極合材を調製する際にリン酸三リチウムの粉末に含まれているものであり、これらの金属元素が正極合材層14に含まれている場合であっても、過充電時の発熱や金属元素の溶出等を好適に抑制することができるとともに、生産性の低下や反応抵抗の増加などのリン酸三リチウムの添加によって生じ得る問題の発生を防止することができる。
The positive electrode mixture layer 14 contains a positive electrode active material as a main component and trilithium phosphate (Li 3 PO 4 ) particles.
The positive electrode active material is a compound capable of reversibly occluding and releasing lithium ions, and is composed of an oxide containing at least lithium (lithium composite oxide). In the present embodiment, the type of the positive electrode active material is not particularly limited, and the same positive electrode active material as that of a general lithium ion secondary battery can be used. Specific examples of such a positive electrode active material include lithium nickel composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, and lithium nickel cobalt manganese composite oxide. As the positive electrode active material, since the effect of the present invention is particularly high, those having an operating potential of less than 4.3 V (vs. Li / Li +) are preferable, and 4.25 V (vs. Li / Li +) or less. Those of 4.2 V (vs. Li / Li +) or less are more preferable, and those of 4.2 V (vs. Li / Li +) or less are further preferable.
The content of trilithium phosphate in the positive electrode mixture layer 14 is, for example, 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 8% by mass or less, and more preferably 1.5% by mass. % Or more and 6% by mass or less.
Further, the positive electrode mixture layer 14 may contain additives such as a conductive agent and a binder, as in the case of a general lithium ion secondary battery. As the conductive agent, for example, a carbon material such as carbon black can be used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyethylene oxide (PEO) and the like can be preferably used.
Further, the positive electrode mixture layer 14 may contain metal elements such as Si, Na, K, Cl, Fe, Cu, Zn, Pb, Ni, Co and Cr. These metal elements are contained in the powder of trilithium phosphate when preparing the paste-like positive electrode mixture, and these metal elements are contained in the positive electrode mixture layer 14. However, it is possible to suitably suppress heat generation and elution of metal elements during overcharging, and prevent problems that may occur due to the addition of trilithium phosphate, such as a decrease in productivity and an increase in reaction resistance. be able to.

(b)負極
負極20についても、正極10と同様に、長尺シート状の負極集電体22の両面に負極活物質を主成分とする負極合材層24が形成されている。そして、負極20の幅方向の一方の側縁部に負極合材層非形成部26が形成されており、この負極合材層非形成部26が負極端子72(図1参照)と電気的に接続される。
(B) Negative electrode As for the negative electrode 20, similarly to the positive electrode 10, negative electrode mixture layers 24 containing a negative electrode active material as a main component are formed on both sides of a long sheet-shaped negative electrode current collector 22. A negative electrode mixture layer non-forming portion 26 is formed on one side edge portion in the width direction of the negative electrode 20, and the negative electrode mixture layer non-forming portion 26 is electrically connected to the negative electrode terminal 72 (see FIG. 1). Be connected.

負極合材層24は、負極活物質を含有する。
負極活物質としては、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)、カーボンナノチューブ、或いはこれらを組み合わせた構造を有するもの等の炭素材料を用いることができる。エネルギー密度の観点から、これらの炭素材料中でも黒鉛系材料(天然黒鉛(石墨)や人造黒鉛等)を用いることが好ましい。負極活物質の負極合材層24中の含有量は、例えば85質量%以上であり、好ましくは90質量%以上であり、より好ましくは95質量%以上である。
負極合材層24には、その他の添加材(例えばバインダや増粘剤等)が含まれていてもよい。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー(SBR)等が挙げられる。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)等が挙げられる。
The negative electrode mixture layer 24 contains a negative electrode active material.
As the negative electrode active material, a carbon material such as graphite (graphite), non-graphitized carbon (hard carbon), easily graphitized carbon (soft carbon), carbon nanotubes, or a material having a structure combining these can be used. .. From the viewpoint of energy density, it is preferable to use graphite-based materials (natural graphite (stone ink), artificial graphite, etc.) among these carbon materials. The content of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer 24 is, for example, 85% by mass or more, preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more.
The negative electrode mixture layer 24 may contain other additives (for example, a binder, a thickener, etc.). Examples of the binder include styrene-butadiene rubber (SBR) and the like. Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose (CMC) and the like.

(c)セパレータ
セパレータ40には、微小な孔を複数有する所定幅の帯状のシート材が用いられる。セパレータ40についても、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様のものを用いることができ、例えば、多孔質ポリオレフィン系樹脂等ならなるシート材を使用することができる。セパレータ40の厚さは、例えば10μm以上50μm以下であり、好ましくは15μm以上35μm以下である。
(C) Separator As the separator 40, a strip-shaped sheet material having a plurality of minute holes and having a predetermined width is used. As the separator 40, the same one as that used for a general lithium ion secondary battery can be used, and for example, a sheet material made of a porous polyolefin resin or the like can be used. The thickness of the separator 40 is, for example, 10 μm or more and 50 μm or less, preferably 15 μm or more and 35 μm or less.

