JP7286559B2 - Electrode group, non-aqueous electrolyte secondary battery, battery pack and vehicle - Google Patents

Electrode group, non-aqueous electrolyte secondary battery, battery pack and vehicle Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、電極群、非水電解質二次電池、電池パック及び車両に関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to electrode groups, nonaqueous electrolyte secondary batteries, battery packs, and vehicles.

近年、高エネルギー密度電池として、リチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池の研究開発が盛んに進められている。非水電解質二次電池は、ハイブリッド自動車や、電気自動車、携帯電話基地局の無停電電源用などの電源として期待されている。特に、Li/Li基準で4.7Vの放電電位と、高い放電電位を有するリチウムニッケルマンガン酸化物(Lithium Nickel Manganese Oxide:LNMO)を正極活物質として正極に用いた電池は高エネルギー密度化が可能になるため、注目されている。 In recent years, research and development of non-aqueous electrolyte secondary batteries, such as lithium ion secondary batteries, have been actively promoted as high energy density batteries. Non-aqueous electrolyte secondary batteries are expected as power sources for hybrid vehicles, electric vehicles, and uninterruptible power sources for mobile phone base stations. In particular, a battery using lithium nickel manganese oxide (LNMO), which has a discharge potential of 4.7 V based on Li/Li + and a high discharge potential, as a positive electrode active material for a positive electrode has a high energy density. It is attracting attention because it is possible.

しかし、LNMOは放電電位が非常に貴であるが故、正極で非水電解質に含まれる有機溶媒の分解が起こり、ガスが発生し、電池が膨れやすいことが課題となっていた。 However, since LNMO has a very noble discharge potential, decomposition of the organic solvent contained in the non-aqueous electrolyte occurs at the positive electrode, gas is generated, and the battery tends to swell.

特許文献1では、活物質全体をリチウム導電性ガラスで被覆し、有機溶媒との接触を抑えてガス発生を抑制している。しかしながら、リチウム導電性ガラスは有機溶媒よりもリチウムイオン導電性が低いため、リチウム導電性ガラスで活物質を被覆すると、抵抗が高くなってしまうことや、レート特性が悪くなるといった問題がある。 In Patent Document 1, the entire active material is covered with lithium conductive glass to suppress contact with an organic solvent, thereby suppressing gas generation. However, since the lithium conductive glass has lower lithium ion conductivity than the organic solvent, the coating of the active material with the lithium conductive glass raises the problem that the resistance increases and the rate characteristics deteriorate.

特開2003-173770号公報JP-A-2003-173770

ガス発生を抑制し、レート特性の良い高電池電圧の非水電解質二次電池を実現する電極群を提供する。 Provided is an electrode group that suppresses gas generation and realizes a non-aqueous electrolyte secondary battery with good rate characteristics and high battery voltage.

本実施形態に係る電極群は、正極活物質としてリチウム複合酸化物LiMMn2-x(0<X≦0.5、MはNi、Cr、Fe、Cu、Co、Mg及びMoからなる群れより選ばれる少なくとも1つ)を含む正極と、負極活物質を含む負極と、負極と正極の間に固体電解質及びアルミナを有する無機化合物の少なくとも一方を含む複合電解質層とセパレータと、を備え、複合電解質層の密度が1.0g/cc以上2.2g/cc以下である。 The electrode group according to the present embodiment includes lithium composite oxide LiM x Mn 2-x O 4 (0<X≦0.5, M is selected from Ni, Cr, Fe, Cu, Co, Mg and Mo) as a positive electrode active material. a positive electrode containing at least one selected from the group consisting of: a negative electrode containing a negative electrode active material; and a composite electrolyte layer containing at least one of a solid electrolyte and an inorganic compound having alumina between the negative electrode and the positive electrode, and a separator. , the density of the composite electrolyte layer is 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less.

第1の実施形態に係る電極群の断面概念図。FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view of an electrode group according to the first embodiment; 第2の実施形態の非水電解質二次電池の一例を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery of 2nd Embodiment. 図2のA部の拡大断面模式図。The enlarged cross-sectional schematic diagram of the A part of FIG. 第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の他の例を示す部分切欠斜視図。FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing another example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment; 図4のB部の拡大断面模式図。The enlarged cross-sectional schematic diagram of the B section of FIG. 第3の実施形態に係る組電池の一例を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows an example of the assembled battery which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る一例の電池パックを示す分解斜視図。FIG. 11 is an exploded perspective view showing an example battery pack according to a third embodiment; 図7の電池パックの電気回路を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing an electric circuit of the battery pack of FIG. 7; 第4の実施形態に係る一例の車両を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows roughly the vehicle of an example which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係る一例の車両を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows roughly the vehicle of an example which concerns on 4th Embodiment.

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code|symbol shall be attached|subjected to the common structure through embodiment, and the overlapping description is abbreviate|omitted. In addition, each drawing is a schematic diagram for explaining the embodiments and promoting understanding thereof, and there are places where the shapes, dimensions, ratios, etc. are different from the actual device, but these are the following explanations and known techniques. Consideration can be taken into consideration and the design can be changed as appropriate.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る電極群の断面概念図である。図1aに示される第1の実施形態に係る電極群は、正極5、複合電解質層8、セパレータ4、負極3を備えている。図1bに示される第1の実施形態に係る電極群は、正極5、セパレータ4、複合電解質層8、負極3を備えている。図1bに示される第1の実施形態に係る電極群は、正極5、複合電解質層8、セパレータ4、複合電解質層8、負極3を備えている。電極群を構成する複合電解質層、セパレータ、正極、負極について具体的に説明する。正極と負極を総称して記載するとき、電極と表記する場合もある。
(First embodiment)
FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of an electrode group according to the first embodiment. The electrode assembly according to the first embodiment shown in FIG. 1a comprises a positive electrode 5, a composite electrolyte layer 8, a separator 4 and a negative electrode 3. The electrode assembly according to the first embodiment shown in FIG. 1b comprises a positive electrode 5, a separator 4, a composite electrolyte layer 8 and a negative electrode 3. The electrode group according to the first embodiment shown in FIG. The composite electrolyte layer, the separator, the positive electrode, and the negative electrode that constitute the electrode group will be specifically described. When the positive electrode and the negative electrode are collectively described, they may also be described as electrodes.

(複合電解質層)
複合電解質層は、正極と負極の間に形成され、複合電解質層の密度は1.0g/cc以上2.2g/cc以下である。複合電解質層は後述する固体電解質を含み、固体電解質は、25℃におけるリチウムイオン伝導率は1×10-10S/cm以上が好ましい。複合電解質層は、結着材と混合して負極上や正極上に形成することができる。そのため、図1aや図1bのように配置することができ、複合電解質層、後述するセパレータ、電極の順に配置させることができる。また、図1cで示すように、セパレータの主面の両方に複合電解質層を配置しても良いよい。つまり、正極、負極の両方に対面するように複合電解質層を形成することができる。複合電解質層を形成する際は、電極上に直接塗布するなどして形成しても良いし、セパレータ上に塗布するなどして形成してもよい。セパレータ、複合電解質層、電極の順になるようにしても良いし、セパレータを介して電極と対面させる、つまり複合電解質、セパレータ、電極の順になるようにしてもよい。複合電解質層は固体電解質粒子以外に無機粒子、可塑剤、分散材などを含んでいても構わない。電極と複合電解質及びセパレータと複合電解質は必ずしも接している必要はない。
(composite electrolyte layer)
The composite electrolyte layer is formed between the positive electrode and the negative electrode, and has a density of 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less. The composite electrolyte layer contains a solid electrolyte, which will be described later, and the solid electrolyte preferably has a lithium ion conductivity of 1×10 −10 S/cm or more at 25° C. The composite electrolyte layer can be mixed with a binder and formed on the negative electrode or the positive electrode. Therefore, they can be arranged as shown in FIGS. 1a and 1b, in which the composite electrolyte layer, the later-described separator, and the electrodes can be arranged in this order. Alternatively, composite electrolyte layers may be disposed on both major surfaces of the separator, as shown in FIG. 1c. That is, the composite electrolyte layer can be formed so as to face both the positive electrode and the negative electrode. When forming the composite electrolyte layer, it may be formed by coating directly on the electrode, or may be formed by coating on the separator. The order may be the separator, the composite electrolyte layer, and the electrode, or the electrodes may be faced via the separator, that is, the order may be the composite electrolyte, the separator, and the electrode. The composite electrolyte layer may contain inorganic particles, a plasticizer, a dispersing agent, etc. in addition to the solid electrolyte particles. The electrode and the composite electrolyte and the separator and the composite electrolyte do not necessarily have to be in contact with each other.

複合電解質層の密度は1.0g/cc以上2.2g/cc以下であることで、非水電解質が含む有機溶媒の分解物の移動が抑制でき、かつ複合電解質層が非水電解質を適度に保持することができる。有機溶媒の分解物とは、例えば水やアルコールなどがある。有機溶媒の分解物の移動とは、生じた有機溶媒の分解物がセパレータを介して正負極の電極間を移動することである。有機溶媒の分解物が移動することで、例えば正極で発生した分解物が移動し負極上で還元され、水素などになり、ガス発生が促進される。そのため、有機溶媒の分解物の移動が抑制できることで二次電池でのガス発生を抑制することができ、寿命性能を向上させることができる。また、適度に非水電解質を保持できることで、リチウムイオンが移動することができる。 When the density of the composite electrolyte layer is 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less, the movement of decomposition products of the organic solvent contained in the non-aqueous electrolyte can be suppressed, and the composite electrolyte layer can moderately absorb the non-aqueous electrolyte. can hold. Decomposition products of organic solvents include, for example, water and alcohol. The migration of the decomposition products of the organic solvent means that the generated decomposition products of the organic solvent move between the positive and negative electrodes via the separator. By moving the decomposition products of the organic solvent, for example, the decomposition products generated at the positive electrode move and are reduced on the negative electrode to become hydrogen or the like, promoting gas generation. Therefore, since the movement of decomposition products of the organic solvent can be suppressed, the generation of gas in the secondary battery can be suppressed, and the life performance can be improved. In addition, lithium ions can move because the non-aqueous electrolyte can be appropriately retained.

複合電解質層の密度が1.0g/cc未満であると有機溶媒の分解物の移動を抑制できず、2.2g/ccより大きいとセパレータの非水電解質の保持力が低下する。複合電解質層の非水電解質の保持力が低下するとイオン伝導性が低下するため、好ましくない。複合電解質層の密度は、さらに好ましくは1.3g/cc以上1.5g/cc以下である。この範囲であることで、有機溶媒の分解物の移動を抑制し、かつ複合電解質層の非水電解質の保持力を保つことができる。 If the density of the composite electrolyte layer is less than 1.0 g/cc, the migration of decomposition products of the organic solvent cannot be suppressed. If the holding power of the non-aqueous electrolyte in the composite electrolyte layer is lowered, the ionic conductivity is lowered, which is not preferable. The density of the composite electrolyte layer is more preferably 1.3 g/cc or more and 1.5 g/cc or less. Within this range, the migration of decomposition products of the organic solvent can be suppressed, and the retention of the non-aqueous electrolyte in the composite electrolyte layer can be maintained.

複合電解質層の密度は、複合電解質層中で実施的に均一であることが好ましい。すなわち、複合電解質層中の密度の分布が1.0g/cc以上2.2g/cc以下の範囲内に収まり、複合電解質層中の密度の分布に本発明で規定する範囲外の密度の部分が存在しない方が好ましい。複合電解質層中の密度が1.0g/cc以上2.2g/cc以下ではない部分があると、先述したように複合電解質層の非水電解質の保持力が低下する部分や、有機溶媒の分解物の移動を抑制できない部分が存在するようになるため、ガス発生の抑制や、イオン伝導性を保持できないからである。 The density of the composite electrolyte layer is preferably substantially uniform within the composite electrolyte layer. That is, the density distribution in the composite electrolyte layer falls within the range of 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less, and the density distribution in the composite electrolyte layer has a density portion outside the range defined in the present invention. Absence is preferred. If there is a portion where the density in the composite electrolyte layer is not equal to or greater than 1.0 g/cc and equal to or less than 2.2 g/cc, the retention of the non-aqueous electrolyte in the composite electrolyte layer is reduced as described above, and the organic solvent is decomposed. This is because there is a portion where the movement of matter cannot be suppressed, so that gas generation cannot be suppressed and ionic conductivity cannot be maintained.

複合電解質層の厚さは0.1μm以上100μm以下が望ましい。複合電解質層の厚さが薄すぎる場合、固体電解質層が薄すぎて有機溶媒の分解物の移動を抑えることができず、複合電解質層の厚さが厚すぎる場合、抵抗が大きくなり、寿命性能が低下する。さらに好ましくは1μm以上20μm以下である。この範囲であることで有機溶媒の分解物の移動と、複合電解質層の抵抗を抑制することが両立できるからである。 The thickness of the composite electrolyte layer is desirably 0.1 μm or more and 100 μm or less. If the thickness of the composite electrolyte layer is too thin, the solid electrolyte layer is too thin to suppress the movement of decomposition products of the organic solvent. decreases. More preferably, it is 1 μm or more and 20 μm or less. This is because, within this range, it is possible to simultaneously suppress the movement of decomposition products of the organic solvent and the resistance of the composite electrolyte layer.

複合電解質層は固体電解質を含むため、リチウムイオンのみを透過させることができる。そのため正極上や負極上、セパレータ上に複合電解質層を形成することにより、活物質を覆うことなく、陽イオンの移動を阻害せず、有機溶媒の分解物の移動を遮断できる。 Since the composite electrolyte layer contains a solid electrolyte, it can permeate only lithium ions. Therefore, by forming the composite electrolyte layer on the positive electrode, the negative electrode, and the separator, it is possible to block the movement of decomposition products of the organic solvent without blocking the movement of cations without covering the active material.

