JP7289413B1 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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宏篤 近藤
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Abstract

【課題】高温下で充放電サイクルを繰り返しても容量低下が少なく、かつ、氷点下で繰り返し充放電をしてもデンドライト析出が起きにくい、幅広い温度域で性能を損なうことなく使用可能な非水電解質二次電池を提供すること。【解決手段】本発明に係る非水電解質二次電池は、正極、負極およびセパレータからなる電極素子と、非水電解液とを備える非水電解質二次電池であって、非水電解液は、当該非水電解液全体の質量に対して2%以下のビニレンカーボネートを含み、セパレータは、スリット状細孔を有する構造またはラメラ骨格構造をなし、JISガーレーが300秒/100mL以内であり、負極は、負極集電体と、負極集電体に塗布される負極合材層と、を有し、負極合材層は、負極活物質として黒鉛粒子を含み、当該負極合材層の密度が1.2g/cm3以上、1.5g/cm3以下である。【選択図】図1A non-aqueous electrolyte that can be used in a wide temperature range without impairing its performance, with little decrease in capacity even after repeated charge-discharge cycles at high temperatures, and with little dendrite precipitation even after repeated charge-discharge cycles below freezing. Provide secondary batteries. A nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes an electrode element comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a nonaqueous electrolyte, the nonaqueous electrolyte comprising: The non-aqueous electrolyte contains 2% or less vinylene carbonate relative to the total mass of the non-aqueous electrolyte, the separator has a structure having slit-like pores or a lamellar skeleton structure, the JIS Gurley is within 300 seconds/100 mL, and the negative electrode is , a negative electrode current collector, and a negative electrode mixture layer applied to the negative electrode current collector, wherein the negative electrode mixture layer contains graphite particles as a negative electrode active material, and the density of the negative electrode mixture layer is 1.5. It is 2 g/cm3 or more and 1.5 g/cm3 or less. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関するものである。 The present invention relates to non-aqueous electrolyte secondary batteries.

非水電解質二次電池は、高エネルギー密度を有する等の理由から広く普及し、携帯電話やデジタルカメラ、ノートパソコン等の携帯用小型機器の電源として搭載されている。また、非水電解質二次電池は、エネルギー資源枯渇問題や地球温暖化等の観点から、ハイブリッド自動車や電気自動車、または、太陽光や風力等の自然エネルギー発電による電力貯蔵用等の大型産業用途への開発が進められている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries are widely used because of their high energy density, and are used as power sources for small portable devices such as mobile phones, digital cameras, and laptop computers. In addition, non-aqueous electrolyte secondary batteries are being used in large-scale industrial applications, such as hybrid and electric vehicles, and electric power storage using natural energy sources such as solar and wind power, from the perspective of depletion of energy resources and global warming. is being developed.

近年、非水電解質二次電池は、ドローンやロボット、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の動力用電源としても注目されており、用途拡大が進むことが期待されている。このような動力用電源は、さらなる高密度化や長寿命化に加えて、幅広い温度域でもその性能を損なうことなく使用できることが求められている。具体的には、動力用電源は、高温下で充放電サイクルを繰り返しても容量低下が少なく、かつ、氷点下でも繰り返し充放電可能であることが望ましい。 In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries have also attracted attention as power sources for powering drones, robots, electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc., and are expected to expand their applications. Such power sources are required to have higher density and longer life, and to be able to be used in a wide temperature range without impairing their performance. Specifically, it is desirable that the motive power source should be capable of being repeatedly charged and discharged even at sub-freezing temperatures, with little decrease in capacity even after repeated charge-discharge cycles at high temperatures.

エネルギーの高密度化の観点から、一般に、非水電解質二次電池の負極活物質には黒鉛粒子が用いられている。黒鉛粒子を負極活物質として用いた非水電解質二次電池では、氷点下における放電に関する技術は多くの文献で開示されているが、氷点下において繰り返し充電が可能であることを開示する文献は少ない。特に、-20℃以下といった極低温において充放電可能であり、黒鉛粒子を負極活物質として用いた非水電解質二次電池に関する技術はなく、寒暖差が特に激しい環境での実用化の妨げとなってきた。 Graphite particles are generally used as the negative electrode active material of non-aqueous electrolyte secondary batteries from the viewpoint of increasing the energy density. In a non-aqueous electrolyte secondary battery using graphite particles as a negative electrode active material, many documents disclose techniques for discharging below freezing, but there are few documents disclosing that repeated charging is possible at below freezing. In particular, there is no technology related to non-aqueous electrolyte secondary batteries that can be charged and discharged at extremely low temperatures such as -20 ° C. or lower and that use graphite particles as a negative electrode active material, which hinders practical use in environments with particularly large temperature differences. It's here.

例えば、特許文献1には、ビニレンカーボネート(VC)を添加した非水電解液を用いることで、負極表面に緻密な薄膜が形成されてサイクル特性などを向上できることが記載されている。
しかしながら、負極活物質として黒鉛粒子を用いた場合、VCを非水電解液に添加することで非水電解質二次電池の常温および高温でのサイクル特性が向上する一方、薄膜が緻密であるがゆえに低温下での負極の反応抵抗が高くなり、充電時にデンドライト析出が起きやすくなる。
For example, Patent Literature 1 describes that by using a non-aqueous electrolyte to which vinylene carbonate (VC) is added, a dense thin film is formed on the surface of the negative electrode, thereby improving cycle characteristics and the like.
However, when graphite particles are used as the negative electrode active material, the addition of VC to the non-aqueous electrolyte improves the cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery at room temperature and high temperature. The reaction resistance of the negative electrode increases at low temperatures, and dendrite deposition tends to occur during charging.

これに対し、例えば、特許文献2には、VCに加えてLiBFおよびフルオロエチレンカーボネートを非水電解液の添加剤として用いることで、負極表面の被膜の緻密性が下がり低温下での充電時にデンドライト析出が抑制できることが記載されている。
しかしながら、特許文献2に記載の添加剤は、還元電位が高く、ガスが発生しやすいため、高温サイクル時の劣化に繋がってしまうという課題があった。このように、単に電解液添加剤の配合を変えるだけでは低温下での特性と高温サイクル特性とのトレードオフを避けることはできず、幅広い温度域において、その性能を損なうことなく使用可能である非水電解質二次電池を提供することは難しいとされてきた。
On the other hand, for example, in Patent Document 2, by using LiBF 4 and fluoroethylene carbonate in addition to VC as additives for the non-aqueous electrolyte, the denseness of the film on the negative electrode surface is reduced, and during charging at low temperatures It is described that dendrite precipitation can be suppressed.
However, the additive described in Patent Document 2 has a high reduction potential and is likely to generate gas, so there is a problem that it leads to deterioration during high-temperature cycles. In this way, it is not possible to avoid a trade-off between low-temperature characteristics and high-temperature cycle characteristics simply by changing the composition of the electrolyte additive, and it is possible to use it in a wide temperature range without impairing its performance. It has been considered difficult to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery.

ここで、上述した氷点下での充電時にデンドライト析出を起こりにくくするためには、当然ながらセパレータや黒鉛粒子の設計仕様を変更するという手段が考えられうる。例えば、特許文献3には、電気抵抗およびガーレー数が低いセパレータを用いることでレート特性やサイクル性能が向上することが記載されている。
また、黒鉛粒子の粒径を小さくしたり、表面積を大きくしたりすることで入出力特性が向上することは広く知られている。
Here, in order to make the dendrite deposition less likely to occur during the above-described charging at sub-zero temperatures, it is of course possible to consider changing the design specifications of the separator and graphite particles. For example, Patent Document 3 describes that rate characteristics and cycle performance are improved by using a separator having a low electrical resistance and a low Gurley number.
Further, it is widely known that input/output characteristics are improved by reducing the particle size of graphite particles and increasing the surface area thereof.

特許第3066126号公報Japanese Patent No. 3066126 特開2013-218967号公報JP 2013-218967 A 特開2021-64620号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-64620

しかしながら、上述のようなセパレータや黒鉛粒子の設計仕様変更を行うと、高温下で電解液と、黒鉛粒子との反応が起きやすくなり、サイクル特性の劣化が大きくなるという課題があった。また、単に黒鉛粒子の粒径を小さくしたり表面積を大きくしたりするだけでは必ずしも氷点下充電時のデンドライト析出を抑制することができない場合があった。そのため、単にこれらの設計仕様変更を行うのみでは低温下でのサイクル特性と高温サイクル特性とのトレードオフを避けることはできず、幅広い温度域でもその性能を損なうことなく使用可能である非水電解質二次電池を提供することは難しいとされてきた。 However, when the design specifications of the separator and graphite particles are changed as described above, the reaction between the electrolytic solution and the graphite particles is likely to occur at high temperature, and there is a problem that the deterioration of the cycle characteristics is increased. In addition, simply reducing the particle size or increasing the surface area of the graphite particles may not necessarily suppress dendrite precipitation during sub-zero charging. Therefore, a trade-off between low-temperature cycle characteristics and high-temperature cycle characteristics cannot be avoided simply by changing these design specifications. It has been considered difficult to provide a secondary battery.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、高温下で充放電サイクルを繰り返しても容量低下が少なく、かつ、氷点下で繰り返し充放電をしてもデンドライト析出が起きにくい、幅広い温度域で性能を損なうことなく使用可能な非水電解質二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and has little capacity decrease even when charging and discharging cycles are repeated at high temperatures, and dendrite precipitation is less likely to occur even when charging and discharging are repeated below freezing. Performance in a wide temperature range. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be used without damaging the

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る非水電解質二次電池は、第一の観点として、正極、負極およびセパレータからなる電極素子と、非水電解液とを備える非水電解質二次電池であって、前記非水電解液は、当該非水電解液全体の質量に対して2%以下のビニレンカーボネートを含み、前記セパレータは、スリット状細孔を有する構造またはラメラ骨格構造をなし、JISガーレーが300秒/100mL以内であり、前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体に塗布される負極合材層と、を有し、前記負極合材層は、負極活物質として黒鉛粒子を含み、当該負極合材層の密度が1.2g/cm以上、1.5g/cm以下である、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, as a first aspect, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises an electrode element consisting of a positive electrode, a negative electrode and a separator, and a non-aqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the non-aqueous electrolyte contains vinylene carbonate in an amount of 2% or less with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte, and the separator has a structure or lamella having slit-like pores The negative electrode has a skeletal structure and a JIS Gurley of 300 seconds/100 mL or less, and the negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer applied to the negative electrode current collector, and the negative electrode mixture layer contains graphite particles as a negative electrode active material, and the negative electrode mixture layer has a density of 1.2 g/cm 3 or more and 1.5 g/cm 3 or less.

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第二の観点として、正極、負極およびセパレータからなる電極素子と、非水電解液とを備える非水電解質二次電池であって、前記非水電解液は、当該非水電解液全体の質量に対して2%以下のビニレンカーボネートを含み、前記セパレータは、乾式延伸法によって形成されてなり、JISガーレーが300秒/100mL以内であり、前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体に塗布される負極合材層と、を有し、前記負極合材層は、負極活物質として黒鉛粒子を含み、当該負極合材層の密度が1.2g/cm以上、1.5g/cm以下である、ことを特徴とする。 In addition, as a second aspect, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrode element consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a non-aqueous electrolyte, The aqueous electrolyte contains vinylene carbonate in an amount of 2% or less with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte, the separator is formed by a dry stretching method, the JIS Gurley is within 300 seconds/100 mL, and the The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer applied to the negative electrode current collector. The negative electrode mixture layer contains graphite particles as a negative electrode active material. It is characterized by having a density of 1.2 g/cm 3 or more and 1.5 g/cm 3 or less.

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第三の観点として、上記の第一と第二の観点において、前記黒鉛粒子の比表面積(m/g)と、前記黒鉛粒子のメディアン径(μm)との積が、30(×10-6/g)以下である、ことを特徴とする。 In addition, as a third aspect, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, in the above first and second aspects, has a specific surface area (m 2 /g) of the graphite particles and a median of the graphite particles It is characterized in that the product with the diameter (μm) is 30 (×10 −6 m 3 /g) or less.

