JP7295984B2 - Secondary battery and module - Google Patents

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JP7295984B2 JP2022032218A JP2022032218A JP7295984B2 JP 7295984 B2 JP7295984 B2 JP 7295984B2 JP 2022032218 A JP2022032218 A JP 2022032218A JP 2022032218 A JP2022032218 A JP 2022032218A JP 7295984 B2 JP7295984 B2 JP 7295984B2
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Description

本発明の一様態は、物、方法、又は、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、
マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。
本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、照明装置または電子機
器の製造方法に関する。特に、二次電池に用いることのできる正極活物質、二次電池、お
よび二次電池を有する電子機器に関する。
One aspect of the present invention relates to an article, method, or manufacturing method. Alternatively, the present invention provides a process,
Relating to a machine, manufacture, or composition of matter.
One embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a power storage device, a lighting device, or an electronic device. In particular, the present invention relates to a positive electrode active material that can be used for a secondary battery, a secondary battery, and an electronic device having the secondary battery.

なお、本明細書中において、蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すも
のである。例えば、リチウムイオン二次電池などの蓄電池(二次電池ともいう)、リチウ
ムイオンキャパシタ、及び電気二重層キャパシタなどを含む。
Note that in this specification, a power storage device generally refers to elements and devices having a power storage function. For example, storage batteries such as lithium ion secondary batteries (also referred to as secondary batteries), lithium ion capacitors, electric double layer capacitors, and the like are included.

なお、本明細書中において電子機器とは、蓄電装置を有する装置全般を指し、蓄電装置
を有する電気光学装置、蓄電装置を有する情報端末装置などは全て電子機器である。
In this specification, electronic equipment refers to all devices having a power storage device, and electro-optical devices having a power storage device, information terminal devices having a power storage device, and the like are all electronic devices.

使用者が携帯する電子機器や、使用者が装着する電子機器が盛んに開発されている。 Electronic devices carried by users and electronic devices worn by users have been actively developed.

使用者が携帯する電子機器や、使用者が装着する電子機器は、蓄電装置の一例である一次
電池または二次電池を電源として動作する。使用者が携帯する電子機器は、長時間使用す
ることが望まれ、そのために大容量の二次電池を用いればよい。電子機器に大容量の二次
電池を内蔵させると大容量の二次電池は大きく、重量がかさむ問題がある。そこで携帯す
る電子機器に内蔵できる小型または薄型で大容量の二次電池の開発が進められている。
An electronic device carried by a user or an electronic device worn by a user operates using a primary battery or a secondary battery, which are examples of a power storage device, as a power source. Electronic devices carried by users are desired to be used for a long period of time, and for this reason, large-capacity secondary batteries may be used. When a large-capacity secondary battery is incorporated in an electronic device, there is a problem that the large-capacity secondary battery is large and heavy. Therefore, the development of a small or thin secondary battery with a large capacity that can be incorporated in a portable electronic device is underway.

特に、4V級の高い電圧が得られるため、二次電池の正極活物質としてリチウムコバルト
複合酸化物(LiCoO)が広く普及している。また、特許文献1には、正極活物質の
板状粒子が開示されている。
In particular, lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) is widely used as a positive electrode active material for secondary batteries because a high voltage of the 4V class can be obtained. Further, Patent Literature 1 discloses plate-like particles of a positive electrode active material.

高出力、高容量であるリチウムイオン二次電池は、携帯電話、スマートフォン、もしくは
ノート型コンピュータ等の携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ、医療機器
、又は、ハイブリッド車(HEV)、電気自動車(EV)、もしくはプラグインハイブリ
ッド車(PHEV)等の次世代クリーンエネルギー自動車など、半導体産業の発展と併せ
て急速にその需要が拡大し、充電可能なエネルギーの供給源として現代の情報化社会に不
可欠なものとなっている。
High-power, high-capacity lithium-ion secondary batteries are used in portable information terminals such as mobile phones, smartphones, or notebook computers, portable music players, digital cameras, medical equipment, hybrid vehicles (HEV), electric vehicles ( Electric vehicles (EVs) or next-generation clean energy vehicles such as plug-in hybrid vehicles (PHEVs) have rapidly increased in demand along with the development of the semiconductor industry, and are essential to the modern information society as a source of rechargeable energy. It is a thing.

リチウムイオン二次電池においては、充放電サイクルを繰り返し行うことにより、劣化が
生じ、初期の電池放電容量と比べ小さくなってしまう欠点を有している。また、リチウム
イオン二次電池によっては、そのリチウムイオン二次電池を内蔵しているデバイスの使用
中や、急速充電などにより発火にいたる恐れがあり、安全性も問題となっている。発火に
いたる問題が多数発生する場合には、その二次電池だけでなく、二次電池を搭載している
デバイスを回収することに繋がり、膨大な回収費用や、ブランドの低下を招くなど、デバ
イス製造会社に与えるダメージは大きい。
Lithium-ion secondary batteries have the drawback that repeated charge-discharge cycles cause deterioration, resulting in a smaller discharge capacity than the initial battery discharge capacity. In addition, depending on the lithium-ion secondary battery, there is a risk of ignition during use of the device containing the lithium-ion secondary battery, rapid charging, etc., and safety is also a problem. If many problems leading to ignition occur, not only the secondary battery but also the device equipped with the secondary battery will be recalled, resulting in huge collection costs and brand deterioration. The damage to the manufacturing company is great.

WO2010/074303号WO2010/074303

リチウムイオン二次電池およびそれに用いられる正極活物質には、サイクル特性、容量、
さらには充放電特性、信頼性、安全性、又はコストといった様々な面でまだ改善の余地が
残されている。
Cycle characteristics, capacity,
Furthermore, there is still room for improvement in various aspects such as charge/discharge characteristics, reliability, safety, and cost.

リチウムイオン二次電池の劣化原因を特定するため、正極活物質である粒子(リチウムコ
バルト複合酸化物(LiCoO))を観察したところ、粒子に複数のクラック(ひび割
れ、亀裂などを含む)が確認された。また、粒子内にはSEM写真で観測できるクラック
の他にも欠陥が多数含まれていると考えられる。
In order to identify the cause of deterioration of lithium-ion secondary batteries, particles (lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 )), which is a positive electrode active material, were observed, and multiple cracks (including cracks and fissures) were confirmed in the particles. was done. In addition to the cracks that can be observed in the SEM photograph, it is believed that the particles contain a large number of defects.

本発明者らは、粒子の表面、主に粒子の複数のクラックや欠陥からコバルト(Co)、酸
素(O)、またはコバルト酸化物(Co+O)が電解液に放出される、または溶け出すこ
とが、リチウムイオン二次電池の劣化原因の一つであると推測している。
The inventors have found that cobalt (Co), oxygen (O), or cobalt oxide (Co+O) can be released or dissolved into the electrolyte from the surface of the particles, mainly from multiple cracks and defects in the particles. , is speculated to be one of the causes of deterioration of lithium-ion secondary batteries.

さらに、電解液に放出された、または溶け出したコバルトが負極上に偏析し、偏析物が成
長していることも観察されている。また、セパレータ内部にもコバルトが偏析することも
観察できている。
Furthermore, it has also been observed that the cobalt released or dissolved in the electrolyte is segregated on the negative electrode and the segregation is growing. It was also observed that cobalt segregated inside the separator.

これらの状況を踏まえ、負極やセパレータへのコバルトの偏析発生を防ぐためには、正極
活物質粒子の表面からコバルト(Co)、酸素(O)が放出されることを防ぐこと、正極
活物質粒子のクラックや欠陥の発生を低減することが肝要である。
Based on these circumstances, in order to prevent segregation of cobalt to the negative electrode and separator, it is necessary to prevent cobalt (Co) and oxygen (O) from being released from the surface of the positive electrode active material particles. It is essential to reduce the occurrence of cracks and defects.

本発明の一態様は、リチウムイオン二次電池に用いることで、充放電サイクルにおいて劣
化しない活物質を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、高容量の
二次電池を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、充放電特性の優
れた二次電池を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、安全性又は
信頼性の高い二次電池を提供することを課題の一とする。
An object of one embodiment of the present invention is to provide an active material that does not deteriorate in charge-discharge cycles when used for a lithium-ion secondary battery. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a high-capacity secondary battery. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a secondary battery with excellent charge-discharge characteristics. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a secondary battery with high safety or reliability.

または、本発明の一態様は、新規な物質、活物質、蓄電装置、又はそれらの作製方法を提
供することを課題の一とする。
Another object of one embodiment of the present invention is to provide a novel substance, an active material, a power storage device, or a manufacturing method thereof.

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、明細書、図面、請
求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
The description of these problems does not preclude the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily solve all of these problems. Problems other than these can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, and claims.

上記課題を達成するために、本発明の一態様は、集電体と、集電体上の活物質層とを有し
、活物質層は、集電体に接する活物質粒子を複数有し、活物質粒子は、リチウム、金属元
素M1、II価及びIV価の一方または両方の金属元素M2、並びに酸素を含み、金属原
子M1は、コバルト、マンガン、及びニッケルの一以上であり、活物質粒子は、一または
複数の結晶子を有し、活物質粒子は、内部に位置する第1の領域と、第1の領域の外側に
位置する第2の領域とを有し、第2の領域は、第1の領域より金属元素M2が多く含まれ
ることを特徴とする正極である。
In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention includes a current collector and an active material layer on the current collector, and the active material layer has a plurality of active material particles in contact with the current collector. , the active material particles contain lithium, a metal element M1, one or both of a valence II and a valence IV metal element M2, and oxygen, and the metal atom M1 is one or more of cobalt, manganese, and nickel, and the active material The particle has one or more crystallites, the active material particle has a first region located inside, a second region located outside the first region, and a second region is a positive electrode characterized by containing more metal element M2 than the first region.

上記構成において、金属元素M2は、マグネシウム、カルシウム、シリコン、及びチタン
の一以上である。或いは、金属元素M2は、マグネシウム、カルシウム、及びチタンであ
る。活物質粒子の表面近傍にII価及びIV価の金属酸化物、具体的には酸化マグネシウ
ム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化シリコン(SiO)などが偏析し
て粒子表面からのコバルト、または酸素の放出を防いでいる。本明細書等において、偏析
とは、複数の元素(たとえばA,B,C)からなる固体において、ある元素(たとえばB
)が不均一に分布する現象をいう。電解液へのコバルト、または酸素の溶出を防ぐことで
、充放電サイクルにおいて劣化しない活物質を提供することができる。
In the above configuration, the metal element M2 is one or more of magnesium, calcium, silicon, and titanium. Alternatively, the metal element M2 is magnesium, calcium, and titanium. II-valent and IV-valent metal oxides, specifically magnesium oxide (MgO x ), calcium oxide (CaO x ), silicon oxide (SiO x ), etc. segregate in the vicinity of the surface of the active material particles, and segregate from the particle surface. It prevents the release of cobalt, or oxygen. In this specification and the like, segregation means that a certain element (for example, B
) is unevenly distributed. By preventing the elution of cobalt or oxygen into the electrolytic solution, it is possible to provide an active material that does not deteriorate during charge-discharge cycles.

上記構成において、さらに第2の領域はフッ素を含む構成としてもよい。また、正極活物
質粒子にフッ素が存在することで、電解液が分解して生じたフッ酸に対する耐食性が向上
する場合がある。
In the above structure, the second region may further contain fluorine. In addition, the presence of fluorine in the positive electrode active material particles may improve corrosion resistance to hydrofluoric acid generated by decomposition of the electrolytic solution.

上記構成において、X線回折(XRD:X-ray diffraction)分析によ
って測定される結晶子の大きさは0.5μm以上、好ましくは1μm以上である。
In the above structure, the crystallite size measured by X-ray diffraction (XRD) analysis is 0.5 μm or more, preferably 1 μm or more.

上記構成において、測定される活物質粒子の大きさは1μm以上50μm以下である。な
お、粒子の大きさはD50(メディアン径ともいう)を指す。
In the above configuration, the size of the active material particles to be measured is 1 μm or more and 50 μm or less. Note that the particle size refers to D50 (also referred to as median diameter).

また、他の発明の構成は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを有する二次電池で
あって、正極は、集電体と、集電体上の活物質層とを有し、活物質層は、集電体に接する
活物質粒子を複数有し、活物質粒子は、リチウム、金属元素M1、II価及びIV価の一
方または両方の金属元素M2、並びに酸素を含み、金属原子M1は、コバルト、マンガン
、及びニッケルの一以上であり、活物質粒子は、一または複数の結晶子を有し、活物質粒
子は、内部に位置する第1の領域と、第1の領域の外側に位置する第2の領域とを有し、
第2の領域は、第1の領域より金属元素M2が多く含まれ、二次電池は、100サイクル
繰り返し充放電を行った後の容量が初期容量の78%以上である。
Another aspect of the invention is a secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator, wherein the positive electrode has a current collector and an active material layer on the current collector. , the active material layer has a plurality of active material particles in contact with the current collector, the active material particles include lithium, a metal element M1, one or both of a valence II and a valence IV metal element M2, and oxygen; The atom M1 is one or more of cobalt, manganese, and nickel, the active material particle has one or more crystallites, and the active material particle has a first region located inside and a first region and a second region located outside the
The second region contains more metal element M2 than the first region, and the secondary battery has a capacity of 78% or more of the initial capacity after 100 cycles of repeated charging and discharging.

また、他の発明の構成は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを有する二次電池で
あって、正極は、集電体と、集電体上の活物質層とを有し、活物質層は、集電体に接する
活物質粒子を複数有し、活物質粒子は、リチウム、金属元素M1、II価及びIV価の一
方または両方の金属元素M2、並びに酸素を含み、金属原子M1は、コバルト、マンガン
、及びニッケルの一以上であり、活物質粒子は、一または複数の結晶子を有し、活物質粒
子は、内部に位置する第1の領域と、第1の領域の外側に位置する第2の領域とを有し、
第2の領域は、第1の領域より金属元素M2が多く含まれ、二次電池は、10サイクル以
上30サイクル以下の範囲で繰り返し充放電を行った後の容量が初期容量の98%以上で
ある。
Another aspect of the invention is a secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator, wherein the positive electrode has a current collector and an active material layer on the current collector. , the active material layer has a plurality of active material particles in contact with the current collector, the active material particles include lithium, a metal element M1, one or both of a valence II and a valence IV metal element M2, and oxygen; The atom M1 is one or more of cobalt, manganese, and nickel, the active material particle has one or more crystallites, and the active material particle has a first region located inside and a first region and a second region located outside the
The second region contains more metal element M2 than the first region, and the secondary battery has a capacity of 98% or more of the initial capacity after repeated charging and discharging in the range of 10 cycles or more and 30 cycles or less. be.