第1の実施形態に係る電極群の備えるセパレータ固体電解質の25℃におけるリチウムイオン伝導率は1×10-10S/cm以上であることが好ましい。固体電解質の25℃におけるリチウムイオン伝導率は1×10-10S/cm以上であることで粒子表面近傍のリチウムイオン濃度が高くなりやすいため、レート性能及び寿命特性を高めることができる。より好ましい固体電解質の25℃におけるリチウムイオン伝導率は、1×10-6S/cm以上であることが好ましい。固体電解質の25℃におけるリチウムイオン伝導率が1×10-6S/cm以上であると、より固体電解質表面近傍のリチウムイオン濃度が高くなりやすいため、レート性能及び寿命特性がより高まるためである。リチウムイオン伝導率の上限値は、一例によれば2×10-2S/cmである。 The lithium ion conductivity at 25° C. of the separator solid electrolyte provided in the electrode group according to the first embodiment is preferably 1×10 −10 S/cm or more. When the solid electrolyte has a lithium ion conductivity of 1×10 −10 S/cm or more at 25° C., the lithium ion concentration in the vicinity of the particle surface tends to increase, so that rate performance and life characteristics can be improved. More preferably, the solid electrolyte has a lithium ion conductivity at 25° C. of 1×10 −6 S/cm or more. When the lithium ion conductivity of the solid electrolyte at 25° C. is 1×10 −6 S/cm or more, the lithium ion concentration in the vicinity of the surface of the solid electrolyte tends to be higher, so the rate performance and life characteristics are further improved. . The upper limit of the lithium ion conductivity is according to one example 2×10 −2 S/cm.

固体電解質は、例えば、硫化物系のLiSeP系ガラスセラミックス、ペロブスカイト型構造を有する無機化合物であるリチウムランタンチタン複合酸化物(例えば、Li0.5La0.5TiO)、LISICON型構造を有する無機化合物(例えば、Li3.6Si0.60.4)、NASICON型骨格を有するLATP(Li1+xAlTi2-x(PO)(0.1≦x≦0.4)及びLi3.6Si0.6PO、アモルファス状のLIPON(Li2.9PO3.30.46)、リチウムカルシウムジルコニウム酸化物及びガーネット型構造を有する無機化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む。固体電解質の粒子として使用される無機化合物は、1種類のみであってもよく2種類以上であってもよい。固体電解質の粒子は、複数種の無機化合物の混合物からなっていてもよい。 Solid electrolytes include, for example, sulfide-based Li 2 SeP 2 S 5 -based glass ceramics, lithium-lanthanum-titanium composite oxides (e.g., Li 0.5 La 0.5 TiO 3 ), which are inorganic compounds having a perovskite structure, Inorganic compounds having a LISICON-type structure (for example, Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4 ), LATP having a NASICON-type skeleton (Li 1+x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 ) (0. 1≦x≦ 0.4 ) and Li3.6Si0.6PO4 , amorphous LIPON ( Li2.9PO3.3N0.46 ), lithium calcium zirconium oxide and garnet-type structures It contains at least one selected from the group consisting of inorganic compounds. Only one kind of inorganic compound may be used as the solid electrolyte particles, or two or more kinds thereof may be used. The particles of the solid electrolyte may consist of a mixture of inorganic compounds.

固体電解質の粒子が硫黄元素を含んでいると、硫黄成分が後述する有機電解質に溶解するため好ましくない。無機化合物粒子は硫黄元素を含まないことが好ましい。 If the particles of the solid electrolyte contain elemental sulfur, the sulfur component will dissolve in the organic electrolyte, which will be described later, which is not preferable. The inorganic compound particles preferably do not contain elemental sulfur.

好ましい無機化合物粒子は、NASICON型骨格を有するLATP、アモルファス状のLIPON、ガーネット型のリチウムランタンジルコニウム含有酸化物(例えば、LiLaZr12:LLZ)などの酸化物である。 Preferred inorganic compound particles are oxides such as LATP having a NASICON- type skeleton, amorphous LIPON, and garnet -type lithium-lanthanum-zirconium-containing oxides (for example, Li7La3Zr2O12 : LLZ ).

無機化合物粒子は、これらの中でも、ガーネット型構造を有する無機化合物であることが好ましい。ガーネット型構造を有する無機化合物は、Liイオン伝導性及び耐還元性が高く、電気化学窓が広いため好ましい。 Among these, the inorganic compound particles are preferably inorganic compounds having a garnet structure. An inorganic compound having a garnet-type structure is preferable because it has high Li ion conductivity and resistance to reduction, and has a wide electrochemical window.

固体電解質は粒子の形状をとることができる。そのため、固体電解質を固体電解質の粒子と表現する場合もある。固体電解質の形状は特に限定されるものではなく、例えば球状、楕円形状、扁平形状、繊維状等などにすることができる。 The solid electrolyte can be in the form of particles. Therefore, the solid electrolyte may be expressed as solid electrolyte particles. The shape of the solid electrolyte is not particularly limited, and may be, for example, spherical, elliptical, flat, fibrous, or the like.

固体電解質の粒子の平均粒子径は、0.1μm以上10μm以下の範囲であることが好ましい。固体電解質の粒子の平均粒子径が0.1μm未満の場合、固体電解質の粒子が含有する溶媒量が多くなり過ぎるため、非水電解質の分解反応を過剰に促進し、レート性能の低下及び電池の短寿命化など、電池性能を低下させてしまうため、好ましくない。 The average particle size of the solid electrolyte particles is preferably in the range of 0.1 μm or more and 10 μm or less. When the average particle diameter of the solid electrolyte particles is less than 0.1 μm, the amount of solvent contained in the solid electrolyte particles becomes too large, which excessively accelerates the decomposition reaction of the non-aqueous electrolyte, resulting in a decrease in rate performance and battery failure. This is not preferable because it degrades the battery performance such as shortening the life.

固体電解質粒子の平均粒子径が10μmより大きくなると、これら粒子間の空隙が増えてしまい、固体電解質粒子のイオン伝導度が低下するため好ましくない。また、固体電解質粒子の平均粒子径が大きすぎると、固体電解質粒子を電解質に混合し、正負極間に後述する複合電解質層を設ける際に、この複合電解質層を十分に薄くすることが困難となる。その結果、正負極間の距離が大きくなり、リチウムイオンの拡散抵抗が増大するため好ましくない。 If the average particle size of the solid electrolyte particles is larger than 10 μm, the voids between these particles increase, and the ionic conductivity of the solid electrolyte particles decreases, which is not preferable. Further, if the average particle diameter of the solid electrolyte particles is too large, it is difficult to make the composite electrolyte layer sufficiently thin when the solid electrolyte particles are mixed with the electrolyte and the composite electrolyte layer described later is provided between the positive and negative electrodes. Become. As a result, the distance between the positive and negative electrodes increases, and the diffusion resistance of lithium ions increases, which is not preferable.

より好ましくは0.1μm以上5μm以下の範囲である。この範囲であることで、電解質の分解反応を適度に促進し、固体電解質粒子間の空隙も適度であるため、固体電解質粒子のイオン伝導度をよりよく保つことができる。 More preferably, it is in the range of 0.1 μm or more and 5 μm or less. Within this range, the decomposition reaction of the electrolyte is moderately promoted, and the gaps between the solid electrolyte particles are moderate, so that the ionic conductivity of the solid electrolyte particles can be better maintained.

固体電解質の粒子の平均粒子径は、次のように測定することができる。電池から取り出した電極を適切な溶媒で洗浄し、乾燥を行う。洗浄に用いる溶媒としては、例えばエチルメチルカーボネートなどを用いると良い。乾燥は大気中で行う。その後、電極を電極短辺方向に切り出し、切り出した断面に対し、端から10%以上離れた位置から等間隔に10か所選ぶ。選び出した10か所に対して、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope;SEM)を用いて、10,000倍の倍率にて観察を行う。選定した1か所あたり、粒子を10粒選び、それぞれの粒子の粒径を測定する。この際、粒子は観察しやすいものを選ぶ。このように測定した結果を表計算ソフトにまとめる。極端に大きな粒子や小さな粒子を除外し、平均粒子径を算出する。 The average particle size of the solid electrolyte particles can be measured as follows. The electrodes removed from the battery are washed with a suitable solvent and dried. As a solvent used for washing, for example, ethyl methyl carbonate may be used. Drying is carried out in air. After that, the electrode is cut out in the direction of the short side of the electrode, and 10 portions are selected at equal intervals from positions 10% or more away from the edge of the cut cross section. The selected 10 locations are observed at a magnification of 10,000 using a scanning electron microscope (SEM). 10 particles are selected for each selected location, and the particle size of each particle is measured. At this time, particles that are easy to observe are selected. The results of such measurements are summarized in spreadsheet software. Exclude extremely large and small particles and calculate the average particle size.

結着材は、例えば、カーボネート類などの有機溶媒とゲル化する高分子体である。結着材の例は、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリフッ化ビリニデン(PVdF)、及びポリメチルメタクリレ-トを含む。上記結着材は、1種類を単独で使用してもよく、複数種類を混合して使用してもよい。 The binder is, for example, a polymer that gels with an organic solvent such as carbonates. Examples of binders include polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), polyvinylidene fluoride (PVdF), and polymethylmethacrylate. One type of the binder may be used alone, or a plurality of types may be mixed and used.

複合電解質層の重量に対する結着材の重量の割合は、例えば0.1重量%~10重量%の範囲内にあり、好ましくは0.5重量%~5重量%の範囲内にある。複合電解質層の重量に対する結着材の重量の割合が過度に低いと、結着力が弱くはがれやすくなり、固体電解質粒子の保持ができなくなる。逆に過度に高いと、リチウムイオンの動きを阻害し、イオンの拡散抵抗が増加する傾向になる。 The ratio of the weight of the binder to the weight of the composite electrolyte layer is, for example, in the range of 0.1 wt % to 10 wt %, preferably in the range of 0.5 wt % to 5 wt %. If the ratio of the weight of the binder to the weight of the composite electrolyte layer is too low, the binding strength is weak and the composite electrolyte layer tends to come off, making it impossible to retain the solid electrolyte particles. Conversely, if it is too high, the movement of lithium ions will be hindered, and ion diffusion resistance will tend to increase.

複合電解質層は、固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物を含むことができる。そのため、複合電解質層は固体電解質及びアルミナを有する無機化合物の少なくとも一方を含むことができる。アルミナを有する無機化合物は、例えば、ムライト(例えば化学式3Al・2SiO~2Al・SiOで表される)、コージライト(例えば化学式2MgO・2Al・5SiOで表される)、セラミックファイバー(例えばアルミナファイバー、アルカリアースシリケートウール、リフラクトリーセラミックファイバーなど)、高分子材等を含むアルミナコンポジット、シリカアルミナ(例えばゼオライトなど)などが挙げられる。アルミナを有する無機化合物には、便宜上アルミナの単体も含む。アルミナと称した場合、アルミナ単体を意味する。これらアルミナを有する無機化合物は、1種類のみ用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、上述した固体電解質とともに用いてもよい。 A composite electrolyte layer can include an inorganic compound with alumina instead of a solid electrolyte. Therefore, the composite electrolyte layer can contain at least one of a solid electrolyte and an inorganic compound having alumina. Inorganic compounds containing alumina include, for example, mullite (for example represented by the chemical formula 3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2 ), cordierite (for example represented by the chemical formula 2MgO.2Al 2 O 3 .5SiO 2 ) . ), ceramic fibers (eg, alumina fibers, alkaline earth silicate wool, refractory ceramic fibers, etc.), alumina composites containing polymer materials, etc., silica-alumina (eg, zeolite, etc.), and the like. For the sake of convenience, the inorganic compound containing alumina also includes a simple substance of alumina. When it is called alumina, it means alumina simple substance. These inorganic compounds containing alumina may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use with the solid electrolyte mentioned above.

アルミナを有する無機化合物の中で、特に好ましいのはアルミナである。複合電解質層にアルミナが含まれることで、さらにガス発生を抑制することができるためである。 Among the inorganic compounds containing alumina, alumina is particularly preferred. This is because the inclusion of alumina in the composite electrolyte layer can further suppress gas generation.

複合電解質層の重量に対するアルミナを有する無機化合物の重量の割合は、例えば10%以上90%以下である。 The ratio of the weight of the inorganic compound containing alumina to the weight of the composite electrolyte layer is, for example, 10% or more and 90% or less.

アルミナを有する無機化合物の平均粒子径は0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。0.1μm未満であるとアルミナを有する無機化合物の粒子が含有する溶媒量が多くなり過ぎるため、非水電解質の分解反応が過剰に促進し、レート特性の低下および電池の短寿命化が起き、電池性能を低下させてしまうため、好ましくない。10μmより大きいと粒子間の空隙が増えてしまい、複合電解質を薄くすることが困難になるため、好ましくない。より好ましくは0.1μm以上5μm以下である。この範囲であると、非水電解質の分解反応を適度に促進し、アルミナを有する無機化合物と固体電解質粒子間の空隙も適度であるため、複合電解質を薄く保ちつつ、イオン伝導率をよりよく保てるため、より好ましい。 The average particle size of the inorganic compound containing alumina is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. If it is less than 0.1 μm, the amount of solvent contained in the particles of the inorganic compound having alumina becomes too large, so that the decomposition reaction of the non-aqueous electrolyte is excessively promoted, resulting in a decrease in rate characteristics and a shortened battery life. This is not preferable because it lowers the battery performance. If it is larger than 10 μm, the voids between the particles increase, making it difficult to make the composite electrolyte thin, which is not preferable. More preferably, it is 0.1 μm or more and 5 μm or less. Within this range, the decomposition reaction of the non-aqueous electrolyte is moderately promoted, and the gaps between the inorganic compound having alumina and the solid electrolyte particles are also moderate, so that the composite electrolyte can be kept thin and the ionic conductivity can be better maintained. Therefore, it is more preferable.

アルミナを有する無機化合物の平均粒子径は先述した固体電解質の粒子の平均粒子径の測定方法と同様である。 The average particle size of the inorganic compound containing alumina is the same as the method for measuring the average particle size of the particles of the solid electrolyte described above.

