JP6894201B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。 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)等の非水電解質二次電池は、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。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、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)等の車両の駆動用高出力電源として今後ますます普及していくことが期待されている。 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 sources such as personal computers and mobile terminals and vehicle drive It is used as a power source. In particular, lithium-ion secondary batteries, which are lightweight and have high energy density, will become more and more popular as high-output power sources for driving vehicles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HV), and plug-in hybrid vehicles (PHV). It is expected to continue.

非水電解質二次電池の典型的な一構成においては、正極は、正極活物質を含有する正極活物質層を備える。当該正極活物質には、典型的にはリチウムとその他の金属とを含むリチウム複合金属酸化物やリチウム遷移金属リン酸化合物等が用いられており、当該その他の金属の代表的な例としては、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、鉄(Fe)などがある。 In a typical configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery, the positive electrode comprises a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material. A lithium composite metal oxide containing lithium and other metals, a lithium transition metal phosphoric acid compound, and the like are typically used as the positive electrode active material, and typical examples of the other metals include There are manganese (Mn), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe) and the like.

非水電解質二次電池においては、特に高温で充放電を繰り返すうちに、非水電解質の分解による酸(例、フッ酸)の発生などに起因して、正極活物質から上記その他の金属が溶出し、この溶出金属が、電池特性に悪影響を及ぼし得ることが知られている。そこで、特許文献1には、リチウムイオン二次電池の容量劣化を抑制するために、正極活物質層中にゼオライトを配置して、これにより正極活物質から溶出したFe又はMnをトラップする技術が提案されている。 In a non-aqueous electrolyte secondary battery, the above-mentioned other metals are eluted from the positive electrode active material due to the generation of acid (eg, hydrofluoric acid) due to the decomposition of the non-aqueous electrolyte, especially during repeated charging and discharging at a high temperature. However, it is known that this eluted metal can adversely affect the battery characteristics. Therefore, Patent Document 1 describes a technique in which zeolite is arranged in the positive electrode active material layer to trap Fe or Mn eluted from the positive electrode active material in order to suppress capacity deterioration of the lithium ion secondary battery. Proposed.

特許第5309927号Patent No. 5309927

本発明者が鋭意検討した結果、溶出金属を通常のゼオライトを用いてトラップする特許文献1に記載の技術には、非水電解質二次電池を繰り返し充放電した場合の金属リチウム析出耐性に改善の余地があることがわかった。 As a result of diligent studies by the present inventor, the technique described in Patent Document 1 for trapping an eluted metal using ordinary zeolite has improved the metal lithium precipitation resistance when a non-aqueous electrolyte secondary battery is repeatedly charged and discharged. It turned out that there was room.

そこで本発明の目的は、繰り返し充放電時の金属リチウム析出耐性の高い非水電解質二次電池を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having high resistance to metallic lithium precipitation during repeated charging and discharging.

ここに開示される非水電解質二次電池は、正極活物質を含有する正極活物質層を備える正極、負極、および該正負極間に介在するセパレータを有する電極体と、非水電解質と、を含む。当該非水電解質二次電池においては、前記正極活物質層内、前記正極活物質層表面、前記セパレータ表面、および前記セパレータ内の少なくともいずれかに、Ag含有ゼオライトが配置されている。
このような構成によれば、正極活物質からの溶出金属をゼオライトでトラップすることができるのみならず、ゼオライトから放出されたAgイオンを負極に析出させて担持させることができるため、負極の抵抗を減少させることができる。その結果、繰り返し充放電時の金属リチウム析出耐性を高めることができる。したがって、このような構成によれば、繰り返し充放電時の金属リチウム析出耐性の高い非水電解質二次電池を提供することができる。
The non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein includes a positive electrode having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode, an electrode body having a separator interposed between the positive and negative electrodes, and a non-aqueous electrolyte. Including. In the non-aqueous electrolyte secondary battery, Ag-containing zeolite is arranged in at least one of the positive electrode active material layer, the positive electrode active material layer surface, the separator surface, and the separator.
According to such a configuration, not only the metal eluted from the positive electrode active material can be trapped by the zeolite, but also the Ag ion released from the zeolite can be precipitated and supported on the negative electrode, so that the resistance of the negative electrode can be supported. Can be reduced. As a result, the resistance to metal lithium precipitation during repeated charging and discharging can be enhanced. Therefore, according to such a configuration, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having high resistance to metallic lithium precipitation during repeated charging and discharging.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の内部構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the internal structure 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捲回電極体の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the winding electrode body 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捲回電極体の積層構造の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of the laminated structure of the wound electrode body of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。なお、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、本発明を特徴付けない非水電解質二次電池の一般的な構成および製造プロセス)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。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、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、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention (for example, general configurations and manufacturing processes of non-aqueous electrolyte secondary batteries that do not characterize the present invention). Can be grasped as a design matter of a person skilled in the art based on the prior art in the field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and common general technical knowledge in the art. Further, in the following drawings, members / parts having 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.

なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウムイオン二次電池等のいわゆる蓄電池ならびに電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する用語である。
以下、扁平角型のリチウムイオン二次電池を例にして、本発明について詳細に説明するが、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。
In the present specification, the "secondary battery" generally refers to a power storage device that can be repeatedly charged and discharged, and is a term that includes a so-called storage battery such as a lithium ion secondary battery and a power storage element such as an electric double layer capacitor.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by taking a flat-angle type lithium ion secondary battery as an example, but the present invention is not intended to be limited to those described in such embodiments.

図1に示すリチウムイオン二次電池100は、扁平形状の捲回電極体20と非水電解質(図示せず)とが扁平な角形の電池ケース(即ち外装容器)30に収容されることにより構築される密閉型のリチウムイオン二次電池100である。電池ケース30には外部接続用の正極端子42および負極端子44と、電池ケース30の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁36が設けられている。また、電池ケース30には、非水電解質を注入するための注入口(図示せず)が設けられている。正極端子42は、正極集電板42aと電気的に接続されている。負極端子44は、負極集電板44aと電気的に接続されている。電池ケース30の材質としては、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料が用いられる。 The lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. 1 is constructed by housing a flat wound electrode body 20 and a non-aqueous electrolyte (not shown) in a flat square battery case (that is, an outer container) 30. It is a closed type lithium ion secondary battery 100. The battery case 30 is provided with a positive electrode terminal 42 and a negative electrode terminal 44 for external connection, and a thin-walled safety valve 36 set to release the internal pressure when the internal pressure of the battery case 30 rises above a predetermined level. There is. Further, the battery case 30 is provided with an injection port (not shown) for injecting a non-aqueous electrolyte. The positive electrode terminal 42 is electrically connected to the positive electrode current collector plate 42a. The negative electrode terminal 44 is electrically connected to the negative electrode current collector plate 44a. As the material of the battery case 30, for example, a lightweight metal material having good thermal conductivity such as aluminum is used.