また、作製方法に関する他の発明の構成は、ゾルゲル法を用いて、II価及びIV価のい
ずれか一方または両方の金属元素M2を、欠陥を有する第1の活物質粒子に被覆して、第
2の活物質粒子を形成する第1の工程と、第2の活物質粒子を加熱処理して、第3の活物
質粒子を得る第2の工程と、第3の活物質粒子を含むスラリーを集電体上に塗工する第3
の工程と、を有し、第1の活物質粒子に含まれる欠陥は、第2の工程において修復される
ことを特徴とする正極の作製方法である。
In another aspect of the invention relating to a manufacturing method, the first active material particles having defects are coated with either one or both of the valence II metal element and the metal element M2 of the IV valence using a sol-gel method. A first step of forming second active material particles, a second step of heat-treating the second active material particles to obtain third active material particles, and a slurry containing the third active material particles. The third coating on the current collector
and wherein defects contained in the first active material particles are repaired in the second step.

上記作製方法において、第3の活物質粒子に含まれる結晶子の大きさは、第1の活物質粒
子に含まれる結晶子より大きい。
In the manufacturing method described above, the crystallites contained in the third active material particles are larger in size than the crystallites contained in the first active material particles.

上記作製方法において、第3の活物質粒子に含まれる結晶子の大きさは、第1の活物質粒
子に含まれる結晶子の2倍以上である。
In the manufacturing method described above, the size of the crystallites contained in the third active material particles is at least twice the size of the crystallites contained in the first active material particles.

上記作製方法において、結晶子の大きさは、XRD分析によって測定される。 In the above production method, the crystallite size is measured by XRD analysis.

上記作製方法において、第2の工程は、600℃以上1000℃以下で、酸素を含む雰囲
気で行う。600℃以上1000℃以下で加熱を行うことで粒子のクラックや欠陥を低減
し、粒子の表面をつやつやにし、表面積を減らすことができる。表面積を減らし、エネル
ギー的に安定な状態とすることで、安全性又は信頼性の高い二次電池を実現できる。
In the above manufacturing method, the second step is performed at 600° C. to 1000° C. in an atmosphere containing oxygen. Heating at 600° C. or higher and 1000° C. or lower can reduce cracks and defects in the particles, make the surface of the particles glossy, and reduce the surface area. A secondary battery with high safety or reliability can be realized by reducing the surface area and creating an energetically stable state.

上記作製方法において、第1の活物質粒子は、リチウム、金属元素M1、及び酸素を含み
、金属原子M1は、コバルト、マンガン、及びニッケルの一以上である。
In the manufacturing method described above, the first active material particles contain lithium, the metal element M1, and oxygen, and the metal atom M1 is one or more of cobalt, manganese, and nickel.

本明細書等において、リチウムと金属元素M1を含む複合酸化物が有する層状岩塩型の結
晶構造とは、陽イオンと陰イオンが交互に配列する岩塩型のイオン配列を有し、金属元素
M1とリチウムが規則配列して二次元平面を形成するため、リチウムの二次元的拡散が可
能である結晶構造をいう。なお陽イオンまたは陰イオンの欠損等の欠陥があってもよい。
また、層状岩塩型結晶構造は、厳密に言えば、岩塩型結晶の格子が歪んだ構造となってい
る場合がある。
In this specification and the like, the layered rock salt type crystal structure of the composite oxide containing lithium and the metal element M1 has a rock salt type ion arrangement in which cations and anions are alternately arranged, and the metal element M1 and A crystal structure in which lithium can diffuse two-dimensionally because lithium is regularly arranged to form a two-dimensional plane. In addition, there may be defects such as lack of cations or anions.
Strictly speaking, the layered rock salt type crystal structure may be a structure in which the lattice of the rock salt type crystal is distorted.

また本明細書等において、岩塩型の結晶構造とは、陽イオンと陰イオンが交互に配列して
いる構造をいう。なお陽イオンまたは陰イオンの欠損があってもよい。
In this specification and the like, a rock salt crystal structure refers to a structure in which cations and anions are alternately arranged. In addition, there may be a lack of cations or anions.

活物質粒子のクラックの大きさを小さくし、クラックや欠陥の数を少なくしてコバルト及
び酸素が電解液に溶出しない構造とすることで活物質粒子内の結晶構造の安定性をさらに
高めることができ、充放電サイクル特性がより向上する。
By reducing the size of cracks in the active material particles and reducing the number of cracks and defects to prevent cobalt and oxygen from eluting into the electrolyte, the stability of the crystal structure in the active material particles can be further enhanced. and the charge/discharge cycle characteristics are further improved.

また、安全性又は信頼性の高い二次電池を提供することができる。また、新規な物質、活
物質、蓄電装置、又はそれらの作製方法を提供することができる。
Moreover, a secondary battery with high safety or reliability can be provided. Further, a novel substance, an active material, a power storage device, or a manufacturing method thereof can be provided.

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
Note that the description of these effects does not preclude the existence of other effects. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have all of these effects. Effects other than these are self-evident from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc., and it is possible to extract effects other than these from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. is.

本発明の一態様を示す粒子の斜視図及び断面図である。1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view of a particle showing one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一態様を示す処理前後の結晶子とクラックの変化を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing changes in crystallites and cracks before and after treatment, showing one embodiment of the present invention. 本発明の一態様を示すSEM写真である。1 is an SEM photograph showing one embodiment of the present invention. 本発明の一態様を示す材料を示す図である。FIG. 1 shows materials illustrating one aspect of the present invention. 本発明の一態様を示す工程を示す図である。It is a figure which shows the process which shows one aspect|mode of this invention. 本発明の一態様を示す工程フローを示す図である。It is a figure which shows the process flow which shows one aspect|mode of this invention. コイン型二次電池を説明する図。4A and 4B illustrate a coin-type secondary battery; 二次電池の充電方法を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining a charging method of a secondary battery; FIG. 二次電池の充電方法を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining a charging method of a secondary battery; FIG. 二次電池の放電方法を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining a method of discharging a secondary battery; FIG. 導電助剤としてグラフェン化合物を用いた場合の活物質層の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of an active material layer in the case of using a graphene compound as a conductive aid; 円筒型二次電池を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining a cylindrical secondary battery; 二次電池を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining a secondary battery; 二次電池を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining a secondary battery; 二次電池を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining a secondary battery; 二次電池を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining a secondary battery; 電子機器の例を説明する図。1A and 1B illustrate examples of electronic devices; 電子機器の例を説明する図。1A and 1B illustrate examples of electronic devices; 電子機器の例を説明する図。1A and 1B illustrate examples of electronic devices; コバルト酸リチウムの結晶構造を説明する図。1A and 1B are diagrams for explaining the crystal structure of lithium cobaltate; FIG. 実施例1の正極活物質を用いた二次電池のサイクル特性を示すグラフ。5 is a graph showing cycle characteristics of a secondary battery using the positive electrode active material of Example 1; 実施例1の正極活物質を用いた二次電池のレート特性を示すグラフ。4 is a graph showing rate characteristics of a secondary battery using the positive electrode active material of Example 1. FIG. 実施例1の正極活物質を用いた二次電池のサイクル特性を示すグラフ。5 is a graph showing cycle characteristics of a secondary battery using the positive electrode active material of Example 1;

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, those skilled in the art will easily understand that the present invention is not limited to the following description, and that the forms and details thereof can be variously changed. Moreover, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments shown below.

(実施の形態1)
図1(A1)に複数のクラック105を有する活物質粒子110の斜視図の一例を示す。
なお、図1(A2)は、図1(A1)中の点線160で断面を切った場合の断面図を示し
ている。活物質粒子110は、リチウム、金属元素M1および酸素を含む複合酸化物の粒
子である。金属元素M1としては、コバルト、マンガン、およびニッケルの一以上を適用
することができる。
(Embodiment 1)
FIG. 1A1 shows an example of a perspective view of an active material particle 110 having a plurality of cracks 105. FIG.
Note that FIG. 1A2 shows a cross-sectional view taken along the dotted line 160 in FIG. 1A1. Active material particles 110 are composite oxide particles containing lithium, metal element M1, and oxygen. One or more of cobalt, manganese, and nickel can be applied as the metal element M1.

粒子110では1つの粒子に複数の結晶子が確認でき、図1(A2)に示すように断面に
おいてもクラック105を有している。なお、図1(A1)に対応するSEM写真を図3
(A)に示す。図1(A1)に示す活物質粒子110は未処理のものであり、そのまま正
極活物質層に用いて二次電池を作製し、サイクル特性を測定すると、劣化が進み、金属元
素M1、たとえばコバルトが負極やセパレータ内に析出する。
A plurality of crystallites can be confirmed in one particle in the particle 110, and a crack 105 is also present in the cross section as shown in FIG. 1(A2). Note that the SEM photograph corresponding to FIG. 1 (A1) is shown in FIG.
(A). The active material particles 110 shown in FIG. 1A1 were untreated, and were used as they were for the positive electrode active material layer to fabricate a secondary battery, and the cycle characteristics were measured. is deposited in the negative electrode and separator.

図1(A1)に示す活物質粒子110の表面、特にクラックからのコバルトまたは酸素の
溶出を防ぐために、金属元素M2を有する材料で被覆し、酸素を含む雰囲気中で、高い温
度(600℃以上1000℃以下)で加熱処理をする。加熱処理については、アニールと
いってもよい。金属元素M2としては、II価及びIV価の一方または両方の金属を適用
する。具体的には、マグネシウム、カルシウム、シリコン、及びチタンの一以上を適用す
ることができる。また被覆の方法としては、金属元素M2のアルコキシドを用いたゾルゲ
ル法を適用することができる。
In order to prevent the elution of cobalt or oxygen from the surface of the active material particles 110 shown in FIG. 1000° C. or lower). The heat treatment may be called annealing. As the metal element M2, one or both of a valence II and a valence IV metal is applied. Specifically, one or more of magnesium, calcium, silicon, and titanium can be applied. As a coating method, a sol-gel method using an alkoxide of the metal element M2 can be applied.

金属元素M2としてTiを適用する場合、Tiアルコキシドを用いたゾルゲル法を行った
後、酸素を含む雰囲気中で高い温度(600℃以上1000℃以下)で加熱処理をする。
Tiアルコキシドを用いたゾルゲル法とともに加熱処理を行うことで、II価及びIV価
の一方または両方の金属元素M2を表面近傍に移動させ、コバルトまたは酸素の溶出を防
ぐ構造とする。さらに、Tiを用いたゾルゲル法の後に加熱処理を行うことで、活物質粒
子の表面を滑らかにさせ、表面積を減らし、安定な状態とすることができる。
When Ti is used as the metal element M2, a sol-gel method using a Ti alkoxide is performed, followed by heat treatment at a high temperature (600° C. or higher and 1000° C. or lower) in an oxygen-containing atmosphere.
By performing heat treatment together with the sol-gel method using Ti alkoxide, one or both of the valence II and valence metal elements M2 are moved to the vicinity of the surface to form a structure that prevents the elution of cobalt or oxygen. Furthermore, by performing heat treatment after the sol-gel method using Ti, the surface of the active material particles can be smoothed, the surface area can be reduced, and the active material particles can be in a stable state.

ゾルゲル法において、活物質粒子110のクラックに金属元素M2のアルコキシドなどが
侵入し、加熱処理により、クラックを修復する。加熱処理の温度が低いとクラックが修復
されにくく、加熱温度が高すぎると酸素欠損が多く形成されて、正極活物質としての機能
を損なう結果となる。また、加熱温度が高すぎるとリチウムの蒸発も懸念される。
In the sol-gel method, an alkoxide of the metal element M2 or the like penetrates cracks in the active material particles 110, and the cracks are repaired by heat treatment. If the temperature of the heat treatment is too low, the cracks are difficult to be repaired. Also, if the heating temperature is too high, there is a concern that lithium may evaporate.

リチウム、金属元素M1および酸素を含む複合酸化物の粒子、たとえばリチウムコバルト
複合酸化物(LiCoO)は、粒子中に酸素欠損を有するために物質移動が特に促進さ
れやすい。そのため、ゾルゲル法により被覆される酸化チタンがクラックを修復しやすい
。酸化チタン及びLiCoOと反応して得られたチタン化合物は導電性があり、リチウ
ムの拡散も妨げないため、好適である。同様に不定比酸化物となる金属のアルコキシドや
、有機酸の金属塩水溶液を用いて被覆すると、電気伝導性とリチウムイオン伝導性がある
ので好ましい。
Composite oxide particles containing lithium, metal element M1, and oxygen, such as lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), have oxygen vacancies in the particles, so mass transfer is particularly likely to be promoted. Therefore, the titanium oxide coated by the sol-gel method easily repairs the cracks. Titanium compounds obtained by reaction with titanium oxide and LiCoO 2 are preferred because they are electrically conductive and do not interfere with the diffusion of lithium. Similarly, it is preferable to coat with an alkoxide of a metal that becomes a non-stoichiometric oxide or an aqueous solution of a metal salt of an organic acid, because it has electrical conductivity and lithium ion conductivity.

粒子端部の小さなクラックであっても、応力集中によって大きなクラックの原因になるた
め、小さなクラックの修復も行われるゾルゲル法及び加熱処理は重要である。
Even small cracks at the edges of the particles can cause large cracks due to stress concentration, so the sol-gel method and heat treatment, which also repair small cracks, are important.

処理後の活物質粒子100の斜視図を図1(B1)に示す。また、処理後の活物質粒子を
点線150で断面を切った場合の断面図を図1(B2)に示す。
A perspective view of the active material particles 100 after treatment is shown in FIG. FIG. 1B2 shows a cross-sectional view of the active material particles after treatment taken along the dotted line 150 .

図1(B2)に示すように処理後はクラックが消失し、結晶子が部分的に成長して、活物
質粒子内の結晶子の数が少なくなる。
As shown in FIG. 1B2, after the treatment, cracks disappear, crystallites partially grow, and the number of crystallites in the active material particles decreases.

図2は、処理前後での活物質粒子内の結晶子の変化のモデル図の一例を示している。図2
では4種類の例を示している。
FIG. 2 shows an example of a model diagram of changes in crystallites in active material particles before and after treatment. Figure 2
Here are four examples.