複合電解質層の作製方法は次の通りである。
固体電解質と結着材とを混合し、電極上に塗布する。塗布する方法は均一に塗れればなんでもよく、ドクターブレード法やスプレー法、マイクログラビア法や、引き上げ法、スピンコート法などいずれでもよい。
The method for producing the composite electrolyte layer is as follows.
A solid electrolyte and a binder are mixed and applied on the electrode. Any coating method may be used as long as it can be applied uniformly, such as a doctor blade method, a spray method, a microgravure method, a pull-up method, or a spin coating method.

塗工後、乾燥し、プレスを行うことで、密度を調整することができる。プレスはロールプレス等で行い、プレス圧力は、0.15ton/mm~0.3ton/mmの範囲内で行う。プレス圧力がこの範囲にあると、複合電解質層の密度を1.0g/cc以上2.2g/cc以下とすることができる。さらに密着性(剥離強度)が高まり、且つ電体の伸び率が20%以下となり好ましい。 Density can be adjusted by drying after coating and pressing. Pressing is performed by a roll press or the like, and the pressing pressure is in the range of 0.15 ton/mm to 0.3 ton/mm. When the pressing pressure is in this range, the density of the composite electrolyte layer can be 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less. Furthermore, the adhesiveness (peel strength) is increased, and the elongation of the electric body becomes 20% or less, which is preferable.

プレス圧力が0.15ton/mm未満であると、複合電解質層の密度を1.0g/cc以上とすることができず、また剥離強度が低下し、好ましくない。また0.3ton/mmより大きいと複合電解質層の密度が高くなりすぎ、イオン伝導性が低下し、好ましくない。 If the pressing pressure is less than 0.15 ton/mm, the density of the composite electrolyte layer cannot be increased to 1.0 g/cc or more, and the peel strength is lowered, which is not preferable. On the other hand, if it is more than 0.3 ton/mm, the density of the composite electrolyte layer becomes too high and the ionic conductivity is lowered, which is not preferable.

複合電解質層の密度は、次のように測定することができる。 The density of the composite electrolyte layer can be measured as follows.

非水電解質二次電池から電極を取り出し、洗浄した後、複合電解質層を電極及びセパレータからはがし取る。はがし取った複合電解質層の厚みを定圧厚み計測器等で測定し、面積がわかる一定の大きさに切りだし、塗布前後の複合電解質層の重量を測定し、(複合電解質層のみの重量)÷(複合電解質層の厚さ)÷(切り出した複合電解質層の面積)から算出する。切り出す大きさは例えば2cm×2cmなどでよく、切り出す際は、複合電解質層の端部から5mm以内は除いて行う。複合電解質層の密度及び厚さは、5か所測定し、5か所のうち最大値、最小値を除いた平均値を用いる。
もしくは、複合電解質層を剥がすのが困難なときは、洗浄後の電極をFIB(Focused Ion Beam:集束イオンビーム)加工して、電極の断面を切り出したのち、電極をSEMで断面を観察し、厚みを測定することでも代用できる。
After removing the electrodes from the non-aqueous electrolyte secondary battery and washing them, the composite electrolyte layer is peeled off from the electrodes and the separator. Measure the thickness of the peeled-off composite electrolyte layer with a constant-pressure thickness gauge, etc., cut it into a certain size that shows the area, measure the weight of the composite electrolyte layer before and after coating, and calculate the weight of the composite electrolyte layer alone ÷ It is calculated from (thickness of composite electrolyte layer)/(area of cut composite electrolyte layer). The size to be cut out may be, for example, 2 cm×2 cm. The density and thickness of the composite electrolyte layer are measured at 5 locations, and the average value obtained by excluding the maximum and minimum values of the 5 locations is used.
Alternatively, when it is difficult to peel off the composite electrolyte layer, the electrode after washing is subjected to FIB (Focused Ion Beam) processing, a cross section of the electrode is cut out, and then the cross section of the electrode is observed with a SEM. It can be substituted by measuring the thickness.

(セパレータ)
電解質膜としては、例えば、ポリエチレン(polyethylene;PE)、ポリプロピレン(polypropylene;PP)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate;PET)、セルロース及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)のような材料から形成された多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を用いることができる。さらに多孔質フィルムに無機化合物を塗布した電解質膜も使用できる。好ましい多孔質フィルムはポリエチレン又はポリプロピレンから作られ、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるために安全性を向上できる。
(separator)
Examples of electrolyte membranes include porous films made of materials such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), cellulose, and polyvinylidene fluoride (PVdF); Synthetic resin nonwoven fabric or the like can be used. Furthermore, an electrolyte membrane obtained by applying an inorganic compound to a porous film can also be used. A preferred porous film is made of polyethylene or polypropylene, which melts at a certain temperature and can block electric current, thus improving safety.

(正極)
正極は、正極集電体と、正極活物質層とを含むことができる。正極活物質層は、正極集電体の片面又は両面に形成され得る。正極活物質層は、正極活物質と、任意に導電剤及び結着剤を含むことができる。また、正極は第1の実施形態に係る無機化合物粒子を含むこともできる。
(positive electrode)
The positive electrode can include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer. The positive electrode active material layer may be formed on one side or both sides of the positive electrode current collector. The positive electrode active material layer may contain a positive electrode active material, and optionally a conductive agent and a binder. Moreover, the positive electrode can also contain the inorganic compound particles according to the first embodiment.

正極活物質は、スピネル構造を有するリチウムニッケルマンガン酸化物LiMMn2-x(0<X≦0.5、MはNi、Cr、Fe、Cu、Co、Mg及びMoからなる群れより選ばれる少なくとも1つ)を用いる。このとき、Mは安定性が高いNiが好まれる。 The positive electrode active material is lithium nickel manganese oxide LiM x Mn 2-x O 4 (0<X≤0.5, where M is selected from the group consisting of Ni, Cr, Fe, Cu, Co, Mg and Mo) having a spinel structure. at least one selected) is used. At this time, M is preferably Ni, which has high stability.

正極は、さらに他の正極活物質を含むことができる。例えば、例えば酸化物、ポリマー等を用いることができる。また、正極活物質は、これら酸化物およびポリマー等のうち1種を含んでも良く、或いは2種以上を含んでいても良い。 The positive electrode can further contain another positive electrode active material. For example, oxides, polymers, etc. can be used. Moreover, the positive electrode active material may contain one of these oxides and polymers, or may contain two or more thereof.

他の酸化物は、例えば、リチウムを吸蔵した二酸化マンガン(MnO)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル及びリチウムマンガン複合酸化物(例えばLiMnまたはLiMnO)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えばLiFePO、LiFe1-yMnPO)、硫酸鉄(Fe(SO)、又はバナジウム酸化物(例えばV)を用いることができる。上記のx及びyは、0<x≦1、0≦y≦1であることが好ましい。 Other oxides are, for example, lithium-occluded manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide and lithium-manganese composite oxides (e.g. Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), lithium nickel composite oxides (eg, Li x NiO 2 ), lithium phosphorous oxides having an olivine structure (eg, Li x FePO 4 , Li x Fe 1-y Mny PO 4 ), iron sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), Or vanadium oxide (eg V 2 O 5 ) can be used. The above x and y are preferably 0<x≦1 and 0≦y≦1.

ポリマーとしては、例えば、ポリアニリンやポリピロールのような導電性ポリマー材料、又はジスルフィド系ポリマー材料を用いることができる。イオウ(S)、フッ化カーボンもまた活物質として使用できる。 As the polymer, for example, a conductive polymer material such as polyaniline or polypyrrole, or a disulfide-based polymer material can be used. Sulfur (S) and carbon fluoride can also be used as active materials.

正極集電体としては、アルミニウム箔又は純度99%以上のアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。アルミニウム合金としては、アルミニウムの他に、鉄、マグネシウム、亜鉛、マンガン及びケイ素よりなる群から選択される1種類以上の元素を含む合金が好ましい。例えば、Al-Fe合金、Al-Mn系合金及びAl-Mg系合金は、アルミニウムよりさらに高い強度を得ることが可能である。 As the positive electrode current collector, it is preferable to use an aluminum foil or an aluminum alloy foil with a purity of 99% or more. The aluminum alloy is preferably an alloy containing, in addition to aluminum, one or more elements selected from the group consisting of iron, magnesium, zinc, manganese and silicon. For example, Al--Fe alloys, Al--Mn based alloys and Al--Mg based alloys are capable of obtaining higher strength than aluminum.

電子導電性を高め、集電体との接触抵抗を抑えるための導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。 Examples of conductive agents for increasing electronic conductivity and suppressing contact resistance with the current collector include acetylene black, carbon black, and graphite.

活物質と導電剤を結着させるための結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。 Examples of binders for binding the active material and the conductive agent include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluororubber.

正極活物質層における正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質が80重量%以上95重量%以下、導電剤が3重量%以上18重量%以下、結着剤が2重量%以上7重量%以下の範囲内であることが好ましい。導電剤が3重量%以上であると上述した効果を発揮することができ、18重量%以下であると高温保存下での導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。結着剤が2重量%以上であると十分な電極強度が得られ、7重量%以下であると電極の絶縁部を減少させることができる。 The compounding ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder in the positive electrode active material layer is 80% by weight or more and 95% by weight or less of the positive electrode active material, 3% by weight or more and 18% by weight or less of the conductive agent, and 2% by weight of the binder. It is preferably within the range of 7% by weight or more and 7% by weight or less. When the conductive agent is 3% by weight or more, the above effects can be exhibited, and when it is 18% by weight or less, decomposition of the non-aqueous electrolyte on the surface of the conductive agent can be reduced under high temperature storage. When the binder is 2% by weight or more, sufficient electrode strength can be obtained, and when it is 7% by weight or less, the insulating portion of the electrode can be reduced.

正極は、例えば次の方法により作製することができる。まず、正極活物質、導電剤及び結着剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。このスラリーを、正極集電体の片面又は両面に塗布する。次いで、塗布したスラリーを乾燥させて、正極活物質層と正極集電体との積層体を得る。その後、この積層体にプレスを施す。正極プレス圧力は、0.15ton/mm~0.3ton/mmの範囲内にあることが好ましい。正極プレス圧力がこの範囲にあると、正極活物質層と正極集電体との密着性(剥離強度)が高まり、且つ正極集電体の伸び率が20%以下となり好ましい。このようにして、正極を作製する。或いは、正極は、次の方法により作製してもよい。まず、正極活物質、導電剤及び結着剤を混合して、混合物を得る。次いで、この混合物をペレット状に成形する。次いで、これらのペレットを正極集電体上に配置することにより、正極を得ることができる。 A positive electrode can be produced, for example, by the following method. First, a slurry is prepared by suspending a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder in a solvent. This slurry is applied to one side or both sides of the positive electrode current collector. Next, the applied slurry is dried to obtain a laminate of the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector. After that, the laminate is pressed. The positive electrode press pressure is preferably in the range of 0.15 ton/mm to 0.3 ton/mm. When the positive electrode pressing pressure is within this range, the adhesiveness (peel strength) between the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector increases, and the elongation rate of the positive electrode current collector becomes 20% or less, which is preferable. Thus, a positive electrode is produced. Alternatively, the positive electrode may be produced by the following method. First, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to obtain a mixture. The mixture is then formed into pellets. A positive electrode can then be obtained by placing these pellets on a positive electrode current collector.

(負極)
負極は、負極集電体と、負極活物質層とを含むことができる。負極活物質層は、負極集電体の片面又は両面に形成され得る。負極活物質層は、負極活物質と、任意に導電剤及び結着剤を含むことができる。
(negative electrode)
The negative electrode can include a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer. The negative electrode active material layer may be formed on one side or both sides of the negative electrode current collector. The negative electrode active material layer may include a negative electrode active material, and optionally a conductive agent and a binder.

負極活物質の例は、炭素材料、黒鉛材料、リチウム合金材料、金属酸化物及び金属硫化物が挙げられるが、中でもリチウムイオンの吸蔵放出電位がリチウム電位基準で1V~3Vの範囲内にあるリチウムチタン酸化物、チタン酸化物、ニオブチタン酸化物、リチウムナトリウムニオブチタン酸化物から選ばれる一種以上のチタン複合酸化物の負極活物質を選択することが好ましい。これらを単独で又は混合して使用することができる。 Examples of negative electrode active materials include carbon materials, graphite materials, lithium alloy materials, metal oxides and metal sulfides. It is preferable to select the negative electrode active material of one or more titanium composite oxides selected from titanium oxide, titanium oxide, niobium titanium oxide, and lithium sodium niobium titanium oxide. These can be used singly or in combination.

リチウムチタン複合酸化物は一般式Li4+xTi12(xは-1≦x≦3)で表せるスピネル構造のチタン酸リチウム、チタン酸化物として、例えば一般式LiTiO(0≦x)で表される単斜晶系β型チタン複合酸化物(充電前構造としてTiO(B))、ルチル構造、LiTiMNb2±β7±σ(0≦a≦5、0≦b≦0.3、0≦β≦0.3、0≦σ≦0.3、MはFe、V、Mo、Taからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素)で表されるニオブチタン酸化物、アナターゼ型チタン複合酸化物(充電前構造としてTiO)及びLi2+xTi7、Li1+xTi4、Li1.1+xTi1.84、Li1.07+xTi1.864、LiTiO(xは0≦x)などで表されるラムスデライド型チタン酸リチウムや、Ti1-xM1Nb2-yM27-δ(0≦x<1、0≦y<1、M1、M2はMg、Fe、Ni、Co、W、TaおよびMoより少なくとも1つを含み、前記元素M1と前記元素M2とは、同じであっても良いし、又は互いに異なっていても良い)、リチウムナトリウムニオブチタン酸化物Li2+vNa2-wM1Ti6-y-zNbM214+δ(M1はCs、K、Sr、Ba、Ca、M2はZr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn、Alのうち少なくとも1つを含み、0≦v≦4、0<w<2、0≦x<2、0<y≦6、0≦z<3、-0.5≦δ≦0.5)などのようなチタン複合酸化物が挙げられる。中でもスピネル構造のチタン酸リチウムはサイクル特性、レート特性に優れるため好ましい。その他、ニオブ複合酸化物を含んでもよい。例えば、Nb、Nb1229、などが挙げられる。 Lithium-titanium composite oxides can be represented by the general formula Li 4+x Ti 5 O 12 (where x is −1≦ x3 ). x) (TiO 2 (B) as the structure before charging), rutile structure, Li a TiM b Nb 2±β O 7±σ (0≦a≦5, 0 ≤ b ≤ 0.3, 0 ≤ β ≤ 0.3, 0 ≤ σ ≤ 0.3, M is at least one element selected from the group consisting of Fe, V, Mo and Ta) niobium titanium represented by oxides, anatase-type titanium composite oxides (TiO 2 as the structure before charging) and Li 2+x Ti 3 O 7 , Li 1+x Ti 2 O 4 , Li 1.1+x Ti 1.8 O 4 , Li 1.07+x Ti 1.86 O 4 , Li x TiO 2 (where x is 0≦x) and the like, and Ti 1-x M1 x Nb 2-y M2 y O 7- δ (0≦x<1, 0≦y<1, M1 and M2 contain at least one of Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta and Mo, and the element M1 and the element M2 are the same lithium sodium niobium titanium oxide Li 2+v Na 2-w M1 x Ti 6-yz Nb y M2 z O 14+ δ (M1 is Cs; K, Sr, Ba, Ca, and M include at least one of Zr, Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co, Mn, and Al, and 0≤v≤4, 0<w<2, 0 ≦x<2, 0<y≦6, 0≦z<3, −0.5≦δ≦0.5). Among them, lithium titanate having a spinel structure is preferable because it is excellent in cycle characteristics and rate characteristics. In addition, niobium composite oxide may be included. For example , Nb2O5 , Nb12O29 , etc. are mentioned .