(3)非水電解液
また、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100の電池ケース50内には、上記した捲回電極体80とともに非水電解液が収納(充填)されている。かかる非水電解液としては、典型的には、カーボネート類等の非水溶媒に支持塩を含有させたものが用いられ、例えば、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(例えば体積比3:4:3)に、支持塩を所定の濃度(例えば1mol/L程度)で含有させたものを用いることができる。なお、かかる支持塩としては、フッ素を含んだリチウム化合物が用いられ、その例としては、LiPF、LiBF、LiCFSO等が挙げられる。
(3) Non-aqueous electrolytic solution In the battery case 50 of the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment, the non-aqueous electrolytic solution is stored (filled) together with the wound electrode body 80 described above. As such a non-aqueous electrolyte solution, a non-aqueous solvent such as carbonates containing a supporting salt is typically used, and for example, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate ( A solvent containing EMC) and a mixed solvent (for example, a volume ratio of 3: 4: 3) containing a supporting salt at a predetermined concentration (for example, about 1 mol / L) can be used. As the supporting salt, a lithium compound containing fluorine is used, and examples thereof include LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3, and the like.

(4)特定の条件
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、下記の条件(A)および条件(B)の少なくとも一方を満たす。
条件(A):リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)と、リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)と、正極合材層14中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)との積を分母とし、セパレータ40の透気度(sec/100mL)を分子とした場合に、分子/分母で表される比(以下、「条件(A)の比」ともいう)が0.8以上64.1以下である。
条件(B):リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)と、リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)と、正極合材層14中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)との積を分母とし、電極空間に対する非水電解液の体積比を分子とした場合に、分子/分母で表される比(以下、「条件(B)の比」ともいう)が、0.008以上0.321以下である。
(4) Specific Conditions The lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment satisfies at least one of the following conditions (A) and (B).
Condition (A): The specific surface area (m 2 / g) of the trilithium phosphate particles, the median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles, and the content ratio of the trilithium phosphate particles in the positive mixture layer 14. When the product with (mass%) is the denominator and the air permeability (sec / 100 mL ) of the separator 40 is the particle, the ratio represented by the particle / denominator (hereinafter, also referred to as "ratio of condition (A)"). ) Is 0.8 or more and 64.1 or less.
Condition (B): The specific surface area (m 2 / g) of the trilithium phosphate particles, the median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles, and the content ratio of the trilithium phosphate particles in the positive electrode mixture layer 14. When the product with (mass%) is used as the denominator and the volume ratio of the non-aqueous electrolyte solution to the electrode space is used as the molecule, the ratio represented by the particle / denominator (hereinafter, also referred to as “condition (B) ratio”) However, it is 0.008 or more and 0.321 or less.