処理による結晶子の変化にはいくつかのパターンが考えられる。図2を用いて、結晶子の
変化の例を説明する。
Several patterns are conceivable for changes in crystallites due to treatment. An example of crystallite change will be described with reference to FIG.

まず図2(A1)は、粒子110において、異なる結晶子の間にクラック105が生じて
いる例である。図2(A2)は、図2(A1)の粒子110に上述の処理を行った後の粒
子100である。処理を行うことで、クラック105が修復され、異なる結晶子が1つの
結晶子になる場合が考えられる。
First, FIG. 2A1 shows an example in which cracks 105 are generated between different crystallites in a particle 110. FIG. FIG. 2(A2) shows the particle 100 after the particle 110 of FIG. 2(A1) has been subjected to the above-described treatment. It is conceivable that the crack 105 is repaired by the treatment, and the different crystallites become one crystallite.

次に図2(B1)は、粒子110において、1つの結晶子に多数の小さなクラック105
が生じている例である。図2(B2)は、図2(B1)の粒子110に上述の処理を行っ
た後の粒子100である。処理を行うことで、多数のクラック105が修復され、欠陥の
ない結晶子になる場合が考えられる。
Next, FIG. 2B1 shows a large number of small cracks 105 in one crystallite in the particle 110.
This is an example where FIG. 2(B2) shows the particle 100 after the particle 110 of FIG. 2(B1) has been subjected to the above-described treatment. It is conceivable that many cracks 105 may be repaired by the treatment, resulting in defect-free crystallites.

次に図2(C1)は、粒子110において、1つの結晶子にクラック105が生じている
例である。図2(C2)は、図2(C1)の粒子110に上述の処理を行った後の粒子1
00である。処理を行うことで、クラック105が修復され、欠陥のない結晶子になる場
合が考えられる。
Next, FIG. 2(C1) is an example in which a crack 105 is generated in one crystallite in the particle 110 . FIG. 2(C2) shows the particle 1 after performing the above-described treatment on the particle 110 of FIG. 2(C1).
00. It is conceivable that the cracks 105 are repaired by the treatment, resulting in defect-free crystallites.

次に図2(D1)は、粒子110において、隣り合う結晶子の結晶軸が異なっている例で
ある。図2(D2)は、図2(D1)の粒子110に上述の処理を行った後の粒子100
である。処理を行うことで、隣り合う結晶子が一つの結晶子になる場合が考えられる。た
だし、隣り合う結晶子について、酸素の立方最密充填構造は一致していることが好ましい
Next, FIG. 2(D1) is an example in which the crystal axes of adjacent crystallites are different in the particle 110 . FIG. 2D2 shows the particles 100 after the particles 110 in FIG. 2D1 are subjected to the above-described treatment.
is. Adjacent crystallites may become one crystallite by performing the treatment. However, adjacent crystallites preferably have the same cubic closest packing structure of oxygen.

また、加熱処理により、外側の第2の領域に酸化マグネシウム(MgO(0<X))、
酸化カルシウム(CaO(0<X))、酸化シリコン(SiO(0<X))などが偏
析する。このような構成となることで、クラックが生じにくく、活物質粒子内のコバルト
または酸素が電解液に流出しない。
In addition, magnesium oxide (MgO x (0<X)),
Calcium oxide (CaO x (0<X)), silicon oxide (SiO x (0<X)), etc. segregate. With such a structure, cracks are less likely to occur, and cobalt or oxygen in the active material particles does not flow out to the electrolytic solution.

なお、処理後の複数の活物質粒子のSEM写真を図3(B)に示す。 Note that FIG. 3B shows SEM photographs of a plurality of active material particles after treatment.

処理後の活物質粒子100はクラックや欠陥の数を少なくしてコバルト及び酸素が電解液
に溶出しない構造となっており、活物質粒子内の結晶構造の安定性が向上するため、充放
電サイクル特性がより向上する。また、処理後の活物質粒子100は新規な物質であり、
新規な正極活物質とも呼べる。
The active material particles 100 after the treatment have a structure in which the number of cracks and defects is reduced so that cobalt and oxygen are not eluted into the electrolytic solution, and the stability of the crystal structure in the active material particles is improved. Better characteristics. In addition, the active material particles 100 after treatment are novel substances,
It can also be called a novel positive electrode active material.

処理後の活物質粒子100を正極活物質層に用いることで、安全性又は信頼性の高い二次
電池を提供することができる。
By using the treated active material particles 100 for the positive electrode active material layer, a secondary battery with high safety or reliability can be provided.

(実施の形態2)
実施の形態1に示したクラックを有する活物質粒子110を被覆する方法としては、ゾル
ゲル法をはじめとする液相法、固相法、スパッタリング法、蒸着法、CVD(化学気相成
長)法、PLD(パルスレーザデポジション)法等の方法を適用することができる。
(Embodiment 2)
As a method for coating the active material particles 110 having cracks shown in Embodiment 1, liquid phase methods such as a sol-gel method, solid phase methods, sputtering methods, vapor deposition methods, CVD (chemical vapor deposition) methods, A method such as a PLD (pulse laser deposition) method can be applied.

本実施の形態では、均一な被覆が期待でき、大気圧で処理が可能なゾルゲル法を適用する
こととする。その作製方法を図4、図5、及び図6を用いて説明する。
In the present embodiment, the sol-gel method, which can be expected to provide uniform coating and can be processed at atmospheric pressure, is applied. A manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.

<ゾルゲル法>
まず、金属元素M2のアルコキシドをアルコールに溶解する。金属元素M2のアルコキシ
ドの金属としては、上述のII価及びIV価の一方または両方の金属、具体的には、マグ
ネシウム、カルシウム、シリコン、及びチタンを用いることができる。さらに、M2とし
てアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元
素伊以外の典型金属元素、遷移金属元素等、様々な元素を用いてもよい。
<Sol-gel method>
First, the alkoxide of the metal element M2 is dissolved in alcohol. As the metal of the alkoxide of the metal element M2, one or both of the above-mentioned II- and IV-valent metals, specifically magnesium, calcium, silicon, and titanium can be used. Furthermore, various elements such as alkali metal elements, alkaline earth metal elements, typical metal elements other than alkali metal elements and alkaline earth metal elements, and transition metal elements may be used as M2.

アルカリ金属元素としては、Li、Na、K、Rb、Cs、Frが挙げられ、アルカリ土
類金属元素としては、Be、Mg、Ca、Sr,Ba、Raが挙げられ、アルカリ金属元
素及びアルカリ土類金属元素伊以外の典型金属元素としては、Sc、Ti、V、Cr、M
n、Fe、Co,Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、
Hf、Ta,W,Re、Os、Ir、Pt,Auが挙げられ、遷移金属元素としては、A
l、Zn、Ga、Ge,Cd,In、Sn,Sb,Hg,TI、Pb,Bi、Poが挙げ
られる。
Alkali metal elements include Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr, and alkaline earth metal elements include Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Ra. Examples of typical metal elements other than the group metal element I include Sc, Ti, V, Cr, M
n, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag,
Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au, and the transition metal element is A
l, Zn, Ga, Ge, Cd, In, Sn, Sb, Hg, TI, Pb, Bi, Po.

図4(A-1)に、金属元素M2のアルコキシドの一般式を示す。図4(A-1)の式中
、M2はIV価の金属元素を表し、Rは同じでもよく、異なっていてもよい。Rはそれぞ
れ独立に、炭素数が1乃至18のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数が6乃
至13のアリール基を示す。該炭素数が1乃至18のアルキル基としては、メチル基、エ
チル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基
等の直鎖アルキル基やイソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基等の分岐鎖アルキル
基が挙げられ、該炭素数が6乃至13のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、
ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、Rは上記
に限定されない。
FIG. 4A-1 shows a general formula of the alkoxide of the metal element M2. In the formula of FIG. 4A-1, M2 represents a valent metal element, and R may be the same or different. Each R independently represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 18 carbon atoms include linear alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group and octadecyl group, isopropyl group, isobutyl group, t -Branched chain alkyl groups such as butyl group, and examples of the aryl group having 6 to 13 carbon atoms include phenyl group, naphthyl group,
Specific examples include a biphenyl group and a fluorenyl group. Note that R is not limited to the above.

図4(A-2)に、図4(A-1)中、M2にチタンを用いた、チタンアルコキシドの一
般式を示す。チタンアルコキシド具体例として、テトラメトキシチタン、テトラエトキシ
チタン、テトラ-n-プロポキシチタン、テトラ-i-プロポキシチタン(図4中(A-
3))(オルトチタン酸テトライソプロピル、チタンイソプロポキシド、Titaniu
m tetraisopropoxide、TTIP等と表記することもある)、テトラ
-n-ブトキシチタン、テトラ-i-ブトキシチタン、テトラ-sec-ブトキシチタン
、テトラ-t-ブトキシチタン等を挙げることができる。
FIG. 4A-2 shows a general formula of titanium alkoxide using titanium for M2 in FIG. 4A-1. Specific examples of titanium alkoxides include tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetra-i-propoxytitanium ((A-
3)) (tetraisopropyl orthotitanate, titanium isopropoxide, Titanium
m tetraisopropoxide, TTIP, etc.), tetra-n-butoxytitanium, tetra-i-butoxytitanium, tetra-sec-butoxytitanium, tetra-t-butoxytitanium, and the like.

金属元素M2のアルコキシドを溶解させる溶媒としてはアルコール類が好ましく、1級ア
ルコールまたは2級アルコール類は上記金属アルコキシドの溶解性が高く特に好ましい。
例えばメタノール、エタノール、プロパノール、2-プロパノール、ブタノール、2-ブ
タノール等を用いることができる。
As a solvent for dissolving the alkoxide of the metal element M2, alcohols are preferable, and primary alcohols or secondary alcohols are particularly preferable because of their high solubility of the metal alkoxide.
For example, methanol, ethanol, propanol, 2-propanol, butanol, 2-butanol and the like can be used.

次に金属元素M2のアルコキシドのアルコール溶液に、リチウムと金属元素M1を含む複
合酸化物の粒子(実施の形態1に示した活物質粒子110)を加え、攪拌する。ここに水
(HO)を加えることで、図4(B)のように水とチタンアルコキシドの加水分解反応
が生じる。同時に触媒として、酸または塩基を加えても良い。また、金属元素M2のアル
コキシドのアルコール溶液を、水を含む雰囲気中に置き、攪拌することでも同様の加水分
解反応が生じる。
Next, particles of a composite oxide containing lithium and the metal element M1 (the active material particles 110 described in Embodiment 1) are added to an alcohol solution of the alkoxide of the metal element M2 and stirred. By adding water (H 2 O) here, a hydrolysis reaction between water and titanium alkoxide occurs as shown in FIG. 4(B). At the same time, an acid or base may be added as a catalyst. A similar hydrolysis reaction also occurs when an alcohol solution of an alkoxide of the metal element M2 is placed in an atmosphere containing water and stirred.

また、図4(B)の加水分解反応に続いて、図4(C)の脱水縮合反応が生じる。図4(
B)に示す加水分解と図4(C)に示す縮合反応が繰り返し生じることで、金属元素M2
の酸化物のゾルが生じ、さらに反応を進行させることによって、金属元素M2の酸化物の
ゲルを生じる。
Further, following the hydrolysis reaction of FIG. 4(B), the dehydration condensation reaction of FIG. 4(C) occurs. Figure 4 (
By repeating the hydrolysis shown in B) and the condensation reaction shown in FIG. 4(C), the metal element M2
A sol of the oxide of the metal element M2 is produced by further advancing the reaction.

ここで、リチウムと金属元素M1を含む複合酸化物の粒子表面には、水酸基(OH基)が
存在することが知られている。図4(D-1)及び図4(D-2)に示すようにリチウム
と金属元素M1を含む複合酸化物の粒子表面の水酸基が、図4(B)で示した金属元素M
2のアルコキシドから加水分解により生じた金属(M2)が有する水酸基と、図4(C)
に示す脱水縮合反応を起こすことで、金属(M1)酸化物を含む粒子上にM1と異なる金
属(M2)の酸化物を含むゾルまたはゲルを形成される。
Here, it is known that a hydroxyl group (OH group) exists on the particle surface of the composite oxide containing lithium and the metal element M1. As shown in FIGS. 4(D-1) and 4(D-2), the hydroxyl groups on the surface of the composite oxide particles containing lithium and the metal element M1 are the metal element M shown in FIG. 4(B).
The hydroxyl group of the metal (M2) produced by hydrolysis from the alkoxide of 2, and FIG.
, a sol or gel containing an oxide of a metal (M2) different from M1 is formed on particles containing a metal (M1) oxide.

その後、ろ過により粒子111を回収し、溶媒を除去することで、金属元素M2を有する
材料を、リチウムおよび金属元素M1を有する複合酸化物の粒子上に被覆することができ
る。
After that, the particles 111 are collected by filtration and the solvent is removed, so that the composite oxide particles containing lithium and the metal element M1 can be coated with the material containing the metal element M2.

次により具体的に、粒子111にゾルゲル法を用いてチタン酸化物を被覆し、その後に活
物質粒子100を得る方法を図5及び図6を用いて説明する。
Next, more specifically, a method of coating particles 111 with titanium oxide using a sol-gel method and then obtaining active material particles 100 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

<金属アルコキシド溶液と粒子111の混合(図6中、S14)>
まず、イソプロパノール170にTTIP171を溶解させ、そこに粒子111を混合す
る(図5(A)参照)。
<Mixing of Metal Alkoxide Solution and Particles 111 (S14 in FIG. 6)>
First, TTIP 171 is dissolved in isopropanol 170, and particles 111 are mixed therein (see FIG. 5(A)).

<ゾルゲル法による粒子111へのチタン酸化物の被覆(図6中、S15)>
図5(A)で示した溶液を25℃、湿度90%RHの条件下で4時間攪拌する。この処理
により、雰囲気中の水とTTIP、及び粒子111表面上で生じる、加水分解および脱水
重縮合反応を利用し、TiOゾル172で粒子111を被覆する(図5(B)参照)。
さらに反応を進行させ、粒子表面にTiOゲルを生成させる。
<Coating particles 111 with titanium oxide by sol-gel method (S15 in FIG. 6)>
The solution shown in FIG. 5A is stirred for 4 hours under conditions of 25° C. and 90% RH. This treatment utilizes water in the atmosphere, TTIP, and hydrolysis and dehydration polycondensation reactions that occur on the surface of the particles 111 to coat the particles 111 with TiO x sol 172 (see FIG. 5B).
Further, the reaction proceeds to generate TiO x gel on the particle surface.