負極活物質粒子は、その平均粒子径が1μm以下で、かつN吸着によるBET法での比表面積が3m/g~200m/gの範囲内にあることが好ましい。これにより、負極の非水電解質との親和性を高くすることができる。 The negative electrode active material particles preferably have an average particle size of 1 μm or less and a specific surface area of 3 m 2 /g to 200 m 2 /g as determined by the BET method by N 2 adsorption. Thereby, affinity with the non-aqueous electrolyte of the negative electrode can be increased.

負極の比表面積を上記範囲に規定する理由を説明する。比表面積が3m/g未満であるものは、粒子の凝集が目立ち、負極と非水電解質との親和性が低くなり、負極の界面抵抗が増加する。その結果、出力特性と充放電サイクル特性が低下する。一方、比表面積が50m/gを超えるものは、非水電解質の分布が負極に偏り、正極での非水電解質不足を招く可能性があるため、出力特性と充放電サイクル特性の改善を図れない。比表面積のより好ましい範囲は、5~50m/gである。ここで、負極の比表面積とは、負極活物質層(集電体重量を除く)1g当りの表面積を意味する。なお、負極活物質層とは、集電体上に担持された負極活物質、導電剤及び結着材を含む多孔質の層である。 The reason for defining the specific surface area of the negative electrode in the above range will be explained. If the specific surface area is less than 3 m 2 /g, aggregation of particles is conspicuous, the affinity between the negative electrode and the non-aqueous electrolyte is lowered, and the interfacial resistance of the negative electrode is increased. As a result, output characteristics and charge/discharge cycle characteristics are degraded. On the other hand, if the specific surface area exceeds 50 m 2 /g, the distribution of the non-aqueous electrolyte is biased toward the negative electrode, which may lead to a shortage of the non-aqueous electrolyte at the positive electrode. do not have. A more preferable range of the specific surface area is 5 to 50 m 2 /g. Here, the specific surface area of the negative electrode means the surface area per 1 g of the negative electrode active material layer (excluding the weight of the current collector). The negative electrode active material layer is a porous layer containing a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder supported on a current collector.

負極の多孔度(集電体を除く)は、20~50%の範囲内とすることが好ましい。これにより、負極と非水電解質との親和性に優れ、かつ高密度な負極を得ることができる。多孔度の更に好ましい範囲は、25~40%である。 The porosity of the negative electrode (excluding the current collector) is preferably in the range of 20-50%. This makes it possible to obtain a high-density negative electrode having excellent affinity between the negative electrode and the non-aqueous electrolyte. A more preferred range of porosity is 25-40%.

負極集電体は、負極活物質のリチウムの吸蔵及び放出電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。負極集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、及びSiから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。負極集電体の厚さは、5μm以上20μm以下の範囲内にあることが好ましい。このような厚さを有する負極集電体は、負極の強度と軽量化のバランスをとることができる。負極活物質は、例えば粒子の形態で負極に含まれている。負極活物質粒子は、単独の一次粒子、一次粒子の凝集体である二次粒子、あるいは、単独の一次粒子と二次粒子の混合物であり得る。高密度化の観点から、負極活物質層は5~50体積%の一次粒子を含むことが好ましい。一次粒子の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円形状、扁平形状、繊維状等にすることができる。 For the negative electrode current collector, a material that is electrochemically stable at the lithium absorption and release potentials of the negative electrode active material is used. The negative electrode current collector is preferably made of copper, nickel, stainless steel, aluminum, or an aluminum alloy containing one or more elements selected from Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. The thickness of the negative electrode current collector is preferably in the range of 5 μm or more and 20 μm or less. A negative electrode current collector having such a thickness can balance the strength and weight reduction of the negative electrode. The negative electrode active material is contained in the negative electrode in the form of particles, for example. The negative electrode active material particles can be single primary particles, secondary particles that are aggregates of primary particles, or mixtures of single primary particles and secondary particles. From the viewpoint of increasing the density, the negative electrode active material layer preferably contains 5 to 50% by volume of primary particles. The shape of the primary particles is not particularly limited, and can be, for example, spherical, elliptical, flat, fibrous, and the like.

導電剤としては、例えば、炭素材料を用いることができる。炭素材料としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛、アルミニウム粉末、TiO等を挙げることができる。より好ましくは、熱処理温度が800℃~2000℃の平均粒子径10μm以下のコークス、黒鉛、TiOの粉末、平均繊維径1μm以下の炭素繊維が好ましい。炭素材料のN2吸着によるBET比表面積は10m/g以上が好ましい。 For example, a carbon material can be used as the conductive agent. Examples of carbon materials include acetylene black, carbon black, coke, carbon fiber, graphite, aluminum powder, and TiO. More preferably, the heat treatment temperature is 800° C. to 2000° C., and coke, graphite, or TiO powder having an average particle diameter of 10 μm or less, and carbon fibers having an average fiber diameter of 1 μm or less are preferable. The BET specific surface area by N2 adsorption of the carbon material is preferably 10 m 2 /g or more.

結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジェンゴム、コアシェル結着材などが挙げられる。 Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluororubber, styrene-butadiene rubber, and core-shell binders.

前記負極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質80~95重量%、導電剤3~18重量%、結着剤2~7重量%の範囲内とすることが好ましい。導電剤が3質量%未満であると、負極活物質層の集電性能が低下し、非水電解質二次電池の大電流特性が低下する恐れがある。また、結着剤が2質量%未満であると、負極活物質層と負極集電体の結着性が低下し、サイクル特性が低下する恐れがある。一方、高容量化の観点から、導電剤及び結着剤は各々10質量%以下であることが好ましい。 The compounding ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 to 95% by weight of the negative electrode active material, 3 to 18% by weight of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder. . If the conductive agent is less than 3% by mass, the current collecting performance of the negative electrode active material layer may deteriorate, and the large current characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery may deteriorate. On the other hand, if the binder content is less than 2% by mass, the binding between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector may deteriorate, and the cycle characteristics may deteriorate. On the other hand, from the viewpoint of increasing the capacity, it is preferable that each of the conductive agent and the binder is 10% by mass or less.

負極は、例えば次の方法により作製することができる。まず、負極活物質、導電剤及び結着剤を適切な溶媒に懸濁してスラリーを調製する。次いで、このスラリーを負極集電体の片面又は両面に塗布する。負極集電体上の塗膜を乾燥することにより負極活物質層を形成する。その後、負極集電体及びその上に形成された負極活物質層にプレスを施す。負極活物質層としては、負極活物質、導電剤及び結着剤をペレット状に形成したものを用いてもよい。 A negative electrode can be produced, for example, by the following method. First, a slurry is prepared by suspending a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder in an appropriate solvent. This slurry is then applied to one or both sides of the negative electrode current collector. A negative electrode active material layer is formed by drying the coating film on the negative electrode current collector. Thereafter, the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer formed thereon are pressed. As the negative electrode active material layer, a pellet obtained by forming a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder may be used.

以上より、第1の実施形態に係る電極群は、正極活物質としてリチウム複合酸化物LiMMn2-x(0<X≦.0.5、MはNi、Cr、Fe、Cu、Co、Mg及びMoからなる群れより選ばれる少なくとも1つ)を含む正極と、負極活物質を含む負極と、負極と正極の間に固体電解質及びアルミナを有する無機化合物の少なくとも一方を含む複合電解質層とセパレータと、を備え、複合電解質層の密度が1.0g/cc以上2.2g/cc以下である。 As described above, in the electrode group according to the first embodiment, the lithium composite oxide LiM x Mn 2-x O 4 (0<X≦0.5, M is Ni, Cr, Fe, Cu, a positive electrode containing at least one selected from the group consisting of Co, Mg and Mo; a negative electrode containing a negative electrode active material; and a composite electrolyte layer containing at least one of a solid electrolyte and an inorganic compound having alumina between the negative electrode and the positive electrode. and a separator, and the composite electrolyte layer has a density of 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less.

このような構成である電極群であることで、ガス発生を抑制したレート特性の良い高電池電圧の非水電解質二次電池を提供することができる。 With the electrode group having such a configuration, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that suppresses gas generation and has good rate characteristics and a high battery voltage.

(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る非水電解質二次電池は、第1の実施形態に係る電極群と、非水電解質と外装部材とを備える。
(Second embodiment)
A non-aqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment includes the electrode group according to the first embodiment, a non-aqueous electrolyte, and an exterior member.

第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の各部材を以下に説明する。 Each member of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment will be described below.

(電極群)
電極群は第1の実施形態で説明したものを用いるため、省略する。
(electrode group)
Since the electrode group is the same as that described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

(非水電解質)
非水電解質は有機溶媒と電解質塩とを含む。有機溶媒は複合電解質層が溶融しにくく、安定に存在できるものがよい。
(Non-aqueous electrolyte)
A non-aqueous electrolyte includes an organic solvent and an electrolyte salt. The organic solvent should be one that does not easily melt the composite electrolyte layer and can exist stably.

非水電解質としては、液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、電解質塩を有機溶媒に溶解することにより調製される。電解質塩の濃度は、0.5~2.5mol/lの範囲であることが好ましい。ゲル状非水電解質は、液状非水電解質と高分子材料を複合化することにより調製される。液状非水電解質はゲル状非水電解質と比較してLi伝導度が高く、優れた入出力特性が得られるため好ましい。 As the non-aqueous electrolyte, a liquid non-aqueous electrolyte or a gel non-aqueous electrolyte can be used. A liquid non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte salt in an organic solvent. The electrolyte salt concentration is preferably in the range of 0.5 to 2.5 mol/l. A gel-like non-aqueous electrolyte is prepared by combining a liquid non-aqueous electrolyte and a polymer material. Liquid non-aqueous electrolytes are preferable because they have higher Li conductivity than gel-like non-aqueous electrolytes and provide excellent input/output characteristics.

有機溶媒の例は、Nーメチルー2-ピロリドン(NMP)、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート;ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)のような鎖状カーボネート;テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、ジオキソラン(DOX)のような環状エ-テル;ジメトキシエタン(DME)、ジエトエタン(DEE)のような鎖状エーテル;またはγ-ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)などを用いることができる。これらの有機溶媒は単独、又は混合溶媒の形態で用いることができる。 Examples of organic solvents are N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), cyclic carbonates such as vinylene carbonate; diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate. acyclic carbonates such as (MEC); cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF), 2methyltetrahydrofuran (2MeTHF), dioxolane (DOX); acyclic ethers such as dimethoxyethane (DME) and diethoethane (DEE) or gamma-butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), sulfolane (SL), and the like can be used. These organic solvents can be used alone or in the form of a mixed solvent.

電解質塩は、過塩素酸リチウム(LiClO)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCFSO)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CFSO]のようなリチウム塩、又はこれらの混合物を含んでいることが好ましい。有機電解質は、他の電解質塩を含んでいてもよい。 Electrolyte salts include lithium perchlorate ( LiClO4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate ( LiBF4 ), lithium arsenic hexafluoride ( LiAsF6 ), lithium trifluoromethanesulfonate . (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN(CF 3 SO 2 ) 2 ], or a mixture thereof. The organic electrolyte may contain other electrolyte salts.

(外装部材)
外装部材としては、ラミネートフィルム製の袋状容器又は金属製容器が用いられる。
(Exterior material)
As the exterior member, a laminated film bag-like container or a metal container is used.

形状としては、扁平型、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型、積層型等が挙げられる。なお、無論、携帯用電子機器等に積載される小型電池の他、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型電池でも良い。 Shapes include flat type, square type, cylindrical type, coin type, button type, sheet type, laminated type, and the like. Needless to say, in addition to small-sized batteries mounted on portable electronic devices, large-sized batteries mounted on two-wheeled or four-wheeled automobiles, etc., may also be used.

ラミネートフィルムとしては、樹脂フィルム間に金属層を介在した多層フィルムが用いられる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂フィルムには、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート(PET)のような高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装部材の形状に成形することができる。ラミネートフィルムは、肉厚が0.2mm以下であることが好ましい。また、外装部材に用いられるラミネートフィルムは、2枚の樹脂フィルムの間に金属層を介在したものに限定されず、金属層と金属層を被覆する樹脂層とからなる多層フィルムを用いることができる。 A multilayer film in which a metal layer is interposed between resin films is used as the laminate film. The metal layer is preferably aluminum foil or aluminum alloy foil for weight reduction. Polymer materials such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, and polyethylene terephthalate (PET) can be used for the resin film. The laminate film can be formed into the shape of the exterior member by performing sealing by heat sealing. The laminate film preferably has a thickness of 0.2 mm or less. In addition, the laminated film used for the exterior member is not limited to one in which a metal layer is interposed between two resin films, and a multilayer film composed of a metal layer and a resin layer covering the metal layer can be used. .