(a)条件(A)
条件(A)は、言い換えると、セパレータ40の透気度(sec/100mL)/{リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)×リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)×正極合材層14中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)}で表される比が、0.8以上64.1以下である。
本発明者らの検討によれば、過充電時のリチウムイオン二次電池100の発熱は、正極10のみならず負極20でも起こることがわかった。負極20での発熱抑制のメカニズムは、過充電状態になった際に、リン酸三リチウムが非水電解液の分解によって生じた酸(例えばフッ化水素(HF))と反応したものが、セパレータ40を経由して負極20側に移動し、負極20を構成する物質(特に負極活物質)の粒子表面に被膜を形成することによると考えられる。よって、発熱抑制は、リン酸三リチウムと酸との反応物がセパレータ40を通過することを伴うものであるから、この反応物が正極10から負極20へ移動のし易さは、セパレータ40の性質により影響を受ける。
したがって、セパレータ40の透気度を用いた条件(A)の比が、0.8以上64.1以下であることにより、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させて、過充電時の発熱を抑制することができる。
条件(A)の比が0.8未満だと、金属リチウム析出時に抵抗が増加する。すなわち、リン酸三リチウムの機能が適切に発揮されなくなる。これは、条件(A)の比が0.8未満だと、セパレータ40を物質が通過し易いため、負極表面に金属リチウムが析出した際にセパレータ40の内部方向に向かって堆積し易くなるためであると考えられる。この場合、金属リチウムの堆積がさらに進むと、内部短絡が起きる可能性もあり得る。一方、条件(A)の比が64.1を超えると、過充電時の発熱を抑制することができなくなる。これは、条件(A)の比が64.1を超えると、リン酸三リチウムと酸との反応物がセパレータ40を通過し難くなり、その結果、被膜を形成し難くなるためであると考えられる。
なお、セパレータ40の透気度は、公知方法により測定して求めることができる。例えば、JIS P 8117に記載の方法により測定することができる。
リン酸三リチウム粒子の比表面積は、公知方法に従い測定して求めることができる。例えば、物理ガス吸着法により求めることができる。
リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50は、公知方法に従い測定して求めることができる。例えば、レーザ回折・散乱法により求めることができる。
(A) Condition (A)
The condition (A) is, in other words, the air permeability of the separator 40 (sec / 100 mL ) / {specific surface area of the trilithium phosphate particles (m 2 / g) × median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles × The ratio represented by the content ratio (mass%) of the trilithium phosphate particles in the positive electrode mixture layer 14 is 0.8 or more and 64.1 or less.
According to the study by the present inventors, it was found that the heat generated by the lithium ion secondary battery 100 during overcharging occurs not only in the positive electrode 10 but also in the negative electrode 20. The mechanism for suppressing heat generation at the negative electrode 20 is that when the electrode is overcharged, trilithium phosphate reacts with an acid (for example, hydrogen fluoride (HF)) generated by the decomposition of the non-aqueous electrolyte solution, which is a separator. It is considered that this is due to the movement to the negative electrode 20 side via the 40 and forming a film on the particle surface of the substance (particularly the negative electrode active material) constituting the negative electrode 20. Therefore, since the suppression of heat generation involves the passage of the reaction product of trilithium phosphate and the acid through the separator 40, the ease with which this reaction product moves from the positive electrode 10 to the negative electrode 20 is determined by the separator 40. Affected by nature.
Therefore, when the ratio of the condition (A) using the air permeability of the separator 40 is 0.8 or more and 64.1 or less, the function of trilithium phosphate is appropriately exhibited and heat is generated during overcharging. Can be suppressed.
If the ratio of condition (A) is less than 0.8, the resistance increases when metallic lithium is deposited. That is, the function of trilithium phosphate cannot be properly exerted. This is because if the ratio of the condition (A) is less than 0.8, the substance easily passes through the separator 40, and when metallic lithium is deposited on the surface of the negative electrode, it is likely to be deposited toward the inside of the separator 40. Is considered to be. In this case, if the deposition of metallic lithium further progresses, an internal short circuit may occur. On the other hand, if the ratio of the condition (A) exceeds 64.1, it becomes impossible to suppress heat generation at the time of overcharging. It is considered that this is because when the ratio of the condition (A) exceeds 64.1, it becomes difficult for the reaction product of trilithium phosphate and the acid to pass through the separator 40, and as a result, it becomes difficult to form a film. Be done.
The air permeability of the separator 40 can be determined by measuring it by a known method. For example, it can be measured by the method described in JIS P 8117.
The specific surface area of the trilithium phosphate particles can be determined by measuring according to a known method. For example, it can be obtained by a physical gas adsorption method.
The median diameter d50 of the trilithium phosphate particles can be determined by measuring according to a known method. For example, it can be obtained by a laser diffraction / scattering method.

(b)条件(B)
条件(B)は、言い換えると、電極空間に対する非水電解液の体積比/{リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)×リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)×正極合材層14中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)}で表される比が0.008以上0.321以下である。
本発明者らの検討によれば、過充電時の発熱抑制について、電極空間量に対する非水電解液体積量の比が少なからず関係していることがわかった。
したがって、電極空間に対する非水電解液の体積比(以下、「ボイド比」ともいう)を用いた条件(B)の比が、0.008以上0.321以下であることにより、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させて、過充電時の発熱を抑制することができる。
条件(B)の比が0.008未満だと、過充電時の発熱を抑制することができなくなる。これは、リン酸三リチウムと反応する非水電解液の量が少なくなり過ぎるためであると考えられる。一方、条件(B)の比が0.321を超えると、ハイレートで充放電を行った際に抵抗が上昇する。すなわち、リン酸三リチウムの機能が適切に発揮されなくなる。これは、ハイレートで充放電を行ったときに、電極体80に多くの非水電解液が流れ、いわゆる塩濃度ムラが発生するためと考えられる。
なお、上記ボイド比に用いられる電極空間の体積は、正極10および負極20のそれぞれに存在する空隙部の体積の合計のことをいう。
また、上記ボイド比に用いられる非水電解液の体積は、リチウムイオン二次電池100に含まれる非水電解液の全体積である。
(B) Condition (B)
In other words, the condition (B) is the volume ratio of the non-aqueous electrolyte solution to the electrode space / {specific surface area of trilithium phosphate particles (m 2 / g) × median diameter d50 (μm) of trilithium phosphate particles × positive electrode. The ratio represented by the content ratio (mass%) of trilithium phosphate particles in the mixture layer 14 is 0.008 or more and 0.321 or less.
According to the studies by the present inventors, it was found that the ratio of the volume of the non-aqueous electrolyte solution to the amount of space in the electrode is not a little related to the suppression of heat generation during overcharging.
Therefore, the ratio of the condition (B) using the volume ratio of the non-aqueous electrolyte solution to the electrode space (hereinafter, also referred to as “void ratio”) is 0.008 or more and 0.321 or less, so that trilithium phosphate is trilithium phosphate. It is possible to properly exert the function of the above and suppress heat generation at the time of overcharging.
If the ratio of the condition (B) is less than 0.008, it becomes impossible to suppress heat generation at the time of overcharging. It is considered that this is because the amount of the non-aqueous electrolytic solution that reacts with trilithium phosphate becomes too small. On the other hand, when the ratio of the condition (B) exceeds 0.321, the resistance increases when charging / discharging is performed at a high rate. That is, the function of trilithium phosphate cannot be properly exerted. It is considered that this is because a large amount of non-aqueous electrolytic solution flows through the electrode body 80 when charging / discharging is performed at a high rate, and so-called salt concentration unevenness occurs.
The volume of the electrode space used for the void ratio refers to the total volume of the voids existing in each of the positive electrode 10 and the negative electrode 20.
The volume of the non-aqueous electrolytic solution used for the void ratio is the total volume of the non-aqueous electrolytic solution contained in the lithium ion secondary battery 100.