<TiOゲル被覆された粒子111の回収(図6中、S16)>
図6中、S15の処理を終えた混合液をろ過し、残渣を回収する。
<Recovery of TiO x gel-coated particles 111 (S16 in FIG. 6)>
In FIG. 6, the mixed liquid after the process of S15 is filtered to recover the residue.

<TiOxゲルの乾燥(図6中、S17)>
図6中、S16の処理で回収した残渣を70℃で1時間、真空乾燥し、粉末を得る。ここ
で、粒子111上はTi酸化物を含む乾燥ゲル173で被覆されている(図5(C)参照
)。
<Drying TiOx gel (S17 in FIG. 6)>
In FIG. 6, the residue collected in the treatment of S16 is vacuum-dried at 70° C. for 1 hour to obtain powder. Here, the particles 111 are covered with a dry gel 173 containing Ti oxide (see FIG. 5(C)).

<TiOxゲルの乾燥(図6中、S18)>
図6中、S17の処理で得た粉末を、800℃(昇温200℃/時間)、保持時間2時間
、酸素を含む雰囲気の流量を10L/minの条件で加熱し、活物質粒子100を得る(
図5(D)参照)。
<Drying TiOx gel (S18 in FIG. 6)>
In FIG. 6, the powder obtained by the treatment of S17 is heated at 800° C. (heating rate: 200° C./hour), the holding time is 2 hours, and the flow rate of the oxygen-containing atmosphere is 10 L/min. obtain(
See FIG. 5(D)).

本実施の形態では、金属元素M2のアルコキシドとしてチタンアルコキシドを用いる例を
示したが特に限定されず、他の金属アルコキシドを用いてもよい。また、加熱条件も特に
限定されず、昇温条件や加熱処理の回数も複数行ってもよい。また、加熱後の徐冷条件も
特に限定されず、降温条件も適宜調節すればよい。
In the present embodiment, an example of using titanium alkoxide as the alkoxide of the metal element M2 is shown, but it is not particularly limited, and other metal alkoxides may be used. Moreover, the heating conditions are not particularly limited, and the temperature raising conditions and the number of times of heat treatment may be performed plural times. Also, the conditions for slow cooling after heating are not particularly limited, and the temperature-lowering conditions may be appropriately adjusted.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。 Note that this embodiment can be freely combined with other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では、先の実施の形態で説明した正極活物質として機能する活物質粒子10
0を有する二次電池の形状の例について説明する。本実施の形態で説明する二次電池に用
いる材料は、先の実施の形態の記載を参酌することができる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the active material particles 10 functioning as the positive electrode active material described in the previous embodiment
An example of the shape of a secondary battery having 0 will be described. The description of the above embodiment can be referred to for materials used for the secondary battery described in this embodiment.

[コイン型二次電池]
まずコイン型の二次電池の一例について説明する。図7(A)はコイン型(単層偏平型)
の二次電池の外観図であり、図7(B)は、その断面図である。
[Coin-type secondary battery]
First, an example of a coin-type secondary battery will be described. Fig. 7(A) is a coin type (single layer flat type)
7B is a cross-sectional view of the secondary battery.

コイン型の二次電池300は、正極端子を兼ねた正極缶301と負極端子を兼ねた負極缶
302とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット303で絶縁シールされている。
正極304は、正極集電体305と、これと接するように設けられた正極活物質層306
により形成される。また、負極307は、負極集電体308と、これに接するように設け
られた負極活物質層309により形成される。
In a coin-type secondary battery 300, a positive electrode can 301, which also serves as a positive electrode terminal, and a negative electrode can 302, which also serves as a negative electrode terminal, are insulated and sealed with a gasket 303 made of polypropylene or the like.
The positive electrode 304 includes a positive electrode current collector 305 and a positive electrode active material layer 306 provided in contact therewith.
Formed by Further, the negative electrode 307 is formed of a negative electrode current collector 308 and a negative electrode active material layer 309 provided so as to be in contact therewith.

なお、コイン型の二次電池300に用いる正極304および負極307は、それぞれ活物
質層は片面のみに形成すればよい。
Note that the active material layers of the positive electrode 304 and the negative electrode 307 used in the coin-type secondary battery 300 may be formed only on one side.

正極缶301、負極缶302には、電解液に対して耐食性のあるニッケル、アルミニウム
、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金(例えばステンレス鋼
等)を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウ
ム等を被覆することが好ましい。正極缶301は正極304と、負極缶302は負極30
7とそれぞれ電気的に接続する。
For the positive electrode can 301 and the negative electrode can 302, metals such as nickel, aluminum, and titanium that are corrosion resistant to the electrolyte, alloys thereof, and alloys of these and other metals (for example, stainless steel) can be used. can. Also, in order to prevent corrosion due to the electrolyte, it is preferable to coat with nickel, aluminum, or the like. The positive electrode can 301 is the positive electrode 304, and the negative electrode can 302 is the negative electrode 30.
7 are electrically connected to each other.

これら負極307、正極304およびセパレータ310を電解質に含浸させ、図7(B)
に示すように、正極缶301を下にして正極304、セパレータ310、負極307、負
極缶302をこの順で積層し、正極缶301と負極缶302とをガスケット303を介し
て圧着してコイン形の二次電池300を製造する。
The negative electrode 307, the positive electrode 304 and the separator 310 were impregnated with an electrolyte, and
, a positive electrode 304, a separator 310, a negative electrode 307, and a negative electrode can 302 are stacked in this order with the positive electrode can 301 facing down, and the positive electrode can 301 and the negative electrode can 302 are crimped via a gasket 303 to form a coin shape. to manufacture the secondary battery 300.

正極304に、先の実施の形態で説明した正極活物質として機能する活物質粒子100を
用いることで、サイクル特性に優れたコイン型の二次電池300とすることができる。
By using the active material particles 100 functioning as the positive electrode active material described in the above embodiment for the positive electrode 304, the coin-shaped secondary battery 300 can have excellent cycle characteristics.

ここで図7(C)を用いて二次電池の充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いた
二次電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きに
なる。なお、リチウムを用いた二次電池では、充電と放電でアノード(陽極)とカソード
(陰極)が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が
高い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書におい
ては、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電
電流を流す場合であっても、正極は「正極」または「+極(プラス極)」と呼び、負極は
「負極」または「-極(マイナス極)」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連し
たアノード(陽極)やカソード(陰極)という用語を用いると、充電時と放電時とでは、
逆になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード(陽極)やカソード
(陰極)という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード(陽極)
やカソード(陰極)という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極(プ
ラス極)と負極(マイナス極)のどちらに対応するものかも併記することとする。
Here, the flow of current during charging of the secondary battery will be described with reference to FIG. When a secondary battery using lithium is regarded as one closed circuit, the movement of lithium ions and the flow of current are in the same direction. In secondary batteries using lithium, the anode (anode) and the cathode (cathode) are switched between charging and discharging, and the oxidation reaction and the reduction reaction are switched, so the electrode with a high reaction potential is called a positive electrode. An electrode with a low reaction potential is called a negative electrode. Therefore, in this specification, the positive electrode is the “positive electrode” or “positive electrode” or “positive electrode” during charging, discharging, reverse pulse current, or charging current. A negative electrode is called a “negative electrode” or a “negative electrode”. When using the terms anode and cathode related to oxidation reaction and reduction reaction, during charging and discharging,
It could be the other way around, which can lead to confusion. Accordingly, the terms anode and cathode are not used herein. If the anode (anode)
When using the term "or cathode", specify whether it is during charging or discharging, and also indicate whether it corresponds to the positive electrode (positive electrode) or the negative electrode (negative electrode).

図7(C)に示す2つの端子には充電器が接続され、二次電池300が充電される。二次
電池300の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図7(F)では、二次電池3
00の外部の端子から、正極304の方へ流れ、二次電池300の中において、正極30
4から負極集電体308の方へ流れ、負極から二次電池300の外部の端子の方へ流れる
電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向きを電流の向きとしてい
る。
A charger is connected to two terminals shown in FIG. 7C to charge the secondary battery 300 . As the charging of the secondary battery 300 progresses, the potential difference between the electrodes increases. In FIG. 7(F), the secondary battery 3
00 to the positive electrode 304 , and in the secondary battery 300 , the positive electrode 30
4 toward the negative electrode current collector 308 and from the negative electrode toward the external terminal of the secondary battery 300 is defined as the positive direction. That is, the direction in which the charging current flows is the direction of the current.

[充放電方法]
二次電池の充放電は、たとえば下記のように行うことができる。
[Charging and discharging method]
Charging and discharging of the secondary battery can be performed, for example, as follows.

≪CC充電≫
まず、充電方法の1つとしてCC充電について説明する。CC充電は、充電期間のすべて
で一定の電流を二次電池に流し、所定の電圧になったときに充電を停止する充電方法であ
る。二次電池を、図8(A)に示すように内部抵抗Rと二次電池容量Cの等価回路と仮定
する。この場合、二次電池電圧Vは、内部抵抗Rにかかる電圧Vと二次電池容量Cに
かかる電圧Vの和である。
≪CC charging≫
First, CC charging will be described as one of charging methods. CC charging is a charging method in which a constant current is passed through the secondary battery throughout the charging period and charging is stopped when a predetermined voltage is reached. A secondary battery is assumed to be an equivalent circuit of internal resistance R and secondary battery capacity C as shown in FIG. 8(A). In this case, the secondary battery voltage VB is the sum of the voltage V R across the internal resistance R and the voltage V C across the secondary battery capacity C.

CC充電を行っている間は、図8(A)に示すように、スイッチがオンになり、一定の電
流Iが二次電池に流れる。この間、電流Iが一定であるため、V=R×Iのオームの法
則により、内部抵抗Rにかかる電圧Vも一定である。一方、二次電池容量Cにかかる電
圧Vは、時間の経過とともに上昇する。そのため、二次電池電圧Vは、時間の経過と
ともに上昇する。
During CC charging, as shown in FIG. 8A, the switch is turned on and a constant current I flows through the secondary battery. Since the current I is constant during this period, the voltage V R applied to the internal resistance R is also constant according to Ohm's law of V R =R×I. On the other hand, the voltage V C applied to the secondary battery capacity C rises with time. Therefore, the secondary battery voltage VB increases over time.

そして二次電池電圧Vが所定の電圧、例えば4.3Vになったときに、充電を停止する
。CC充電を停止すると、図8(B)に示すように、スイッチがオフになり、電流I=0
となる。そのため、内部抵抗Rにかかる電圧Vが0Vとなる。そのため、内部抵抗Rで
の電圧降下がなくなった分、二次電池電圧Vが下降する。
Then, when the secondary battery voltage VB reaches a predetermined voltage, for example 4.3V, charging is stopped. When CC charging is stopped, the switch is turned off and current I=0, as shown in FIG. 8(B).
becomes. Therefore, the voltage VR applied to the internal resistance R becomes 0V. Therefore, the voltage drop across the internal resistance R is eliminated, and the secondary battery voltage VB drops accordingly.

CC充電を行っている間と、CC充電を停止してからの、二次電池電圧Vと充電電流の
例を図8(C)に示す。CC充電を行っている間は上昇していた二次電池電圧Vが、C
C充電を停止してから若干低下する様子が示されている。
FIG. 8C shows an example of the secondary battery voltage VB and charging current during CC charging and after CC charging is stopped. The secondary battery voltage VB , which increased during CC charging,
It shows a slight decrease after the C charging is stopped.

≪CCCV充電≫
次に、上記と異なる充電方法であるCCCV充電について説明する。CCCV充電は、ま
ずCC充電にて所定の電圧まで充電を行い、その後CV(定電圧)充電にて流れる電流が
少なくなるまで、具体的には終止電流値になるまで充電を行う充電方法である。
≪CCCV charging≫
Next, CCCV charging, which is a different charging method from the above, will be described. CCCV charging is a charging method in which the battery is first charged to a predetermined voltage by CC charging, and then charged by CV (constant voltage) charging until the flowing current decreases, specifically until the terminal current value is reached. .

CC充電を行っている間は、図9(A)に示すように、定電流電源のスイッチがオン、定
電圧電源のスイッチがオフになり、一定の電流Iが二次電池に流れる。この間、電流Iが
一定であるため、V=R×Iのオームの法則により、内部抵抗Rにかかる電圧Vも一
定である。一方、二次電池容量Cにかかる電圧Vは、時間の経過とともに上昇する。そ
のため、二次電池電圧Vは、時間の経過とともに上昇する。
During CC charging, as shown in FIG. 9A, the switch of the constant-current power supply is turned on, the switch of the constant-voltage power supply is turned off, and a constant current I flows through the secondary battery. Since the current I is constant during this period, the voltage V R applied to the internal resistance R is also constant according to Ohm's law of V R =R×I. On the other hand, the voltage V C applied to the secondary battery capacity C rises with time. Therefore, the secondary battery voltage VB increases over time.

そして二次電池電圧Vが所定の電圧、例えば4.3Vになったときに、CC充電からC
V充電に切り替える。CV充電を行っている間は、図9(B)に示すように、定電圧電源
のスイッチがオン、定電流電源のスイッチがオフになり、二次電池電圧Vが一定となる
。一方、二次電池容量Cにかかる電圧Vは、時間の経過とともに上昇する。V=V
+Vであるため、内部抵抗Rにかかる電圧Vは、時間の経過とともに小さくなる。内
部抵抗Rにかかる電圧Vが小さくなるに従い、V=R×Iのオームの法則により、二
次電池に流れる電流Iも小さくなる。
Then, when the secondary battery voltage VB reaches a predetermined voltage, for example 4.3 V, the CC charge is changed to the C charge.
Switch to V charging. During CV charging, as shown in FIG. 9B, the switch of the constant-voltage power supply is turned on, the switch of the constant-current power supply is turned off, and the secondary battery voltage VB becomes constant. On the other hand, the voltage V C applied to the secondary battery capacity C rises with time. V B =V R
+ VC , the voltage V R across the internal resistor R decreases over time. As the voltage V R applied to the internal resistance R decreases, the current I flowing through the secondary battery also decreases according to Ohm's law of V R =R×I.