捲回電極体20は、図1および図2に示すように、長尺状の正極集電体52の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って正極活物質層54が形成された正極シート50と、長尺状の負極集電体62の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って負極活物質層64が形成された負極シート60とが、2枚の長尺状のセパレータシート70を介して重ね合わされて長手方向に捲回された形態を有する。なお、捲回電極体20の捲回軸方向(上記長手方向に直交するシート幅方向をいう。)の両端から外方にはみ出すように形成された正極活物質層非形成部分52a(即ち、正極活物質層54が形成されずに正極集電体52が露出した部分)と負極活物質層非形成部分62a(即ち、負極活物質層64が形成されずに負極集電体62が露出した部分)には、それぞれ正極集電板42aおよび負極集電板44aが接合されている。 In the wound electrode body 20, as shown in FIGS. 1 and 2, a positive electrode active material layer 54 is formed along the longitudinal direction on one side or both sides (here, both sides) of the elongated positive electrode current collector 52. The positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60 in which the negative electrode active material layer 64 is formed along the longitudinal direction on one side or both sides (here, both sides) of the long negative electrode current collector 62 are formed in two long shapes. It has a form of being overlapped with each other via a separator sheet 70 and wound in the longitudinal direction. The positive electrode active material layer non-formed portion 52a (that is, the positive electrode) formed so as to protrude outward from both ends of the winding electrode body 20 in the winding axis direction (referring to the sheet width direction orthogonal to the longitudinal direction). A portion where the positive electrode current collector 52 is exposed without forming the active material layer 54) and a portion 62a where the negative electrode active material layer is not formed (that is, a portion where the negative electrode current collector 62 is exposed without forming the negative electrode active material layer 64). ) Are joined to a positive electrode current collector plate 42a and a negative electrode current collector plate 44a, respectively.

正極シート50および負極シート60には、従来のリチウムイオン二次電池に用いられているものと同様のものを特に制限なく使用することができる。典型的な一態様を以下に示す。 As the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60, the same ones used in the conventional lithium ion secondary battery can be used without particular limitation. A typical aspect is shown below.

正極シート50を構成する正極集電体52としては、例えばアルミニウム箔等が挙げられる。正極活物質層54に含まれる正極活物質としては、例えばリチウム遷移金属酸化物(例、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNiO、LiCoO、LiFeO、LiMn、LiNi0.5Mn1.5等)、リチウム遷移金属リン酸化合物(例、LiFePO等)等が挙げられる。Ag含有ゼオライトによりトラップしやすいイオンを溶出することから正極活物質として好ましくは、Ni、Mn、Co、およびFeからなる群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属を含むリチウム遷移金属酸化物である。正極活物質層54は、活物質以外の成分、例えば導電材やバインダ等を含み得る。導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)等のカーボンブラックやその他(例、グラファイト等)の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を使用し得る。 Examples of the positive electrode current collector 52 constituting the positive electrode sheet 50 include aluminum foil and the like. Examples of the positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer 54 include lithium transition metal oxides (eg, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiFeO 2 , LiMn 2 O). 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4, etc.), lithium transition metal phosphate compounds (eg, LiFePO 4, etc.) and the like. The positive electrode active material is preferably a lithium transition metal oxide containing at least one transition metal selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, and Fe because the Ag-containing zeolite elutes ions that are easily trapped. The positive electrode active material layer 54 may contain components other than the active material, such as a conductive material and a binder. As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black (AB) or other carbon material (eg, graphite or the like) can be preferably used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) or the like can be used.

負極シート60を構成する負極集電体62としては、例えば銅箔等が挙げられる。負極活物質層64に含まれる負極活物質としては、例えば黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料を使用し得る。負極活物質層64は、活物質以外の成分、例えばバインダや増粘剤等を含み得る。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー(SBR)等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)等を使用し得る。 Examples of the negative electrode current collector 62 constituting the negative electrode sheet 60 include copper foil and the like. As the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 64, a carbon material such as graphite, hard carbon, or soft carbon can be used. The negative electrode active material layer 64 may contain components other than the active material, such as a binder and a thickener. As the binder, for example, styrene butadiene rubber (SBR) or the like can be used. As the thickener, for example, carboxymethyl cellulose (CMC) or the like can be used.

セパレータ70としては、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から成る多孔性シート(フィルム)が挙げられる。かかる多孔性シートは、単層構造であってもよく、二層以上の積層構造(例えば、PE層の両面にPP層が積層された三層構造)であってもよい。 Examples of the separator 70 include a porous sheet (film) made of a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, and polyamide. Such a porous sheet may have a single-layer structure or a laminated structure of two or more layers (for example, a three-layer structure in which PP layers are laminated on both sides of a PE layer).

また、セパレータ70には、図3に示すように、耐熱層(HRL)72と基材層74とを有するものを使用してもよい。耐熱層72は、アルミナ、ベーマイト、およびマグネシア等の無機フィラーを含み、必要に応じ、バインダ(例、アクリル系ポリマー、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、増粘剤(例、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等)などを含み得る。基材層74には、上述の多孔性シートを使用し得る。 Further, as the separator 70, as shown in FIG. 3, a separator having a heat-resistant layer (HRL) 72 and a base material layer 74 may be used. The heat-resistant layer 72 contains an inorganic filler such as alumina, boehmite, and magnesia, and if necessary, a binder (eg, acrylic polymer, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), a thickener (thickening agent) ( For example, carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, etc.) may be included. The above-mentioned porous sheet can be used for the base material layer 74.

本実施形態においては、正極活物質層54内、正極活物質層54表面、セパレータ70表面、およびセパレータ70内の少なくともいずれかに、Ag含有ゼオライトが配置されている。以下、これについて態様を例示しながら具体的に説明する。 In the present embodiment, the Ag-containing zeolite is arranged in at least one of the positive electrode active material layer 54, the positive electrode active material layer 54 surface, the separator 70 surface, and the separator 70. Hereinafter, this will be specifically described with reference to embodiments.

本実施形態の一態様では、正極活物質層54内に、Ag含有ゼオライトが均一に分散して存在している。このようにして、正極活物質層54内にAg含有ゼオライトが配置されている。また、正極活物質層54内に均一にAg含有ゼオライトが配置されているので、正極活物質層54表面にも、低濃度ながらAg含有ゼオライトが配置されている。正極活物質層54内にAg含有ゼオライトが均一に分散して存在している正極シート50は、例えば、正極活物質と、Ag含有ゼオライトと、必要に応じ導電材、バインダ等とを、N−メチルピロリドン(NMP)等の溶媒中で均一に混合して得られる正極ペースト(正極スラリー、正極インクを包含する。)を調製し、正極ペーストを正極集電体52の片面または両面上に塗布した後、乾燥することによって作製することができる。 In one aspect of the present embodiment, Ag-containing zeolite is uniformly dispersed and present in the positive electrode active material layer 54. In this way, the Ag-containing zeolite is arranged in the positive electrode active material layer 54. Further, since the Ag-containing zeolite is uniformly arranged in the positive electrode active material layer 54, the Ag-containing zeolite is also arranged on the surface of the positive electrode active material layer 54 at a low concentration. In the positive electrode sheet 50 in which the Ag-containing zeolite is uniformly dispersed in the positive electrode active material layer 54, for example, the positive electrode active material, the Ag-containing zeolite, and if necessary, a conductive material, a binder, or the like are used as N-. A positive electrode paste (including positive electrode slurry and positive electrode ink) obtained by uniformly mixing in a solvent such as methylpyrrolidone (NMP) was prepared, and the positive electrode paste was applied on one or both sides of the positive electrode current collector 52. After that, it can be produced by drying.