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第四の観点として、上記の第一乃至第三のいずれか一の観点において、前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体に塗布される正極合材層と、を有し、前記正極合材層は、層状酸化物およびオリビン化合物を正極活物質として含む、ことを特徴とする。 Further, as a fourth aspect of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, in any one of the above first to third aspects, the positive electrode comprises a positive electrode current collector and the positive electrode current collector and a positive electrode material layer applied to the positive electrode material layer, wherein the positive electrode material layer includes a layered oxide and an olivine compound as a positive electrode active material.

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第五の観点として、上記の第四の観点において、前記正極合材層の密度が2.3g/cm以上、3.5g/cm以下である、ことを特徴とする。 Further, as a fifth aspect, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, in the above fourth aspect, the density of the positive electrode mixture layer is 2.3 g/cm 3 or more and 3.5 g/cm 3 It is characterized by the following.

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第六の観点として、上記の第一乃至第五のいずれか一の観点において、前記非水電解液は、リチウム塩をさらに含み、前記リチウム塩の濃度が、1.0mol/L以上1.5mol/L以下である、ことを特徴とする。 Further, as a sixth aspect of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, in any one of the above first to fifth aspects, the non-aqueous electrolyte further contains a lithium salt, and the lithium The salt concentration is 1.0 mol/L or more and 1.5 mol/L or less.

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第七の観点として、上記の第六の観点において、前記リチウム塩は、LiPFである、ことを特徴とする。 As a seventh aspect, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is characterized in that, in the above sixth aspect, the lithium salt is LiPF 6 .

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第八の観点として、上記の第一乃至第七のいずれか一の観点において、前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体に塗布された正極合材層と、を有し、記正極合材層は、正極活物質として、一般式LiMO(Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ti、Cr、Pb、SbおよびBから選択される1つ以上の元素)で表されるリチウム遷移金属酸化物を含む、ことを特徴とする。 Further, as an eighth aspect of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the positive electrode comprises a positive electrode current collector and the positive electrode current collector a positive electrode mixture layer coated on a positive electrode active material, the positive electrode mixture layer having the general formula LiMO 2 (M is Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, one or more elements selected from Cu, Zn, Al, Ti, Cr, Pb, Sb and B).

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第九の観点として、上記の第一乃至第八のいずれか一の観点において、前記負極は、負極活物質として黒鉛粒子のみを含む、ことを特徴とする。 Further, as a ninth aspect of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the negative electrode contains only graphite particles as a negative electrode active material. characterized by

また、本発明に係る非水電解質二次電池は、第十の観点として、上記の第一乃至第九のいずれか一の観点において、-20℃環境下で、上限電圧4.2V、0.2C、カットオフ電流0.05CのCC-CV充電と、下限電圧2.7V、1.0CのCC放電とを60サイクル繰り返した場合に、その前後に25℃環境下で上限電圧4.2V、0.5C、カットオフ電流0.05CのCC-CV充電と、下限電圧2.7V、0.5CのCC放電とを1サイクルずつ実施して容量確認試験を行ったときの容量維持率が95%以上であることを特徴とする。 Further, as a tenth aspect, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, in any one of the above first to ninth aspects, has an upper limit voltage of 4.2 V and a maximum voltage of 0.2 V in a -20° C. environment. 2C, when CC-CV charging with a cutoff current of 0.05C and CC discharging with a lower limit voltage of 2.7V and 1.0C are repeated 60 cycles, the upper limit voltage is 4.2V in an environment of 25°C before and after that, The capacity retention rate is 95 when a capacity confirmation test is performed by performing one cycle of CC-CV charging at 0.5 C and a cutoff current of 0.05 C and CC discharging at a lower limit voltage of 2.7 V and 0.5 C. % or more.

本発明によれば、高温下で充放電サイクルを繰り返しても容量低下が少なく、かつ、氷点下で繰り返し充放電をしてもデンドライト析出が起きにくい、幅広い温度域で性能を損なうことなく使用可能な非水電解質二次電池を得ることができる。 According to the present invention, even if the charge-discharge cycle is repeated at high temperatures, there is little decrease in capacity, and even if the charge-discharge is repeated at sub-zero temperatures, dendrite precipitation does not occur easily. A non-aqueous electrolyte secondary battery can be obtained.

図1は、本発明の一実施の形態に係る非水電解質二次電池の構成を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施の形態に係る非水電解質二次電池が備える電極群の構成を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of an electrode group included in a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the invention. 図3は、図1に示すA-A線断面の一部を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a part of the AA line cross section shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更または改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following description. In addition, various modifications or improvements can be added to the present embodiment, and forms to which such modifications or improvements are added can also be included in the present invention.

(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態に係る非水電解質二次電池の構成を説明するための図である。図2は、本発明の一実施の形態に係る非水電解質二次電池が備える電極群の構成を説明するための図である。図3は、図1に示すA-A線断面の一部を示す図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of an electrode group included in a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the invention. FIG. 3 is a diagram showing a part of the AA line cross section shown in FIG.

非水電解質二次電池1は、ラミネートシート2と、正極端子3と、負極端子4と、電極群5と、シーラント6とを備える。電極群5は、正極7と、負極8と、セパレータ9とによって構成される。 A non-aqueous electrolyte secondary battery 1 includes a laminate sheet 2 , a positive electrode terminal 3 , a negative electrode terminal 4 , an electrode group 5 and a sealant 6 . The electrode group 5 is composed of a positive electrode 7 , a negative electrode 8 and a separator 9 .

ラミネートシート2は、電極群5を収納し、非水電解質二次電池1の外装体を構成する。ラミネートシート2は、外縁が矩形をなす。また、ラミネートシート2は、二つのシート部材を、電極群5を挟んで貼り合わせてなる。電極群5の一方には、凸状のシート部材が設けられ、電極群5の他方には、凹状のシート部材が設けられる。ラミネートシート2の周縁部は、シート部材同士が熱溶着で封止されており、ラミネートシート2によって電極群5が密閉された構造をとる。また、正極端子3および負極端子4は、ラミネートシート2の周縁部の一部から延出し、ラミネートシート2が熱溶着されている構造となる。具体的には、正極端子3および負極端子4と、ラミネートシート2との間には、シーラント6が接着層としてそれぞれ介在する。すなわち、正極端子3および負極端子4の各表面のラミネートシート2の封止部を通過する部分には、シーラント6が被覆されている。このような構成であれば、シーラント6とラミネートシート2との内面の熱溶着性樹脂層が加熱によって接合するため、非水電解液が浸透して漏液することを防止できる。 The laminate sheet 2 accommodates the electrode group 5 and constitutes the exterior body of the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 . The laminate sheet 2 has a rectangular outer edge. The laminate sheet 2 is formed by bonding two sheet members with the electrode group 5 interposed therebetween. One side of the electrode group 5 is provided with a convex sheet member, and the other side of the electrode group 5 is provided with a concave sheet member. At the periphery of the laminate sheet 2 , the sheet members are sealed with each other by heat welding, and the electrode group 5 is sealed by the laminate sheet 2 . Moreover, the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 are extended from a part of the peripheral portion of the laminate sheet 2 and have a structure in which the laminate sheet 2 is thermally welded. Specifically, a sealant 6 is interposed as an adhesive layer between the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 and the laminate sheet 2 . That is, the portions of the surfaces of the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 that pass through the sealing portion of the laminate sheet 2 are coated with the sealant 6 . With such a configuration, since the heat-fusible resin layer on the inner surface of the sealant 6 and the laminate sheet 2 are joined by heating, it is possible to prevent the non-aqueous electrolyte from penetrating and leaking.

正極端子3は、その一端が電極群5を構成する正極7に接続される。正極端子3と正極7とは、正極集電リード10を介して電気的に接続される。正極集電リード10は、溶接部12を介して正極端子3に接続される。 One end of the positive electrode terminal 3 is connected to a positive electrode 7 forming the electrode group 5 . The positive electrode terminal 3 and the positive electrode 7 are electrically connected via a positive current collecting lead 10 . The positive collector lead 10 is connected to the positive terminal 3 via the welded portion 12 .

また、負極端子4は、その一端が電極群5を構成する負極8に接続される。負極端子4と負極8とは、負極集電リード11を介して電気的に接続される(図3参照)。負極集電リード11は、溶接部12を介して負極端子4に接続される。 One end of the negative electrode terminal 4 is connected to the negative electrode 8 forming the electrode group 5 . The negative electrode terminal 4 and the negative electrode 8 are electrically connected via a negative electrode current collecting lead 11 (see FIG. 3). The negative electrode current collecting lead 11 is connected to the negative electrode terminal 4 via the welded portion 12 .

正極7と負極8とは、セパレータ9を介して積層されることで電極群5を構成する。電極群5は、最外層からセパレータ9、負極8、セパレータ9、正極7、セパレータ9の順になるように交互に積層されている(図3参照)。 The positive electrode 7 and the negative electrode 8 constitute an electrode group 5 by being laminated with a separator 9 interposed therebetween. The electrode group 5 is alternately laminated in the order of the separator 9, the negative electrode 8, the separator 9, the positive electrode 7, and the separator 9 from the outermost layer (see FIG. 3).

非水電解液は、ラミネートシート2内に保持されている。なお、図示は省略しているが、非水電解液は、非水溶媒にリチウム塩を溶解して調整される。 A non-aqueous electrolyte is held in the laminate sheet 2 . Although not shown, the non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent.

なお、図1では実施の形態の一例としてラミネート型非水電解質二次電池の場合の構成例を示しているが、本発明における非水電解質二次電池の形状は特に制限されず、扁平型や、円筒型、角型、コイン型などであってもよい。また、非水電解質二次電池の外装体も特に限定されず、ラミネートフィルムのほか、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなど公知のものを使用することができる。
以下、非水電解液、正極、負極、セパレータおよび外装体(ラミネートシート)について詳述する。
Although FIG. 1 shows a configuration example in the case of a laminated nonaqueous electrolyte secondary battery as an example of the embodiment, the shape of the nonaqueous electrolyte secondary battery in the present invention is not particularly limited. , a cylindrical shape, a rectangular shape, a coin shape, or the like. In addition, the exterior body of the non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, and known materials such as laminated film, aluminum, aluminum alloy, and stainless steel can be used.
The non-aqueous electrolyte, positive electrode, negative electrode, separator, and package (laminate sheet) are described in detail below.

(非水電解液)
非水電解液は、リチウム塩と、VCと、非水溶媒と、それ以外の添加剤とを含む。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte contains a lithium salt, VC, a non-aqueous solvent, and other additives.

リチウム塩は、例えばLiPF、LiBF、LiClO、Li(FSON、Li(CFSONなどから選ばれる1種、または2種以上の混合物を挙げることができ、少なくともLiPFを含むことが好ましい。LiPFは、非水溶媒に対する溶解性、二次電池とした場合の充放電特性 、出力特性、サイクル特性等を総合的に判断して、リチウム塩として含有することが好ましい。リチウム塩の濃度は、初期活性化における被膜形成時に、リチウム塩由来の成分が十分に含まれるようにするために0.5mol/L以上であることが好ましく、1.0mol/L以上であることがさらに好ましい。また、リチウム塩の濃度が高すぎるとVC由来の被膜が十分に形成されず高温サイクル特性が悪化するため、3.0mol/L以下であることが好ましく、1.5mol/L以下であることがさらに好ましい。 Lithium salts include, for example, one selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , Li(FSO 2 ) 2 N, Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, or a mixture of two or more, It preferably contains at least LiPF6 . LiPF 6 is preferably contained as a lithium salt by comprehensively judging the solubility in non-aqueous solvents, the charge/discharge characteristics when used as a secondary battery, the output characteristics, the cycle characteristics, and the like. The concentration of the lithium salt is preferably 0.5 mol/L or more, and preferably 1.0 mol/L or more, in order to sufficiently contain the lithium salt-derived component when forming the film in the initial activation. is more preferred. Also, if the concentration of the lithium salt is too high, a film derived from VC will not be formed sufficiently and the high-temperature cycle characteristics will deteriorate. More preferred.