金属製容器は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されることができる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛及びケイ素のような元素を含むことが好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属の含有量は100ppm以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性、放熱性を飛躍的に向上させることが可能となる。金属製容器は、肉厚が0.5mm以下であることが好ましく、肉厚が0.2mm以下であることがより好ましい。 Metal containers can be formed from aluminum or an aluminum alloy. The aluminum alloy preferably contains elements such as magnesium, zinc and silicon. On the other hand, the content of transition metals such as iron, copper, nickel and chromium is preferably 100 ppm or less. This makes it possible to dramatically improve long-term reliability and heat dissipation in a high-temperature environment. The metal container preferably has a thickness of 0.5 mm or less, more preferably 0.2 mm or less.

(正極端子)
正極端子は、リチウムイオン金属に対する電位が3.0V以上5.5V以下の範囲において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成される。アルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及びSiのような元素を含むアルミニウム合金から形成されることが好ましい。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
(Positive terminal)
The positive electrode terminal is made of a material that is electrically stable and conductive in a potential range of 3.0 V or more and 5.5 V or less with respect to lithium ion metal. It is preferably formed from aluminum or an aluminum alloy containing elements such as Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu and Si. In order to reduce contact resistance with the positive electrode current collector, the positive electrode terminal is preferably made of the same material as the positive electrode current collector.

(負極端子)
負極端子は、リチウムイオン金属に対する電位が1.0V以上3.0V以下の範囲において電気的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成される。アルミニウム、又は、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Siのような元素を含むアルミニウム合金から形成されることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
(negative terminal)
The negative electrode terminal is made of a material that is electrically stable and conductive in a potential range of 1.0 V or more and 3.0 V or less with respect to lithium ion metal. It is preferably made of aluminum or an aluminum alloy containing elements such as Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, Si. In order to reduce contact resistance with the negative electrode current collector, the negative electrode terminal is preferably made of the same material as the negative electrode current collector.

以下、第2実施形態に係る非水電解質二次電池を図2、図3を参照してより具体的に説明する。ただし、第2の実施形態に係る非水電解質二次電池は、下記の電極群などに限定されるものではない。図2は、第1実施形態に係る扁平型非水電解質二次電池10の断面図、図3は図2のA部の拡大断面図を示す。 Hereinafter, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment will be described more specifically with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. However, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment is not limited to the following electrode group. 2 is a cross-sectional view of a flat-type non-aqueous electrolyte secondary battery 10 according to the first embodiment, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of part A in FIG.

扁平状の捲回電極群1は、2枚の樹脂フィルムの間に金属層を介在したラミネートフィルムからなる袋状外装部材2内に収納されている。扁平状の捲回電極群1は、外側から負極3、複合電解質層8、セパレータ4、正極5、セパレータ4の順で積層した積層物を渦巻状に捲回し、プレス成型することにより形成される。最外層の負極3は、図3に示すように負極集電体3aの内面側の片面に負極活物質を含む負極活物質層3bを形成した構成を有し、その他の負極3は、負極集電体3aの両面に負極活物質層3bを形成して構成されている。正極5は、正極集電体5aの両面に正極活物質層5bを形成して構成されている。 A flat wound electrode group 1 is housed in a bag-shaped exterior member 2 made of a laminate film in which a metal layer is interposed between two resin films. The flat-shaped wound electrode group 1 is formed by spirally winding and press-molding a laminate in which the negative electrode 3, the composite electrolyte layer 8, the separator 4, the positive electrode 5, and the separator 4 are laminated in this order from the outside. . As shown in FIG. 3, the outermost negative electrode 3 has a structure in which a negative electrode active material layer 3b containing a negative electrode active material is formed on one inner surface of a negative electrode current collector 3a. The negative electrode active material layer 3b is formed on both surfaces of the electric body 3a. The positive electrode 5 is configured by forming positive electrode active material layers 5b on both sides of a positive electrode current collector 5a.

捲回電極群1の外周端近傍において、負極端子6は最外層の負極3の負極集電体3aに接続され、正極端子7は内側の正極5の正極集電体5aに接続されている。これらの負極端子6および正極端子7は、袋状外装部材2の開口部から外部に延出されている。例えば液状非水電解質は、袋状外装部材2の開口部から注入されている。袋状外装部材2の開口部を負極端子6および正極端子7を挟んでヒートシールすることにより捲回電極群1および液状非水電解質を完全密封している。 In the vicinity of the outer peripheral end of the wound electrode group 1, the negative electrode terminal 6 is connected to the negative electrode current collector 3a of the outermost negative electrode 3, and the positive electrode terminal 7 is connected to the positive electrode current collector 5a of the inner positive electrode 5. These negative terminal 6 and positive terminal 7 are extended outside from the opening of the bag-shaped exterior member 2 . For example, a liquid non-aqueous electrolyte is injected from the opening of the bag-like exterior member 2 . The wound electrode group 1 and the liquid non-aqueous electrolyte are completely sealed by heat-sealing the opening of the bag-shaped exterior member 2 with the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 sandwiched therebetween.

第2実施形態に係る非水電解質二次電池は、前述した図2および図3に示す構成のものに限らず、例えば図4および図5に示す構成にすることができる。図4は、第1実施形態に係る別の扁平型非水電解質二次電池を模式的に示す部分切欠斜視図で、図5は図4のB部の拡大断面図である。図5では図が煩雑になるため、複合電解質層は図示していない。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment is not limited to the configuration shown in FIGS. 2 and 3, and may have the configuration shown in FIGS. 4 and 5, for example. 4 is a partially cutaway perspective view schematically showing another flat type non-aqueous electrolyte secondary battery according to the first embodiment, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of part B in FIG. The composite electrolyte layer is not shown in FIG. 5 for the sake of complication.

積層型電極群11は、2枚の樹脂フィルムの間に金属層を介在したラミネートフィルムからなる外装部材12内に収納されている。積層型電極群11は、図5に示すように正極13と負極14とをその間に複合電解質層とセパレータ15を介在させながら交互に積層した構造を有する。正極13は複数枚存在し、それぞれが集電体13aと、集電体13aの両面に担持された正極活物質層13bとを備える。負極14は複数枚存在し、それぞれが集電体14aと、集電体14aの両面に担持された負極活物質層14bとを備える。各負極14の集電体14aは、一辺が正極13から突出している。突出した集電体14aは、帯状の負極端子16に電気的に接続されている。帯状の負極端子16の先端は、外装部材12から外部に引き出されている。また、図示しないが、正極13の集電体13aは、集電体14aの突出辺と反対側に位置する辺が負極14から突出している。負極14から突出した集電体13aは、帯状の正極端子17に電気的に接続されている。帯状の正極端子17の先端は、負極端子16とは反対側に位置し、外装部材12の辺から外部に引き出されている。 The laminated electrode group 11 is housed in an exterior member 12 made of a laminate film in which a metal layer is interposed between two resin films. As shown in FIG. 5, the laminated electrode group 11 has a structure in which positive electrodes 13 and negative electrodes 14 are alternately laminated with a composite electrolyte layer and a separator 15 interposed therebetween. A plurality of positive electrodes 13 are present, each of which includes a current collector 13a and a positive electrode active material layer 13b carried on both sides of the current collector 13a. A plurality of negative electrodes 14 are present, each of which includes a current collector 14a and negative electrode active material layers 14b supported on both sides of the current collector 14a. One side of the current collector 14 a of each negative electrode 14 protrudes from the positive electrode 13 . The projecting current collector 14 a is electrically connected to a strip-shaped negative electrode terminal 16 . The tip of the strip-shaped negative electrode terminal 16 is pulled out from the exterior member 12 . Moreover, although not shown, the current collector 13 a of the positive electrode 13 has a side opposite to the projecting side of the current collector 14 a protruding from the negative electrode 14 . A current collector 13 a protruding from the negative electrode 14 is electrically connected to a strip-shaped positive electrode terminal 17 . The tip of the strip-shaped positive electrode terminal 17 is located on the opposite side of the negative electrode terminal 16 and is pulled out from the side of the exterior member 12 .

以上の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池は、第1の実施形態に係る電極群と、非水電解質とを備える。このような非水電解質二次電池であることで、セルの入出力特性を維持しつつ、電解質分解反応を抑制し、ガス発生を抑制することができるため、レート性能に優れた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 according to the second embodiment described above includes the electrode group according to the first embodiment and a non-aqueous electrolyte. With such a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is possible to suppress the electrolyte decomposition reaction and gas generation while maintaining the input/output characteristics of the cell. The following batteries can be provided.

(第3実施形態)
第3の実施形態に係る電池パックは、前述した第2の実施形態の非水電解質二次電池(単電池)を1個または複数有する。複数の単電池を備える場合、各単電池は電気的に直列もしくは並列に接続されている。
(Third embodiment)
A battery pack according to the third embodiment has one or a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries (single cells) of the second embodiment described above. When a plurality of single cells are provided, each single cell is electrically connected in series or in parallel.

このような電池パックを図6および図7を参照して詳細に説明する。単電池には、図2に示す扁平型電池を使用することができる。 Such a battery pack will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. A flat battery shown in FIG. 2 can be used as the single battery.

前述した図2に示す扁平型非水電解質電池から構成される複数の単電池21は、外部に延出した負極端子6および正極端子7が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ22で締結することにより組電池23を構成している。これらの単電池21は、図7に示すように互いに電気的に直列に接続されている。 A plurality of unit cells 21 composed of the flat-type non-aqueous electrolyte cells shown in FIG. The assembled battery 23 is configured by fastening. These cells 21 are electrically connected in series with each other as shown in FIG.

プリント配線基板24は、負極端子6および正極端子7が延出する単電池21側面と対向して配置されている。プリント配線基板24には、図7に示すようにサーミスタ25、保護回路26および外部機器への通電用端子27が搭載されている。なお、組電池23と対向する保護回路基板24の面には組電池23の配線と不要な接続を回避するために絶縁板(図示せず)が取り付けられている。 The printed wiring board 24 is arranged to face the side surface of the cell 21 from which the negative terminal 6 and the positive terminal 7 extend. As shown in FIG. 7, the printed wiring board 24 is mounted with a thermistor 25, a protective circuit 26, and a terminal 27 for supplying power to an external device. An insulating plate (not shown) is attached to the surface of the protection circuit board 24 facing the assembled battery 23 in order to avoid unnecessary connection with the wiring of the assembled battery 23 .

正極側リード28は、組電池23の最下層に位置する正極端子7に接続され、その先端はプリント配線基板24の正極側コネクタ29に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード30は、組電池23の最上層に位置する負極端子6に接続され、その先端はプリント配線基板24の負極側コネクタ31に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ29、31は、プリント配線基板24に形成された配線32、33を通して保護回路26に接続されている。 The positive lead 28 is connected to the positive terminal 7 located at the bottom layer of the assembled battery 23, and its tip is inserted into the positive connector 29 of the printed wiring board 24 and electrically connected. The negative lead 30 is connected to the negative terminal 6 located on the uppermost layer of the assembled battery 23, and its tip is inserted into the negative connector 31 of the printed wiring board 24 and electrically connected. These connectors 29 and 31 are connected to the protection circuit 26 through wirings 32 and 33 formed on the printed wiring board 24 .

図8は図7の電池パックの電気回路を示すブロック図であるので、図8を参照して説明すると、サーミスタ25は、単電池21の温度を検出するために用いられ、サーミスタ25は、単電池21の温度を検出し、その検出信号は保護回路26に送信される。保護回路26は、所定の条件で保護回路26と外部機器への通電用端子27との間のプラス側配線34aおよびマイナス側配線34bを遮断できる。所定の条件とは、例えばサーミスタ25の検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件とは単電池21の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。この過充電等の検出は、個々の単電池21もしくは単電池21全体について行われる。個々の単電池21を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池21中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図6および図7の場合、単電池21それぞれに電圧検出のための配線35を接続し、これら配線35を通して検出信号が保護回路26に送信される。 FIG. 8 is a block diagram showing the electric circuit of the battery pack of FIG. 7, so to explain with reference to FIG. The temperature of battery 21 is detected and the detection signal is sent to protection circuit 26 . The protection circuit 26 can cut off the plus side wiring 34a and the minus side wiring 34b between the protection circuit 26 and the terminal 27 for energizing the external device under predetermined conditions. The predetermined condition is, for example, when the temperature detected by the thermistor 25 is equal to or higher than a predetermined temperature. Further, the predetermined condition is when overcharge, overdischarge, overcurrent, or the like of the cell 21 is detected. The detection of overcharging or the like is performed for each unit cell 21 or the unit cells 21 as a whole. When detecting the individual cells 21, the battery voltage may be detected, or the positive electrode potential or the negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each unit cell 21 . In the case of FIGS. 6 and 7 , wiring 35 for voltage detection is connected to each of the cells 21 , and a detection signal is transmitted to the protection circuit 26 through these wirings 35 .

正極端子7および負極端子6が突出する側面を除く組電池23の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート36がそれぞれ配置されている。 Protective sheets 36 made of rubber or resin are arranged on three side surfaces of the assembled battery 23 excluding the side surface from which the positive electrode terminal 7 and the negative electrode terminal 6 protrude.

組電池23は、各保護シート36およびプリント配線基板24と共に収納容器37内に収納される。すなわち、収納容器37の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート36が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板24が配置される。組電池23は、保護シート36およびプリント配線基板24で囲まれた空間内に位置する。蓋38は、収納容器37の上面に取り付けられている。 The assembled battery 23 is housed in a housing container 37 together with each protective sheet 36 and the printed wiring board 24 . That is, the protective sheets 36 are arranged on both inner surfaces in the long-side direction and the inner surface in the short-side direction of the storage container 37, and the printed wiring board 24 is arranged on the inner surface on the opposite side in the short-side direction. The assembled battery 23 is positioned within a space surrounded by the protective sheet 36 and the printed wiring board 24 . A lid 38 is attached to the upper surface of the storage container 37 .