本実施形態の別の一態様では、正極活物質層54表面に、Ag含有ゼオライト層が設けられている。このようにして、正極活物質層54表面にAg含有ゼオライトが高濃度に配置されている。正極活物質層54表面にAg含有ゼオライト層が設けられている正極シート50は、例えば、正極活物質層54上に、Ag含有ゼオライトと、必要に応じバインダ等とを含む塗工液を塗布した後、乾燥することにより作製することができる。 In another aspect of this embodiment, an Ag-containing zeolite layer is provided on the surface of the positive electrode active material layer 54. In this way, Ag-containing zeolite is arranged at a high concentration on the surface of the positive electrode active material layer 54. In the positive electrode sheet 50 in which the Ag-containing zeolite layer is provided on the surface of the positive electrode active material layer 54, for example, a coating liquid containing Ag-containing zeolite and, if necessary, a binder or the like is applied onto the positive electrode active material layer 54. After that, it can be produced by drying.

本実施形態のまた別の一態様では、セパレータ70が、耐熱層72と基材層74とを有し、耐熱層72内にAg含有ゼオライトが均一に分散して存在している。このようにして、セパレータ70表面に、Ag含有ゼオライトが配置されている。耐熱層72は、基材層74の正極50に対向する表面上に設けられていてもよいし、基材層74の負極60に対向する表面上に設けられていてもよい。耐熱層72内にAg含有ゼオライトが均一に分散して存在しているセパレータ70は、例えば、基材層74となる多孔性シート上に、無機フィラーと、Ag含有ゼオライトと、必要に応じバインダ、増粘剤等とを含む塗工液を塗布した後、乾燥することにより作製することができる。 In another aspect of the present embodiment, the separator 70 has a heat-resistant layer 72 and a base material layer 74, and Ag-containing zeolite is uniformly dispersed in the heat-resistant layer 72. In this way, Ag-containing zeolite is arranged on the surface of the separator 70. The heat-resistant layer 72 may be provided on the surface of the base material layer 74 facing the positive electrode 50, or may be provided on the surface of the base material layer 74 facing the negative electrode 60. The separator 70 in which the Ag-containing zeolite is uniformly dispersed in the heat-resistant layer 72 is, for example, an inorganic filler, an Ag-containing zeolite, and a binder, if necessary, on a porous sheet to be the base material layer 74. It can be produced by applying a coating liquid containing a thickener or the like and then drying it.

本実施形態のさらに別の一態様では、セパレータ70が、耐熱層72と基材層74との間に、Ag含有ゼオライト層が設けられている。このようにして、セパレータ70内にAg含有ゼオライトが配置されている。耐熱層72と基材層74との間にAg含有ゼオライト層が設けられているセパレータ70は、例えば、基材層74となる多孔性シート上に、Ag含有ゼオライトと、必要に応じバインダ等とを含む塗工液を塗布した後、乾燥してAg含有ゼオライト層を作製し、当該Ag含有ゼオライト層上に常法に従い耐熱層72を設けることにより作製することができる。あるいは、多孔性シートのみのセパレータ70内にAg含有ゼオライトを配置してもよい。 In yet another aspect of this embodiment, the separator 70 is provided with an Ag-containing zeolite layer between the heat-resistant layer 72 and the base material layer 74. In this way, the Ag-containing zeolite is arranged in the separator 70. The separator 70 in which the Ag-containing zeolite layer is provided between the heat-resistant layer 72 and the base material layer 74 is provided with, for example, Ag-containing zeolite and, if necessary, a binder or the like on a porous sheet to be the base material layer 74. After applying the coating liquid containing the above, it is dried to prepare an Ag-containing zeolite layer, and the heat-resistant layer 72 is provided on the Ag-containing zeolite layer according to a conventional method. Alternatively, Ag-containing zeolite may be arranged in the separator 70 containing only the porous sheet.

以上、本実施形態に関する4つの態様を説明したが、本実施形態において、上記4つの態様のうちの2つ以上の態様を組み合わせることもできる。 Although the four aspects of the present embodiment have been described above, in the present embodiment, two or more of the above four aspects can be combined.

本実施形態では、Ag含有ゼオライトが用いられる。すなわち、ゼオライトは、二酸化ケイ素からなる骨格を基本とし、一部のケイ素がアルミニウムで置換されることによって、結晶格子全体が負に帯電しており、電荷のバランスを取るために、1価の陽イオンを含む。通常のゼオライトは、1価の陽イオンとしてNaイオンを含むが、本実施形態で用いられるゼオライトは、1価の陽イオンとしてAgイオンを含む。 In this embodiment, Ag-containing zeolite is used. That is, zeolite is based on a skeleton made of silicon dioxide, and the entire crystal lattice is negatively charged by substituting a part of silicon with aluminum, and monovalent cations are used to balance the charges. Contains ions. A normal zeolite contains a Na ion as a monovalent cation, but the zeolite used in this embodiment contains an Ag ion as a monovalent cation.

正極活物質からの溶出金属は、負極上に堆積して、負極の活性面を閉塞する。負極の活性面が閉塞された部分においては、金属リチウムが析出し易いため、非水電解質二次電池を繰り返し充放電した場合の金属リチウム析出耐性が低下する。従来のように通常のゼオライトを用いた場合でも、正極活物質からの溶出金属をゼオライトでトラップすることにより、溶出金属の負極上での堆積を抑制することができるため、金属リチウム析出耐性は向上する。 The metal eluted from the positive electrode active material is deposited on the negative electrode and closes the active surface of the negative electrode. Since metallic lithium is likely to precipitate in the portion where the active surface of the negative electrode is closed, the metallic lithium precipitation resistance when the non-aqueous electrolyte secondary battery is repeatedly charged and discharged is lowered. Even when ordinary zeolite is used as in the past, by trapping the eluted metal from the positive electrode active material with zeolite, the deposition of the eluted metal on the negative electrode can be suppressed, so that the metal lithium precipitation resistance is improved. To do.