以上のようにして構成されるリチウムイオン二次電池100は、各種用途に利用可能である。好適な用途としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両に搭載される駆動用電源が挙げられる。リチウムイオン二次電池100は、典型的には複数個を直列および/または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。組電池の形態で使用されるときは、リチウムイオン二次電池100は、適切な拘束圧(例えば、9kN±1kN)で拘束されていることが好ましい。 The lithium ion secondary battery 100 configured as described above can be used for various purposes. Suitable applications include drive power supplies mounted on vehicles such as electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HVs), and plug-in hybrid vehicles (PHVs). The lithium ion secondary battery 100 may also be used in the form of an assembled battery, which typically consists of a plurality of batteries connected in series and / or in parallel. When used in the form of an assembled battery, the lithium ion secondary battery 100 is preferably constrained at an appropriate confining pressure (for example, 9 kN ± 1 kN).

なお、上記した実施形態においては、ここで開示される非水電解液二次電池の一例としてリチウムイオン二次電池を説明したが、かかる説明は本発明の適用対象を限定することを意図したものではなく、本発明はリチウムイオン二次電池以外の非水電解液二次電池に適用することもできる。但し、上記したように、作動電位が4.3V(vs.Li/Li)未満の正極活物質(例えば、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物)を用いたリチウムイオン二次電池(4V級電池)は、過充電状態になった際の発熱量が大きいという性質を有しており、本発明の効果をより顕著に発揮させることができるため、本発明の適用対象として特に好ましい。 In the above-described embodiment, the lithium ion secondary battery has been described as an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed here, but the description is intended to limit the application of the present invention. Rather, the present invention can also be applied to non-aqueous electrolyte secondary batteries other than lithium ion secondary batteries. However, as described above, a lithium ion secondary battery (4V class battery) using a positive electrode active material (for example, lithium nickel cobalt manganese composite oxide) having an operating potential of less than 4.3V (vs. Li / Li +). Is particularly preferable as an application target of the present invention because it has a property that a large amount of heat is generated when it is in an overcharged state and the effect of the present invention can be exerted more remarkably.

[試験例]
以下、本発明に関する試験例を説明するが、当該試験例の説明は本発明を限定することを意図したものではない。
[Test example]
Hereinafter, test examples relating to the present invention will be described, but the description of the test examples is not intended to limit the present invention.

1.実験A
実験Aでは、リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)と、リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)と、正極合材層中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)との積を分母とし、セパレータ40の透気度(sec/100mL)を分子とした場合の、分子/分母で表される比(すなわち、条件(A)の比)についての検討を行なった。
1. 1. Experiment A
In Experiment A, the specific surface area (m 2 / g) of the trilithium phosphate particles, the median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles, and the content ratio (mass) of the trilithium phosphate particles in the positive mixture layer. %) As the denominator, and the air permeability (sec / 100 mL ) of the separator 40 as the particle, the ratio expressed by the particle / denominator (that is, the ratio of condition (A)) is examined. It was.