非水溶媒は、特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、プロピオン酸メチル、酢酸メチル、ギ酸メチル、酪酸メチル、ジオキソラン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、γ―ブチロラクトン、アセトニトリル、ベンゾニトリルから選ばれる1つもしくは2つ以上の混合溶媒が挙げられる。非水溶媒は、特に、DMC、DEC、DPC、EMC、EC、PCを用いることが好ましく、負極活物質への良好な被膜形成の点から、特にECを含むことが好ましい。 Non-aqueous solvents include, but are not limited to, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), One or a mixed solvent of two or more selected from methyl propionate, methyl acetate, methyl formate, methyl butyrate, dioxolane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, acetonitrile, and benzonitrile. DMC, DEC, DPC, EMC, EC, and PC are particularly preferred as the non-aqueous solvent, and EC is particularly preferred from the viewpoint of good film formation on the negative electrode active material.

また、VCの添加量を多くしすぎると被膜が過形成してしまい、デンドライト析出が起きやすくなる。そのため、VCの添加量は、非水電解液全体の質量に対して2%以下であることが好ましい。一方、VCの添加量は、非水電解液全体の質量に対して0.1%未満であると、被膜の形成が不十分となりやすいため、不適である。 On the other hand, if the amount of VC added is too large, the film will be excessively formed, and dendrite precipitation will easily occur. Therefore, the amount of VC added is preferably 2% or less with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte. On the other hand, if the amount of VC added is less than 0.1% with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte, the formation of the film tends to be insufficient, which is not suitable.

また、リチウム塩以外の添加剤としてVC以外のものを必要に応じて含んでいてもよく、例えばフルオロエチレンカーボネート、1,3,2-ジオキサチオラン2,2-ジオキシド、1,5,2,4-ジオキサジチアン2,2,4,4-テトラオキシド、亜リン酸トリス(トリメチルシリル)、1-プロペン1,3-スルトン、LiPOやその他の公知の添加剤が挙げられる。ただし、これらの添加剤を過剰に加えると高温サイクル時にガスが発生しやすくなり容量低下の原因になるため、例えば各添加剤の非水電解液全体の質量に対する割合は3%以下であることが好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。また、これらの添加剤を用いる場合はガス発生を抑制する観点から必ずVCと併用する必要がある。 In addition, as an additive other than the lithium salt, a substance other than VC may be included as necessary, such as fluoroethylene carbonate, 1,3,2-dioxathiolane 2,2-dioxide, 1,5,2,4- Dioxadithiane 2,2,4,4-tetraoxide, tris(trimethylsilyl)phosphite, 1-propene 1,3-sultone, Li 2 PO 2 F 2 and other known additives. However, if these additives are added excessively, gas is likely to be generated during high-temperature cycles, causing a decrease in capacity. It is preferably 1% or less, more preferably 1% or less. Moreover, when these additives are used, they must be used together with VC from the viewpoint of suppressing gas generation.

(正極)
正極7は、正極集電体7aと、正極集電体7aに塗布された正極合材層7bとを有する。
(positive electrode)
The positive electrode 7 has a positive electrode current collector 7a and a positive electrode mixture layer 7b applied to the positive electrode current collector 7a.

正極集電体7aは、特に限定はされないが、金属を用いることが好ましい。具体的には、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、チタン、その他合金等が挙げられる。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点からアルミニウムが好ましい。また、正極集電体1aの厚さは1~50μmであることが好ましい。 The positive electrode current collector 7a is not particularly limited, but it is preferable to use a metal. Specific examples include aluminum, nickel, stainless steel, titanium, and other alloys. Among them, aluminum is preferable from the viewpoint of electronic conductivity and battery operating potential. Moreover, the thickness of the positive electrode current collector 1a is preferably 1 to 50 μm.

正極合材層7bは、熱的安定性とエネルギー密度の両立の観点から、正極活物質として、層状酸化物とオリビン化合物の双方を正極活物質として含むとより良い。これにより、熱安定性を向上させることができる。特に、層状酸化物をオリビン化合物が取り囲むことで、熱安定性を向上させることができると考えられる。 From the viewpoint of achieving both thermal stability and energy density, the positive electrode mixture layer 7b preferably contains both a layered oxide and an olivine compound as positive electrode active materials. Thereby, thermal stability can be improved. In particular, it is considered that thermal stability can be improved by surrounding the layered oxide with the olivine compound.

層状酸化物は、エネルギー密度の向上に資する。層状酸化物としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNiO等の一般式LiMO(Mは、共通してNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ti、Cr、Pb、Sb、BZr、W、P、V、Ca、Sr、Ga、In、Si、Mo、Sn、Ag、Ce、Pr、Ge、Bi、Ba、Er、La、Sm、YbおよびSから選択される1つ以上の元素)で表されるリチウム遷移金属酸化物、および、これら正極活物質の一部元素が異種元素で置換されたもの、ならびに、Co、NiおよびMnを含む三成分系などの層状酸化物からなる群から選択される少なくとも1種の活物質粒子を含み、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、サイクル特性向上および熱安定性向上を目的として、層状酸化物の表面に、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、フッ化アルミニウム、酸化ニオビウム、酸化チタンもしくは酸化タングステンなどの無機物質、または、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、これらの誘導体もしくは塩などのイオン伝導性ポリマーの被膜が被覆されていてもよい。層状酸化物の平均粒径(D50:メディアン径)は、1μm以上100μm以下であることが好ましく、1μm以上20μm以下であることがさらに好ましい。 A layered oxide contributes to an improvement in energy density. Layered oxides include general formula LiMO 2 such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 and LiCoNiO 2 (M is commonly Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Cr, Pb, Sb, BZr, W, P, V, Ca, Sr, Ga, In, Si, Mo, Sn, Ag, Ce, Pr, Ge, Bi, Ba, Er, La, Sm, Yb and one or more elements selected from S), and those in which some elements of these positive electrode active materials are replaced with different elements, and Co, Ni and Mn. At least one type of active material particles selected from the group consisting of layered oxides, such as a ternary system containing, may be used in combination of two or more types. For the purpose of improving cycle characteristics and thermal stability, inorganic substances such as magnesium oxide, aluminum oxide, aluminum fluoride, niobium oxide, titanium oxide or tungsten oxide, or polyethylene glycol or polyethylene may be added to the surface of the layered oxide. A coating of ion-conducting polymers such as oxides, derivatives or salts thereof may be applied. The average particle diameter (D50: median diameter) of the layered oxide is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 1 μm or more and 20 μm or less.

また、正極合材層7bは、熱安定性向上の目的から、さらにオリビン化合物を正極活物質として含んでもよい。オリビン化合物の例としては、LiFePOや、LiFePOのFeの一部をMnで置換したものなどが挙げられ、一般式LiMnM2Fe1-z-bPO(ただし、0<z≦0.9、0≦b≦0.1、0<z+b<1、M2は、Ni、Co、Ti、Cu、Zn、Mg、Zr、Ca、Y、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd、Gd、Al、GaおよびSrから選ばれる少なくとも1種)で表される。電気伝導性の向上を目的としてオリビン化合物の表面が炭素材料で被覆されていてもよい。層状酸化物とオリビン化合物との双方を合計した総重量に対するオリビン化合物の質量比率は、エネルギー密度の観点から50質量%以下であることが好ましく、熱安定性を十分に向上させる観点から10質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、40質量%以下、20質量%以上である。なお、質量%の計測は、各々の被膜や添加物を含んだ状態で行ってもよい。オリビン化合物の平均粒径(D50)は充填性やイオン伝導性などの観点から層状酸化物の平均粒径よりも小さいことが好ましい。 In addition, the positive electrode mixture layer 7b may further contain an olivine compound as a positive electrode active material for the purpose of improving thermal stability. Examples of olivine compounds include LiFePO 4 and LiFePO 4 in which part of Fe is replaced with Mn, and the like, and have the general formula LiMn z M2 b Fe 1-z-b PO 4 (where 0<z≦ 0.9, 0≤b≤0.1, 0<z+b<1, M2 is Ni, Co, Ti, Cu, Zn, Mg, Zr, Ca, Y, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce , Nd, Gd, Al, Ga and Sr). The surface of the olivine compound may be coated with a carbon material for the purpose of improving electrical conductivity. The mass ratio of the olivine compound to the total weight of both the layered oxide and the olivine compound is preferably 50% by mass or less from the viewpoint of energy density, and 10% by mass from the viewpoint of sufficiently improving thermal stability. It is preferable that it is above. More preferably, it is 40% by mass or less and 20% by mass or more. In addition, the measurement of mass% may be performed in a state in which each film or additive is included. The average particle size (D50) of the olivine compound is preferably smaller than the average particle size of the layered oxide from the viewpoint of filling property and ion conductivity.

正極合材層7bは、電極中の導電パス確保の観点から、さらに公知の導電剤を含むことが好ましい。公知の導電剤として特に限定はされないが、例えば黒鉛、グラフェン、カーボンブラック、活性炭およびカーボンファイバーなどが挙げられる。これらの導電剤から1種を選んで用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 From the viewpoint of ensuring conductive paths in the electrodes, the positive electrode mixture layer 7b preferably further contains a known conductive agent. Examples of known conductive agents include, but are not limited to, graphite, graphene, carbon black, activated carbon and carbon fiber. One type may be selected from these conductive agents and used, or two or more types may be used in combination.

正極合材層7bは、さらに公知の結着剤を用いてもよい。公知の結着剤として特に限定はされないが、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ニトリル樹脂、スチレンブタジエンゴム、アクリル樹脂およびそれらの共重合体などが挙げられる。これらの結着剤から1種を選んで用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これ以外に、例えば分散剤やpH調整剤、水分捕集剤などの公知の他の添加物を含んでいてもよい。 A known binder may also be used for the positive electrode mixture layer 7b. Examples of known binders include, but are not limited to, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl fluoride, polyethylene, polypropylene, nitrile resins, styrene-butadiene rubber, acrylic resins and copolymers thereof. mentioned. One type may be selected from these binders and used, or two or more types may be used in combination. In addition, other known additives such as dispersants, pH adjusters, and water scavengers may be included.

正極合材層7bの密度は、エネルギー密度とサイクル特性の観点から2.3g/cm以上であることが好ましく、2.5g/cm以上であることがさらに好ましい。メカニズムについては定かではないが、正極合材層の密度が2.3g/cm未満であると、正極内の空隙により正極活物質と導電助剤のパスがつながらない箇所が生じると推測される。そのため、サイクルを繰り返した際に生じる正極の体積膨張収縮により、サイクルを追うごとに電気的に孤立した活物質が多く生まれるようになり、正極内の有効な活物質の数が低下する他、特定の活物質のみが充放電に使用されることで酷使され、サイクル特性が低下するものと思われる。 The density of the positive electrode mixture layer 7b is preferably 2.3 g/cm 3 or more, more preferably 2.5 g/cm 3 or more, from the viewpoint of energy density and cycle characteristics. Although the mechanism is not clear, it is speculated that if the density of the positive electrode mixture layer is less than 2.3 g/cm 3 , voids in the positive electrode may cause the paths between the positive electrode active material and the conductive aid to not connect at some points. Therefore, due to the volume expansion and contraction of the positive electrode that occurs when the cycle is repeated, many electrically isolated active materials are produced with each cycle, and the number of effective active materials in the positive electrode decreases. It is considered that the active material alone is used for charging and discharging, and is abused, resulting in deterioration of cycle characteristics.