しかしながら、通常のゼオライトは、Naイオンを含有するのに対し、本実施形態で用いられるゼオライトは、Agイオンを含有する。そのため、正極活物質からの溶出金属をゼオライトがトラップすると、ゼオライトからAgイオンが放出される。ゼオライトから放出されたAgイオンは、負極60(特に負極活物質層64)上に析出して担持される。AgはLiを透過しやすく良好なLiイオン伝導性を有するため、これにより負極60の抵抗を減少させることができる。このようなことから、本実施形態のようにAg含有ゼオライトを用いた場合には、通常のNa含有ゼオライトを使用した場合よりも、繰り返し充放電時の金属リチウム析出耐性を顕著に高くすることができる。また、負極60の抵抗を下げるために負極60(特に負極活物質層64)上にAg被膜を形成する方法としても、簡便さにおいて優れている。 However, while ordinary zeolite contains Na ion, the zeolite used in this embodiment contains Ag ion. Therefore, when the zeolite traps the eluted metal from the positive electrode active material, Ag ions are released from the zeolite. The Ag ions released from the zeolite are precipitated and supported on the negative electrode 60 (particularly the negative electrode active material layer 64). Since Ag easily permeates Li and has good Li ion conductivity, the resistance of the negative electrode 60 can be reduced. For this reason, when Ag-containing zeolite is used as in the present embodiment, the metal lithium precipitation resistance during repeated charging and discharging can be significantly increased as compared with the case where normal Na-containing zeolite is used. it can. Further, as a method of forming an Ag film on the negative electrode 60 (particularly, the negative electrode active material layer 64) in order to reduce the resistance of the negative electrode 60, it is also excellent in terms of simplicity.

Ag含有ゼオライトの細孔径は、トラップすべき金属イオンの種類(すなわち、正極活物質に含まれる金属の種類)に応じて適宜決定すればよい。つまり、Ag含有ゼオライトの細孔径は、トラップすべき金属イオンをトラップ可能な細孔径を適宜採用すればよく、特に、トラップすべき金属イオンよりもやや大きな細孔径を適宜採用すればよい。
Ag含有ゼオライトは、Na含有ゼオライトのNaイオンをAgイオンと交換することにより入手することができ、市販品として入手することも可能である。
The pore size of the Ag-containing zeolite may be appropriately determined according to the type of metal ion to be trapped (that is, the type of metal contained in the positive electrode active material). That is, as the pore diameter of the Ag-containing zeolite, a pore diameter capable of trapping the metal ion to be trapped may be appropriately adopted, and in particular, a pore diameter slightly larger than the metal ion to be trapped may be appropriately adopted.
The Ag-containing zeolite can be obtained by exchanging the Na ion of the Na-containing zeolite with the Ag ion, and can also be obtained as a commercially available product.

非水電解質は従来のリチウムイオン二次電池と同様のものを使用可能であり、典型的には有機溶媒(非水溶媒)中に、支持塩を含有させたものを用いることができる。非水溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池の電解液に用いられる各種のカーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の有機溶媒を、特に限定なく用いることができる。具体例として、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、モノフルオロエチレンカーボネート(MFEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート(F−DMC)、トリフルオロジメチルカーボネート(TFDMC)等が例示される。このような非水溶媒は、1種を単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO等のリチウム塩(好ましくはLiPF)を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、0.7mol/L以上1.3mol/L以下が好ましい。 As the non-aqueous electrolyte, the same one as that of the conventional lithium ion secondary battery can be used, and typically, an organic solvent (non-aqueous solvent) containing a supporting salt can be used. As the non-aqueous solvent, various organic solvents such as carbonates, ethers, esters, nitriles, sulfones, and lactones used in the electrolytic solution of a general lithium ion secondary battery are used without particular limitation. Can be done. Specific examples include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), monofluoroethylene carbonate (MFEC), difluoroethylene carbonate (DFEC), Examples thereof include monofluoromethyldifluoromethyl carbonate (F-DMC) and trifluorodimethyl carbonate (TFDMC). As such a non-aqueous solvent, one type can be used alone, or two or more types can be used in combination as appropriate. As the supporting salt, for example, a lithium salt (preferably LiPF 6 ) such as LiPF 6 , LiBF 4 , and LiClO 4 can be preferably used. The concentration of the supporting salt is preferably 0.7 mol / L or more and 1.3 mol / L or less.

なお、上記非水電解質は、本発明の効果を著しく損なわない限りにおいて、例えば、ビフェニル(BP)、シクロヘキシルベンゼン(CHB)等のガス発生剤;ホウ素原子および/またはリン原子を含むオキサラト錯体化合物、ビニレンカーボナート(VC)等の被膜形成剤;分散剤;増粘剤等の各種添加剤を含み得る。 The non-aqueous electrolyte may be a gas generator such as biphenyl (BP) or cyclohexylbenzene (CHB); an oxalate complex compound containing a boron atom and / or a phosphorus atom, as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. It may contain various additives such as a film forming agent such as vinylene carbonate (VC); a dispersant; and a thickener.

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。 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.

なお、一例として扁平形状の捲回電極体20を備える角形のリチウムイオン二次電池100について説明した。しかしながら、リチウムイオン二次電池は、積層型電極体を備えるリチウムイオン二次電池として構成することもできる。また、リチウムイオン二次電池は、円筒形リチウムイオン二次電池として構成することもできる。また、ここに開示される技術は、リチウムイオン二次電池以外の非水電解質二次電池にも適用可能である。 As an example, a square lithium ion secondary battery 100 including a flat wound electrode body 20 has been described. However, the lithium ion secondary battery can also be configured as a lithium ion secondary battery including a laminated electrode body. The lithium ion secondary battery can also be configured as a cylindrical lithium ion secondary battery. The technology disclosed herein is also applicable to non-aqueous electrolyte secondary batteries other than lithium ion secondary batteries.

以下、本発明に関する実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。 Hereinafter, examples relating to the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in such examples.

<ゼオライトの準備>
(Na含有ゼオライト)
細孔径4オングストロームのNa含有ゼオライトに対して平均粒子径1μmになるように粉砕処理を施したものを使用した。
(Li含有ゼオライト)
平均粒子径1μmになるように粉砕処理を施したNa含有ゼオライトのNaイオンの90%を、イオン交換法によりLiイオンに置換したものを使用した。
(Ag含有ゼオライト)
平均粒子径1μmになるように粉砕処理を施したNa含有ゼオライトのNaイオンの90%を、イオン交換法によりAgイオンに置換したものを使用した。
<Preparation of zeolite>
(Na-containing zeolite)
A Na-containing zeolite having a pore diameter of 4 angstroms was pulverized so as to have an average particle diameter of 1 μm.
(Li-containing zeolite)
90% of Na ions of Na-containing zeolite that had been pulverized so as to have an average particle size of 1 μm were replaced with Li ions by an ion exchange method.
(Ag-containing zeolite)
90% of Na ions of Na-containing zeolite that had been pulverized so as to have an average particle size of 1 μm were replaced with Ag ions by an ion exchange method.