(1)試験例1〜試験例11のリチウムイオン二次電池の作製
正極活物質(リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物)と、リン酸三リチウム(LiPO)の粒子と、導電材(AB:アセチレンブラック)と、バインダ(PVDF)とを分散媒(NMP:Nメチルピロリドン)に分散させてペースト状の正極合材を調製した。このとき、リン酸三リチウム粒子として、表1に示すメジアン径d50(μm)および比表面積(m/g)を有するものを用い、リン酸三リチウム粒子の配合量(質量%)は、正極合材の全固形分に対して表1の値になるようにした(なお、この配合量は、正極合材層中の含有量に相当する)。そして、調製した正極合材を正極集電体(アルミニウム箔)の両面に塗布し乾燥させた後、所定の圧力でプレスすることによってシート状の正極を作製した。
(1) Preparation of Lithium Ion Secondary Battery of Test Examples 1 to 11 A positive electrode active material (lithium nickel cobalt manganese composite oxide), particles of trilithium phosphate (Li 3 PO 4 ), and a conductive material (AB). : Acetylene black) and binder (PVDF) were dispersed in a dispersion medium (NMP: N-methylpyrrolidone) to prepare a paste-like positive electrode mixture. At this time, as the trilithium phosphate particles, those having a median diameter d50 (μm) and a specific surface area (m 2 / g) shown in Table 1 were used, and the blending amount (mass%) of the trilithium phosphate particles was a positive electrode. The values shown in Table 1 were set for the total solid content of the mixture (this blending amount corresponds to the content in the positive electrode mixture layer). Then, the prepared positive electrode mixture was applied to both sides of the positive electrode current collector (aluminum foil), dried, and then pressed at a predetermined pressure to prepare a sheet-shaped positive electrode.

次に、負極活物質(グラファイト)と、バインダ(SBR:スチレンーブタジエン共重合体)と、増粘剤(CMC)とを分散媒(水)に混合させてペースト状の負極合材を調製し、当該負極合材をシート状の負極集電体(銅箔)の両面に塗布し乾燥させた後にプレスすることによってシート状の負極を作製した。
そして、厚さ20±2μmのセパレータを介して正極と負極を積層させた後に、該積層体を捲回することによって捲回電極体を作製し、該捲回電極体を非水電解液とともに電池ケースに収容して密閉することにより評価試験用の4V級リチウムイオン二次電池を作製した。このとき、表1に示す透気度を有するセパレータを用いた。なお、非水電解液には、ECとDMCとEMCとを約3:4:3の体積比で含む混合溶媒に支持塩(LiPF)を約1mol/リットルの濃度で含有させた非水電解液を使用した。
Next, a negative electrode active material (graphite), a binder (SBR: styrene-butadiene copolymer), and a thickener (CMC) are mixed with a dispersion medium (water) to prepare a paste-like negative electrode mixture. , The negative electrode mixture was applied to both sides of a sheet-shaped negative electrode current collector (copper foil), dried, and then pressed to prepare a sheet-shaped negative electrode.
Then, after laminating the positive electrode and the negative electrode through a separator having a thickness of 20 ± 2 μm, a wound electrode body is produced by winding the laminated body, and the wound electrode body is combined with a non-aqueous electrolyte solution to make a battery. A 4V class lithium ion secondary battery for evaluation test was produced by housing it in a case and sealing it. At this time, a separator having the air permeability shown in Table 1 was used. The non-aqueous electrolyte solution contains a supporting salt (LiPF 6 ) at a concentration of about 1 mol / liter in a mixed solvent containing EC, DMC, and EMC in a volume ratio of about 3: 4: 3. Liquid was used.

(2)評価試験
(a)過充電時の発熱評価
各試験例の4V級のリチウムイオン二次電池に対して、20Cの定電流で5.1Vまで充電を行うことによって各電池を過充電状態とし、各電池の電池ケース外側の中心部の温度を測定することによって、過充電時の電池温度を測定した。そして過充電時の電池温度と充電前の電池温度との差を求めた。各電池について求めた温度差について、所定の基準値を100とした場合の比を算出した。その結果を表1および図3に示す。
(2) Evaluation test (a) Evaluation of heat generation during overcharging Each battery is overcharged by charging the 4V class lithium-ion secondary battery of each test example to 5.1V with a constant current of 20C. By measuring the temperature at the center of the outside of the battery case of each battery, the battery temperature at the time of overcharging was measured. Then, the difference between the battery temperature at the time of overcharging and the battery temperature before charging was calculated. The ratio of the temperature difference obtained for each battery when the predetermined reference value was set to 100 was calculated. The results are shown in Table 1 and FIG.