ここで、正極合材層7bの密度は、サイクル特性とデンドライト析出抑制の観点から、3.5g/cm以下であることが好ましく、2.9g/cm以下であることがさらに好ましい。メカニズムについては定かではないが、正極合材層の密度が3.5g/cmより大きいと、正極内に適切な空隙を確保できず電解液が十分に浸透しないと推測される。そのため、充放電時において電解液からの活物質へのイオンの供給が不十分な箇所が生じ、イオンが十分に供給された特定の活物質のみが充放電時に酷使されるため、サイクル特性が低下するものと思われる。また、上記のような適切な空隙を確保することで、充電時に正極の反応分布でムラが発生しないため、正極から負極へ、イオンが均一にセパレータを介して供給されるため、負極上におけるイオンのムラが生じにくくなり、デンドライト析出を抑制されたものと推測している。 Here, the density of the positive electrode mixture layer 7b is preferably 3.5 g/cm 3 or less, more preferably 2.9 g/cm 3 or less, from the viewpoint of cycle characteristics and prevention of dendrite precipitation. Although the mechanism is not clear, it is presumed that if the density of the positive electrode mixture layer is higher than 3.5 g/cm 3 , appropriate voids cannot be secured in the positive electrode and the electrolyte does not sufficiently permeate. As a result, there are places where the supply of ions from the electrolyte to the active material is insufficient during charge/discharge, and only the specific active material to which sufficient ions have been supplied is subjected to overuse during charge/discharge, resulting in poor cycle characteristics. It seems to do. In addition, by securing the appropriate voids as described above, unevenness in the reaction distribution of the positive electrode does not occur during charging, so ions are uniformly supplied from the positive electrode to the negative electrode through the separator, so that the ions on the negative electrode It is presumed that the unevenness of the dendritic grains is less likely to occur, and the dendrite precipitation is suppressed.

正極合材層7bは、正極集電体7aの片面または両面に塗布されるが、その片面当たりの塗布量は、75g/m以上200g/m以下であることが好ましい。正極合材層7bの塗布量を上記の値とすることによって、十分なエネルギー密度を確保でき、かつ出力特性およびサイクル特性を良好に保つことが可能になる。また、正極集電リード10を形成するために、正極集電体7a上に正極合材層7bが塗布されていない領域を残しておくことが好ましい。 The positive electrode mixture layer 7b is applied to one side or both sides of the positive electrode current collector 7a, and the coating amount per one side is preferably 75 g/m 2 or more and 200 g/m 2 or less. By setting the coating amount of the positive electrode mixture layer 7b to the above value, it is possible to ensure a sufficient energy density and to maintain good output characteristics and cycle characteristics. Moreover, in order to form the positive electrode current collecting lead 10, it is preferable to leave a region where the positive electrode mixture layer 7b is not applied on the positive electrode current collector 7a.

(負極)
負極8は、負極集電体8aと、負極集電体8aに塗布された負極合材層8bとを有する。
(negative electrode)
The negative electrode 8 has a negative electrode current collector 8a and a negative electrode mixture layer 8b applied to the negative electrode current collector 8a.

負極集電体8aは特に限定はされないが、金属を用いることが好ましい。具体的には、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、チタン、その他合金等が挙げられる。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点から銅が好ましい。また、負極集電体8aの厚さは、1μm以上50μm以下であることが好ましい。また、負極集電リード11を形成するために、負極集電体8a上に負極合材層8bが塗布されていない領域を残しておくことが好ましい。 Although the negative electrode current collector 8a is not particularly limited, it is preferable to use a metal. Specific examples include aluminum, nickel, stainless steel, titanium, and other alloys. Among them, copper is preferable from the viewpoint of electronic conductivity and battery operating potential. Moreover, the thickness of the negative electrode current collector 8a is preferably 1 μm or more and 50 μm or less. In order to form the negative electrode current collecting lead 11, it is preferable to leave a region where the negative electrode mixture layer 8b is not applied on the negative electrode current collector 8a.

負極合材層8bは、高密度化や作動電圧の観点から、負極活物質として黒鉛粒子のみを含むことが好ましい。黒鉛粒子は、比表面積S(m/g)とメディアン径(D50)(μm)との積が30(×10-6/g)以下であると好ましい。出力特性、初回不可逆容量の増加抑制、電極の高密度化の観点から、5(×10-6/g)以上であることが好ましい。ここで、比表面積は出力特性の観点から1m/g以上であることが好ましく、過剰な被膜形成による初回不可逆容量の増加を抑制するために10m/g以下であることが好ましい。また、メディアン径は高密度化の観点から5μm以上であることが好ましく、出力特性を良好に保つために20μm以下であることが好ましい。
なお、他の負極活物質として、シリコン系やリチウムチタン酸化物系が挙げられるが、シリコン系はサイクルによる粒子が崩壊するおそれ、リチウムチタン酸化物系は質量当たりのエネルギー密度が低くなるおそれがあるため、黒鉛粒子のみとすることが好ましい。
From the viewpoint of increasing the density and operating voltage, the negative electrode mixture layer 8b preferably contains only graphite particles as the negative electrode active material. The graphite particles preferably have a product of specific surface area S (m 2 /g) and median diameter (D50) (μm) of 30 (×10 −6 m 3 /g) or less. It is preferably 5 (×10 −6 m 3 /g) or more from the viewpoint of output characteristics, suppression of increase in initial irreversible capacity, and high density of electrodes. Here, the specific surface area is preferably 1 m 2 /g or more from the viewpoint of output characteristics, and preferably 10 m 2 /g or less to suppress an increase in initial irreversible capacity due to excessive film formation. Also, the median diameter is preferably 5 μm or more from the viewpoint of high density, and preferably 20 μm or less to keep good output characteristics.
Other negative electrode active materials include silicon-based and lithium-titanium oxide-based materials, but silicon-based particles may collapse due to cycles, and lithium-titanium oxide-based materials may have a lower energy density per mass. Therefore, it is preferable to use only graphite particles.

なお、負極合材層8bは、必要に応じて増粘剤を含んでいてもよい。増粘剤としては例えばカルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。また、これ以外に例えば分散剤など他の添加物を含んでいてもよい。 In addition, the negative electrode mixture layer 8b may contain a thickener as needed. Examples of thickening agents include carboxymethyl cellulose and polyvinyl alcohol. In addition, other additives such as dispersants may be included.

負極合材層8bは、負極集電体8aの片面または両面に塗布される。その片面当たりの塗布量は、40g/m以上120g/m以下であることが好ましい。負極合材層8bの塗布量を上記の値とすることによって、十分なエネルギー密度を確保でき、かつ出力特性およびサイクル特性を良好に保つことが可能になる。また、充電時のリチウム金属デンドライト析出抑制の観点から、負極合材層8bの塗布量は、正負極容量比が1.01以上となるように定めることが好ましく、1.1以上となるように定めることがさらに好ましい。
ここで、正負極容量比は、下式(1)によって算出される。
(正負極容量比)=(面積当たりの片面の負極容量)
/(面積当たりの片面の正極容量)・・・(1)
ただし、正負極容量比の値が大きすぎると充放電反応に寄与しない負極合材層8bの量が増えてしまいエネルギー密度が減少してしまうため、正負極容量比の値は1.3以下であることが好ましく、1.2以下であることがさらに好ましい。
The negative electrode mixture layer 8b is applied to one side or both sides of the negative electrode current collector 8a. The coating amount per side is preferably 40 g/m 2 or more and 120 g/m 2 or less. By setting the coating amount of the negative electrode mixture layer 8b to the above value, it is possible to secure a sufficient energy density and to maintain good output characteristics and cycle characteristics. In addition, from the viewpoint of suppressing deposition of lithium metal dendrites during charging, the coating amount of the negative electrode mixture layer 8b is preferably determined so that the positive/negative electrode capacity ratio is 1.01 or more, and is set to 1.1 or more. It is more preferable to define
Here, the positive/negative electrode capacity ratio is calculated by the following formula (1).
(positive and negative electrode capacity ratio) = (negative electrode capacity of one side per area)
/ (capacity of positive electrode on one side per area) (1)
However, if the value of the positive/negative electrode capacity ratio is too large, the amount of the negative electrode mixture layer 8b that does not contribute to the charge/discharge reaction will increase and the energy density will decrease. It is preferably 1.2 or less, more preferably 1.2 or less.

負極合材層8bの密度(負極密度)は、1.2g/cm以上である。また、負極密度は、1.5g/cm以下である。負極密度が1.5g/cmを超える場合には、負極粒子同士の接触点が多くなることで相対的に負極活物質と電解液の接触面積が少なくなる。それにより、VCが負極と反応する面積が小さくなり、局所的に過剰な量のVCが反応するため、不均一かつ分厚い皮膜が生成してしまうと考えられる。負極密度が1.2g/cmを下回る場合には、負極内の導電助剤のパスが繋がらない箇所が出てくることで、負極の電子伝導性が不均一となり、VCにより生成される皮膜が不均一となると考えられる。以上により、負極密度が1.2g/cm以上1.5g/cm以下であると、各負極粒子の周辺における皮膜のムラがなくなり、リチウム塩を十分に含んだ均一かつ薄い被膜を形成することが可能となると考えられる。 The density (negative electrode density) of the negative electrode mixture layer 8b is 1.2 g/cm 3 or more. Also, the negative electrode density is 1.5 g/cm 3 or less. When the negative electrode density exceeds 1.5 g/cm 3 , the contact area between the negative electrode active material and the electrolytic solution is relatively decreased due to the increased number of contact points between the negative electrode particles. As a result, the area where VC reacts with the negative electrode becomes smaller, and an excessive amount of VC locally reacts, so that a non-uniform and thick film is formed. If the negative electrode density is less than 1.2 g/cm 3 , there will be places where the paths of the conductive aid in the negative electrode are not connected, resulting in uneven electronic conductivity of the negative electrode and a film formed by VC. is assumed to be non-uniform. As described above, when the negative electrode density is 1.2 g/cm 3 or more and 1.5 g/cm 3 or less, there is no unevenness in the film around each negative electrode particle, and a uniform and thin film containing a sufficient amount of lithium salt is formed. It is considered possible.

(セパレータ)
セパレータ9は、乾式延伸法によって形成される。一般に、セパレータの作製方法は、乾式延伸法および湿式法の2種類に大別されるが、乾式延伸法によって作製されたセパレータ9は、湿式法によって作製されたセパレータと異なり、結晶性の高い結晶部と結晶性の低い非結晶部とが混在した構造を有する。例えば、乾式延伸法によって作製されたセパレータ9は、複数のスリット状(平板形状の)細孔が形成された構造、および高分子が部分的に折りたたまれた状態で結晶化したラメラ骨格構造をなす。一方、湿式法によって作製されたセパレータは、網目状、例えば蜘蛛の巣のような形状をなす(例えば、特開2020-198316号公報参照)。そのため、当業者であれば、電子顕微鏡像の観察などによって乾式延伸法で作製されたセパレータと、湿式法で作製されたセパレータとを容易に判別可能である。
(separator)
The separator 9 is formed by a dry drawing method. In general, the method for producing a separator is roughly divided into two types: a dry drawing method and a wet method. It has a structure in which a portion and an amorphous portion with low crystallinity are mixed. For example, the separator 9 produced by the dry stretching method has a structure in which a plurality of slit-shaped (flat plate-shaped) pores are formed, and a lamellar skeleton structure in which the polymer is partially folded and crystallized. . On the other hand, a separator produced by a wet method has a mesh shape, for example, a spider web shape (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-198316). Therefore, a person skilled in the art can easily distinguish between separators produced by the dry stretching method and separators produced by the wet method by observation of electron microscope images or the like.

また、初期活性化における負極表面の被膜形成に必要なビニレンカーボネートが拡散律速となりにくくするという観点から、セパレータ9のJISガーレーは、300秒/100mL以内である必要がある。ここで、JISガーレーは、JISP8117:2009にて定められた測定法により求められる透気抵抗の値(秒/100mL)である。JISガーレーの値が300秒/100mLよりも大きいと、ビニレンカーボネートを含めた電解液中の物質の拡散が律速になりやすく、薄くて均一な被膜形成を行うことが難しくなる。その上、低温下での充電時におけるリチウムイオンの拡散が律速になりやすくなるため、なおのことデンドライト析出が発生しやすくなる。 In addition, from the viewpoint of making it difficult for vinylene carbonate, which is necessary for forming a film on the surface of the negative electrode in the initial activation, to become diffusion rate-determining, the JIS Gurley of the separator 9 must be within 300 seconds/100 mL. Here, JIS Gurley is the value of air resistance (seconds/100 mL) obtained by the measurement method specified in JIS P8117:2009. If the JIS Gurley value is greater than 300 seconds/100 mL, the diffusion of substances in the electrolyte, including vinylene carbonate, tends to be rate-determining, making it difficult to form a thin and uniform coating. In addition, diffusion of lithium ions during charging at low temperatures tends to be rate-determining, so dendrite precipitation is even more likely to occur.