<電池No.1の作製>
正極活物質粉末としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3(LNCM)と、導電材としてのABと、バインダとしてのPVDFとを、LNCM:AB:PVDF=90:8:2の質量比でN−メチルピロリドン(NMP)と混合し、正極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、アルミニウム箔(正極集電体)の両面に帯状に塗布し(塗布量:片面あたり6mg/cm)、乾燥して正極を作製した。
また、負極活物質としての黒鉛(C)と、増粘剤としてのCMCと、バインダとしてのSBRとを、C:CMC:SBR=98:1:1の質量比でイオン交換水と混合して、負極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、銅箔(負極集電体)の両面に帯状に塗布し(塗布量:片面あたり3mg/cm)、乾燥して負極を作製した。
ベーマイトと、バインダとしてのアクリル系ポリマーと、増粘剤としてのCMCとを、ベーマイト:アクリル系ポリマー:CMC=95:2.5:2.5の質量比でイオン交換水と混合して、耐熱層形成用の塗工液を調製した。この塗工液を、シート状のセパレータ基材(平均厚み20μmのPP/PE/PPの三層構造の多孔性シート)の片面に塗布し(塗布量:0.75mg/cm)、乾燥してセパレータを作製した。
作製した、正極と負極とセパレータとを、セパレータが正負極間に介在するように積層し、捲回させて電極体を得た。このときセパレータの耐熱層は、負極に対向するようにした。
作製した電極体を電池ケースに収容した。続いて、電池ケースの開口部から非水電解質を注入し、当該開口部を気密に封止してリチウムイオン二次電池組立体を作製した。なお、非水電解質には、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とジメチルカーボネート(DMC)とをEC:EMC:DMC=3:3:4の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのLiPFを1.1mol/Lの濃度で溶解させたものを用いた。電極体に非水電解質を充分に含浸させた後、リチウムイオン二次電池組立体に初期充電を施し、SOC(state of charge)100%で60℃にて24時間エージング処理して、電池No.1のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 1>
LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (LNCM) as the positive electrode active material powder, AB as the conductive material, and PVDF as the binder are used as LNCM: AB: PVDF = 90: 8: 2. A paste for forming a positive electrode active material layer was prepared by mixing with N-methylpyrrolidone (NMP) in a mass ratio of. This paste was applied in strips on both sides of an aluminum foil (positive electrode current collector) (application amount: 6 mg / cm 2 per side) and dried to prepare a positive electrode.
Further, graphite (C) as a negative electrode active material, CMC as a thickener, and SBR as a binder are mixed with ion-exchanged water at a mass ratio of C: CMC: SBR = 98: 1: 1. , A paste for forming a negative electrode active material layer was prepared. This paste was applied to both sides of a copper foil (negative electrode current collector) in a strip shape (application amount: 3 mg / cm 2 per side) and dried to prepare a negative electrode.
Boehmite, an acrylic polymer as a binder, and CMC as a thickener are mixed with ion-exchanged water at a mass ratio of boehmite: acrylic polymer: CMC = 95: 2.5: 2.5 to withstand heat resistance. A coating liquid for layer formation was prepared. This coating liquid is applied to one side of a sheet-shaped separator base material (a porous sheet having a three-layer structure of PP / PE / PP with an average thickness of 20 μm) (application amount: 0.75 mg / cm 2 ) and dried. To prepare a separator.
The prepared positive electrode, negative electrode, and separator were laminated so that the separator was interposed between the positive and negative electrodes, and wound to obtain an electrode body. At this time, the heat-resistant layer of the separator was made to face the negative electrode.
The prepared electrode body was housed in a battery case. Subsequently, a non-aqueous electrolyte was injected through the opening of the battery case, and the opening was hermetically sealed to prepare a lithium ion secondary battery assembly. The non-aqueous electrolyte contains a mixed solvent containing ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of EC: EMC: DMC = 3: 3: 4, and a supporting salt. LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.1 mol / L. After the electrode body was sufficiently impregnated with a non-aqueous electrolyte, the lithium ion secondary battery assembly was initially charged and aged at 60 ° C. at 60 ° C. with 100% SOC (state of charge) for 24 hours. A lithium ion secondary battery of 1 was obtained.

<電池No.2の作製>
正極活物質粉末としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3(LNCM)と、導電材としてのABと、バインダとしてのPVDFと、Na含有ゼオライトとを、LNCM:AB:PVDF:Na含有ゼオライト=90:8:2:5の質量比でN−メチルピロリドン(NMP)と混合し、正極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、アルミニウム箔(正極集電体)の両面に帯状に塗布し(塗布量:片面あたり6.3mg/cm)、乾燥して正極を作製した。
この正極を用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.2のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 2>
LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (LNCM) as a positive electrode active material powder, AB as a conductive material, PVDF as a binder, and Na-containing zeolite are used as LNCM: AB: PVDF: A paste for forming a positive electrode active material layer was prepared by mixing with N-methylpyrrolidone (NMP) at a mass ratio of Na-containing zeolite = 90: 8: 2: 5. This paste was applied in strips on both sides of an aluminum foil (positive electrode current collector) (application amount: 6.3 mg / cm 2 per side) and dried to prepare a positive electrode.
Except for using this positive electrode, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. A lithium ion secondary battery of 2 was obtained.

<電池No.3の作製>
ベーマイトと、Na含有ゼオライトと、バインダとしてのアクリル系ポリマーと、増粘剤としてのCMCとを、ベーマイト:Na含有ゼオライト:アクリル系ポリマー:CMC=55:40:2.5:2.5の質量比でイオン交換水と混合して、耐熱層形成用の塗工液を調製した。この塗工液を、シート状のセパレータ基材(平均厚み20μmのPP/PE/PPの三層構造の多孔性シート)の片面に塗布し(塗布量:0.75mg/cm)、乾燥してセパレータを作製した。
このセパレータを用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.3のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 3>
The mass of boehmite, Na-containing zeolite, acrylic polymer as a binder, and CMC as a thickener, boehmite: Na-containing zeolite: acrylic polymer: CMC = 55: 40: 2.5: 2.5. A coating liquid for forming a heat-resistant layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This coating liquid is applied to one side of a sheet-shaped separator base material (a porous sheet having a three-layer structure of PP / PE / PP with an average thickness of 20 μm) (application amount: 0.75 mg / cm 2 ) and dried. To prepare a separator.
Except for using this separator, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. A lithium ion secondary battery of 3 was obtained.

<電池No.4の作製>
ベーマイトと、Na含有ゼオライトと、バインダとしてのアクリル系ポリマーと、増粘剤としてのCMCとを、ベーマイト:Na含有ゼオライト:アクリル系ポリマー:CMC=55:40:2.5:2.5の質量比でイオン交換水と混合して、耐熱層形成用の塗工液を調製した。この塗工液を、シート状のセパレータ基材(平均厚み20μmのPP/PE/PPの三層構造の多孔性シート)の片面に塗布し(塗布量:0.75mg/cm)、乾燥してセパレータを作製した。
このセパレータを用い、電極体作製時に、セパレータの耐熱層が正極に対向するようにした以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.4のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 4>
The mass of boehmite, Na-containing zeolite, acrylic polymer as a binder, and CMC as a thickener, boehmite: Na-containing zeolite: acrylic polymer: CMC = 55: 40: 2.5: 2.5. A coating liquid for forming a heat-resistant layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This coating liquid is applied to one side of a sheet-shaped separator base material (a porous sheet having a three-layer structure of PP / PE / PP with an average thickness of 20 μm) (application amount: 0.75 mg / cm 2 ) and dried. To prepare a separator.
Using this separator, the battery No. 1 was used, except that the heat-resistant layer of the separator was made to face the positive electrode when the electrode body was manufactured. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. A lithium ion secondary battery of 4 was obtained.