(b)Li析出試験後の抵抗上昇評価
25℃の温度環境下で、各試験例の4V級リチウムイオン二次電池をSOC20%の状態に調整した。次に、25℃の温度環境下で、この電池に対して125Aのレートで10秒間の定電流放電を行い、電圧降下量を測定した。次に、かかる電圧降下量を放電電流値で除して、IV抵抗を算出して、これを初期抵抗とした。
次に、各試験例のリチウムイオン二次電池に対して、金属リチウム(Li)が析出する条件での低温パルス充放電サイクル試験(Li析出試験)を行った。具体的には、各試験例のリチウムイオン二次電池をSOC80%に調整し、−10℃の温度条件下で、80Aの定電流で10秒間のパルス充電を行い、5秒間休止した後、80Aの定電流で10秒間のパルス放電を行い、5秒間休止するパルス充放電パターンを1000サイクル繰り返した。
その後、初期抵抗の測定方法と同様にしてIV抵抗を求めた。初期抵抗を100とした場合のLi析出試験後の抵抗の比を抵抗上昇比として求めた。その結果を表1および図4に示す。
(B) Evaluation of resistance increase after Li precipitation test Under a temperature environment of 25 ° C., the 4V class lithium ion secondary battery of each test example was adjusted to a state of SOC 20%. Next, in a temperature environment of 25 ° C., the battery was subjected to constant current discharge at a rate of 125 A for 10 seconds, and the amount of voltage drop was measured. Next, the amount of voltage drop was divided by the discharge current value to calculate the IV resistance, which was used as the initial resistance.
Next, a low-temperature pulse charge / discharge cycle test (Li precipitation test) was performed on the lithium ion secondary batteries of each test example under the condition that metallic lithium (Li) was deposited. Specifically, the lithium ion secondary battery of each test example is adjusted to SOC 80%, pulse charged at a constant current of 80 A for 10 seconds under a temperature condition of -10 ° C, paused for 5 seconds, and then 80 A. The pulse discharge was performed for 10 seconds at the constant current of the above, and the pulse charge / discharge pattern resting for 5 seconds was repeated for 1000 cycles.
Then, the IV resistance was determined in the same manner as the method for measuring the initial resistance. The ratio of the resistance after the Li precipitation test when the initial resistance was 100 was determined as the resistance increase ratio. The results are shown in Table 1 and FIG.

Figure 0006872149
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(3)試験結果
表1および図3の結果が示すように、条件(A)の比が6.41以下である場合には、過充電時の発熱が抑制されていることがわかる。一方、表1および図4の結果が示すように、条件(A)の比が0.8以上である場合には、Li析出試験後であっても抵抗上昇が抑えられていることがわかる。したがって、条件(A)の比が0.8以上6.41以下であることにより、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させて、過充電時の発熱を抑制することができることがわかる。
(3) Test Results As shown in the results of Table 1 and FIG. 3, when the ratio of the condition (A) is 6.41 or less, it can be seen that the heat generation during overcharging is suppressed. On the other hand, as shown by the results of Table 1 and FIG. 4, when the ratio of the condition (A) is 0.8 or more, it can be seen that the resistance increase is suppressed even after the Li precipitation test. Therefore, it can be seen that when the ratio of the condition (A) is 0.8 or more and 6.41 or less, the function of trilithium phosphate can be appropriately exerted and heat generation at the time of overcharging can be suppressed.

2.実験B
実験Bでは、リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)と、リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)と、正極合材層14中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)との積を分母とし、電極空間に対する非水電解液の体積比(ボイド比)を分子とした場合の、分子/分母で表される比(すなわち、「条件(B)の比」)について調べた。
2. Experiment B
In Experiment B, the specific surface area (m 2 / g) of the trilithium phosphate particles, the median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles, and the content ratio of the trilithium phosphate particles in the positive electrode mixture layer 14 ( When the product with (% by mass) is used as the denominator and the volume ratio (void ratio) of the non-aqueous electrolyte solution to the electrode space is used as the particle, the ratio expressed by the particle / denominator (that is, the “ratio of condition (B)”” ) Was investigated.

(1)試験例12〜試験例21のリチウムイオン二次電池の作製
正極活物質(リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物)と、リン酸三リチウム(LiPO)の粒子と、導電材(AB:アセチレンブラック)と、バインダ(PVDF)とを分散媒(NMP:Nメチルピロリドン)に分散させてペースト状の正極合材を調製した。このとき、リン酸三リチウム粒子として、表2に示すメジアン径d50(μm)および比表面積(m/g)を有するものを用い、リン酸三リチウム粒子の配合量(質量%)は、正極合材の全固形分に対して表2の値になるようにした(なお、この配合量は、正極合材層中の含有量に相当する)。そして、調製した正極合材を正極集電体(アルミニウム箔)の両面に塗布し乾燥させた後、所定の圧力でプレスすることによってシート状の正極を作製した。
(1) Preparation of Lithium Ion Secondary Battery of Test Examples 12 to 21 A positive electrode active material (lithium nickel cobalt manganese composite oxide), particles of trilithium phosphate (Li 3 PO 4 ), and a conductive material (AB). : Acetylene black) and binder (PVDF) were dispersed in a dispersion medium (NMP: N-methylpyrrolidone) to prepare a paste-like positive electrode mixture. At this time, as the trilithium phosphate particles, those having a median diameter d50 (μm) and a specific surface area (m 2 / g) shown in Table 2 were used, and the blending amount (mass%) of the trilithium phosphate particles was a positive electrode. The values shown in Table 2 were set with respect to the total solid content of the mixture (this blending amount corresponds to the content in the positive electrode mixture layer). Then, the prepared positive electrode mixture was applied to both sides of the positive electrode current collector (aluminum foil), dried, and then pressed at a predetermined pressure to prepare a sheet-shaped positive electrode.