なお、組電池23の固定には粘着テープ22に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮チューブを周回させた後、熱収縮チューブを熱収縮させて組電池を結束させる。 A heat-shrinkable tape may be used instead of the adhesive tape 22 for fixing the assembled battery 23 . In this case, protective sheets are placed on both sides of the assembled battery, the heat-shrinkable tube is wound around the assembled battery, and then the heat-shrinkable tube is heat-shrunk to bind the assembled battery.

図6、図7では単電池21を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続してもよい。組み上がった電池パックを直列、並列に接続することもできる。 6 and 7 show the form in which the cells 21 are connected in series, they may be connected in parallel in order to increase the battery capacity. Assembled battery packs can be connected in series or in parallel.

また、図6に示した組電池23及び図7に示した電池パック200は複数の単電池21を備えているが、第3の実施形態に係る電池パックは1つの単電池21を備えるものでもよい。 Moreover, the assembled battery 23 shown in FIG. 6 and the battery pack 200 shown in FIG. good.

また、電池パックの実施形態は用途により適宜変更される。本実施形態に係る電池パックは、大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に好適に用いられる。具体的には、デジタルカメラの電源として用いることができる。 Moreover, the embodiment of the battery pack is appropriately changed depending on the application. The battery pack according to the present embodiment is suitable for applications that require excellent cycle performance when a large current is extracted. Specifically, it can be used as a power supply for a digital camera.

本実施形態に係る電池パックは、第2の実施形態に係る非水電解質電池を備えているため、優れたレート特性を示すことができる。 Since the battery pack according to this embodiment includes the non-aqueous electrolyte battery according to the second embodiment, it can exhibit excellent rate characteristics.

(第4の実施形態)
第4の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第3の実施形態に係る電池パックを搭載している。
(Fourth embodiment)
According to a fourth embodiment, a vehicle is provided. This vehicle is equipped with the battery pack according to the third embodiment.

第4の実施形態に係る車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。 In the vehicle according to the fourth embodiment, the battery pack recovers, for example, regenerative energy of power of the vehicle.

第4の実施形態に係る車両の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、及び鉄道用車両が挙げられる。 Examples of vehicles according to the fourth embodiment include two- to four-wheeled hybrid electric vehicles, two- to four-wheeled electric vehicles, assisted bicycles, and railway vehicles.

第4の実施形態に係る車両における電池パックの搭載位置は、特には限定されない。例えば、電池パックを自動車に搭載する場合、電池パックは、車両のエンジンルーム、車体後方又は座席の下に搭載することができる。 The mounting position of the battery pack in the vehicle according to the fourth embodiment is not particularly limited. For example, when the battery pack is installed in an automobile, the battery pack can be installed in the engine compartment of the vehicle, behind the vehicle body, or under the seat.

次に、第4の実施形態に係る車両の一例について、図面を参照しながら説明する。 Next, an example of a vehicle according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings.

図9は、第4の実施形態に係る車両の一例を概略的に示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of a vehicle according to the fourth embodiment.

図9に示す車両300は、車両本体301と、電池パック302とを含んでいる。電池パック302は、第3の実施形態に係る電池パックであり得る。 A vehicle 300 shown in FIG. 9 includes a vehicle body 301 and a battery pack 302 . The battery pack 302 may be the battery pack according to the third embodiment.

図9に示す車両300は、四輪の自動車である。車両300としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、及び鉄道用車両を用いることができる。 A vehicle 300 shown in FIG. 9 is a four-wheel automobile. As the vehicle 300, for example, a two- to four-wheeled hybrid electric vehicle, a two- to four-wheeled electric vehicle, an assisted bicycle, and a railway vehicle can be used.

この車両300は、複数の電池パック302を搭載してもよい。この場合、電池パック202は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。 This vehicle 300 may be equipped with a plurality of battery packs 302 . In this case, the battery packs 202 may be connected in series, connected in parallel, or connected in a combination of series connection and parallel connection.

電池パック202は、車両本体301の前方に位置するエンジンルーム内に搭載されている。電池パック302の搭載位置は、特に限定されない。電池パック202は、車両本体301の後方又は座席の下に搭載してもよい。この電池パック302は、車両300の電源として用いることができる。また、この電池パック302は、車両300の動力の回生エネルギーを回収することができる。 Battery pack 202 is mounted in an engine room located in front of vehicle body 301 . The mounting position of battery pack 302 is not particularly limited. The battery pack 202 may be mounted behind the vehicle body 301 or under the seat. This battery pack 302 can be used as a power source for the vehicle 300 . Also, this battery pack 302 can recover the regenerated energy of the power of the vehicle 300 .

次に、図10を参照しながら、第4の実施形態に係る車両の実施態様について説明する。 Next, an embodiment of the vehicle according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

図10は、第4の実施形態に係る車両の他の例を概略的に示した図である。図10に示す車両300は、電気自動車である。 FIG. 10 is a diagram schematically showing another example of the vehicle according to the fourth embodiment. A vehicle 300 shown in FIG. 10 is an electric vehicle.

図10に示す車両300は、車両本体301と、車両用電源302と、車両用電源302の上位制御手段である車両ECU(ECU:Electric Control Unit;電気制御装置)380と、外部端子(外部電源に接続するための端子)370と、インバータ340と、駆動モータ345とを備えている。 A vehicle 300 shown in FIG. 10 includes a vehicle main body 301, a vehicle power source 302, a vehicle ECU (ECU: Electric Control Unit) 380 that is a host control means of the vehicle power source 302, and an external terminal (external power source 370 , an inverter 340 , and a drive motor 345 .

車両300は、車両用電源302を、例えばエンジンルーム、自動車の車体後方又は座席の下に搭載している。なお、図10に示す、車両300では、車両用電源302の搭載箇所については概略的に示している。 A vehicle 300 has a vehicle power supply 302 mounted, for example, in the engine room, behind the vehicle body, or under the seat. In the vehicle 300 shown in FIG. 10, the locations where the vehicle power source 302 is mounted are schematically shown.

車両用電源302は、複数(例えば3つ)の電池パック312a、312b及び312cと、電池管理装置(BMU:Battery Management Unit)311と、通信バス310と、を備えている。 The vehicle power supply 302 includes a plurality (eg, three) of battery packs 312a, 312b, and 312c, a battery management unit (BMU) 311, and a communication bus 310.

3つの電池パック312a、312b及び312cは、電気的に直列に接続されている。電池パック312aは、組電池314aと組電池監視装置(VTM:Voltage Temperature Monitoring)313aと、を備えている。電池パック312bは、組電池314bと組電池監視装置313bと、を備えている。電池パック312cは、組電池314cと組電池監視装置313cと、を備えている。電池パック312a、312b、及び312cは、それぞれ独立して取り外すことが可能であり、別の電池パック312と交換することができる。 The three battery packs 312a, 312b and 312c are electrically connected in series. The battery pack 312a includes an assembled battery 314a and an assembled battery monitoring device (VTM: Voltage Temperature Monitoring) 313a. The battery pack 312b includes an assembled battery 314b and an assembled battery monitoring device 313b. The battery pack 312c includes an assembled battery 314c and an assembled battery monitoring device 313c. Battery packs 312 a , 312 b , and 312 c can each be independently removed and replaced with another battery pack 312 .

組電池314a~314cのそれぞれは、直列に接続された複数の単電池を備えている。複数の単電池の少なくとも1つは、第2の実施形態に係る二次電池である。組電池314a~314cは、それぞれ、正極端子316及び負極端子317を通じて充放電を行う。 Each of the assembled batteries 314a-314c includes a plurality of single cells connected in series. At least one of the plurality of cells is the secondary battery according to the second embodiment. The assembled batteries 314a to 314c charge and discharge through the positive terminal 316 and the negative terminal 317, respectively.

電池管理装置311は、車両用電源302の保全に関する情報を集めるために、組電池監視装置313a~313cとの間で通信を行い、車両用電源302に含まれる組電池314a~314cに含まれる単電池の電圧、及び温度などに関する情報を収集する。 The battery management device 311 communicates with the assembled battery monitoring devices 313a to 313c in order to collect information on maintenance of the vehicle power supply 302, Collect information about battery voltage, temperature, etc.

電池管理装置311と組電池監視装置313a~313cとの間には、通信バス310が接続されている。通信バス310は、1組の通信線を複数のノード(電池管理装置と1つ以上の組電池監視装置と)で共有するように構成されている。通信バス310は、例えばCAN(Control Area Network)規格に基づいて構成された通信バスである。 A communication bus 310 is connected between the battery management device 311 and the assembled battery monitoring devices 313a to 313c. The communication bus 310 is configured such that one set of communication lines is shared by a plurality of nodes (battery management device and one or more assembled battery monitoring devices). The communication bus 310 is, for example, a communication bus configured based on the CAN (Control Area Network) standard.

組電池監視装置313a~313cは、電池管理装置311からの通信による指令に基づいて、組電池314a~314cを構成する個々の単電池の電圧及び温度を計測する。ただし、温度は1つの組電池につき数箇所だけで測定することができ、全ての単電池の温度を測定しなくてもよい。 The assembled battery monitoring devices 313a to 313c measure the voltage and temperature of the individual single cells that make up the assembled batteries 314a to 314c based on commands from the battery management device 311 through communication. However, the temperature can be measured at only a few points per assembled battery, and it is not necessary to measure the temperature of all the single cells.

車両用電源302は、正極端子316と負極端子317との接続を入り切りするための電磁接触器(例えば図10に示すスイッチ装置333)を有することもできる。スイッチ装置333は、組電池314a~314cへの充電が行われるときにオンするプリチャージスイッチ(図示せず)、及び電池出力が負荷へ供給されるときにオンするメインスイッチ(図示せず)を含んでいる。プリチャージスイッチおよびメインスイッチは、スイッチ素子の近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオン又はオフされるリレー回路(図示せず)を備えている。 The vehicle power supply 302 may also have an electromagnetic contactor (eg, the switch device 333 shown in FIG. 10) for turning on and off the connection between the positive terminal 316 and the negative terminal 317 . The switch device 333 includes a precharge switch (not shown) that is turned on when the assembled batteries 314a to 314c are charged, and a main switch (not shown) that is turned on when the battery output is supplied to the load. contains. The precharge switch and the main switch each have a relay circuit (not shown) that is turned on or off by a signal supplied to a coil arranged near the switch element.

インバータ340は、入力された直流電圧を、モータ駆動用の3相の交流(AC)の高電圧に変換する。インバータ340の3相の出力端子は、駆動モータ345の各3相の入力端子に接続されている。インバータ340は、電池管理装置311あるいは車両全体動作を制御するための車両ECU380からの制御信号に基づいて、出力電圧を制御する。 Inverter 340 converts the input DC voltage into a three-phase alternating current (AC) high voltage for driving the motor. Three-phase output terminals of the inverter 340 are connected to respective three-phase input terminals of the drive motor 345 . Inverter 340 controls the output voltage based on a control signal from battery management device 311 or vehicle ECU 380 for controlling the operation of the entire vehicle.

駆動モータ345は、インバータ340から供給される電力により回転する。この回転は、例えば差動ギアユニットを介して車軸および駆動輪Wに伝達される。 Drive motor 345 is rotated by power supplied from inverter 340 . This rotation is transmitted to the axles and drive wheels W, for example, via a differential gear unit.

また、図示はしていないが、車両300は、回生ブレーキ機構を備えている。回生ブレーキ機構は、車両300を制動した際に駆動モータ345を回転させ、運動エネルギーを電気エネルギーとしての回生エネルギーに変換する。回生ブレーキ機構で回収した回生エネルギーは、インバータ340に入力され、直流電流に変換される。直流電流は、車両用電源302に入力される。 In addition, although not shown, vehicle 300 includes a regenerative braking mechanism. The regenerative braking mechanism rotates drive motor 345 when vehicle 300 is braked, and converts kinetic energy into regenerative energy as electrical energy. The regenerative energy recovered by the regenerative braking mechanism is input to inverter 340 and converted to direct current. The DC current is input to vehicle power supply 302 .

車両用電源302の負極端子317には、接続ラインL1の一方の端子が、電池管理装置311内の電流検出部(図示せず)を介して接続されている。接続ラインL1の他方の端子は、インバータ340の負極入力端子に接続されている。 One terminal of the connection line L<b>1 is connected to the negative terminal 317 of the vehicle power source 302 via a current detector (not shown) in the battery management device 311 . The other terminal of connection line L1 is connected to the negative input terminal of inverter 340 .

車両用電源302の正極端子316には、接続ラインL2の一方の端子が、スイッチ装置333を介して接続されている。接続ラインL2の他方の端子は、インバータ340の正極入力端子に接続されている。 One terminal of the connection line L<b>2 is connected to the positive terminal 316 of the vehicle power source 302 via the switch device 333 . The other terminal of connection line L2 is connected to the positive input terminal of inverter 340 .

外部端子370は、電池管理装置311に接続されている。外部端子370は、例えば、外部電源に接続することができる。 The external terminal 370 is connected to the battery management device 311 . The external terminal 370 can be connected to, for example, an external power supply.

車両ECU380は、運転者などの操作入力に応答して他の装置とともに電池管理装置311を協調制御して、車両全体の管理を行なう。電池管理装置311と車両ECU380との間では、通信線により、車両用電源302の残容量など、車両用電源302の保全に関するデータ転送が行われる。 Vehicle ECU 380 cooperatively controls battery management device 311 together with other devices in response to an operation input by a driver or the like to manage the entire vehicle. Between the battery management device 311 and the vehicle ECU 380, data transfer related to the maintenance of the vehicle power source 302, such as the remaining capacity of the vehicle power source 302, is performed via a communication line.

第4の実施形態に係る車両は、第3の実施形態に係る電池パックを具備している。即ち、サイクル性能の高い電池パックを備えているため、第4の実施形態に係る車両はレート特性に優れおり、且つ電池パックが寿命性能に優れているため、信頼性が高い車両を提供することができる。 A vehicle according to the fourth embodiment includes the battery pack according to the third embodiment. That is, since the vehicle according to the fourth embodiment is equipped with a battery pack with high cycle performance, it has excellent rate characteristics, and since the battery pack has excellent life performance, it is possible to provide a highly reliable vehicle. can be done.