<電池No.5の作製>
負極活物質としての黒鉛(C)と、増粘剤としてのCMCと、バインダとしてのSBRと、Na含有ゼオライトとを、C:CMC:SBR:Na含有ゼオライト=98:1:1:9の質量比でイオン交換水と混合して、負極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、銅箔(負極集電体)の両面に帯状に塗布し(塗布量:片面あたり3.3mg/cm)、乾燥して負極を作製した。
この負極を用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.5のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 5>
The mass of graphite (C) as a negative electrode active material, CMC as a thickener, SBR as a binder, and Na-containing zeolite as C: CMC: SBR: Na-containing zeolite = 98: 1: 1: 9. A paste for forming a negative electrode active material layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This paste was applied to both sides of a copper foil (negative electrode current collector) in a strip shape (application amount: 3.3 mg / cm 2 per side) and dried to prepare a negative electrode.
Except for using this negative electrode, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. A lithium ion secondary battery of 5 was obtained.

<電池No.6の作製>
正極活物質粉末としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3(LNCM)と、導電材としてのABと、バインダとしてのPVDFと、Li含有ゼオライトとを、LNCM:AB:PVDF:Li含有ゼオライト=90:8:2:5の質量比でN−メチルピロリドン(NMP)と混合し、正極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、アルミニウム箔(正極集電体)の両面に帯状に塗布し(塗布量:片面あたり6.3mg/cm)、乾燥して正極を作製した。
この正極を用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.6のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 6>
LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (LNCM) as a positive electrode active material powder, AB as a conductive material, PVDF as a binder, and Li-containing zeolite are used as LNCM: AB: PVDF: A paste for forming a positive electrode active material layer was prepared by mixing with N-methylpyrrolidone (NMP) at a mass ratio of Li-containing zeolite = 90: 8: 2: 5. This paste was applied in strips on both sides of an aluminum foil (positive electrode current collector) (application amount: 6.3 mg / cm 2 per side) and dried to prepare a positive electrode.
Except for using this positive electrode, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. A lithium ion secondary battery of 6 was obtained.

<電池No.7の作製>
ベーマイトと、Li含有ゼオライトと、バインダとしてのアクリル系ポリマーと、増粘剤としてのCMCとを、ベーマイト:Li含有ゼオライト:アクリル系ポリマー:CMC=55:40:2.5:2.5の質量比でイオン交換水と混合して、耐熱層形成用の塗工液を調製した。この塗工液を、シート状のセパレータ基材(平均厚み20μmのPP/PE/PPの三層構造の多孔性シート)の片面に塗布し(塗布量:0.75mg/cm)、乾燥してセパレータを作製した。
このセパレータを用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.7のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 7>
The mass of boehmite, Li-containing zeolite, acrylic polymer as a binder, and CMC as a thickener, boehmite: Li-containing zeolite: acrylic polymer: CMC = 55: 40: 2.5: 2.5. A coating liquid for forming a heat-resistant layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This coating liquid is applied to one side of a sheet-shaped separator base material (a porous sheet having a three-layer structure of PP / PE / PP with an average thickness of 20 μm) (application amount: 0.75 mg / cm 2 ) and dried. To prepare a separator.
Except for using this separator, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. A lithium ion secondary battery of 7 was obtained.

<電池No.8の作製>
ベーマイトと、Li含有ゼオライトと、バインダとしてのアクリル系ポリマーと、増粘剤としてのCMCとを、ベーマイト:Li含有ゼオライト:アクリル系ポリマー:CMC=55:40:2.5:2.5の質量比でイオン交換水と混合して、耐熱層形成用の塗工液を調製した。この塗工液を、シート状のセパレータ基材(平均厚み20μmのPP/PE/PPの三層構造の多孔性シート)の片面に塗布し(塗布量:0.75mg/cm)、乾燥してセパレータを作製した。
このセパレータを用い、電極体作製時に、セパレータの耐熱層が正極に対向するようにした以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.8のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 8>
The mass of boehmite, Li-containing zeolite, acrylic polymer as a binder, and CMC as a thickener, boehmite: Li-containing zeolite: acrylic polymer: CMC = 55: 40: 2.5: 2.5. A coating liquid for forming a heat-resistant layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This coating liquid is applied to one side of a sheet-shaped separator base material (a porous sheet having a three-layer structure of PP / PE / PP with an average thickness of 20 μm) (application amount: 0.75 mg / cm 2 ) and dried. To prepare a separator.
Using this separator, the battery No. 1 was used except that the heat-resistant layer of the separator was made to face the positive electrode when the electrode body was manufactured. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. A lithium ion secondary battery of 8 was obtained.

<電池No.9の作製>
負極活物質としての黒鉛(C)と、増粘剤としてのCMCと、バインダとしてのSBRと、Li含有ゼオライトとを、C:CMC:SBR:Li含有ゼオライト=98:1:1:9の質量比でイオン交換水と混合して、負極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、銅箔(負極集電体)の両面に帯状に塗布し(塗布量:片面あたり3.3mg/cm)、乾燥して負極を作製した。
この負極を用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.9のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 9>
Graphite (C) as a negative electrode active material, CMC as a thickener, SBR as a binder, and Li-containing zeolite have a mass ratio of C: CMC: SBR: Li-containing zeolite = 98: 1: 1: 9. A paste for forming a negative electrode active material layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This paste was applied to both sides of a copper foil (negative electrode current collector) in a strip shape (application amount: 3.3 mg / cm 2 per side) and dried to prepare a negative electrode.
Except for using this negative electrode, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. A lithium ion secondary battery of 9 was obtained.

<電池No.10の作製>
正極活物質粉末としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3(LNCM)と、導電材としてのABと、バインダとしてのPVDFと、Ag含有ゼオライトとを、LNCM:AB:PVDF:Ag含有ゼオライト=90:8:2:5の質量比でN−メチルピロリドン(NMP)と混合し、正極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、アルミニウム箔(正極集電体)の両面に帯状に塗布し(塗布量:片面あたり6.3mg/cm)、乾燥して正極を作製した。
この正極を用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.10のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 10>
LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (LNCM) as a positive electrode active material powder, AB as a conductive material, PVDF as a binder, and Ag-containing zeolite are used as LNCM: AB: PVDF: Ag-containing zeolite = 90: 8: 2: 5 was mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) at a mass ratio to prepare a paste for forming a positive electrode active material layer. This paste was applied in strips on both sides of an aluminum foil (positive electrode current collector) (application amount: 6.3 mg / cm 2 per side) and dried to prepare a positive electrode.
Except for using this positive electrode, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. Ten lithium ion secondary batteries were obtained.