次に、負極活物質(グラファイト)と、バインダ(SBR:スチレンーブタジエン共重合体)と、増粘剤(CMC)とを分散媒(水)に混合させてペースト状の負極合材を調製し、当該負極合材をシート状の負極集電体(銅箔)の両面に塗布し乾燥させた後にプレスすることによってシート状の負極を作製した。
そして、厚さ20±2μmのセパレータを介して正極と負極を積層させた後に、該積層体を捲回することによって捲回電極体を作製し、該捲回電極体を非水電解液とともに電池ケースに収容して密閉することにより評価試験用の4V級リチウムイオン二次電池を作製した。なお、非水電解液には、ECとDMCとEMCとを約3:4:3の体積比で含む混合溶媒に支持塩(LiPF)を約1mol/リットルの濃度で含有させた非水電解液を使用した。
なお、正極および負極作製時のプレス条件、および非水電解液の使用量を変更することにより、ボイド比を表2に示す値とした。
Next, a negative electrode active material (graphite), a binder (SBR: styrene-butadiene copolymer), and a thickener (CMC) are mixed with a dispersion medium (water) to prepare a paste-like negative electrode mixture. , The negative electrode mixture was applied to both sides of a sheet-shaped negative electrode current collector (copper foil), dried, and then pressed to prepare a sheet-shaped negative electrode.
Then, after laminating the positive electrode and the negative electrode through a separator having a thickness of 20 ± 2 μm, a wound electrode body is produced by winding the laminated body, and the wound electrode body is combined with a non-aqueous electrolyte solution to make a battery. A 4V class lithium ion secondary battery for evaluation test was produced by housing it in a case and sealing it. The non-aqueous electrolyte solution contains a supporting salt (LiPF 6 ) at a concentration of about 1 mol / liter in a mixed solvent containing EC, DMC, and EMC in a volume ratio of about 3: 4: 3. Liquid was used.
The void ratio was set to the value shown in Table 2 by changing the press conditions at the time of producing the positive electrode and the negative electrode and the amount of the non-aqueous electrolytic solution used.

(2)評価試験
(a)過充電時の発熱評価
各試験例の4V級のリチウムイオン二次電池に対して、20Cの定電流で5.1Vまで充電を行うことによって各電池を過充電状態とし、各電池の電池ケース外側の中心部の温度を測定することによって、過充電時の電池温度を測定した。そして過充電時の電池温度と充電前の電池温度との差を求めた。各電池について求めた温度差について、所定の基準値を100とした場合の比を算出した。その結果を表2および図5に示す。
(2) Evaluation test (a) Evaluation of heat generation during overcharging Each battery is overcharged by charging the 4V class lithium-ion secondary battery of each test example to 5.1V with a constant current of 20C. By measuring the temperature at the center of the outside of the battery case of each battery, the battery temperature at the time of overcharging was measured. Then, the difference between the battery temperature at the time of overcharging and the battery temperature before charging was calculated. The ratio of the temperature difference obtained for each battery when the predetermined reference value was set to 100 was calculated. The results are shown in Table 2 and FIG.

(b)ハイレート試験後の抵抗上昇評価
25℃の温度環境下で、各試験例の4V級リチウムイオン二次電池をSOC20%の状態に調整した。次に、25℃の温度環境下で、この電池に対して125Aのレートで10秒間の定電流放電を行い、電圧降下量を測定した。次に、かかる電圧降下量を放電電流値で除して、IV抵抗を算出して、これを初期抵抗とした。
次に、各試験例のリチウムイオン二次電池に対して、ハイレートでの充放電サイクル試験(ハイレート試験)を行った。具体的には、各試験例のリチウムイオン二次電池を30Cのレートで10秒間定電流充電を行ってから、10分間休止し、5Cのレートで1分間、定電流放電を行ってから、10分間休止する充放電サイクルを10000サイクル繰り返した。
その後、初期抵抗の測定方法と同様にしてIV抵抗を求めた。初期抵抗を100とした場合の、ハイレート試験後の抵抗の比を抵抗上昇比として求めた。その結果を表2および図6に示す。
(B) Evaluation of resistance increase after high-rate test Under a temperature environment of 25 ° C., the 4V class lithium ion secondary battery of each test example was adjusted to a state of SOC 20%. Next, in a temperature environment of 25 ° C., the battery was subjected to constant current discharge at a rate of 125 A for 10 seconds, and the amount of voltage drop was measured. Next, the amount of voltage drop was divided by the discharge current value to calculate the IV resistance, which was used as the initial resistance.
Next, a high-rate charge / discharge cycle test (high-rate test) was performed on the lithium-ion secondary batteries of each test example. Specifically, the lithium ion secondary batteries of each test example are charged with a constant current at a rate of 30 C for 10 seconds, paused for 10 minutes, discharged at a rate of 5 C for 1 minute, and then discharged at a constant current for 10 minutes. The charge / discharge cycle of resting for 1 minute was repeated for 10,000 cycles.
Then, the IV resistance was determined in the same manner as the method for measuring the initial resistance. The ratio of the resistance after the high rate test when the initial resistance was 100 was determined as the resistance increase ratio. The results are shown in Table 2 and FIG.