そして二次電池に流れる電流Iが所定の電流、例えば0.01C相当の電流となったとき
、充電を停止する。CCCV充電を停止すると、図9(C)に示すように、全てのスイッ
チがオフになり、電流I=0となる。そのため、内部抵抗Rにかかる電圧Vが0Vとな
る。しかし、CV充電により内部抵抗Rにかかる電圧Vが十分に小さくなっているため
、内部抵抗Rでの電圧降下がなくなっても、二次電池電圧Vはほとんど降下しない。
Then, when the current I flowing through the secondary battery reaches a predetermined current, for example, a current corresponding to 0.01C, charging is stopped. When CCCV charging is stopped, all switches are turned off and current I=0 as shown in FIG. 9(C). Therefore, the voltage VR applied to the internal resistance R becomes 0V. However, since the voltage VR applied to the internal resistance R is sufficiently reduced by CV charging, the secondary battery voltage VB hardly drops even if the voltage drop across the internal resistance R disappears.

CCCV充電を行っている間と、CCCV充電を停止してからの、二次電池電圧Vと充
電電流の例を図9(D)に示す。CCCV充電を停止しても、二次電池電圧Vがほとん
ど降下しない様子が示されている。
FIG. 9D shows an example of the secondary battery voltage VB and charging current during CCCV charging and after CCCV charging is stopped. It shows that the secondary battery voltage VB hardly drops even when the CCCV charging is stopped.

≪CC放電≫
次に、放電方法の1つであるCC放電について説明する。CC放電は、放電期間のすべて
で一定の電流を二次電池から流し、二次電池電圧Vが所定の電圧、例えば2.5Vにな
ったときに放電を停止する放電方法である。
≪CC Discharge≫
Next, CC discharge, which is one of the discharge methods, will be described. CC discharge is a discharge method in which a constant current is supplied from the secondary battery throughout the discharge period, and discharge is stopped when the secondary battery voltage VB reaches a predetermined voltage, for example, 2.5V.

CC放電を行っている間の二次電池電圧Vと放電電流の例を図10に示す。放電が進む
に従い、二次電池電圧Vが降下していく様子が示されている。
FIG. 10 shows an example of secondary battery voltage VB and discharge current during CC discharge. It shows how the secondary battery voltage VB drops as the discharge progresses.

次に、放電レート及び充電レートについて説明する。放電レートとは、電池容量に対する
放電時の電流の相対的な比率であり、単位Cで表される。定格容量X(Ah)の電池にお
いて、1C相当の電流は、X(A)である。2X(A)の電流で放電させた場合は、2C
で放電させたといい、X/5(A)の電流で放電させた場合は、0.2Cで放電させたと
いう。また、充電レートも同様であり、2X(A)の電流で充電させた場合は、2Cで充
電させたといい、X/5(A)の電流で充電させた場合は、0.2Cで充電させたという
Next, the discharge rate and charge rate will be explained. Discharge rate is the relative ratio of current during discharge to battery capacity and is expressed in units of C. In a battery with a rated capacity of X (Ah), the current corresponding to 1C is X (A). 2C when discharged at a current of 2X (A)
When discharging at a current of X/5 (A), it is said to discharge at 0.2C. In addition, the charging rate is the same. When charging at a current of 2X (A), it is said to charge at 2C, and when charging at a current of X/5 (A), it is said to charge at 0.2C. It is said that

(実施の形態4)
本実施の形態では、先の実施の形態で説明した正極活物質として機能する活物質粒子10
0を有する二次電池に用いることのできる材料の例について説明する。本実施の形態では
、正極、負極および電解液が、外装体に包まれている二次電池を例にとって説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, the active material particles 10 functioning as the positive electrode active material described in the previous embodiment
Examples of materials that can be used for secondary batteries having 0 will be described. In this embodiment, a secondary battery in which a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution are wrapped in an outer package will be described as an example.

[正極]
正極は、正極活物質層および正極集電体を有する。
[Positive electrode]
The positive electrode has a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector.

<正極活物質層>
正極活物質層は、正極活物質を有する。また、正極活物質層は、導電助剤およびバインダ
を有していてもよい。
<Positive electrode active material layer>
The positive electrode active material layer has a positive electrode active material. Moreover, the positive electrode active material layer may have a conductive aid and a binder.

正極活物質としては、先の実施の形態で説明した正極活物質として機能する活物質粒子1
00を用いることができる。先の実施の形態で説明した正極活物質として機能する活物質
粒子100を用いることで、高容量でサイクル特性に優れた二次電池とすることができる
As the positive electrode active material, the active material particles 1 functioning as the positive electrode active material described in the previous embodiment are used.
00 can be used. By using the active material particles 100 functioning as the positive electrode active material described in the above embodiment, the secondary battery can have high capacity and excellent cycle characteristics.

導電助剤としては、炭素材料、金属材料、又は導電性セラミックス材料等を用いることが
できる。また、導電助剤として繊維状の材料を用いてもよい。活物質層の総量に対する導
電助剤の含有量は、1wt%以上10wt%以下が好ましく、1wt%以上5wt%以下
がより好ましい。
A carbon material, a metal material, a conductive ceramic material, or the like can be used as the conductive aid. A fibrous material may also be used as the conductive aid. The content of the conductive aid with respect to the total amount of the active material layer is preferably 1 wt % or more and 10 wt % or less, more preferably 1 wt % or more and 5 wt % or less.

導電助剤により、活物質層中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助
剤により、正極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。活物質層中に導
電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する活物質層を実現することができる
The conductive aid can form an electrically conductive network in the active material layer. The conductive aid can maintain the path of electrical conduction between the positive electrode active materials. By adding a conductive aid to the active material layer, an active material layer having high electrical conductivity can be realized.

導電助剤としては、例えば天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛、炭素繊
維などを用いることができる。炭素繊維としては、例えばメソフェーズピッチ系炭素繊維
、等方性ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維を用いることができる。また炭素繊維として、カ
ーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどを用いることができる。カーボンナノ
チューブは、例えば気相成長法などで作製することができる。また、導電助剤として、例
えばカーボンブラック(アセチレンブラック(AB)など)、グラファイト(黒鉛)粒子
、グラフェン、フラーレンなどの炭素材料を用いることができる。また、例えば、銅、ニ
ッケル、アルミニウム、銀、金などの金属粉末や金属繊維、導電性セラミックス材料等を
用いることができる。
Examples of conductive aids that can be used include natural graphite, artificial graphite such as mesocarbon microbeads, and carbon fiber. As carbon fibers, for example, carbon fibers such as mesophase pitch-based carbon fibers and isotropic pitch-based carbon fibers can be used. As the carbon fiber, carbon nanofiber, carbon nanotube, or the like can be used. Carbon nanotubes can be produced, for example, by vapor deposition. Further, as the conductive aid, carbon materials such as carbon black (acetylene black (AB), etc.), graphite (black lead) particles, graphene, fullerene, etc. can be used. Also, for example, powders of metals such as copper, nickel, aluminum, silver, and gold, metal fibers, conductive ceramics materials, and the like can be used.

また、導電助剤としてグラフェン化合物を用いてもよい。 Alternatively, a graphene compound may be used as the conductive aid.

グラフェン化合物は、高い導電性を有するという優れた電気特性と、高い柔軟性および高
い機械的強度を有するという優れた物理特性と、を有する場合がある。また、グラフェン
化合物は平面的な形状を有する。グラフェン化合物は、接触抵抗の低い面接触を可能とす
る。また、薄くても導電性が非常に高い場合があり、少ない量で効率よく活物質層内で導
電パスを形成することができる。そのため、グラフェン化合物を導電助剤として用いるこ
とにより、活物質と導電助剤との接触面積を増大させることができるため好ましい。また
、電気的な抵抗を減少できる場合があるため好ましい。ここでグラフェン化合物として例
えば、グラフェンまたはマルチグラフェンまたはreduced Graphene O
xide(以下、RGO)を用いることが特に好ましい。ここで、RGOは例えば、酸化
グラフェン(graphene oxide:GO)を還元して得られる化合物を指す。
Graphene compounds may have excellent electrical properties of having high electrical conductivity and excellent physical properties of having high flexibility and high mechanical strength. Also, the graphene compound has a planar shape. Graphene compounds enable surface contact with low contact resistance. Moreover, even if it is thin, it may have very high conductivity, and a small amount can efficiently form a conductive path in the active material layer. Therefore, it is preferable to use a graphene compound as a conductive aid because the contact area between the active material and the conductive aid can be increased. Moreover, it is preferable because the electrical resistance can be reduced in some cases. Here, as the graphene compound, for example, graphene or multi-graphene or reduced graphene O
It is particularly preferred to use xide (hereinafter referred to as RGO). Here, RGO refers to a compound obtained by reducing graphene oxide (GO), for example.

粒径の小さい活物質、例えば1μm以下の活物質を用いる場合には、活物質の比表面積が
大きく、活物質同士を繋ぐ導電パスがより多く必要となる。そのため導電助剤の量が多く
なりがちであり、相対的に活物質の担持量が減少してしまう傾向がある。活物質の担持量
が減少すると、二次電池の容量が減少してしまう。このような場合には、導電助剤として
グラフェン化合物を用いると、グラフェン化合物は少量でも効率よく導電パスを形成する
ことができるため、活物質の担持量を減らさずに済み、特に好ましい。
When using an active material with a small particle size, for example, an active material with a particle size of 1 μm or less, the specific surface area of the active material is large, and more conductive paths connecting the active materials are required. Therefore, the amount of conductive aid tends to increase, and the amount of supported active material tends to decrease relatively. When the supported amount of the active material is reduced, the capacity of the secondary battery is reduced. In such a case, it is particularly preferable to use a graphene compound as a conductive aid, since even a small amount of the graphene compound can efficiently form a conductive path, so that the supported amount of the active material does not decrease.

以下では一例として、活物質層200に、導電助剤としてグラフェン化合物を用いる場合
の断面構成例を説明する。
As an example, a cross-sectional configuration example in the case where a graphene compound is used as a conductive additive for the active material layer 200 will be described below.

図11(A)に、活物質層200の縦断面図を示す。活物質層200は、活物質粒子10
0と、導電助剤としてのグラフェン化合物201と、バインダ(図示せず)と、を含む。
ここで、グラフェン化合物201として例えばグラフェンまたはマルチグラフェンを用い
ればよい。ここで、グラフェン化合物201はシート状の形状を有することが好ましい。
また、グラフェン化合物201は、複数のマルチグラフェンまたは複数のグラフェンが部
分的に重なりシート状になっていてもよい。またグラフェン化合物201は、複数のマル
チグラフェンおよび複数のグラフェンの両方が部分的に重なりシート状になっていてもよ
い。
FIG. 11A shows a vertical cross-sectional view of the active material layer 200. FIG. Active material layer 200 includes active material particles 10
0, a graphene compound 201 as a conductive aid, and a binder (not shown).
Here, for example, graphene or multi-graphene may be used as the graphene compound 201 . Here, the graphene compound 201 preferably has a sheet-like shape.
Further, the graphene compound 201 may have a sheet shape in which a plurality of multi-graphenes or a plurality of graphenes are partially overlapped. Further, the graphene compound 201 may have a sheet shape in which both a plurality of multi-graphenes and a plurality of graphenes are partially overlapped.

活物質層200の縦断面においては、図11(A)に示すように、活物質層200の内部
において概略均一にシート状のグラフェン化合物201が分散する。図11(A)におい
てはグラフェン化合物201を模式的に太線で表しているが、実際には炭素分子の単層又
は多層の厚みを有する薄膜である。複数のグラフェン化合物201は、複数の活物質粒子
100を包むように、覆うように、あるいは複数の活物質粒子100の表面上に張り付く
ように形成されているため、互いに面接触している。
In the longitudinal section of the active material layer 200, as shown in FIG. 11A, the sheet-like graphene compounds 201 are dispersed substantially uniformly inside the active material layer 200. As shown in FIG. Although the graphene compound 201 is schematically represented by a thick line in FIG. 11A, it is actually a thin film having a thickness of a single layer or multiple layers of carbon molecules. Since the plurality of graphene compounds 201 are formed so as to wrap or cover the plurality of active material particles 100 or stick to the surfaces of the plurality of active material particles 100, they are in surface contact with each other.

ここで、複数のグラフェン化合物同士が結合することにより、網目状のグラフェン化合物
シート(以下グラフェン化合物ネットまたはグラフェンネットと呼ぶ)を形成することが
できる。活物質をグラフェンネットが被覆する場合に、グラフェンネットは活物質同士を
結合するバインダとしても機能することができる。よって、バインダの量を少なくするこ
とができる、又は使用しないことができるため、電極体積や電極重量に占める活物質の比
率を向上させることができる。すなわち、二次電池の容量を増加させることができる。
Here, a mesh-like graphene compound sheet (hereinafter referred to as graphene compound net or graphene net) can be formed by bonding a plurality of graphene compounds. When the graphene net covers the active material, the graphene net can also function as a binder that binds the active materials together. Therefore, the amount of binder can be reduced or not used, and the ratio of the active material to the electrode volume and electrode weight can be improved. That is, the capacity of the secondary battery can be increased.

ここで、グラフェン化合物201として酸化グラフェンを用い、活物質と混合して活物質
層200となる層を形成後、還元することが好ましい。グラフェン化合物201の形成に
、極性溶媒中での分散性が極めて高い酸化グラフェンを用いることにより、グラフェン化
合物201を活物質層200の内部において概略均一に分散させることができる。均一に
分散した酸化グラフェンを含有する分散媒から溶媒を揮発除去し、酸化グラフェンを還元
するため、活物質層200に残留するグラフェン化合物201は部分的に重なり合い、互
いに面接触する程度に分散していることで三次元的な導電パスを形成することができる。
なお、酸化グラフェンの還元は、例えば熱処理により行ってもよいし、還元剤を用いて行
ってもよい。
Here, it is preferable that graphene oxide be used as the graphene compound 201 and be mixed with an active material to form a layer to be the active material layer 200 and then be reduced. By using graphene oxide, which is highly dispersible in a polar solvent, to form the graphene compound 201 , the graphene compound 201 can be dispersed substantially uniformly inside the active material layer 200 . Since the solvent is removed by volatilization from the dispersion medium containing the uniformly dispersed graphene oxide and the graphene oxide is reduced, the graphene compounds 201 remaining in the active material layer 200 partially overlap and are dispersed to the extent that they are in surface contact with each other. It is possible to form a three-dimensional conductive path.
Note that graphene oxide may be reduced by heat treatment or by using a reducing agent, for example.