<電池No.11の作製>
ベーマイトと、Ag含有ゼオライトと、バインダとしてのアクリル系ポリマーと、増粘剤としてのCMCとを、ベーマイト:Ag含有ゼオライト:アクリル系ポリマー:CMC=55:40:2.5:2.5の質量比でイオン交換水と混合して、耐熱層形成用の塗工液を調製した。この塗工液を、シート状のセパレータ基材(平均厚み20μmのPP/PE/PPの三層構造の多孔性シート)の片面に塗布し(塗布量:0.75mg/cm)、乾燥してセパレータを作製した。
このセパレータを用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.11のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 11>
The mass of boehmite, Ag-containing zeolite, acrylic polymer as a binder, and CMC as a thickener, boehmite: Ag-containing zeolite: acrylic polymer: CMC = 55: 40: 2.5: 2.5. A coating liquid for forming a heat-resistant layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This coating liquid is applied to one side of a sheet-shaped separator base material (a porous sheet having a three-layer structure of PP / PE / PP with an average thickness of 20 μm) (application amount: 0.75 mg / cm 2 ) and dried. To prepare a separator.
Except for using this separator, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. Eleven lithium-ion secondary batteries were obtained.

<電池No.12の作製>
ベーマイトと、Ag含有ゼオライトと、バインダとしてのアクリル系ポリマーと、増粘剤としてのCMCとを、ベーマイト:Ag含有ゼオライト:アクリル系ポリマー:CMC=55:40:2.5:2.5の質量比でイオン交換水と混合して、耐熱層形成用の塗工液を調製した。この塗工液を、シート状のセパレータ基材(平均厚み20μmのPP/PE/PPの三層構造の多孔性シート)の片面に塗布し(塗布量:0.75mg/cm)、乾燥してセパレータを作製した。
このセパレータを用い、電極体作製時に、セパレータの耐熱層が正極に対向するようにした以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.12のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 12>
The mass of boehmite, Ag-containing zeolite, acrylic polymer as a binder, and CMC as a thickener, boehmite: Ag-containing zeolite: acrylic polymer: CMC = 55: 40: 2.5: 2.5. A coating liquid for forming a heat-resistant layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This coating liquid is applied to one side of a sheet-shaped separator base material (a porous sheet having a three-layer structure of PP / PE / PP with an average thickness of 20 μm) (application amount: 0.75 mg / cm 2 ) and dried. To prepare a separator.
Using this separator, the battery No. 1 was used except that the heat-resistant layer of the separator was made to face the positive electrode when the electrode body was manufactured. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. Twelve lithium-ion secondary batteries were obtained.

<電池No.13の作製>
負極活物質としての黒鉛(C)と、増粘剤としてのCMCと、バインダとしてのSBRと、Ag含有ゼオライトとを、C:CMC:SBR:Ag含有ゼオライト=98:1:1:9の質量比でイオン交換水と混合して、負極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、銅箔(負極集電体)の両面に帯状に塗布し(塗布量:片面あたり3.3mg/cm)、乾燥して負極を作製した。
この負極を用いた以外は、電池No.1の作製手順と同様にして電池No.13のリチウムイオン二次電池を得た。
<Battery No. Preparation of 13>
The mass of graphite (C) as a negative electrode active material, CMC as a thickener, SBR as a binder, and Ag-containing zeolite as C: CMC: SBR: Ag-containing zeolite = 98: 1: 1: 9. A paste for forming a negative electrode active material layer was prepared by mixing with ion-exchanged water in a ratio. This paste was applied to both sides of a copper foil (negative electrode current collector) in a strip shape (application amount: 3.3 mg / cm 2 per side) and dried to prepare a negative electrode.
Except for using this negative electrode, the battery No. Battery No. 1 was prepared in the same manner as in No. 1. Thirteen lithium-ion secondary batteries were obtained.

<初期限界電流値評価>
No.1〜No.13のリチウムイオン二次電池を、−10℃の環境下に置き、所定の電流値で、5秒間充電、10分間休止、5秒間放電、10分間休止を1サイクルとする充放電サイクルを1000サイクル実施した。その後、各リチウムイオン二次電池を解体し、負極上での金属リチウムの析出の有無を確認した。負極上での金属リチウムの析出が確認されなかった電流値のうち、最大の電流値を限界電流値とした。No.1に係るリチウムイオン二次電池の限界電流値を基準としたときの、No.2〜No.13に係るリチウムイオン二次電池の限界電流値の比を百分率(%)で求めた。結果を表1に示す。
<Evaluation of initial limit current value>
No. 1-No. The 13 lithium-ion secondary batteries are placed in an environment of -10 ° C, charged for 5 seconds at a predetermined current value, paused for 10 minutes, discharged for 5 seconds, and charged / discharged for 1000 cycles with a pause of 10 minutes as one cycle. Carried out. After that, each lithium ion secondary battery was disassembled, and the presence or absence of precipitation of metallic lithium on the negative electrode was confirmed. Of the current values in which precipitation of metallic lithium was not confirmed on the negative electrode, the maximum current value was set as the limit current value. No. No. 1 when the limit current value of the lithium ion secondary battery according to No. 1 is used as a reference. 2-No. The ratio of the critical current values of the lithium ion secondary battery according to No. 13 was determined as a percentage (%). The results are shown in Table 1.

<耐久後限界電流値評価>
No.1〜No.13に係るリチウムイオン二次電池を、75℃の高温環境下で60日間保管して劣化させた。その後No.1〜No.13に係るリチウムイオン二次電池を、−10℃の環境下に置き、所定の電流値で、5秒間充電、10分間休止、5秒間放電、10分間休止を1サイクルとする充放電サイクルを1000サイクル実施した。その後、各リチウムイオン二次電池を解体し、負極上での金属リチウムの析出の有無を確認した。負極上での金属リチウムの析出が確認されなかった電流値のうち、最大の電流値を限界電流値とした。No.1に係るリチウムイオン二次電池の限界電流値を基準としたときの、No.2〜No.13に係るリチウムイオン二次電池の限界電流値の比を百分率(%)で求めた。結果を表1に示す。
<Evaluation of limit current value after durability>
No. 1-No. The lithium ion secondary battery according to No. 13 was stored for 60 days in a high temperature environment of 75 ° C. and deteriorated. After that, No. 1-No. The lithium ion secondary battery according to No. 13 is placed in an environment of −10 ° C., charged at a predetermined current value for 5 seconds, paused for 10 minutes, discharged for 5 seconds, and charged / discharged with 1000 pauses for 10 minutes. A cycle was carried out. After that, each lithium ion secondary battery was disassembled, and the presence or absence of precipitation of metallic lithium on the negative electrode was confirmed. Of the current values in which precipitation of metallic lithium was not confirmed on the negative electrode, the maximum current value was set as the limit current value. No. No. 1 when the limit current value of the lithium ion secondary battery according to No. 1 is used as a reference. 2-No. The ratio of the critical current values of the lithium ion secondary battery according to No. 13 was determined as a percentage (%). The results are shown in Table 1.