セパレータ9は、シャットダウン機能によって短絡や過充電に対する安全性を確保するという観点から、少なくともポリエチレン(PE)を用いることが好ましい。セパレータ9は、PEのみで構成されていてもよく、耐熱性や耐酸化性などの観点からPEにポリプロピレン(PP)やポリイミド、アラミドなどを組み合わせた層構造をなす構成としてもよい。例えば、PEからなる基材層の両面にPPを配したPP/PE/PPの三層構造からなるセパレータを用いてもよい。また、セパレータ9は、高温サイクル時に電解液の分解を促進するアルミナやベーマイト、酸化マグネシウムなどの無機粒子からなるフィラーを含有しないことが好ましいが、片面または両面に、フィラーが層としてコーティングされていてもよい。 At least polyethylene (PE) is preferably used for the separator 9 from the viewpoint of ensuring safety against short circuits and overcharging by the shutdown function. The separator 9 may be composed only of PE, or may have a layer structure in which PE is combined with polypropylene (PP), polyimide, aramid, or the like from the viewpoint of heat resistance and oxidation resistance. For example, a separator having a three-layer structure of PP/PE/PP in which PP is arranged on both sides of a base layer made of PE may be used. In addition, the separator 9 preferably does not contain a filler made of inorganic particles such as alumina, boehmite, magnesium oxide, etc., which promotes the decomposition of the electrolytic solution during high-temperature cycles. good too.

電極素子の形状は特に限定されず、正極7と、負極8と、セパレータ9とが、捲回されていてもよいし、枚葉方式で積層していてもよいし、またつづら折りにされていてもよい。 The shape of the electrode element is not particularly limited. good too.

(外装体)
外装体に使用されるラミネートシート2は、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である。金属層は、軽量化のために、アルミニウム、または、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金を用いることが望ましい。ラミネートシート2には、基材として厚さが138~168μmのアルミニウム製のシート(シート部材)が使用されている。アルミニウム製シートは、基材層の一方の面側には厚さが40~100μmの熱溶着性樹脂層(例えばPE、PPなど)が設けられ、他方の面側には、絶縁性を有する厚さが10~20μmの保護層(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ナイロンなど)を有し、三層~五層構造で積層されたものになる。
(Exterior body)
The laminate sheet 2 used for the exterior body is a multilayer film consisting of a metal layer and a resin layer covering the metal layer. For the metal layer, it is desirable to use aluminum or an aluminum alloy containing aluminum as a main component for weight reduction. The laminate sheet 2 uses an aluminum sheet (sheet member) having a thickness of 138 to 168 μm as a base material. The aluminum sheet is provided with a heat-fusible resin layer (for example, PE, PP, etc.) having a thickness of 40 to 100 μm on one side of the base layer, and an insulating thick layer on the other side. It has a protective layer (eg, polyethylene terephthalate, nylon, etc.) with a thickness of 10 to 20 μm, and is laminated in a three- to five-layer structure.

非水電解質二次電池1が、上記のような構成を有することによって、優れた高温サイクル特性と、氷点下充電時のデンドライト析出抑制効果とを両立できる理由は下記の通りである。 The reason why the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 having the configuration described above can achieve both excellent high-temperature cycle characteristics and an effect of suppressing dendrite deposition during charging below freezing is as follows.

まず、非水電解質二次電池1において、非水電解液がVCを含有することによって、初期活性化時に負極表面に適度な緻密性の被膜を形成しやすくなるため、優れた高温サイクル特性を実現することができる。ここで、VC由来の被膜成分が多過ぎると被膜の緻密性が高くなり低温下での抵抗上昇につながるおそれがあるため、例えばリチウム塩のような無機成分に由来する被膜を一定以上有することで被膜の緻密性を適度に保つ必要がある。 First, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1, since the non-aqueous electrolyte contains VC, it becomes easier to form an appropriately dense film on the surface of the negative electrode during initial activation, thereby realizing excellent high-temperature cycle characteristics. can do. Here, if the coating component derived from VC is too large, the density of the coating increases, which may lead to an increase in resistance at low temperatures. It is necessary to keep the denseness of the film moderately.

被膜形成時にリチウム塩由来の成分が十分に含まれるようにするためには、セパレータ9を通じて非水電解液中のリチウム塩が滞ることなく供給される必要がある。負極8の表面の被膜形成によってリチウム塩が消費されると、一般にセパレータ9と負極8との界面では一時的にリチウム塩の濃度が低くなりやすくなる。それを直ちに解消するためには、セパレータ9内部の正極側から負極側へ滞りなくリチウム塩が供給される必要がある。そこで、セパレータ9として乾式延伸法によって作製されたものを用いることで、そのストレートなスリット状細孔構造を有するラメラ骨格構造によって非水電解液のリチウム塩が滞ることなく供給されるため、セパレータ9と負極8との界面でのリチウム塩の濃度低下が抑制される。その結果、被膜形成時にリチウム塩由来の成分が十分に含まれるようになり、低温下で充電した際にデンドライト析出が起きにくくなる。一方で、例えば湿式法などで作製された、ストレートでない孔構造を有するセパレータを用いた場合は、被膜形成時にセパレータ内部でのリチウム塩濃度の偏りが解消されにくく、負極8の表面でリチウム塩が欠乏した状態で被膜形成が起こりやすい。その結果、VC由来の被膜が過剰に生成し緻密性が高くなりすぎるため、低温下でデンドライト析出が起きやすくなる。セパレータ9の孔構造に関しては、完全に被膜形成が行われた後の高レート充放電や直流抵抗などに対する明確な影響の傾向は見られていないことから、低温下でのデンドライト析出抑制との関係については議論されてこなかった。しかしながら、本願発明者らが鋭意探求したところ、乾式延伸法によって作製されたスリット状細孔を有するラメラ骨格構造のセパレータ9を用いることが所望の特性を有する非水電解質二次電池を得るための必須要件の一つであることが判明した。 The lithium salt in the non-aqueous electrolyte must be supplied through the separator 9 without stagnation in order to ensure that the lithium salt-derived component is sufficiently contained during film formation. When the lithium salt is consumed by forming a film on the surface of the negative electrode 8, the lithium salt concentration at the interface between the separator 9 and the negative electrode 8 tends to temporarily decrease. In order to solve this immediately, it is necessary to supply the lithium salt from the positive electrode side to the negative electrode side inside the separator 9 without delay. Therefore, by using a separator made by a dry stretching method as the separator 9, the lithium salt of the non-aqueous electrolyte is supplied without delay due to the lamellar skeleton structure having a straight slit-like pore structure. and the negative electrode 8, the decrease in the concentration of the lithium salt is suppressed. As a result, when the film is formed, the lithium salt-derived component is sufficiently contained, and dendrite precipitation hardly occurs when the battery is charged at a low temperature. On the other hand, when a separator having a non-straight pore structure, which is produced by, for example, a wet method, is used, it is difficult to eliminate the uneven lithium salt concentration inside the separator during the film formation, and the lithium salt is formed on the surface of the negative electrode 8. Film formation is likely to occur in a deficient state. As a result, the film derived from VC is excessively formed and the density becomes too high, so dendrite precipitation easily occurs at low temperatures. Regarding the pore structure of the separator 9, no clear tendency of influence on high-rate charging/discharging or direct current resistance after the coating is completely formed has been observed. has not been discussed. However, as a result of extensive research by the inventors of the present application, the use of a separator 9 having a lamellar skeleton structure having slit-like pores produced by a dry stretching method is an effective way to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery having desired characteristics. It turned out to be one of the essential requirements.

また、セパレータ9のJISガーレーが上記の値以下であることで非水電解液の透過性が向上するため、自ずとリチウム塩の供給もされやすくなる。ただし、JISガーレーはあくまで圧力差のある環境での透気抵抗度を示す値であり、非水電解液中のリチウム塩の拡散のしやすさを一義的に決定するものではないため、単にJISガーレーが上記の値以下であるのみでは十分にリチウム塩の供給が滞らなくなるわけではない。つまり、JISガーレーの値が上記の値以下であることと、乾式延伸法によって作製された際に生成するストレートなスリット状細孔構造を有するラメラ骨格構造の両方とが兼ね備わったセパレータ9を用いることで初めて、被膜形成時にリチウム塩由来の成分が十分に含まれるようにすることができる。 In addition, since the JIS Gurley of the separator 9 is equal to or less than the above value, the permeability of the non-aqueous electrolyte is improved, so that the lithium salt is naturally easily supplied. However, JIS Gurley is a value that indicates air resistance in an environment with a pressure difference, and does not uniquely determine the ease of diffusion of lithium salt in a non-aqueous electrolyte. Just because the Gurley is equal to or less than the above value does not mean that the supply of lithium salt is not sufficiently stopped. In other words, a separator 9 having both a JIS Gurley value equal to or less than the above value and a lamellar skeleton structure having a straight slit-like pore structure generated when produced by a dry stretching method is used. Only then can the component derived from the lithium salt be sufficiently contained at the time of film formation.

また、セパレータ9の孔構造がストレートになることで非水電解液との接触面積を減らすことができるため、高温サイクル時の副反応による劣化を抑制することもできる。 Further, since the straight pore structure of the separator 9 can reduce the contact area with the non-aqueous electrolyte, deterioration due to side reactions during high-temperature cycles can be suppressed.

また、被膜形成時、VC由来の成分とリチウム塩由来の成分とが、非水電解液中に均一に含まれるようにするためには、負極合材層8bである黒鉛粒子の表面が平滑であること、つまり表面粗さが小さいとより良い。黒鉛粒子の表面粗さは、(比表面積)×(メディアン径)の値によって比較することができる。例えば、粗さ算出対象を、均一な質量分布を有する完全な球体と仮定した場合、比表面積は半径の逆数に比例するため、半径を乗じることで表面の形状のみに依存する特徴量を算出することができる。この考え方を球体に限定されない立体に応用すると、(比表面積)×(メディアン径)が表面の粗さを表す特徴量となり得るため、この値が小さいほど表面粗さが小さい、つまり平滑な表面を有すると推測することができる。(比表面積)×(メディアン径)の値が30(×10-6/g)以下の平滑な黒鉛粒子を負極活物質として用いることで、より均一な被膜形成が起こりやすくなり、その結果、局所的にVC由来の成分の割合が高くなりにくくなり、上述の効果によってデンドライト析出を抑制することができる。一方で、(比表面積)×(メディアン径)の値が30(×10-6/g)よりも大きい黒鉛粒子の場合、黒鉛粒子の表面粗さが大きいため、表面被膜のVC由来の成分とリチウム塩由来の成分との割合が不均一になり、局所的にVC由来の成分の割合が高くなる箇所が発生する。その箇所は局所的に低温下での反応抵抗が高くなりデンドライト析出が起こりやすくなる。
ここで、(比表面積)×(メディアン径)の値は、出力特性、初回不可逆容量の増加抑制、および電極の高密度化の観点で、5(×10-6/g)以上であることが好ましい。この下限値は、黒鉛粒子の比表面積やメディアン径に基づいて算出される。
In order to uniformly contain the VC-derived component and the lithium salt-derived component in the non-aqueous electrolyte when forming the film, the surface of the graphite particles constituting the negative electrode mixture layer 8b must be smooth. It is better to have one, that is, the smaller the surface roughness. The surface roughness of graphite particles can be compared by the value of (specific surface area)×(median diameter). For example, if the roughness calculation target is assumed to be a perfect sphere with a uniform mass distribution, the specific surface area is proportional to the reciprocal of the radius. be able to. If this idea is applied to solids that are not limited to spheres, (specific surface area) x (median diameter) can be a feature value that expresses surface roughness. can be inferred to have By using smooth graphite particles with a value of (specific surface area)×(median diameter) of 30 (×10 −6 m 3 /g) or less as the negative electrode active material, it becomes easier to form a more uniform film, resulting in , the proportion of VC-derived components is less likely to increase locally, and dendrite precipitation can be suppressed by the above effect. On the other hand, in the case of graphite particles having a value of (specific surface area)×(median diameter) larger than 30 (×10 −6 m 3 /g), the surface roughness of the graphite particles is large. The ratio of the component and the lithium salt-derived component becomes non-uniform, and there are places where the ratio of the VC-derived component is locally high. At that location, the reaction resistance at low temperatures locally increases, and dendrite precipitation tends to occur.
Here, the value of (specific surface area)×(median diameter) is 5 (×10 −6 m 3 /g) or more from the viewpoint of output characteristics, suppression of increase in initial irreversible capacity, and high density of electrodes. is preferred. This lower limit is calculated based on the specific surface area and median diameter of the graphite particles.