Figure 0006872149
Figure 0006872149

(3)評価結果
表2および図5の結果が示すように、条件(B)の比が0.008以上である場合には、過充電時の発熱が抑制されていることがわかる。一方、表2および図6の結果が示すように、条件(A)の比が0.321以下である場合には、ハイレート試験後であっても抵抗上昇が抑えられていることがわかる。したがって、条件(B)の比が0.008以上0.321以下であることにより、リン酸三リチウムの機能を適切に発揮させて、過充電時の発熱を抑制することができることがわかる。
(3) Evaluation Results As shown in the results of Table 2 and FIG. 5, when the ratio of the condition (B) is 0.008 or more, it can be seen that the heat generation at the time of overcharging is suppressed. On the other hand, as shown by the results of Table 2 and FIG. 6, when the ratio of the condition (A) is 0.321 or less, it can be seen that the resistance increase is suppressed even after the high rate test. Therefore, it can be seen that when the ratio of the condition (B) is 0.008 or more and 0.321 or less, the function of trilithium phosphate can be appropriately exerted and heat generation at the time of overcharging can be suppressed.

以上、本発明を詳細に説明したが、上記した実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although the present invention has been described in detail above, the above-described embodiment is merely an example, and the invention disclosed here includes various modifications and modifications of the above-mentioned specific examples.

10 正極
12 正極集電体
14 正極合材層
16 正極合材層非形成部
20 負極
22 負極集電体
24 負極合材層
26 負極合材層非形成部
40 セパレータ
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
70 正極端子
72 負極端子
80 捲回電極体
100 リチウムイオン二次電池
10 Positive electrode 12 Positive electrode current collector 14 Positive electrode mixture layer 16 Positive electrode mixture layer non-formed part 20 Negative electrode 22 Negative electrode current collector 24 Negative electrode mixture layer 26 Negative electrode mixture layer non-formed part 40 Separator 50 Battery case 52 Case body 54 Lid Body 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 80 Winding electrode body 100 Lithium ion secondary battery

Claims (1)

正極集電体上に正極合材層が形成されている正極と、
負極集電体上に負極合材層が形成されている負極と、
前記正極および前記負極との間に介在するセパレータと、
フッ素を含んだリチウム化合物を支持塩として含有する非水電解液と、
を備える非水電解液二次電池であって、
前記正極合材層は、少なくとも正極活物質とリン酸三リチウム粒子とを含有し、
下記の条件(A)および条件(B)の少なくとも一方を満たす、非水電解液二次電池。
(A)前記リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)と、前記リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)と、前記正極合材層中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)との積を分母とし、前記セパレータの透気度(sec/100mL)を分子とした場合に、分子/分母で表される比が、0.8以上64.1以下である。
(B)前記リン酸三リチウム粒子の比表面積(m/g)と、前記リン酸三リチウム粒子のメジアン径d50(μm)と、前記正極合材層中におけるリン酸三リチウム粒子の含有割合(質量%)との積を分母とし、電極空間に対する非水電解液の体積比を分子とした場合に、分子/分母で表される比が、0.008以上0.321以下である。
A positive electrode having a positive electrode mixture layer formed on the positive electrode current collector, and a positive electrode
A negative electrode with a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collector, and a negative electrode
A separator interposed between the positive electrode and the negative electrode,
A non-aqueous electrolyte solution containing a lithium compound containing fluorine as a supporting salt,
A non-aqueous electrolyte secondary battery equipped with
The positive electrode mixture layer contains at least a positive electrode active material and trilithium phosphate particles.
A non-aqueous electrolyte secondary battery that satisfies at least one of the following conditions (A) and (B).
(A) The specific surface area (m 2 / g) of the trilithium phosphate particles, the median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles, and the content ratio of the trilithium phosphate particles in the positive electrode mixture layer. When the product with (mass%) is used as the denominator and the air permeability (sec / 100 mL ) of the separator is used as the numerator, the ratio represented by the numerator / denominator is 0.8 or more and 64.1 or less.
(B) The specific surface area (m 2 / g) of the trilithium phosphate particles, the median diameter d50 (μm) of the trilithium phosphate particles, and the content ratio of the trilithium phosphate particles in the positive electrode mixture layer. When the product with (mass%) is used as the denominator and the volume ratio of the non-aqueous electrolyte solution to the electrode space is used as the particle, the ratio expressed by the particle / denominator is 0.008 or more and 0.321 or less.
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