Figure 0006894201
Figure 0006894201

表1において、限界電流値比の値が大きいほど、金属リチウム析出耐性が高いことを意味する。No.1の電池とNo.2〜No.4の電池との比較により、通常のゼオライト(即ち、Na含有ゼオライト)を用いた場合、正極活物質から溶出した金属イオンをトラップすることができるため、金属リチウム析出耐性が少し向上している。しかしながら、No.5の電池では、金属リチウム析出耐性が悪化した。これは、正極活物質から溶出した金属イオンは、負極表面で析出してしまうため、ゼオライトを負極活物質層内に配置しても溶出した金属イオンをほとんどトラップすることができないことに加えて、負極活物質中に電子伝導性が低いものを混合することになり、負極の電子伝導性が悪化したためと考えられる。
No.6〜No.9の電池では、通常のゼオライト(即ち、Na含有ゼオライト)に代えてLi含有ゼオライトを用いたが、No.2〜No.5の電池と同様の結果が得られた。
一方、No.10〜No.13の電池では、通常のゼオライト(即ち、Na含有ゼオライト)に代えてAg含有ゼオライトを用いたが、No.10〜No.12の電池では、金属リチウム析出耐性が大幅に向上した。これは、正極活物質層内、正極活物質層表面、セパレータ表面、およびセパレータ内の少なくともいずれかに配置されたAg含有ゼオライトが、正極活物質から溶出した金属イオンをトラップすることができることに加えて、ゼオライトのイオン交換によって放出されたAgイオンが負極で還元されて負極活物質表面にAgの被膜を形成し、これにより負極の抵抗が低減したためと考えられる。これに対し、Ag含有ゼオライトを負極活物質層内に配置したNo.13の電池では、No.5の電池と同様の結果が得られた。これは、Ag含有ゼオライトを負極活物質層内に配置しても、溶出した金属イオンをほとんどトラップすることができずにAgイオンの放出が起こらず、また、負極活物質中に電子伝導性が低いものを混合することとなって負極の電子伝導性が悪化したためと考えられる。
以上のことから、正極活物質層内、正極活物質層表面、セパレータ表面、およびセパレータ内の少なくともいずれかに、Ag含有ゼオライトが配置されている、本実施形態に係る非水電解質二次電池は、繰り返し充放電時の金属リチウム析出耐性が高いことがわかる。
In Table 1, the larger the value of the limit current value ratio, the higher the metal lithium precipitation resistance. No. Battery No. 1 and No. 2-No. Compared with the battery of No. 4, when ordinary zeolite (that is, Na-containing zeolite) is used, metal ions eluted from the positive electrode active material can be trapped, so that the metal lithium precipitation resistance is slightly improved. However, No. In the battery of No. 5, the metal lithium precipitation resistance deteriorated. This is because the metal ions eluted from the positive electrode active material are precipitated on the surface of the negative electrode. Therefore, even if the zeolite is placed in the negative electrode active material layer, the eluted metal ions can hardly be trapped. It is considered that this is because the negative electrode active material is mixed with a material having low electron conductivity, and the electron conductivity of the negative electrode is deteriorated.
No. 6 to No. In the battery of No. 9, Li-containing zeolite was used instead of normal zeolite (that is, Na-containing zeolite). 2-No. The same result as the battery of No. 5 was obtained.
On the other hand, No. 10-No. In the battery of No. 13, Ag-containing zeolite was used instead of normal zeolite (that is, Na-containing zeolite). 10-No. In the battery of 12, the metal lithium precipitation resistance was significantly improved. This is because the Ag-containing zeolite disposed in at least one of the positive electrode active material layer, the positive electrode active material layer surface, the separator surface, and the separator can trap the metal ions eluted from the positive electrode active material. It is considered that the Ag ions released by the ion exchange of the zeolite were reduced at the negative electrode to form an Ag film on the surface of the negative electrode active material, which reduced the resistance of the negative electrode. On the other hand, No. 2 in which Ag-containing zeolite was arranged in the negative electrode active material layer. In the 13th battery, No. The same result as the battery of No. 5 was obtained. This is because even if the Ag-containing zeolite is placed in the negative electrode active material layer, the eluted metal ions can hardly be trapped and the Ag ions are not released, and the negative electrode active material has electron conductivity. It is probable that the electron conductivity of the negative electrode deteriorated due to the mixing of low-grade ones.
From the above, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment, wherein the Ag-containing zeolite is arranged in at least one of the positive electrode active material layer, the positive electrode active material layer surface, the separator surface, and the separator. It can be seen that the metal zeolite precipitation resistance during repeated charging and discharging is high.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above.

20 捲回電極体
30 電池ケース
36 安全弁
42 正極端子
42a 正極集電板
44 負極端子
44a 負極集電板
50 正極シート(正極)
52 正極集電体
52a 正極活物質層非形成部分
54 正極活物質層
60 負極シート(負極)
62 負極集電体
62a 負極活物質層非形成部分
64 負極活物質層
70 セパレータシート(セパレータ)
100 リチウムイオン二次電池
20 Winding electrode body 30 Battery case 36 Safety valve 42 Positive electrode terminal 42a Positive electrode current collector plate 44 Negative electrode terminal 44a Negative electrode current collector plate 50 Positive electrode sheet (positive electrode)
52 Positive electrode current collector 52a Positive electrode active material layer non-formed portion 54 Positive electrode active material layer 60 Negative electrode sheet (negative electrode)
62 Negative electrode current collector 62a Negative electrode active material layer non-formed portion 64 Negative electrode active material layer 70 Separator sheet (separator)
100 lithium ion secondary battery

Claims (1)

正極活物質を含有する正極活物質層を備える正極、負極、および該正負極間に介在するセパレータを有する電極体と、
非水電解質と、
を含む非水電解質二次電池であって、
前記正極活物質層内、前記正極活物質層表面、前記セパレータ表面、および前記セパレータ内の少なくともいずれかに、Ag含有ゼオライトが配置されている、
非水電解質二次電池。
A positive electrode having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode, and an electrode body having a separator interposed between the positive and negative electrodes.
With non-aqueous electrolyte
A non-aqueous electrolyte secondary battery containing
Ag-containing zeolite is arranged in at least one of the positive electrode active material layer, the positive electrode active material layer surface, the separator surface, and the separator.
Non-aqueous electrolyte secondary battery.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020090591A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Secondary battery
KR20220123097A (en) * 2019-12-31 2022-09-05 패서픽 인더스트리얼 디벨럽먼트 코퍼레이션 Inorganic trapping agent mixtures used in electrochemical cells

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000077103A (en) * 1998-08-31 2000-03-14 Hitachi Ltd Lithium secondary battery and apparatus
JP2001319687A (en) * 2000-05-10 2001-11-16 Japan Science & Technology Corp Lithium-ion secondary battery
KR100907624B1 (en) * 2005-10-26 2009-07-15 주식회사 엘지화학 Secondary battery with improved lifespan by removing metal ions
JP2008146963A (en) * 2006-12-08 2008-06-26 Sony Corp Separator for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and battery pack
JP5309927B2 (en) * 2008-11-28 2013-10-09 株式会社豊田中央研究所 Non-aqueous lithium ion secondary battery
KR101358761B1 (en) * 2011-05-03 2014-02-07 주식회사 엘지화학 A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same
JP2015118878A (en) * 2013-12-19 2015-06-25 国立大学法人愛媛大学 Electrolyte for secondary battery and secondary battery including the same

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