従って、活物質と点接触するアセチレンブラック等の粒状の導電助剤と異なり、グラフェ
ン化合物201は接触抵抗の低い面接触を可能とするものであるから、通常の導電助剤よ
りも少量で活物質粒子100とグラフェン化合物201との電気伝導性を向上させること
ができる。よって、活物質粒子100の活物質層200における比率を増加させることが
できる。これにより、蓄電装置の放電容量を増加させることができる。
Therefore, unlike a granular conductive additive such as acetylene black that is in point contact with the active material, the graphene compound 201 enables surface contact with low contact resistance, so the active material can be obtained with a smaller amount than a normal conductive additive. Electrical conductivity between the particles 100 and the graphene compound 201 can be improved. Therefore, the ratio of the active material particles 100 in the active material layer 200 can be increased. Thereby, the discharge capacity of the power storage device can be increased.

バインダとしては、例えば、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、スチレン-イソプレ
ン-スチレンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン-プ
ロピレン-ジエン共重合体などのゴム材料を用いることが好ましい。またバインダとして
、フッ素ゴムを用いることができる。
As the binder, it is preferable to use rubber materials such as styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene-styrene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, and ethylene-propylene-diene copolymer. Fluororubber can also be used as the binder.

また、バインダとしては、例えば水溶性の高分子を用いることが好ましい。水溶性の高分
子としては、例えば多糖類などを用いることができる。多糖類としては、カルボキシメチ
ルセルロース(CMC)、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセ
ルロース、ジアセチルセルロース、再生セルロースなどのセルロース誘導体や、澱粉など
を用いることができる。また、これらの水溶性の高分子を、前述のゴム材料と併用して用
いると、さらに好ましい。
Moreover, as a binder, it is preferable to use, for example, a water-soluble polymer. Polysaccharides, for example, can be used as the water-soluble polymer. As polysaccharides, cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, regenerated cellulose, and starch can be used. Further, it is more preferable to use these water-soluble polymers in combination with the aforementioned rubber material.

または、バインダとしては、ポリスチレン、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メ
チル(PMMA)、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ
エチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ
エチレンテレフタレート、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロ
ニトリル(PAN)、エチレンプロピレンジエンポリマー、ポリ酢酸ビニル、ニトロセル
ロース等の材料を用いることが好ましい。
Alternatively, binders include polystyrene, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate (PMMA), sodium polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide, polyimide, polyvinyl chloride,
Materials such as polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, nylon, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), ethylene propylene diene polymer, polyvinyl acetate, nitrocellulose, etc. are preferably used.

バインダは上記のうち複数を組み合わせて使用してもよい。 You may use a binder combining two or more among the above.

例えば粘度調整効果の特に優れた材料と、他の材料とを組み合わせて使用してもよい。例
えばゴム材料等は接着力や弾性力に優れる反面、溶媒に混合した場合に粘度調整が難しい
場合がある。このような場合には例えば、粘度調整効果の特に優れた材料と混合すること
が好ましい。粘度調整効果の特に優れた材料としては、例えば水溶性高分子を用いるとよ
い。また、粘度調整効果に特に優れた水溶性高分子としては、前述の多糖類、例えばカル
ボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロースおよびジアセチルセルロース、再生セルロースなどのセルロース誘導
体や、澱粉を用いることができる。
For example, a material having a particularly excellent viscosity adjusting effect may be used in combination with another material. For example, although rubber materials and the like are excellent in adhesive strength and elasticity, it may be difficult to adjust the viscosity when they are mixed with a solvent. In such a case, for example, it is preferable to mix with a material having a particularly excellent viscosity-adjusting effect. For example, a water-soluble polymer may be used as a material having a particularly excellent viscosity-adjusting effect. Further, as the water-soluble polymer particularly excellent in the viscosity adjusting effect, the aforementioned polysaccharides such as carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose and diacetyl cellulose, cellulose derivatives such as regenerated cellulose, and starch are used. be able to.

なお、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体は、例えばカルボキシメチル
セルロースのナトリウム塩やアンモニウム塩などの塩とすることにより溶解度が上がり、
粘度調整剤としての効果を発揮しやすくなる。溶解度が高くなることにより電極のスラリ
ーを作製する際に活物質や他の構成要素との分散性を高めることもできる。本明細書にお
いては、電極のバインダとして使用するセルロースおよびセルロース誘導体としては、そ
れらの塩も含むものとする。
In addition, the solubility of cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose is increased by using salts such as sodium salts and ammonium salts of carboxymethyl cellulose.
It becomes easy to exhibit the effect as a viscosity modifier. When the solubility is increased, the dispersibility with the active material and other constituents can be enhanced when the electrode slurry is prepared. In this specification, cellulose and cellulose derivatives used as binders for electrodes also include salts thereof.

水溶性高分子は水に溶解することにより粘度を安定化させ、また活物質や、バインダとし
て組み合わせる他の材料、例えばスチレンブタジエンゴムなどを、水溶液中に安定して分
散させることができる。また、官能基を有するために活物質表面に安定に吸着しやすいこ
とが期待される。また、例えばカルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体は、
例えば水酸基やカルボキシル基などの官能基を有する材料が多く、官能基を有するために
高分子同士が相互作用し、活物質表面を広く覆って存在することが期待される。
The water-soluble polymer stabilizes the viscosity by dissolving in water, and can stably disperse the active material and other materials combined as a binder, such as styrene-butadiene rubber, in the aqueous solution. In addition, since it has a functional group, it is expected to be stably adsorbed on the surface of the active material. Also, cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose,
For example, there are many materials that have functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups, and it is expected that the polymers will interact with each other due to the functional groups, and that the active material surface will be extensively covered.

活物質表面を覆う、または表面に接するバインダが膜を形成する場合には、不動態膜とし
ての役割を果たして電解液の分解を抑える効果も期待される。ここで、不動態膜とは、電
子の伝導性のない膜、または電気伝導性の極めて低い膜であり、例えば活物質の表面に不
動態膜が形成された場合には、電池反応電位において、電解液の分解を抑制することがで
きる。また、不動態膜は、電気の伝導性を抑えるとともに、リチウムイオンは伝導できる
とさらに望ましい。
When the binder that covers or contacts the surface of the active material forms a film, it is expected to function as a passivation film to suppress the decomposition of the electrolytic solution. Here, the passive film is a film with no electron conductivity or a film with extremely low electrical conductivity. For example, when a passive film is formed on the surface of the active material, at the battery reaction potential Decomposition of the electrolytic solution can be suppressed. It is further desirable that the passivation film suppresses electrical conductivity and allows lithium ions to conduct.

<正極集電体>
正極集電体としては、ステンレス、金、白金、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれ
らの合金など、導電性が高い材料をもちいることができる。また正極集電体に用いる材料
は、正極の電位で溶出しないことが好ましい。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカ
ンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用
いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で形成して
もよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウム、チ
タン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン
、コバルト、ニッケル等がある。集電体は、箔状、板状(シート状)、網状、パンチング
メタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。集電体は、厚みが
5μm以上30μm以下のものを用いるとよい。
<Positive collector>
As the positive electrode current collector, highly conductive materials such as metals such as stainless steel, gold, platinum, aluminum and titanium, and alloys thereof can be used. Moreover, it is preferable that the material used for the positive electrode current collector does not elute at the potential of the positive electrode. Alternatively, an aluminum alloy added with an element that improves heat resistance, such as silicon, titanium, neodymium, scandium, or molybdenum, can be used. Alternatively, a metal element that forms silicide by reacting with silicon may be used. Metal elements that react with silicon to form silicide include zirconium, titanium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, cobalt, and nickel. The shape of the current collector can be appropriately used such as foil, plate (sheet), net, punching metal, expanded metal, and the like. A current collector having a thickness of 5 μm or more and 30 μm or less is preferably used.

[負極]
負極は、負極活物質層および負極集電体を有する。また、負極活物質層は、導電助剤およ
びバインダを有していてもよい。
[Negative electrode]
The negative electrode has a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector. Moreover, the negative electrode active material layer may have a conductive aid and a binder.

<負極活物質>
負極活物質としては、例えば合金系材料や炭素系材料等を用いることができる。
<Negative electrode active material>
As the negative electrode active material, for example, an alloy-based material, a carbon-based material, or the like can be used.

負極活物質として、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが可
能な元素を用いることができる。例えば、シリコン、スズ、ガリウム、アルミニウム、ゲ
ルマニウム、鉛、アンチモン、ビスマス、銀、亜鉛、カドミウム、インジウム等のうち少
なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は炭素と比べて容量が大
きく、特にシリコンは理論容量が4200mAh/gと高い。このため、負極活物質にシ
リコンを用いることが好ましい。また、これらの元素を有する化合物を用いてもよい。例
えば、SiO、MgSi、MgGe、SnO、SnO、MgSn、SnS、V
Sn、FeSn、CoSn、NiSn、CuSn、AgSn、Ag
Sb、NiMnSb、CeSb、LaSn、LaCoSn、CoSb、I
nSb、SbSn等がある。ここで、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電反
応を行うことが可能な元素、および該元素を有する化合物等を合金系材料と呼ぶ場合があ
る。
As the negative electrode active material, an element capable of performing charge-discharge reaction by alloying/dealloying reaction with lithium can be used. For example, materials containing at least one of silicon, tin, gallium, aluminum, germanium, lead, antimony, bismuth, silver, zinc, cadmium, indium, etc. can be used. Such an element has a larger capacity than carbon, and silicon in particular has a high theoretical capacity of 4200 mAh/g. Therefore, it is preferable to use silicon for the negative electrode active material. Compounds containing these elements may also be used. For example, SiO, Mg2Si , Mg2Ge , SnO, SnO2 , Mg2Sn , SnS2 , V
2Sn3 , FeSn2 , CoSn2 , Ni3Sn2 , Cu6Sn5 , Ag3Sn , Ag3
Sb , Ni2MnSb , CeSb3 , LaSn3 , La3Co2Sn7 , CoSb3 , I
nSb, SbSn, and the like. Here, elements capable of undergoing charge-discharge reactions by alloying/dealloying reactions with lithium, compounds containing such elements, and the like are sometimes referred to as alloy-based materials.

本明細書等において、SiOは例えば一酸化シリコンを指す。あるいはSiOは、SiO
と表すこともできる。ここでxは1近傍の値を有することが好ましい。例えばxは、0
.2以上1.5以下が好ましく、0.3以上1.2以下がより好ましい。
In this specification and the like, SiO refers to silicon monoxide, for example. Alternatively, SiO is SiO
It can also be expressed as x . Here x preferably has a value close to one. For example, x is 0
. 2 or more and 1.5 or less are preferable, and 0.3 or more and 1.2 or less are more preferable.

炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)、難黒鉛化性炭素(ハー
ドカーボン)、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等を用いればよい
As the carbon-based material, graphite, graphitizable carbon (soft carbon), non-graphitizable carbon (hard carbon), carbon nanotube, graphene, carbon black, or the like may be used.

黒鉛としては、人造黒鉛や、天然黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛としては例えば、メソカ
ーボンマイクロビーズ(MCMB)、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等が挙げら
れる。ここで人造黒鉛として、球状の形状を有する球状黒鉛を用いることができる。例え
ば、MCMBは球状の形状を有する場合があり、好ましい。また、MCMBはその表面積
を小さくすることが比較的容易であり、好ましい場合がある。天然黒鉛としては例えば、
鱗片状黒鉛、球状化天然黒鉛等が挙げられる。
Examples of graphite include artificial graphite and natural graphite. Examples of artificial graphite include mesocarbon microbeads (MCMB), coke-based artificial graphite, and pitch-based artificial graphite. Spherical graphite having a spherical shape can be used as the artificial graphite. For example, MCMB may have a spherical shape and are preferred. MCMB is also relatively easy to reduce its surface area and may be preferred. Examples of natural graphite include:
Flaky graphite, spheroidized natural graphite, and the like can be mentioned.

黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき(リチウム-黒鉛層間化合物の生成時)に
リチウム金属と同程度に低い電位を示す(0.05V以上0.3V以下 vs.Li/L
)。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さら
に、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が比較的小さい、安価である
、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
Graphite exhibits a potential as low as lithium metal when lithium ions are inserted into graphite (at the time of lithium-graphite intercalation compound formation) (0.05 V or more and 0.3 V or less vs. Li/L
i + ). This allows the lithium ion secondary battery to exhibit a high operating voltage. Furthermore, graphite is preferable because it has advantages such as relatively high capacity per unit volume, relatively small volume expansion, low cost, and high safety compared to lithium metal.

また、負極活物質として、二酸化チタン(TiO)、リチウムチタン酸化物(Li
12)、リチウム-黒鉛層間化合物(Li)、五酸化ニオブ(Nb
、酸化タングステン(WO)、酸化モリブデン(MoO)等の酸化物を用いることが
できる。
Further, as negative electrode active materials, titanium dioxide (TiO 2 ), lithium titanium oxide (Li 4 T
i 5 O 12 ), lithium-graphite intercalation compound (Li x C 6 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 )
, tungsten oxide (WO 2 ), molybdenum oxide (MoO 2 ), and the like can be used.

また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、LiN型構造をもつ
Li3-xN(M=Co、Ni、Cu)を用いることができる。例えば、Li2.6
Co0.4は大きな充放電容量(900mAh/g、1890mAh/cm)を示
し好ましい。
Also, Li 3-x M x N (M=Co, Ni, Cu) having a Li 3 N-type structure, which is a composite nitride of lithium and a transition metal, can be used as the negative electrode active material. For example, Li2.6
Co 0.4 N 3 exhibits a large charge/discharge capacity (900 mAh/g, 1890 mAh/cm 3 ) and is preferred.

リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、
正極活物質としてリチウムイオンを含まないV、Cr等の材料と組み合わせ
ることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも
、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質とし
てリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
When a composite nitride of lithium and a transition metal is used, lithium ions are included in the negative electrode active material,
It is preferable because it can be combined with materials such as V 2 O 5 and Cr 3 O 8 that do not contain lithium ions as the positive electrode active material. Note that even when a material containing lithium ions is used as the positive electrode active material, a composite nitride of lithium and a transition metal can be used as the negative electrode active material by preliminarily desorbing the lithium ions contained in the positive electrode active material.