[実施例]
以下の手順で非水電解質二次電池を作製した。
[Example]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the following procedure.

<正極の作製>
正極活物質として、スピネル型リチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.5Mn1.5)粉末100重量部、導電剤として、アセチレンブラック5重量部、結着剤として、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)2重量部をN-メチルピロリドン(NMP)に加えて混合し、スラリーを調製した。厚さ12μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、120℃の恒温槽内で乾燥してプレスすることにより正極を得た。
<Preparation of positive electrode>
100 parts by weight of spinel-type lithium nickel composite oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ) powder as a positive electrode active material, 5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder 2 parts by weight were added to N-methylpyrrolidone (NMP) and mixed to prepare a slurry. A positive electrode was obtained by coating both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 12 μm, drying in a constant temperature bath at 120° C., and pressing.

<負極の作製>
負極活物質として、チタン酸リチウム粉末100重量部を、導電剤としてアセチレンブラックを4重量部を、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を2重量部をN-メチルピロリドン(NMP)とを混合し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さ12μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、120℃の恒温槽内で乾燥してプレスすることにより、負極を得た。
<Production of negative electrode>
Mix 100 parts by weight of lithium titanate powder as a negative electrode active material, 4 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, and 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder with N-methylpyrrolidone (NMP). to prepare a slurry. This slurry was applied to both sides of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 12 μm, dried in a constant temperature bath at 120° C. and pressed to obtain a negative electrode.

<複合電解質層の作製>
平均粒子径1μmのLATP(Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3)粒子とPVdFを9:1で混合し、NMPで希釈しスラリーを作製し、正極上に塗布し、正極上に複合電解質層を作製した。セパレータとして、厚さ25μmのポリエチレン製の不織布を用いた。
<Preparation of Composite Electrolyte Layer>
LATP (Li 1.4 Al 0.4 Ti 1.6 (PO 4 ) 3 ) particles with an average particle size of 1 μm and PVdF were mixed at a ratio of 9:1, diluted with NMP to prepare a slurry, applied on the positive electrode, and a composite electrolyte was formed on the positive electrode. A layer was made. A polyethylene nonwoven fabric having a thickness of 25 μm was used as the separator.

<電極群の作製>
複合電解質層が塗布された正極、セパレータ、負極、セパレータをこの順で積層し、積層体を得た。次いで、この積層体を渦巻き状に捲回した。これを80℃で加熱プレスすることにより偏平状電極群を作製した。得られた電極群を、ナイロン層/アルミニウム層/ポリエチレン層の3層構造を有し、厚さが0.1mmであるラミネートフィルムからなるパックに収納し、120℃で16時間、真空中で乾燥した。
<Production of electrode group>
A positive electrode coated with a composite electrolyte layer, a separator, a negative electrode, and a separator were laminated in this order to obtain a laminate. This laminate was then spirally wound. A flat electrode group was produced by hot-pressing this at 80°C. The obtained electrode group is housed in a pack made of a laminate film having a three-layer structure of nylon layer/aluminum layer/polyethylene layer and having a thickness of 0.1 mm, and dried in vacuum at 120° C. for 16 hours. bottom.

<非水電解質の調製>
プロピレンカーボネート(PC)及びジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(体積比率1:2)に、電解質としてLiPFを1mol/L溶解させることで非水電解質を得た。電解質の調整は、アルゴンボックス内で実施した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
A non-aqueous electrolyte was obtained by dissolving 1 mol/L of LiPF 6 as an electrolyte in a mixed solvent of propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 1:2). Electrolyte adjustments were performed in an argon box.

電極群を収納したラミネートフィルムパック内に非水電解質を注入した後、パックをヒートシールにより完全密閉した。これにより、非水電解質二次電池を得た。 After the non-aqueous electrolyte was injected into the laminate film pack containing the electrode group, the pack was completely sealed by heat sealing. Thus, a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained.

<性能評価>
25℃環境下で電池を試験に供した。充放電では、まず、電池を3.5Vまで100mAで充電し、その後2.5Vまで20mAで放電して電池の容量を確認した後、放電電流を1Aで放電して電池の容量を確認した。その後100mAで充放電を200サイクル繰り返し、ガス発生量と放電容量維持率を比較した。この結果を表2に示す。
<Performance evaluation>
The battery was tested in a 25°C environment. In charging and discharging, the battery was first charged to 3.5 V at 100 mA, then discharged to 2.5 V at 20 mA to check the capacity of the battery, and then discharged at a discharge current of 1 A to check the capacity of the battery. After that, charging and discharging were repeated 200 cycles at 100 mA, and the amount of gas generated and the discharge capacity retention rate were compared. The results are shown in Table 2.

<複合電解質層の密度及び厚さ測定>
性能評価を終えた電池を分解し、複合電解質層の密度及び厚さを測定した。まず、電池から複合電解質層をはがし取り、2cm×2cmのサンプル片を切り出した。サンプル片の厚さは21μmであった。これらの結果から、複合非水電解質の密度を測定したところ1.5g/ccであった。
<Measurement of density and thickness of composite electrolyte layer>
After performance evaluation, the battery was disassembled and the density and thickness of the composite electrolyte layer were measured. First, the composite electrolyte layer was peeled off from the battery, and a 2 cm×2 cm sample piece was cut out. The thickness of the sample piece was 21 μm. Based on these results, the density of the composite non-aqueous electrolyte was measured and found to be 1.5 g/cc.

以下、実施例2-30及び比較例1-7についても、表1-6に固体電解質又はアルミナを有する無機化合物の種類及び平均粒径、複合電解質層の位置、複合電解質層の密度、複合電解質の厚さと、ガス発生量と放電容量維持率をまとめて記載した。 Hereinafter, for Examples 2-30 and Comparative Examples 1-7, Table 1-6 also shows the type and average particle size of the solid electrolyte or inorganic compound having alumina, the position of the composite electrolyte layer, the density of the composite electrolyte layer, the composite electrolyte The thickness of , the amount of gas generated, and the discharge capacity retention rate are listed together.

(実施例2)
実施例1とは、複合電解質層を負極上に形成し、厚さを23μmとした以外は同様に非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 2)
A non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composite electrolyte layer was formed on the negative electrode and the thickness was set to 23 μm.

(実施例3)
実施例1とは、複合電解質層をセパレータ上に形成し、厚さを22μmとした以外は同様に非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 3)
A non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composite electrolyte layer was formed on the separator and the thickness was set to 22 μm.

(実施例4)
実施例1とは、複合電解質層を負極、正極の両方の上に形成し、厚さを負極側で20μm、正極側で21μmとした以外は同様に非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 4)
A non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composite electrolyte layer was formed on both the negative electrode and the positive electrode, and the thickness was 20 μm on the negative electrode side and 21 μm on the positive electrode side. did

(実施例5)
実施例2とは複合電解質層の厚さを2μmにしたこと以外は同様に非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 5)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 2, except that the thickness of the composite electrolyte layer was set to 2 μm.

(実施例6)
実施例2の固体電解質をLiLaZr12に変更し、複合電解質層の厚さを5μmにした以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 6)
Except that the solid electrolyte of Example 2 was changed to Li7La3Zr2O12 and the thickness of the composite electrolyte layer was changed to 5 μm, an electrode was produced in the same manner as in Example 2, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated. rice field.

(実施例7)
実施例2の固体電解質を平均粒子径2μmのLi0.5La0.5TiOに変更し、複合電解質層の厚さを4μmにした以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 7)
An electrode was prepared in the same manner except that the solid electrolyte of Example 2 was changed to Li 0.5 La 0.5 TiO 3 having an average particle size of 2 μm and the thickness of the composite electrolyte layer was changed to 4 μm. A battery was produced and evaluated.

(実施例8)
実施例2の固体電解質をLi3.6Si0.6POに変更し、複合電解質層の厚さを10μmにした以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 8)
Li 3.6 Si 0.6 PO 4 was used as the solid electrolyte of Example 2, and the thickness of the composite electrolyte layer was changed to 10 μm. made an evaluation.

(実施例9)
実施例2の固体電解質を平均粒子径3μmのLIPON(Li2.9PO3.30.46)に変更し、複合電解質層の厚さを11μmにした以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 9)
An electrode was prepared in the same manner except that the solid electrolyte of Example 2 was changed to LIPON (Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 ) having an average particle size of 3 μm and the thickness of the composite electrolyte layer was 11 μm, A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例10)
実施例1とは複合電解質層の密度1.0g/cc及び厚さ10μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 10)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the composite electrolyte layer had a density of 1.0 g/cc and a thickness of 10 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例11)
実施例2とは複合電解質層の密度1.0g/cc及び厚さ15μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 11)
An electrode was produced in the same manner as in Example 2 except that the composite electrolyte layer had a density of 1.0 g/cc and a thickness of 15 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例12)
実施例1とは複合電解質層の密度2.1g/cc及び厚さ22μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 12)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the composite electrolyte layer had a density of 2.1 g/cc and a thickness of 22 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例13)
実施例2とは複合電解質層の密度2.2g/cc及び厚さ2μmをとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 13)
An electrode was produced in the same manner as in Example 2 except that the composite electrolyte layer had a density of 2.2 g/cc and a thickness of 2 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例14)
実施例6とは複合電解質層の密度1.2g/cc及び厚さ3μmをとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 14)
An electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that the composite electrolyte layer had a density of 1.2 g/cc and a thickness of 3 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例15)
実施例6とは複合電解質層の密度2.2g/cc及び厚さ2μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 15)
An electrode was produced in the same manner as in Example 6 except that the composite electrolyte layer had a density of 2.2 g/cc and a thickness of 2 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例16)
実施例1とは複合電解質層の厚さを0.2μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 16)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the composite electrolyte layer was 0.2 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例17)
実施例1とは複合電解質層の厚さを76μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 17)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the composite electrolyte layer was 76 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例18)
実施例1とは複合電解質層の厚さを97μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 18)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the composite electrolyte layer was 97 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例19)
実施例1とは固体電解質の平均粒径を9.8μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 19)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the solid electrolyte was 9.8 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例20)
実施例1とは固体電解質の平均粒径を0.1μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 20)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the solid electrolyte was 0.1 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例21)
実施例1とは固体電解質の平均粒子径を5.5μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 21)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the solid electrolyte was 5.5 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例22)
実施例1とは固体電解質の平均粒子径を7.8μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 22)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the solid electrolyte was 7.8 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例23)
実施例1とは固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物として平均粒径1μmのアルミナ(Al)とを用い、密度1.5g/cc及び厚さ10μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 23)
An electrode was formed in the same manner as in Example 1 except that alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle size of 1 μm was used as an inorganic compound containing alumina instead of the solid electrolyte, and the density was 1.5 g/cc and the thickness was 10 μm. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例24)
実施例1とは固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物として平均粒径0.2μmのアルミナ(Al)を用い、密度1.5g/cc及び厚さ10μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 24)
An electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle size of 0.2 μm was used as the inorganic compound containing alumina instead of the solid electrolyte, and the density was 1.5 g/cc and the thickness was 10 μm. was produced, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例25)
実施例1とは固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物として平均粒径8μmのアルミナ(Al)を用い、密度1.5g/cc及び厚さ15μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 25)
An electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle size of 8 μm was used as the inorganic compound containing alumina instead of the solid electrolyte, and the density was 1.5 g/cc and the thickness was 15 μm. Then, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例26)
実施例1とは固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物として平均粒径1μmのアルミナ(Al)と平均粒径1μmのLATPが1:1で混合された混合物を用い、密度1.5g/cc及び厚さ10μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 26)
Example 1 uses a 1:1 mixture of alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle size of 1 μm and LATP having an average particle size of 1 μm as an inorganic compound having alumina instead of a solid electrolyte. A non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated and evaluated in the same manner except that the electrode was 5 g/cc and the thickness was 10 μm.

(実施例27)
実施例1とは固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物として平均粒径1μmのアルミナ(Al)を用い、密度1.5g/cc及び厚さ10μmとし、負極上に形成したこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 27)
Example 1 is different from Example 1 except that alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle size of 1 μm was used as an inorganic compound containing alumina instead of the solid electrolyte, the density was 1.5 g/cc, the thickness was 10 μm, and the aluminum oxide was formed on the negative electrode. Electrodes were produced in the same manner, and non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced and evaluated.

(実施例28)
実施例1とは固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物として平均粒径1μmのアルミナ(Al)および平均粒径1μmのムライト(3Al3・2SiO)をそれぞれ1:1で混合した混合物を用い、密度1.4g/cc及び厚さ10μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 28)
In Example 1, alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle size of 1 μm and mullite (3Al 2 O 3.2SiO 2 ) having an average particle size of 1 μm were mixed at a ratio of 1:1 as inorganic compounds having alumina instead of the solid electrolyte. Using the mixed mixture, electrodes were produced in the same manner except that the density was 1.4 g/cc and the thickness was 10 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例29)
実施例1とは固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物として平均粒径1μmのムライト(3Al3・2SiO)を用い、密度1.4g/cc及び厚さ10μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 29)
In the same manner as in Example 1, mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) having an average particle diameter of 1 μm was used as an inorganic compound having alumina instead of the solid electrolyte, and the density was 1.4 g/cc and the thickness was 10 μm. An electrode was produced, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(実施例30)
実施例1とは固体電解質の代わりにアルミナを有する無機化合物として平均粒径1μmのムライト(3Al3・2SiO)および平均粒径1μmのコージライト(2MgO・2Al・5SiO)をそれぞれ1:1で混合した混合物を用い、密度1.4g/cc及び厚さ10μmとしたこと以外同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Example 30)
In Example 1, mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) having an average particle size of 1 μm and cordierite (2MgO.2Al 2 O 3.5SiO 2 ) having an average particle size of 1 μm were used as inorganic compounds having alumina instead of the solid electrolyte. were mixed at a ratio of 1:1 to prepare an electrode in the same manner except that the density was 1.4 g/cc and the thickness was 10 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared and evaluated.