さらに、(比表面積)×(メディアン径)の値が上記の上限値以下であるような表面が平滑な黒鉛粒子は、サイクル時の電解液との過度な接触も抑制できるため、電解液の還元分解反応による劣化が起きにくいという効果を奏する。 Furthermore, graphite particles with a smooth surface such that the value of (specific surface area) × (median diameter) is equal to or less than the above upper limit can suppress excessive contact with the electrolyte during cycling, so the reduction of the electrolyte The effect is that deterioration due to a decomposition reaction is less likely to occur.

また、上述したように負極表面への被膜形成時に十分にリチウム塩の供給が行われるようにするため、非水電解液中のリチウム塩の濃度は、1.0mol/L以上であることが好ましい。ただし、リチウム塩が過剰になりすぎるとビニレンカーボネート由来の被膜が十分に形成されず高温サイクル特性が悪化するため、リチウム塩の濃度は1.5mol/L以下であることが好ましい。また、良質なリチウム塩由来の被膜を形成するために、リチウム塩はLiPFであることが好ましい。 In addition, as described above, the concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 1.0 mol/L or more in order to ensure that the lithium salt is sufficiently supplied when the film is formed on the negative electrode surface. . However, if the lithium salt is too excessive, the film derived from vinylene carbonate will not be formed sufficiently and the high-temperature cycle characteristics will deteriorate, so the concentration of the lithium salt is preferably 1.5 mol/L or less. In order to form a film derived from a lithium salt of good quality, the lithium salt is preferably LiPF 6 .

上記のような構成とすることによって、初期活性化における被膜形成時にVC由来の成分とリチウム塩由来の成分とが適度に含まれ、適切な緻密性を有する被膜を負極表面に形成させることができるという、構成要素の単体もしくは無作為的な組み合わせでは得られない特異的な現象を引き起こすことができる。このため、氷点下での充電時にも抵抗増大によるデンドライト析出を抑制することができる。加えて、電解液と他の構成部材との過度な接触も生じないため高温サイクル時の劣化も防ぐことができ、結果として、幅広い温度域で性能を損なうことなく使用可能な非水電解質二次電池を提供することが可能となる。 By adopting the above-described structure, it is possible to form a coating on the surface of the negative electrode that contains an appropriate amount of the VC-derived component and the lithium salt-derived component when the coating is formed in the initial activation, and that has an appropriate density. It is possible to cause a peculiar phenomenon that cannot be obtained by a single component or a random combination. Therefore, dendrite deposition due to increased resistance can be suppressed even during charging below freezing. In addition, since there is no excessive contact between the electrolyte and other components, it is possible to prevent deterioration during high-temperature cycles. It becomes possible to provide batteries.

以下、実施例を例示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の形態に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following embodiments.

(実施例1)
<正極の作製>
正極活物質としてLiNi0.5Co0.2Mn0.3(NCM)を72質量%、LiMn0.7Fe0.3PO(LMFP)を18質量%、第1の導電剤として黒鉛粒子を3質量%、第2の導電剤としてアセチレンブラックを3質量%、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を4質量%、および粘度調整溶媒としてN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を適量混合して、正極活物質スラリーを調製した。このとき、NCMとLMFPの質量比はNCM:LMFP=80:20である。
(Example 1)
<Preparation of positive electrode>
72 mass % of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (NCM) as a positive electrode active material, 18 mass % of LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 (LMFP), and 3 graphite particles as a first conductive agent. % by mass, 3% by mass of acetylene black as a second conductive agent, 4% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a viscosity adjusting solvent. to prepare a positive electrode active material slurry. At this time, the mass ratio of NCM and LMFP is NCM:LMFP=80:20.

得られた正極活物質スラリーを、正極集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥して正極合材層を形成した。このときの正極合材層の片面あたりの塗布量は96g/mとした。続いて正極にプレス加工を施して、正極合材層の密度を2.5g/cmとした。その後、正極合材層が塗工されている部分の長方形の一辺から塗工されていない部分が正極集電リードとして矩形状に突出した形状になるように切断した。 The obtained positive electrode active material slurry was applied to both surfaces of a 20 μm thick aluminum foil as a positive electrode current collector and dried to form a positive electrode mixture layer. At this time, the coating amount per one side of the positive electrode mixture layer was 96 g/m 2 . Subsequently, the positive electrode was press-worked to set the density of the positive electrode mixture layer to 2.5 g/cm 3 . After that, it was cut so that the non-coated portion protruded in a rectangular shape as a positive electrode current collecting lead from one side of the rectangle where the positive electrode mixture layer was coated.

<負極の作製>
負極活物質として比表面積が2.1m/g、メディアン径(D50)が6.4μmの黒鉛粒子を96.7質量%、導電剤としてアセチレンブラックを0.3質量%、結着剤としてスチレンブタジエンゴムを1.5質量%、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを1.5質量%、および粘度調整溶媒としてイオン交換水を適量混合して、負極活物質スラリーを調製した。
<Production of negative electrode>
96.7% by mass of graphite particles having a specific surface area of 2.1 m 2 /g and a median diameter (D50) of 6.4 μm as a negative electrode active material, 0.3% by mass of acetylene black as a conductive agent, and styrene as a binder 1.5% by mass of butadiene rubber, 1.5% by mass of carboxymethyl cellulose as a thickener, and an appropriate amount of ion-exchanged water as a viscosity adjusting solvent were mixed to prepare a negative electrode active material slurry.

得られた負極活物質スラリーを、負極集電体である厚さ10μmの銅箔の両面に塗布、乾燥して負極合材層を形成した。このときの負極合材層の片面あたりの塗布量は58g/mとした。続いて正極にプレス加工を施して、負極合材層の密度を1.45g/cmとした。その後に、負極合材層が塗工されている部分の長方形の一辺から塗工されていない部分が負極集電リードとして矩形状に突出した形状になるように切断した。 The obtained negative electrode active material slurry was applied to both surfaces of a copper foil having a thickness of 10 μm, which was a negative electrode current collector, and dried to form a negative electrode mixture layer. At this time, the coating amount per side of the negative electrode mixture layer was 58 g/m 2 . Subsequently, the positive electrode was press-worked to set the density of the negative electrode mixture layer to 1.45 g/cm 3 . After that, it was cut so that the non-coated portion protruded in a rectangular shape as a negative electrode current collecting lead from one side of the rectangle where the negative electrode mixture layer was coated.

<電極素子の作製>
次に、正極と負極とを、つづら折り状に繋がったセパレータと交互に積層することで電極素子を作製した。セパレータは、乾式延伸法によって作製されたPE/PP/PEの三層構造を有するものを用いた。このセパレータは、乾式延伸法によって作製されているため、スリット孔細孔構造を有する。また、用意したセパレータのJISガーレーは、250秒/100mLである。続いて、正極集電リードおよび負極集電リードを集束して、超音波溶接によって正極集電タブおよび負極集電タブと接続した。
<Production of electrode element>
Next, an electrode element was produced by alternately laminating the positive electrode and the negative electrode with the separators connected in a zigzag shape. The separator used had a three-layer structure of PE/PP/PE produced by a dry stretching method. This separator has a slit-hole pore structure because it is made by a dry drawing method. The JIS Gurley of the prepared separator is 250 seconds/100 mL. Subsequently, the positive electrode current collecting lead and the negative electrode current collecting lead were bundled and connected to the positive electrode current collecting tab and the negative electrode current collecting tab by ultrasonic welding.

<非水電解液の調整>
エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネートを体積比2:5:3の割合で混合した混合溶媒に、リチウム塩としてLiPFを1.3mol/L、添加剤としてVCを1.0質量%の割合で溶解させたものを非水電解液として用いた。
<Adjustment of non-aqueous electrolyte>
A mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 2:5:3 was mixed with 1.3 mol/L of LiPF 6 as a lithium salt and 1.0% by mass of VC as an additive. was used as a non-aqueous electrolyte.

<非水電解質二次電池の作製>
外装体として、ポリオレフィンからなる熱融着樹脂層と、アルミニウム箔からなる金属層と、ナイロン樹脂およびポリエステル樹脂からなる保護層とが、この順番で積層した構造を有する矩形のラミネートフィルムを2枚用意した。2枚のラミネートフィルムの熱融着樹脂層を互いに対向して配置して、2つの収容凹部内に電極素子が収納されるように、ラミネートフィルムを鏡合わせで重ね合わせた。2枚のラミネートフィルムの周縁間には、各端子(タブ)の熱融着樹脂部が形成される部分が通過し、各端子の一部が外部に露出するように電極素子を配置した。この状態で、それらラミネートフィルムの各端子が延出する辺を含む3辺において、ラミネートフィルムの周縁同士の熱融着樹脂層を熱融着した。続いて、外装体の熱融着していない1辺から、上記にて調製した非水電解液を注入した。次に、減圧環境下で、外装体の残りの1辺を熱融着して、非水電解質二次電池を作製した。
<Production of non-aqueous electrolyte secondary battery>
As the exterior body, prepare two rectangular laminated films having a structure in which a heat-sealable resin layer made of polyolefin, a metal layer made of aluminum foil, and a protective layer made of nylon resin and polyester resin are laminated in this order. bottom. The heat-sealable resin layers of the two laminate films were arranged so as to face each other, and the laminate films were superimposed by mirror alignment so that the electrode element was housed in the two housing recesses. The electrode elements were arranged such that the portions of the terminals (tabs) where the heat-sealable resin portions were formed passed between the peripheral edges of the two laminate films, and a portion of each terminal was exposed to the outside. In this state, the heat-sealing resin layers of the peripheral edges of the laminate films were heat-sealed on three sides including the side from which each terminal of the laminate films extended. Subsequently, the non-aqueous electrolytic solution prepared above was injected from one side of the exterior body that was not heat-sealed. Next, under a reduced pressure environment, the remaining one side of the exterior body was heat-sealed to fabricate a non-aqueous electrolyte secondary battery.

<-20℃サイクル試験による評価>
作製した非水電解質二次電池に対して、-20℃サイクル試験による評価を実施した。-20℃環境下で、上限電圧4.2V、0.2C、カットオフ電流0.05CのCC-CV充電と、下限電圧2.7V、1.0CのCC放電とを60サイクル繰り返した。また、その前後に25℃環境下で上限電圧4.2V、0.5C、カットオフ電流0.05CのCC-CV充電と、下限電圧2.7V、0.5CのCC放電とを1サイクルずつ実施して容量確認試験を行い、-20℃環境下での充放電サイクル前の容量確認試験における放電容量を100%とみなした場合の-20℃環境下での充放電サイクル後の容量確認試験における放電容量を-20℃サイクル後容量維持率[%]とした。
<Evaluation by -20°C cycle test>
Evaluation by a −20° C. cycle test was performed on the produced non-aqueous electrolyte secondary battery. In an environment of −20° C., 60 cycles of CC-CV charging with an upper limit voltage of 4.2 V, 0.2 C and a cutoff current of 0.05 C and CC discharge with a lower limit voltage of 2.7 V and 1.0 C were repeated. Before and after that, CC-CV charging with an upper limit voltage of 4.2 V, 0.5 C and a cutoff current of 0.05 C and CC discharging with a lower limit voltage of 2.7 V and 0.5 C were performed one cycle each in an environment of 25 ° C. Conduct a capacity confirmation test, and assume that the discharge capacity in the capacity confirmation test before the charge/discharge cycle in a -20°C environment is 100%. The discharge capacity at -20°C was taken as the capacity retention rate [%] after the cycle.