また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば
、酸化コバルト(CoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO)等の、リチウム
との合金を作らない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が
生じる材料としては、さらに、Fe、CuO、CuO、RuO、Cr
の酸化物、CoS0.89、NiS、CuS等の硫化物、Zn、CuN、Ge
等の窒化物、NiP、FeP、CoP等のリン化物、FeF、BiF等の
フッ化物でも起こる。
A material that causes a conversion reaction can also be used as the negative electrode active material. For example, transition metal oxides such as cobalt oxide (CoO), nickel oxide (NiO), and iron oxide (FeO) that do not form an alloy with lithium may be used as the negative electrode active material. Further, as materials in which a conversion reaction occurs, oxides such as Fe2O3 , CuO, Cu2O , RuO2 and Cr2O3 , sulfides such as CoS0.89 , NiS and CuS, and Zn3N2 , Cu3N , Ge3
It also occurs in nitrides such as N4 , phosphides such as NiP2 , FeP2 and CoP3 , and fluorides such as FeF3 and BiF3 .

負極活物質層が有することのできる導電助剤およびバインダとしては、正極活物質層が有
することのできる導電助剤およびバインダと同様の材料を用いることができる。
As the conductive aid and binder that the negative electrode active material layer can have, the same materials as the conductive aid and binder that the positive electrode active material layer can have can be used.

<負極集電体>
負極集電体には、正極集電体と同様の材料を用いることができる。なお負極集電体は、リ
チウム等のキャリアイオンと合金化しない材料を用いることが好ましい。
<Negative electrode current collector>
A material similar to that of the positive electrode current collector can be used for the negative electrode current collector. For the negative electrode current collector, it is preferable to use a material that does not alloy with carrier ions such as lithium.

[電解液]
電解液は、溶媒と電解質を有する。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ま
しく、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチ
レンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ-ブチロラ
クトン、γ-バレロラクトン、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート
(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチ
ル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、1
,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン(DME)、ジメチルスルホ
キシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テト
ラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の1種、又はこれらのうちの2種以上を任意の
組み合わせおよび比率で用いることができる。
[Electrolyte]
The electrolytic solution has a solvent and an electrolyte. As the solvent for the electrolytic solution, aprotic organic solvents are preferred, such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate, chloroethylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and dimethyl carbonate. (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, 1
,3-dioxane, 1,4-dioxane, dimethoxyethane (DME), dimethyl sulfoxide, diethyl ether, methyl diglyme, acetonitrile, benzonitrile, tetrahydrofuran, sulfolane, sultone, etc., or two or more of these can be used in any combination and ratio.

また、電解液の溶媒として、難燃性および難揮発性であるイオン液体(常温溶融塩)を一
つ又は複数用いることで、蓄電装置の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇して
も、蓄電装置の破裂や発火などを防ぐことができる。イオン液体は、カチオンとアニオン
からなり、有機カチオンとアニオンとを含む。電解液に用いる有機カチオンとして、四級
アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、および四級ホスホニウムカチオン等
の脂肪族オニウムカチオンや、イミダゾリウムカチオンおよびピリジニウムカチオン等の
芳香族カチオンが挙げられる。また、電解液に用いるアニオンとして、1価のアミド系ア
ニオン、1価のメチド系アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、パーフルオロアルキル
スルホン酸アニオン、テトラフルオロボレートアニオン、パーフルオロアルキルボレート
アニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、またはパーフルオロアルキルホスフェ
ートアニオン等が挙げられる。
In addition, by using one or more flame-retardant and non-volatile ionic liquids (room temperature molten salt) as the solvent for the electrolyte, the internal temperature of the power storage device may rise due to internal short circuits, overcharging, etc. Also, it is possible to prevent the power storage device from exploding or igniting. Ionic liquids consist of cations and anions, including organic cations and anions. Organic cations used in the electrolytic solution include aliphatic onium cations such as quaternary ammonium cations, tertiary sulfonium cations and quaternary phosphonium cations, and aromatic cations such as imidazolium cations and pyridinium cations. Anions used in the electrolytic solution include monovalent amide anions, monovalent methide anions, fluorosulfonate anions, perfluoroalkylsulfonate anions, tetrafluoroborate anions, perfluoroalkylborate anions, and hexafluorophosphate anions. , or perfluoroalkyl phosphate anions.

また、上記の溶媒に溶解させる電解質として、例えばLiPF、LiClO、LiA
sF、LiBF、LiAlCl、LiSCN、LiBr、LiI、LiSO
Li10Cl10、Li12Cl12、LiCFSO、LiCSO
、LiC(CFSO、LiC(CSO、LiN(CFSO
、LiN(CSO)(CFSO)、LiN(CSO等のリチウ
ム塩を一種、又はこれらのうちの二種以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることが
できる。
Further, as electrolytes to be dissolved in the above solvents, for example, LiPF 6 , LiClO 4 , LiA
sF6 , LiBF4 , LiAlCl4 , LiSCN, LiBr, LiI, Li2SO4 ,
Li2B10Cl10 , Li2B12Cl12 , LiCF3SO3 , LiC4F9SO3 _ _ _ _
, LiC ( CF3SO2 ) 3 , LiC( C2F5SO2 ) 3 , LiN( CF3SO2 ) 2
, LiN(C 4 F 9 SO 2 )(CF 3 SO 2 ), LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 or the like, or two or more thereof in any combination and ratio. be able to.

蓄電装置に用いる電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素(以下、単に「不
純物」ともいう。)の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ましい。具
体的には、電解液に対する不純物の重量比を1%以下、好ましくは0.1%以下、より好
ましくは0.01%以下とすることが好ましい。
As the electrolytic solution used for the power storage device, it is preferable to use a highly purified electrolytic solution that contains a small amount of particulate matter and elements other than constituent elements of the electrolytic solution (hereinafter also simply referred to as “impurities”). Specifically, the weight ratio of impurities to the electrolytic solution is preferably 1% or less, preferably 0.1% or less, and more preferably 0.01% or less.

また、電解液にビニレンカーボネート、プロパンスルトン(PS)、tert-ブチルベ
ンゼン(TBB)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、LiBOB、またスクシ
ノニトリル、アジポニトリル等のジニトリル化合物などを添加してもよい。添加する材料
の濃度は、例えば溶媒全体に対して0.1wt%以上5wt%以下とすればよい。
Vinylene carbonate, propane sultone (PS), tert-butylbenzene (TBB), fluoroethylene carbonate (FEC), LiBOB, and dinitrile compounds such as succinonitrile and adiponitrile may also be added to the electrolytic solution. The concentration of the material to be added may be, for example, 0.1 wt % or more and 5 wt % or less with respect to the entire solvent.

また、ポリマーを電解液で膨潤させたポリマーゲル電解質を用いてもよい。ポリマーゲル
電解質を用いることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、二次電池の薄型化およ
び軽量化が可能である。
A polymer gel electrolyte obtained by swelling a polymer with an electrolytic solution may also be used. By using the polymer gel electrolyte, the safety against leakage and the like is enhanced. Also, the thickness and weight of the secondary battery can be reduced.

ゲル化されるポリマーとして、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、
ポリエチレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーの
ゲル等を用いることができる。ポリマーとしては、例えばポリエチレンオキシド(PEO
)などのポリアルキレンオキシド構造を有するポリマーや、PVDF、およびポリアクリ
ロニトリル等、およびそれらを含む共重合体等を用いることができる。例えばPVDFと
ヘキサフルオロプロピレン(HFP)の共重合体であるPVDF-HFPを用いることが
できる。また、形成されるポリマーは、多孔質形状を有してもよい。
Silicone gel, acrylic gel, acrylonitrile gel,
A polyethylene oxide gel, a polypropylene oxide gel, a fluoropolymer gel, or the like can be used. Examples of polymers include polyethylene oxide (PEO
), PVDF, polyacrylonitrile, etc., and copolymers containing them can be used. For example, PVDF-HFP, which is a copolymer of PVDF and hexafluoropropylene (HFP), can be used. The polymer formed may also have a porous geometry.

また、電解液の代わりに、硫化物系や酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質や、P
EO(ポリエチレンオキシド)系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることができ
る。固体電解質を用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる。また、電
池全体を固体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。
Further, instead of the electrolytic solution, a solid electrolyte having an inorganic material such as a sulfide system or an oxide system, or P
A solid electrolyte having a polymeric material such as EO (polyethylene oxide) can be used. When a solid electrolyte is used, installation of separators and spacers becomes unnecessary. In addition, since the entire battery can be made solid, the risk of liquid leakage is eliminated and the safety is dramatically improved.

[セパレータ]
また二次電池は、セパレータを有することが好ましい。セパレータとしては、例えば、紙
をはじめとするセルロースを有する繊維、不織布、ガラス繊維、セラミックス、或いはナ
イロン(ポリアミド)、ビニロン(ポリビニルアルコール系繊維)、ポリエステル、アク
リル、ポリオレフィン、ポリウレタンを用いた合成繊維等で形成されたものを用いること
ができる。セパレータはエンベロープ状に加工し、正極または負極のいずれか一方を包む
ように配置することが好ましい。
[Separator]
Also, the secondary battery preferably has a separator. Examples of separators include fibers containing cellulose such as paper, non-woven fabrics, glass fibers, ceramics, synthetic fibers using nylon (polyamide), vinylon (polyvinyl alcohol-based fiber), polyester, acrylic, polyolefin, and polyurethane. can be used. It is preferable that the separator is processed into an envelope shape and arranged so as to enclose either the positive electrode or the negative electrode.

セパレータは多層構造であってもよい。たとえばポリプロピレン、ポリエチレン等の有機
材料フィルムに、セラミック系材料、フッ素系材料、ポリアミド系材料、またはこれらを
混合したもの等をコートすることができる。セラミック系材料としては、たとえば酸化ア
ルミニウム粒子、酸化シリコン粒子等を用いることができる。フッ素系材料としては、た
とえばPVDF、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。ポリアミド系材
料としては、たとえばナイロン、アラミド(メタ系アラミド、パラ系アラミド)等を用い
ることができる。
The separator may have a multilayer structure. For example, an organic material film such as polypropylene or polyethylene can be coated with a ceramic material, a fluorine material, a polyamide material, or a mixture thereof. As the ceramic material, for example, aluminum oxide particles, silicon oxide particles, or the like can be used. For example, PVDF, polytetrafluoroethylene, or the like can be used as the fluorine-based material. Examples of polyamide materials that can be used include nylon and aramid (meta-aramid and para-aramid).

セラミック系材料をコートすると耐酸化性が向上するため、高電圧充放電の際のセパレー
タの劣化を抑制し、二次電池の信頼性を向上させることができる。またフッ素系材料をコ
ートするとセパレータと電極が密着しやすくなり、出力特性を向上させることができる。
ポリアミド系材料、特にアラミドをコートすると、耐熱性が向上するため、二次電池の安
全性を向上させることができる。
Coating with a ceramic-based material improves oxidation resistance, so deterioration of the separator during high-voltage charging and discharging can be suppressed, and the reliability of the secondary battery can be improved. In addition, when coated with a fluorine-based material, the separator and the electrode are more likely to adhere to each other, and the output characteristics can be improved.
Coating with a polyamide-based material, particularly aramid, improves the heat resistance, so that the safety of the secondary battery can be improved.

たとえばポリプロピレンのフィルムの両面に酸化アルミニウムとアラミドの混合材料をコ
ートしてもよい。また、ポリプロピレンのフィルムの、正極と接する面に酸化アルミニウ
ムとアラミドの混合材料をコートし、負極と接する面にフッ素系材料をコートしてもよい
For example, both sides of a polypropylene film may be coated with a mixed material of aluminum oxide and aramid. Alternatively, a polypropylene film may be coated with a mixed material of aluminum oxide and aramid on the surface thereof in contact with the positive electrode, and coated with a fluorine-based material on the surface thereof in contact with the negative electrode.

多層構造のセパレータを用いると、セパレータ全体の厚さが薄くても二次電池の安全性を
保つことができるため、二次電池の体積あたりの容量を大きくすることができる。
When a separator having a multilayer structure is used, the safety of the secondary battery can be maintained even if the thickness of the entire separator is thin, so that the capacity per unit volume of the secondary battery can be increased.

[外装体]
二次電池が有する外装体としては、例えばアルミニウムなどの金属材料や樹脂材料を用い
ることができる。また、フィルム状の外装体を用いることもできる。フィルムとしては、
例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等
の材料からなる膜上に、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金
属薄膜を設け、さらに該金属薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた三層構造のフィルムを用いることができる。
[Exterior body]
For example, a metal material such as aluminum or a resin material can be used as an exterior body of the secondary battery. Moreover, a film-like exterior body can also be used. As a film
For example, on a film made of a material such as polyethylene, polypropylene, polycarbonate, ionomer, polyamide, etc., a metal thin film with excellent flexibility such as aluminum, stainless steel, copper, nickel is provided, and furthermore, the metal thin film is used as the outer surface of the exterior body. A film having a three-layer structure provided with an insulating synthetic resin film such as a polyamide-based resin or a polyester-based resin can be used.

(実施の形態5)
[円筒型二次電池]
本実施の形態では、円筒型の二次電池の例について図12を参照して説明する。円筒型の
二次電池600は、図12(A)に示すように、上面に正極キャップ(電池蓋)601を
有し、側面および底面に電池缶(外装缶)602を有している。これら正極キャップと電
池缶(外装缶)602とは、ガスケット(絶縁パッキン)610によって絶縁されている
(Embodiment 5)
[Cylindrical secondary battery]
In this embodiment, an example of a cylindrical secondary battery will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 12A, a cylindrical secondary battery 600 has a positive electrode cap (battery cover) 601 on its top surface and battery cans (armor cans) 602 on its side and bottom surfaces. The positive electrode cap and the battery can (outer can) 602 are insulated by a gasket (insulating packing) 610 .

図12(B)は、円筒型の二次電池の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池
缶602の内側には、帯状の正極604と負極606とがセパレータ605を間に挟んで
捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に
捲回されている。電池缶602は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶602に
は、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、又はこれ
らの合金やこれらと他の金属との合金(例えば、ステンレス鋼等)を用いることができる
。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ま
しい。電池缶602の内側において、正極、負極およびセパレータが捲回された電池素子
は、対向する一対の絶縁板608、609により挟まれている。また、電池素子が設けら
れた電池缶602の内部は、非水電解液(図示せず)が注入されている。非水電解液は、
コイン型の二次電池と同様のものを用いることができる。
FIG. 12B is a schematic cross-sectional view of a cylindrical secondary battery. A battery element in which a strip-shaped positive electrode 604 and a strip-shaped negative electrode 606 are wound with a separator 605 interposed therebetween is provided inside a hollow columnar battery can 602 . Although not shown, the battery element is wound around a center pin. Battery can 602 is closed at one end and open at the other end. The battery can 602 can be made of a metal such as nickel, aluminum, or titanium that is resistant to corrosion by the electrolyte, an alloy thereof, or an alloy of these and other metals (for example, stainless steel). . Also, in order to prevent corrosion due to the electrolyte, it is preferable to coat with nickel, aluminum, or the like. Inside the battery can 602 , the battery element in which the positive electrode, the negative electrode and the separator are wound is sandwiched between a pair of insulating plates 608 and 609 facing each other. A non-aqueous electrolyte (not shown) is filled inside the battery can 602 in which the battery element is provided. The non-aqueous electrolyte is
A battery similar to a coin-type secondary battery can be used.