(比較例1)
実施例1とは複合電解質層を含まないこと以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Comparative example 1)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the composite electrolyte layer was not included, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(比較例2)
実施例1とは複合電解質層の密度を2.7g/cc及び厚さを23μmにしたこと以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Comparative example 2)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the composite electrolyte layer had a density of 2.7 g/cc and a thickness of 23 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(比較例3)
実施例1とは複合電解質層の密度を0.8g/cc及び厚さを22μmにしたこと以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Comparative Example 3)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the composite electrolyte layer had a density of 0.8 g/cc and a thickness of 22 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(比較例4)
実施例2とは複合電解質層の密度を2.7g/cc及び厚さを25μmにしたこと以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Comparative Example 4)
An electrode was produced in the same manner as in Example 2 except that the composite electrolyte layer had a density of 2.7 g/cc and a thickness of 25 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(比較例5)
実施例2とは複合電解質層の密度を0.8g/ccと厚さを2μmとしたこと以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Comparative Example 5)
An electrode was produced in the same manner as in Example 2 except that the composite electrolyte layer had a density of 0.8 g/cc and a thickness of 2 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(比較例6)
実施例3とは複合電解質層の密度を0.5g/ccと厚さを10μmとしたこと以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。
(Comparative Example 6)
An electrode was produced in the same manner as in Example 3 except that the composite electrolyte layer had a density of 0.5 g/cc and a thickness of 10 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated.

(比較例7)
実施例4とは複合電解質層の密度を2.7g/ccと厚さを負極側、正極側ともに5μmとしたこと以外は同様に電極を作製し、非水電解質二次電池を作製し、評価を行った。

Figure 0007286559000001

Figure 0007286559000002

Figure 0007286559000003

Figure 0007286559000004

Figure 0007286559000005

Figure 0007286559000006
(Comparative Example 7)
Electrodes were produced in the same manner as in Example 4, except that the composite electrolyte layer had a density of 2.7 g/cc and a thickness of 5 μm on both the negative electrode side and the positive electrode side, and a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced and evaluated. did
Figure 0007286559000001

Figure 0007286559000002

Figure 0007286559000003

Figure 0007286559000004

Figure 0007286559000005

Figure 0007286559000006

比較例1と実施例1を比べると、複合電解質層が存在することにより、ガス発生を抑制することができ、サイクル特性が高いことが確認できる。比較例1では複合電解質層がないことにより、ガスが多量に発生し、サイクル特性が低下しているのが確認できる。比較例1と実施例2、3を比べると、実施例2、3では複合電解質層の位置によらず、ガス発生量が低減できているのがわかる。また実施例4のように、複合電解質の厚さが2μmであってもガス発生量が低減できているのが確認できる。比較例1と実施例5~8を比べると、固体電解質の種類によらず、複合電解質があることにより、ガス発生量が低下し、サイクル特性がよくなっている。実施例5と比較例5を比較すると、実施例5では複合電解質層の密度が1.0g/cc以上2.2g/cc以下であるので、200サイクル後の容量維持率は高く、ガス発生量も抑制していることがわかる。比較例5では複合電解質層の密度が1.0g/ccを下回っているため、200サイクル後の容量維持率は低下し、ガス発生量も増加していることがわかる。 Comparing Comparative Example 1 and Example 1, it can be confirmed that the presence of the composite electrolyte layer can suppress the generation of gas, and the cycle characteristics are high. It can be confirmed that in Comparative Example 1, due to the absence of the composite electrolyte layer, a large amount of gas is generated and the cycle characteristics are degraded. Comparing Comparative Example 1 with Examples 2 and 3, it can be seen that in Examples 2 and 3, the amount of gas generated can be reduced regardless of the position of the composite electrolyte layer. Moreover, it can be confirmed that even when the thickness of the composite electrolyte is 2 μm as in Example 4, the amount of gas generated can be reduced. Comparing Comparative Example 1 with Examples 5 to 8, regardless of the type of solid electrolyte, the presence of the composite electrolyte reduces the amount of gas generated and improves the cycle characteristics. Comparing Example 5 and Comparative Example 5, in Example 5, the density of the composite electrolyte layer was 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less, so the capacity retention rate after 200 cycles was high, and the amount of gas generated was high. is also found to be suppressed. In Comparative Example 5, since the density of the composite electrolyte layer was less than 1.0 g/cc, the capacity retention rate after 200 cycles decreased and the amount of gas generated increased.

比較例2と実施例1を比べると、比較例2では複合電解質層の密度が高いため、サイクル特性、レート特性が大幅に低下しているのが確認できる。比較例3と実施例1を比べると、比較例3では複合電解質層の密度が低いため、サイクル特性、ガス発生量が多くなることが確認できる。 Comparing Comparative Example 2 and Example 1, it can be confirmed that in Comparative Example 2, the density of the composite electrolyte layer is high, so that the cycle characteristics and the rate characteristics are significantly degraded. Comparing Comparative Example 3 and Example 1, it can be confirmed that in Comparative Example 3, since the density of the composite electrolyte layer is low, the cycle characteristics and the amount of gas generated are increased.

実施例23から30では、固体電解質の代わりに、アルミナを有する無機化合物を複合電解質層に加えた。その結果、固体電解質を加えた場合と同等の結果を得ることができた。 In Examples 23 to 30, an inorganic compound with alumina was added to the composite electrolyte layer instead of the solid electrolyte. As a result, it was possible to obtain the same results as when a solid electrolyte was added.

このような非水電解質二次電池は、正負極の電極の間に複合電解質層を備え、複合電解質層の密度が1.0g/cc以上2.2g/cc以下である電極群を有することで、充放電に伴う有機溶媒の分解物の移動を抑えガス発生を抑制し、電極の劣化を抑制することができ、より寿命特性に優れた非水電解質二次電池を提供することができる。 Such a non-aqueous electrolyte secondary battery has a composite electrolyte layer between positive and negative electrodes, and has an electrode group in which the composite electrolyte layer has a density of 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less. It is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that can suppress the movement of decomposition products of the organic solvent due to charging and discharging, suppress gas generation, suppress deterioration of the electrode, and have more excellent life characteristics.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 It should be noted that although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1、11…電極群、2、12…外装部材、3、14…負極、3a、14a…負極集電体、3b、14b…負極活物質含有層、4、15…セパレータ、5、13…正極、5a、13a…正極集電体、5b、13b…正極活物質含有層、6、16…負極端子、7、17…正極端子、8…複合電解質層、10…非水電解質二次電池、20…電池パック、21…単電池、22…粘着テープ、23…組電池、24…プリント配線基板、25…サーミスタ、26…保護回路、27…通電用端子、28…正極側リード、29…正極側コネクタ、30…負極側リード、31…負極側コネクタ、32及び33…配線、34a…プラス側配線、34b…マイナス側配線、35…電圧検出のための配線、36…保護シート、37…収納容器、38…蓋、100…電極、200…電池パック、300…車両。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11... Electrode group 2, 12... Exterior member 3, 14... Negative electrode 3a, 14a... Negative electrode current collector 3b, 14b... Negative electrode active material containing layer 4, 15... Separator 5, 13... Positive electrode , 5a, 13a... positive electrode collector, 5b, 13b... positive electrode active material-containing layer, 6, 16... negative electrode terminal, 7, 17... positive electrode terminal, 8... composite electrolyte layer, 10... non-aqueous electrolyte secondary battery, 20 Battery pack 21 Unit cell 22 Adhesive tape 23 Assembled battery 24 Printed wiring board 25 Thermistor 26 Protective circuit 27 Current-carrying terminal 28 Lead on positive electrode side 29 Positive electrode side Connectors 30 Negative lead 31 Negative connector 32 and 33 Wiring 34a Plus wiring 34b Negative wiring 35 Wiring for voltage detection 36 Protective sheet 37 Storage container , 38... lid, 100... electrode, 200... battery pack, 300... vehicle.

Claims (19)

正極活物質としてリチウム複合酸化物LiMMn2-x(0<X≦0.5、MはNi、Cr、Fe、Cu、Co、Mg及びMoからなる群れより選ばれる少なくとも1つ)を含む正極と、
負極活物質を含む負極と、
前記負極と前記正極の間に固体電解質及びアルミナを有する無機化合物の少なくとも一方を含む複合電解質層と、セパレータと、
を備え、
前記複合電解質層の密度が1.0g/cc以上2.2g/cc以下である電極群。
Lithium composite oxide LiM x Mn 2-x O 4 (0<X≦0.5, M is at least one selected from the group consisting of Ni, Cr, Fe, Cu, Co, Mg and Mo) as a positive electrode active material a positive electrode comprising
a negative electrode comprising a negative electrode active material;
a composite electrolyte layer containing at least one of a solid electrolyte and an inorganic compound having alumina between the negative electrode and the positive electrode; a separator;
with
The electrode group, wherein the composite electrolyte layer has a density of 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less.
正極活物質としてリチウム複合酸化物LiMLithium composite oxide LiM as a positive electrode active material x MnMn 2-x2-x O. 4 (0<X≦0.5、MはNi、Cr、Fe、Cu、Co、Mg及びMoからなる群れより選ばれる少なくとも1つ)を含む正極と、(0<X≦0.5, M is at least one selected from the group consisting of Ni, Cr, Fe, Cu, Co, Mg and Mo);
負極活物質を含む負極と、a negative electrode comprising a negative electrode active material;
前記負極と前記正極の間に固体電解質を含む複合電解質層と、セパレータと、a composite electrolyte layer containing a solid electrolyte between the negative electrode and the positive electrode; a separator;
を備え、with
前記複合電解質層の密度が1.0g/cc以上2.2g/cc以下である電極群。The electrode group, wherein the composite electrolyte layer has a density of 1.0 g/cc or more and 2.2 g/cc or less.
前記複合電解質層は前記セパレータと前記正極又は前記負極の間に存在する請求項1又は2に記載の電極群。 3. The electrode assembly according to claim 1, wherein said composite electrolyte layer is present between said separator and said positive electrode or said negative electrode. 前記複合電解質層の密度が1.3g/cc以上1.5g/cc以下である請求項1ないし3いずれか1項に記載の電極群。 4. The electrode group according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite electrolyte layer has a density of 1.3 g/cc or more and 1.5 g/cc or less. 前記複合電解質層の厚さが0.1μm以上100μm以下である請求項1ないし4いずれか1項に記載の電極群。 The electrode group according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite electrolyte layer has a thickness of 0.1 µm or more and 100 µm or less. 前記複合電解質層の厚さが1μm以上20μm以下である請求項1ないしいずれか1項に記載の電極群。 The electrode group according to any one of claims 1 to 5 , wherein the composite electrolyte layer has a thickness of 1 µm or more and 20 µm or less. 前記固体電解質は粒子状であり、平均粒子径が0.1μm以上10μm以下である請求項1ないしいずれか1項に記載の電極群。 The electrode group according to any one of claims 1 to 6 , wherein the solid electrolyte is particulate and has an average particle size of 0.1 µm or more and 10 µm or less. 前記固体電解質の平均粒子径は、0.1μm以上5μm以下である請求項1ないしいずれか1項に記載の電極群。 The electrode group according to any one of claims 1 to 7 , wherein the solid electrolyte has an average particle size of 0.1 µm or more and 5 µm or less. 前記固体電解質はペロブスカイト型リチウムランタンチタン複合酸化物、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物、NASICON型リチウムアルミチタン複合酸化物およびリチウムカルシウムジルコニウム酸化物、LISICON型構造を有する無機化合物からなる群れより選ばれる少なくとも1種を含む請求項1ないしいずれか1項に記載の電極群。 The solid electrolyte is selected from the group consisting of perovskite-type lithium-lanthanum-titanium composite oxides, garnet-type lithium-lanthanum-zirconium-containing oxides, NASICON-type lithium-aluminum-titanium composite oxides and lithium-calcium-zirconium oxides, and inorganic compounds having a LISICON-type structure. 9. The electrode group according to any one of claims 1 to 8 , comprising at least one. 前記アルミナを有する無機化合物はアルミナである請求項1、3ないし9いずれか1項に記載の電極群。 10. The electrode group according to any one of claims 1, 3 to 9, wherein the inorganic compound containing alumina is alumina. 前記正極活物質はLi/Li基準で4.5V以上の放電電位を有する請求項1ないし10いずれか1項に記載の電極群。 11. The electrode group according to any one of claims 1 to 10 , wherein the positive electrode active material has a discharge potential of 4.5 V or higher on a Li/Li + basis. 前記負極活物質としてチタン複合酸化物を含む請求項1ないし11いずれか1項に記載の電極群。 12. The electrode group according to any one of claims 1 to 11 , comprising a titanium composite oxide as the negative electrode active material. 前記チタン複合酸化物はリチウムチタン酸化物、チタン酸化物、ニオブチタン酸化物及びリチウムナトリウムニオブチタン酸化物からなる群れより少なくとも1種を含む請求項12に記載の電極群。 13. The electrode group according to claim 12 , wherein the titanium composite oxide includes at least one selected from the group consisting of lithium titanium oxide, titanium oxide, niobium titanium oxide and lithium sodium niobium titanium oxide. 請求項1ないし13いずれか1項に記載の電極群と、
非水電解質と、
を備える非水電解質二次電池。
an electrode group according to any one of claims 1 to 13 ;
a non-aqueous electrolyte;
A non-aqueous electrolyte secondary battery.
請求項14に記載の非水電解質二次電池を具備する電池パック。 A battery pack comprising the nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 14 . 通電用の外部端子と、
保護回路とをさらに含む請求項15に記載の電池パック。
an external terminal for energization;
16. The battery pack of claim 15 , further comprising a protection circuit.
複数の前記非水電解質二次電池を具備し、前記非水電解質二次電池が直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項15又は16記載の電池パック。 17. The battery pack according to claim 15 , comprising a plurality of said non-aqueous electrolyte secondary batteries, wherein said non-aqueous electrolyte secondary batteries are electrically connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel. 請求項15ないし17のいずれか1項に記載の電池パックを搭載した車両。 A vehicle equipped with the battery pack according to any one of claims 15 to 17 . 前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収するものである請求項18に記載の車両。 19. The vehicle according to claim 18 , wherein said battery pack recovers regenerative energy of power of said vehicle.
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