<45℃サイクル試験による評価>
作製した非水電解質二次電池に対して、45℃サイクル試験による評価を実施した。45℃環境下で、上限電圧4.2V、1.0C、カットオフ電流0.05CのCC-CV充電と、下限電圧2.7V、1.0CのCC放電とを500サイクル繰り返した。また、その前後に25℃環境下で上限電圧4.2V、0.5C、カットオフ電流0.05CのCC-CV充電と、下限電圧2.7V、0.5CのCC放電とを1サイクルずつ実施して容量確認試験を行い、45℃環境下での充放電サイクル前の容量確認試験における放電容量を100%とみなした場合の45℃環境下での充放電サイクル後の容量確認試験における放電容量を45℃サイクル後容量維持率[%]とした。
<Evaluation by 45°C cycle test>
Evaluation by a 45° C. cycle test was performed on the produced non-aqueous electrolyte secondary battery. In an environment of 45° C., 500 cycles of CC-CV charging with an upper limit voltage of 4.2 V, 1.0 C and a cutoff current of 0.05 C and CC discharge with a lower limit voltage of 2.7 V and 1.0 C were repeated. Before and after that, CC-CV charging with an upper limit voltage of 4.2 V, 0.5 C and a cutoff current of 0.05 C and CC discharging with a lower limit voltage of 2.7 V and 0.5 C were performed one cycle each in an environment of 25 ° C. Discharge in the capacity confirmation test after the charge-discharge cycle in a 45 ° C. environment when the discharge capacity in the capacity confirmation test before the charge-discharge cycle in the 45 ° C. environment is considered to be 100%. The capacity was taken as the capacity retention rate [%] after the 45° C. cycle.

<サイクル試験結果の総合判定>
-20℃サイクル試験において容量維持率が95%より小さい場合はデンドライト析出が起きている可能性が極めて高いことから総合判定を「×」、95%以上の場合は「◎」とした。また、45℃サイクル試験において容量維持率が75%より小さい場合も高温下でのサイクル特性が十分でないため総合判定を「×」、容量維持率が75%以上80%未満の場合は「○」、容量維持率が80%以上の場合は「◎」とした。つまり、-20℃サイクル試験の容量維持率が95%以上、かつ45℃サイクル試験の容量維持率が80%以上の場合のみ総合判定を「◎」とした。
実施例1における物性値を表1に示す。

Figure 0007289413000002
<Comprehensive evaluation of cycle test results>
In the −20° C. cycle test, if the capacity retention rate is less than 95%, the possibility of dendrite precipitation is extremely high. In addition, even if the capacity retention rate is less than 75% in the 45 ° C. cycle test, the overall judgment is "x" because the cycle characteristics at high temperatures are not sufficient, and if the capacity retention rate is 75% or more and less than 80%, it is "○". , and when the capacity retention rate was 80% or more, it was indicated as "⊚". In other words, only when the capacity retention rate of the −20° C. cycle test is 95% or more and the capacity retention rate of the 45° C. cycle test is 80% or more, the overall judgment is “⊚”.
Table 1 shows the physical property values in Example 1.
Figure 0007289413000002

(実施例2)
実施例2では、負極合材層の密度を1.20g/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例2における物性値を表1に示す。
(Example 2)
In Example 2, a non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the density of the negative electrode mixture layer was set to 1.20 g/cm 3 . Table 1 shows the physical property values in Example 2.

(実施例3)
実施例3では、負極合材層の密度を1.50g/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例3における物性値を表1に示す。
(Example 3)
In Example 3, a non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the density of the negative electrode mixture layer was set to 1.50 g/cm 3 . Table 1 shows the physical property values in Example 3.

(実施例4)
実施例4では、リチウム塩としてLiPFを0.9mol/L溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例4における物性値を表1に示す。
(Example 4)
In Example 4, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a solution obtained by dissolving 0.9 mol/L of LiPF 6 as a lithium salt was used as the non-aqueous electrolyte. Table 1 shows the physical property values in Example 4.

(実施例5)
実施例5では、リチウム塩としてLiPFを1.6mol/L溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例5における物性値を表1に示す。
(Example 5)
In Example 5, a nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that a solution obtained by dissolving 1.6 mol/L of LiPF 6 as a lithium salt was used as the nonaqueous electrolyte. Table 1 shows the physical property values in Example 5.

(実施例6)
実施例6では、セパレータとして、乾式延伸法によって作製されたPE/PP/PEの三層構造を有する、正極側にフィラーを含有するものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例6における物性値を表1に示す。
(Example 6)
In Example 6, the separator was a separator having a three-layer structure of PE/PP/PE produced by a dry stretching method and containing a filler on the positive electrode side. A water electrolyte secondary battery was produced. Table 1 shows the physical property values in Example 6.

(実施例7)
実施例7では、添加剤としてVCを2.0質量%の割合で溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例7における物性値を表1に示す。
(Example 7)
In Example 7, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a non-aqueous electrolyte in which 2.0% by mass of VC was dissolved as an additive was used. . Table 1 shows the physical property values in Example 7.

(実施例8)
実施例8では、添加剤としてVCを2.0質量%の割合で溶解させるとともに、リチウム塩としてLiBFを1.3mol/L溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例8における物性値を表1に示す。
(Example 8)
In Example 8, VC was dissolved at a rate of 2.0% by mass as an additive, and LiBF 4 was dissolved as a lithium salt at 1.3 mol / L as a non-aqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical property values in Example 8.

(実施例9)
実施例9では、添加剤としてVCを2.0質量%の割合で溶解させるとともに、リチウム塩としてLiClOを1.3mol/L溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例9における物性値を表1に示す。
(Example 9)
In Example 9, VC was dissolved at a rate of 2.0% by mass as an additive, and LiClO 4 dissolved as a lithium salt at 1.3 mol/L was used as the non-aqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical property values in Example 9.

(実施例10)
実施例10では、添加剤としてVCを0.5質量%の割合で溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例10における物性値を表1に示す。
(Example 10)
In Example 10, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a non-aqueous electrolyte in which 0.5% by mass of VC was dissolved as an additive was used. . Table 1 shows the physical property values in Example 10.

(実施例11)
実施例11では、添加剤としてVCを0.1質量%の割合で溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例11における物性値を表1に示す。
(Example 11)
In Example 11, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a solution in which VC was dissolved at a rate of 0.1% by mass as an additive was used as the non-aqueous electrolyte. . Table 1 shows the physical property values in Example 11.

(実施例12)
実施例12では、負極合材層の密度を1.3g/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例12における物性値を表1に示す。
(Example 12)
In Example 12, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the density of the negative electrode mixture layer was 1.3 g/cm 3 . Table 1 shows the physical property values in Example 12.

(実施例13)
実施例13では、正極合材層の密度を2.3g/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例13における物性値を表1に示す。
(Example 13)
In Example 13, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the density of the positive electrode mixture layer was 2.3 g/cm 3 . Table 1 shows the physical property values in Example 13.

(実施例14)
実施例14では、正極合材層の密度が3.0g/cmの正極を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例14における物性値を表1に示す。
(Example 14)
In Example 14, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode having a positive electrode mixture layer with a density of 3.0 g/cm 3 was used. Table 1 shows the physical property values in Example 14.

(実施例15)
実施例15では、正極合材層の密度を3.2g/cmの正極を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例15における物性値を表1に示す。
(Example 15)
In Example 15, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode having a positive electrode mixture layer with a density of 3.2 g/cm 3 was used. Table 1 shows the physical property values in Example 15.

(実施例16)
実施例16では、負極活物質として比表面積が5.1m/g、メディアン径が1.9μmの黒鉛粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例16における物性値を表1に示す。
(Example 16)
In Example 16, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that graphite particles having a specific surface area of 5.1 m 2 /g and a median diameter of 1.9 μm were used as the negative electrode active material. bottom. Table 1 shows the physical property values in Example 16.

(実施例17)
実施例17では、負極活物質として比表面積が2.5m/g、メディアン径が12.0μmの黒鉛粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例17における物性値を表1に示す。
(Example 17)
In Example 17, a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that graphite particles having a specific surface area of 2.5 m 2 /g and a median diameter of 12.0 μm were used as the negative electrode active material. bottom. Table 1 shows the physical property values in Example 17.

(実施例18)
実施例18では、JISガーレーが195秒/100mLのセパレータを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例18における物性値を表1に示す。
(Example 18)
In Example 18, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a JIS Gurley separator of 195 seconds/100 mL was used. Table 1 shows the physical property values in Example 18.

(実施例19)
実施例19では、リチウム塩としてLiPFを1.0mol/L溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例19における物性値を表1に示す。
(Example 19)
In Example 19, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a solution obtained by dissolving 1.0 mol/L of LiPF 6 as a lithium salt was used as the non-aqueous electrolyte. Table 1 shows the physical property values in Example 19.

(実施例20)
実施例20では、リチウム塩としてLiPFを1.5mol/L溶解させたものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例20における物性値を表1に示す。
(Example 20)
In Example 20, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a solution obtained by dissolving 1.5 mol/L of LiPF 6 as a lithium salt was used as the non-aqueous electrolyte. Table 1 shows the physical property values in Example 20.

(実施例21)
実施例21では、正極活物質としてLMFPを用いずにNCMのみ用いたものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例21における物性値を表1に示す。
(Example 21)
In Example 21, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that only NCM was used as the positive electrode active material without using LMFP. Table 1 shows the physical property values in Example 21.

(比較例1)
比較例1では、負極合材層の密度を1.10g/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例1における物性値を表2に示す。

Figure 0007289413000003
(Comparative example 1)
In Comparative Example 1, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the density of the negative electrode mixture layer was set to 1.10 g/cm 3 . Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 1.
Figure 0007289413000003

(比較例2)
比較例2では、負極合材層の密度を1.60g/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例2における物性値を表2に示す。
(Comparative example 2)
In Comparative Example 2, a non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the density of the negative electrode mixture layer was set to 1.60 g/cm 3 . Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 2.

(比較例3)
比較例3では、セパレータとして、湿式延伸法で作製されたPEからなるJISガーレーが260秒/100mLのものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例3にかかるセパレータは、湿式延伸法によって作製されているため、スリット状細孔構造を有しない。比較例3における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that JIS Gurley of 260 seconds/100 mL made of PE produced by a wet stretching method was used as the separator. . The separator according to Comparative Example 3 does not have a slit-like pore structure because it is produced by a wet drawing method. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 3.

(比較例4)
比較例4では、セパレータとして、乾式延伸法によって作製されたPE/PP/PEの三層構造を有する、JISガーレーが530秒/100mLのものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例4における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, the same procedure as in Example 1 was performed except that a separator having a PE/PP/PE three-layer structure produced by a dry stretching method and a JIS Gurley rating of 530 seconds/100 mL was used. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 4.

(比較例5)
比較例5では、非水電解液において、添加剤としてLiPOを1質量%の割合で溶解させたものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例5における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, a non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that LiPO 2 F 2 was dissolved at a rate of 1% by mass as an additive in the non-aqueous electrolyte. made. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 5.

(比較例6)
比較例6では、添加剤が含まれないものを非水電解液として用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例6における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a non-aqueous electrolyte containing no additive was used. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 6.

(比較例7)
比較例7では、非水電解液において、添加剤としてフルオロエチレンカーボネート(FEC)を3質量%の割合で溶解させたものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例7における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 7)
In Comparative Example 7, a non-aqueous electrolyte secondary was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3% by mass of fluoroethylene carbonate (FEC) was dissolved as an additive in the non-aqueous electrolyte. A battery was produced. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 7.

(比較例8)
比較例8では、非水電解液において、添加剤としてVCを3質量%の割合で溶解させたものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例8における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 8)
In Comparative Example 8, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that 3% by mass of VC was dissolved as an additive in the non-aqueous electrolyte. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 8.

(比較例9)
比較例9では、非水電解液において、添加剤としてVCを2.5質量%の割合で溶解させたものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例9における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 9)
In Comparative Example 9, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that 2.5% by mass of VC was dissolved as an additive in the non-aqueous electrolyte. bottom. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 9.

(比較例10)
比較例10では、正極合材層の密度が2.2g/cmの正極を用いたとしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例10における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 10)
In Comparative Example 10, a non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode having a positive electrode mixture layer with a density of 2.2 g/cm 3 was used. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 10.

(比較例11)
比較例11では、正極合材層の密度が3.6g/cmの正極を用いたとしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。比較例11における物性値を表2に示す。
(Comparative Example 11)
In Comparative Example 11, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode having a positive electrode mixture layer with a density of 3.6 g/cm 3 was used. Table 2 shows the physical property values in Comparative Example 11.

また、実施例1~21、比較例1~11における試験結果を、表3に示す。

Figure 0007289413000004
Table 3 shows the test results of Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 11.
Figure 0007289413000004

表3に示す結果より、本発明における構成要件を全て満たす実施例1~21の非水電解質二次電池は、高温下で充放電サイクルを繰り返しても容量低下が少なく、かつ、-20℃という極低温下で繰り返し充放電をしてもデンドライト析出が起きにくいことが判明した。その中でも、リチウム塩としてLiPFを用いてその濃度が1.0mol/L以上1.5mol/L以下であり、かつセパレータが無機フィラーを非含有である実施例1~3、7、10~21の非水電解質二次電池は特に優れた特性を示した。 From the results shown in Table 3, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 21, which satisfy all the constituent requirements of the present invention, have little capacity decrease even after repeated charge-discharge cycles at high temperatures, and have a temperature of -20°C. It was found that dendrite precipitation hardly occurs even after repeated charging and discharging at extremely low temperatures. Among them, Examples 1 to 3, 7, 10 to 21 in which LiPF 6 was used as a lithium salt, its concentration was 1.0 mol/L or more and 1.5 mol/L or less, and the separator did not contain an inorganic filler. showed particularly excellent characteristics.

一方で、比較例1のように、負極内の導電助剤のパスがつながらない箇所が出てくるため、負極の電子伝導性が不均一となり、VCにより、生成される被膜が不均一となると考えられる。比較例2のように、負極粒子同士の接触点が多くなることで、相対的に負極活物質の電解液の接触面積が少なくなる。それにより、VCが負極と反応する面積が小さくなり、局所的に過剰な量のVCが反応するため、不均一かる分厚い皮膜が生成されてしまうと考えられる。比較例10のように、正極の密度が2.3g/cm未満であると、正極内の導電助剤のパスがつながらない箇所が出てくるため正極の反応分布にムラが生じ、負極に到達するイオンが不均一となり、VCにより、生成される被膜が不均一となると考えられる。比較例11のように、正極の密度が3.5g/cmより大きいと、正極に電解液が十分に浸透しなくなり、正極の反応分布にムラが生じ、負極に到達するイオンが不均一となり、VCにより、生成される被膜が不均一となると考えられる。それにより、VCが負極と反応する面積が小さくなり、局所的に過剰な量のVCが反応するため、不均一かる分厚い皮膜が生成されてしまうと考えられる。また、比較例3のように、湿式のセパレータであると、ラメラ骨格構造でないので、リチウム塩の供給が滞り、セパレータと負極との界面でのリチウム塩濃度が低下してしまうため、均一な負極な被膜が形成できなかったと考えられる。比較例4のように、JISガーレーが高いと、比較例3と同様に、リチウム塩の供給が滞り、セパレータと負極の界面でのリチウム塩濃度が低下してしまうため、均一な負極な被膜が形成できなかったと考えられる。比較例5~7のように、添加剤がLiPOやFECであったり、VCが未添加であったりすると、VC由来の均一な負極の被膜が形成できなかったと考えられる。比較例8および9のようにVCの添加が多いと、被膜の緻密性が高くなり低温下での抵抗上昇につながったと考えられる。負極、セパレータ、電解液添加剤のいずれかが構成要件を満たしていない比較例1~11の非水電解質二次電池は、-20℃サイクル試験および45℃サイクル試験の少なくとも一方において所望の特性が得られない結果となった。 On the other hand, as in Comparative Example 1, there are places where the paths of the conductive aid in the negative electrode are not connected, so the electronic conductivity of the negative electrode becomes uneven, and it is thought that the film formed by VC becomes uneven. be done. As in Comparative Example 2, the number of contact points between the negative electrode particles is increased, so that the contact area of the electrolyte solution of the negative electrode active material is relatively decreased. As a result, the area where VC reacts with the negative electrode becomes small, and an excessive amount of VC locally reacts, so that a non-uniform and thick film is formed. As in Comparative Example 10, when the density of the positive electrode is less than 2.3 g/cm 3 , there are places where the path of the conductive aid in the positive electrode is not connected, so the reaction distribution of the positive electrode becomes uneven and reaches the negative electrode. It is believed that the ions generated by the VC are non-uniform and the film produced by the VC is non-uniform. As in Comparative Example 11, when the density of the positive electrode is greater than 3.5 g/cm 3 , the electrolytic solution does not sufficiently permeate the positive electrode, resulting in uneven reaction distribution of the positive electrode and non-uniform ions reaching the negative electrode. , VC are believed to produce non-uniform coatings. As a result, the area where VC reacts with the negative electrode becomes small, and an excessive amount of VC locally reacts, so that a non-uniform and thick film is formed. In addition, as in Comparative Example 3, a wet separator does not have a lamellar skeleton structure, so the supply of lithium salt is delayed, and the lithium salt concentration at the interface between the separator and the negative electrode decreases, resulting in a uniform negative electrode. It is considered that a good film could not be formed. As in Comparative Example 4, when the JIS Gurley is high, the lithium salt supply is stagnant and the lithium salt concentration at the interface between the separator and the negative electrode decreases, as in Comparative Example 3, so that a uniform negative electrode coating is formed. presumably could not be formed. If the additive was LiPO 2 F 2 or FEC, or if VC was not added, as in Comparative Examples 5 to 7, it is considered that a uniform negative electrode film derived from VC could not be formed. It is believed that when a large amount of VC was added as in Comparative Examples 8 and 9, the denseness of the film increased, leading to an increase in resistance at low temperatures. The non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 to 11, in which any one of the negative electrode, the separator, and the electrolyte additive did not satisfy the constituent requirements, exhibited the desired characteristics in at least one of the −20° C. cycle test and the 45° C. cycle test. It was an unsatisfactory result.

以上より、本発明によれば、幅広い温度域で性能を損なうことなく使用可能な非水電解質二次電池を提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be used in a wide temperature range without impairing performance.

なお、いくつかの実施形態について、具体的に説明したが、これらは単なる例示であり、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく種々の変更が可能である。 Although several embodiments have been specifically described, these are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of the present invention can be changed.

本発明は、幅広い温度域で性能を損なうことなく使用可能な優れた特性を示す非水電解質二次電池を提供するため、非水電解質二次電池の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be used in a wide temperature range without impairing its performance and exhibits excellent characteristics. have availability.

1 非水電解質二次電池
2 ラミネートシート
3 正極端子
4 負極端子
5 電極群
6 シーラント
7 正極
8 負極
9 セパレータ
10 正極集電リード
11 負極集電リード
12 溶接部
REFERENCE SIGNS LIST 1 non-aqueous electrolyte secondary battery 2 laminate sheet 3 positive electrode terminal 4 negative electrode terminal 5 electrode group 6 sealant 7 positive electrode 8 negative electrode 9 separator 10 positive electrode current collecting lead 11 negative electrode current collecting lead 12 welded portion

Claims (9)

正極、負極およびセパレータからなる電極素子と、非水電解液とを備える非水電解質二次電池であって、
前記非水電解液は、当該非水電解液全体の質量に対して2%以下のビニレンカーボネートを含み、
前記セパレータは、スリット状細孔を有する構造またはラメラ骨格構造をなし、JISガーレーが300秒/100mL以内であり、
前記負極は、
負極集電体と、
前記負極集電体に塗布される負極合材層と、
を有し、
前記負極合材層は、負極活物質として黒鉛粒子を含み、
当該負極合材層の密度が1.2g/cm以上、1.5g/cm以下である、
ことを特徴とする非水電解質二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrode element consisting of a positive electrode, a negative electrode and a separator, and a non-aqueous electrolyte,
The non-aqueous electrolyte contains 2% or less vinylene carbonate with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte,
The separator has a structure having slit-like pores or a lamellar skeleton structure, and has a JIS Gurley of 300 seconds/100 mL or less,
The negative electrode is
a negative electrode current collector;
a negative electrode mixture layer applied to the negative electrode current collector;
has
The negative electrode mixture layer contains graphite particles as a negative electrode active material,
The density of the negative electrode mixture layer is 1.2 g/cm 3 or more and 1.5 g/cm 3 or less.
A non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by:
前記黒鉛粒子の比表面積(m/g)と、前記黒鉛粒子のメディアン径(μm)との積が、30(×10-6/g)以下である、
ことを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池。
The product of the specific surface area (m 2 /g) of the graphite particles and the median diameter (μm) of the graphite particles is 30 (×10 −6 m 3 /g) or less.
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 , characterized in that:
前記正極は、
正極集電体と、
前記正極集電体に塗布される正極合材層と、
を有し、
前記正極合材層は、層状酸化物およびオリビン化合物を正極活物質として含む、
ことを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池。
The positive electrode is
a positive electrode current collector;
a positive electrode mixture layer applied to the positive electrode current collector;
has
The positive electrode mixture layer contains a layered oxide and an olivine compound as positive electrode active materials,
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 , characterized in that:
前記正極合材層の密度が2.3g/cm以上、3.5g/cm以下である、
ことを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池。
The density of the positive electrode mixture layer is 2.3 g/cm 3 or more and 3.5 g/cm 3 or less,
4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3 , characterized in that:
前記非水電解液は、リチウム塩をさらに含み、
前記リチウム塩の濃度が、1.0mol/L以上1.5mol/L以下である、
ことを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池。
The non-aqueous electrolyte further contains a lithium salt,
The concentration of the lithium salt is 1.0 mol/L or more and 1.5 mol/L or less.
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 , characterized in that:
前記リチウム塩は、LiPFである、
ことを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池。
the lithium salt is LiPF6 ;
6. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5 , characterized in that:
前記正極は、
正極集電体と、
前記正極集電体に塗布された正極合材層と、
を有し、
前記正極合材層は、正極活物質として、一般式LiMO(Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ti、Cr、Pb、SbおよびBから選択される1つ以上の元素)で表されるリチウム遷移金属酸化物を含む、
ことを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池。
The positive electrode is
a positive electrode current collector;
a positive electrode mixture layer applied to the positive electrode current collector;
has
The positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material of the general formula LiMO 2 (M is Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Cr, Pb, Sb and one or more elements selected from B) containing a lithium transition metal oxide represented by
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 , characterized in that:
前記負極は、負極活物質として黒鉛粒子のみを含む、
ことを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池。
The negative electrode contains only graphite particles as a negative electrode active material,
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 , characterized in that:
-20℃環境下で、上限電圧4.2V、0.2C、カットオフ電流0.05CのCC-CV充電と、下限電圧2.7V、1.0CのCC放電とを60サイクル繰り返した場合に、その前後に25℃環境下で上限電圧4.2V、0.5C、カットオフ電流0.05CのCC-CV充電と、下限電圧2.7V、0.5CのCC放電とを1サイクルずつ実施して容量確認試験を行ったときの容量維持率が95%以上であることを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池。 In an environment of -20°C, when CC-CV charging with an upper limit voltage of 4.2 V, 0.2 C and a cutoff current of 0.05 C and CC discharging with a lower limit voltage of 2.7 V and 1.0 C are repeated for 60 cycles , CC-CV charging with an upper limit voltage of 4.2 V, 0.5 C, and a cutoff current of 0.05 C, and CC discharge with a lower limit voltage of 2.7 V, 0.5 C are performed one cycle each before and after that in an environment of 25 ° C. 2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a capacity retention rate is 95% or more when a capacity confirmation test is performed.
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