円筒型の蓄電池に用いる正極および負極は捲回するため、集電体の両面に活物質を形成す
ることが好ましい。正極604には正極端子(正極集電リード)603が接続され、負極
606には負極端子(負極集電リード)607が接続される。正極端子603および負極
端子607は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正極端子60
3は安全弁機構612に、負極端子607は電池缶602の底にそれぞれ抵抗溶接される
。安全弁機構612は、PTC素子(Positive Temperature Co
efficient)611を介して正極キャップ601と電気的に接続されている。安
全弁機構612は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ601と
正極604との電気的な接続を切断するものである。また、PTC素子611は温度が上
昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制限して異
常発熱を防止するものである。PTC素子には、チタン酸バリウム(BaTiO)系半
導体セラミックス等を用いることができる。
Since the positive electrode and the negative electrode used in a cylindrical storage battery are wound, it is preferable to form the active material on both sides of the current collector. A positive electrode terminal (positive collector lead) 603 is connected to the positive electrode 604 , and a negative electrode terminal (negative collector lead) 607 is connected to the negative electrode 606 . A metal material such as aluminum can be used for both the positive terminal 603 and the negative terminal 607 . positive terminal 60
3 is resistance welded to the safety valve mechanism 612, and the negative electrode terminal 607 is resistance welded to the bottom of the battery can 602, respectively. The safety valve mechanism 612 is a positive temperature coefficient (PTC) element.
effective) 611 to the positive electrode cap 601 . The safety valve mechanism 612 disconnects the electrical connection between the positive electrode cap 601 and the positive electrode 604 when the increase in internal pressure of the battery exceeds a predetermined threshold. The PTC element 611 is a thermal resistance element whose resistance increases when the temperature rises, and the increase in resistance limits the amount of current to prevent abnormal heat generation. Barium titanate (BaTiO 3 ) semiconductor ceramics or the like can be used for the PTC element.

また、図12(C)のように複数の二次電池600を、導電板613および導電板614
の間に挟んでモジュール615を構成してもよい。複数の二次電池600は、並列接続さ
れていてもよいし、直列接続されていてもよいし、並列に接続された後さらに直列に接続
されていてもよい。複数の二次電池600を有するモジュール615を構成することで、
大きな電力を取り出すことができる。
Moreover, as shown in FIG.
The module 615 may be constructed by being sandwiched between. The plurality of secondary batteries 600 may be connected in parallel, may be connected in series, or may be connected in series after being connected in parallel. By configuring a module 615 having a plurality of secondary batteries 600,
A large amount of power can be extracted.

図12(D)はモジュール615の上面図である。図を明瞭にするために導電板613を
点線で示した。図12(D)に示すようにモジュール615は、複数の二次電池600を
電気的に接続する導線616を有していてもよい。導線616上に導電板を重畳して設け
ることができる。また複数の二次電池600の間に温度制御装置617を有していてもよ
い。二次電池600が過熱されたときは、温度制御装置617により冷却し、二次電池6
00が冷えすぎているときは温度制御装置617により加熱することができる。そのため
モジュール615の性能が外気温に影響されにくくなる。
FIG. 12D is a top view of the module 615. FIG. The conductive plate 613 is shown in dashed lines for clarity of illustration. As shown in FIG. 12D, the module 615 may have conductors 616 that electrically connect the plurality of secondary batteries 600 . A conductive plate may be provided overlying the conductor 616 . Also, a temperature control device 617 may be provided between the plurality of secondary batteries 600 . When the secondary battery 600 is overheated, it is cooled by the temperature control device 617 and the secondary battery 600
00 can be heated by the temperature control device 617 when it is too cold. Therefore, the performance of the module 615 is less affected by the outside air temperature.

正極604に、先の実施の形態で説明した正極活物質として機能する活物質粒子100を
用いることで、高容量でサイクル特性に優れた円筒型の二次電池600とすることができ
る。
By using the active material particles 100 functioning as the positive electrode active material described in the above embodiment for the positive electrode 604, the cylindrical secondary battery 600 with high capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

[二次電池の構造例]
二次電池の別の構造例について、図13乃至図16を用いて説明する。
[Structural example of secondary battery]
Another structural example of the secondary battery is described with reference to FIGS.

図13(A)及び図13(B)は、電池パックの外観図を示す図である。電池パックは、
回路基板900と、二次電池913と、を有する。二次電池913は、端子951と、端
子952とを有し、ラベル910で覆われている。また電池パックはアンテナ914を有
してもよい。
13(A) and 13(B) are diagrams showing external views of the battery pack. The battery pack
It has a circuit board 900 and a secondary battery 913 . A secondary battery 913 has a terminal 951 and a terminal 952 and is covered with a label 910 . The battery pack may also have an antenna 914 .

回路基板900はシール915で固定されている。回路基板900は、回路912を有す
る。端子911は、回路基板900を介して、二次電池913が有する端子951および
端子952と電気的に接続される。また端子911は、回路基板900を介して、アンテ
ナ914、及び回路912と電気的に接続される。なお、端子911を複数設けて、複数
の端子911のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子などとしてもよい。
The circuit board 900 is fixed with a seal 915 . Circuit board 900 has circuitry 912 . Terminal 911 is electrically connected to terminals 951 and 952 of secondary battery 913 through circuit board 900 . A terminal 911 is electrically connected to an antenna 914 and a circuit 912 through the circuit board 900 . Note that a plurality of terminals 911 may be provided and each of the plurality of terminals 911 may be used as a control signal input terminal, a power supply terminal, or the like.

回路912はたとえば、過充電、過放電および過電流から二次電池913を保護する、保
護回路としての機能を有する。回路912は、回路基板900の裏面に設けられていても
よい。なお、アンテナ914は、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよ
い。また、平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、EHアンテナ、磁界アンテ
ナ、誘電体アンテナ等のアンテナを用いてもよい。アンテナ914は、たとえば外部機器
とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナ914を介した電池パックと
他の機器との通信方式としては、NFCなど、電池パックと他の機器との間で用いること
ができる応答方式などを適用することができる。
Circuit 912 functions as a protection circuit that protects secondary battery 913 from overcharge, overdischarge, and overcurrent, for example. The circuit 912 may be provided on the back surface of the circuit board 900 . Note that the antenna 914 is not limited to a coil shape, and may have a linear shape or a plate shape, for example. Further, antennas such as planar antennas, aperture antennas, traveling wave antennas, EH antennas, magnetic field antennas, and dielectric antennas may be used. Antenna 914 has a function of performing data communication with an external device, for example. As a communication method between the battery pack and the other device via the antenna 914, a response method such as NFC that can be used between the battery pack and the other device can be applied.

電池パックは、アンテナ914と、二次電池913との間に層916を有する。層916
は、例えば二次電池913による電磁界への影響を防止することができる機能を有する。
層916としては、例えば磁性体を用いることができる。
The battery pack has layer 916 between antenna 914 and secondary battery 913 . layer 916
has a function of preventing the influence of the secondary battery 913 on the electromagnetic field, for example.
A magnetic material, for example, can be used as the layer 916 .

なお、電池パックの構造は、図13に限定されない。 Note that the structure of the battery pack is not limited to that shown in FIG.

例えば、図14(A-1)及び図14(A-2)に示すように、図13(A)及び図13
(B)に示す二次電池913のうち、対向するもう一対の面にアンテナ918を設けても
よい。図14(A-1)は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図14(
A-2)は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図13(A)及び
図13(B)に示す電池パックと同じ部分については、図13(A)及び図13(B)に
示す電池パックの説明を適宜援用できる。
For example, as shown in FIGS. 14(A-1) and 14(A-2), FIGS.
An antenna 918 may be provided on the other pair of opposing surfaces of the secondary battery 913 shown in (B). FIG. 14(A-1) is an external view of the pair of surfaces seen from one side, and FIG.
A-2) is an external view seen from the other side of the pair of surfaces. Note that the description of the battery pack shown in FIGS. 13A and 13B can be used as appropriate for the same parts as those of the battery pack shown in FIGS. 13A and 13B.

図14(A-1)に示すように、二次電池913の一対の面の一方に層916を挟んでア
ンテナ914が設けられ、図14(A-2)に示すように、二次電池913の一対の面の
他方に層917を挟んでアンテナ918が設けられる。層917は、例えば二次電池91
3による電磁界への影響を防止することができる機能を有する。層917としては、例え
ば磁性体を用いることができる。
As shown in FIG. 14A-1, an antenna 914 is provided on one of a pair of surfaces of a secondary battery 913 with a layer 916 interposed therebetween, and as shown in FIG. An antenna 918 is provided with a layer 917 interposed on the other of the pair of surfaces. Layer 917 is, for example, secondary battery 91
It has the function of preventing the influence of 3 on the electromagnetic field. A magnetic material, for example, can be used as the layer 917 .

上記構造にすることにより、電池パックにアンテナを二つ設け、かつアンテナ914及び
アンテナ918の両方のサイズを大きくすることができる。
With the above structure, two antennas can be provided in the battery pack, and the sizes of both the antennas 914 and 918 can be increased.

アンテナ918は、アンテナ914に適用可能な形状のアンテナを適用することができる
。さらにアンテナ918は平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導
体の一つとして機能することができる。つまり、コンデンサの有する2つの導体のうちの
一つの導体として、アンテナ914を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけ
でなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。
An antenna having a shape applicable to the antenna 914 can be applied to the antenna 918 . Further, the antenna 918 may be a planar conductor. This flat conductor can function as one of conductors for electric field coupling. In other words, the antenna 914 may function as one of the two conductors of the capacitor. As a result, electric power can be exchanged not only by electromagnetic fields and magnetic fields, but also by electric fields.

又は、図14(B-1)に示すように、図13(A)及び図13(B)に示す電池パック
に表示装置920を設けてもよい。表示装置920は、端子911に電気的に接続される
。なお、図13(A)及び図13(B)に示す電池パックと同じ部分については、図13
(A)及び図13(B)に示す電池パックの説明を適宜援用できる。
Alternatively, as shown in FIG. 14B-1, the display device 920 may be provided in the battery packs shown in FIGS. 13A and 13B. The display device 920 is electrically connected to the terminals 911 . Note that the same parts as those of the battery pack shown in FIGS. 13A and 13B are shown in FIG.
The description of the battery packs shown in (A) and FIG. 13(B) can be used as appropriate.

表示装置920には、例えば充電中であるか否かを示す画像、蓄電量を示す画像などを表
示してもよい。表示装置920としては、例えば電子ペーパー、液晶表示装置、エレクト
ロルミネセンス(ELともいう)表示装置などを用いることができる。例えば、電子ペー
パーを用いることにより表示装置920の消費電力を低減することができる。
The display device 920 may display, for example, an image indicating whether or not the battery is being charged, an image indicating the amount of stored electricity, and the like. As the display device 920, electronic paper, a liquid crystal display device, an electroluminescence (also referred to as EL) display device, or the like can be used, for example. For example, by using electronic paper, power consumption of the display device 920 can be reduced.

又は、図14(B-2)に示すように、図13(A)及び図13(B)に示す二次電池9
13にセンサ921を設けてもよい。センサ921は、端子922および回路基板900
を介して端子911に電気的に接続される。なお、図13(A)及び図13(B)に示す
蓄電装置と同じ部分については、図13(A)及び図13(B)に示す蓄電装置の説明を
適宜援用できる。
Alternatively, as shown in FIG. 14(B-2), the secondary battery 9 shown in FIGS. 13(A) and 13(B)
13 may be provided with a sensor 921 . Sensor 921 is connected to terminals 922 and circuit board 900
is electrically connected to the terminal 911 via the . Note that the description of the power storage device illustrated in FIGS. 13A and 13B can be used as appropriate for the same portions as those of the power storage device illustrated in FIGS.

センサ921としては、例えば、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光
、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流
量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定することができる機能を有すればよい
。センサ921を設けることにより、例えば、蓄電装置が置かれている環境を示すデータ
(温度など)を検出し、回路912内のメモリに記憶しておくこともできる。
Sensors 921 include, for example, displacement, position, speed, acceleration, angular velocity, number of revolutions, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substances, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate , humidity, gradient, vibration, smell, or infrared rays. By providing the sensor 921 , for example, data (such as temperature) indicating the environment in which the power storage device is placed can be detected and stored in the memory in the circuit 912 .

さらに、二次電池913の構造例について図15及び図16を用いて説明する。 Further, a structural example of the secondary battery 913 is described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG.

図15(A)に示す二次電池913は、筐体930の内部に端子951と端子952が設
けられた捲回体950を有する。捲回体950は、筐体930の内部で電解液に含浸され
る。端子952は、筐体930に接し、端子951は、絶縁材などを用いることにより筐
体930に接していない。なお、図15(A)では、便宜のため、筐体930を分離して
図示しているが、実際は、捲回体950が筐体930に覆われ、端子951及び端子95
2が筐体930の外に延在している。筐体930としては、金属材料(例えばアルミニウ
ムなど)又は樹脂材料を用いることができる。
A secondary battery 913 illustrated in FIG. 15A includes a wound body 950 provided with a terminal 951 and a terminal 952 inside a housing 930 . The wound body 950 is impregnated with the electrolytic solution inside the housing 930 . The terminal 952 is in contact with the housing 930, and the terminal 951 is not in contact with the housing 930 by using an insulating material or the like. Note that FIG. 15A illustrates the case 930 separately for convenience, but actually, the wound body 950 is covered with the case 930 and the terminals 951 and 95 are connected.
2 extends outside the housing 930 . As the housing 930, a metal material (such as aluminum) or a resin material can be used.

なお、図15(B)に示すように、図15(A)に示す筐体930を複数の材料によって
形成してもよい。例えば、図15(B)に示す二次電池913は、筐体930aと筐体9
30bが貼り合わされており、筐体930a及び筐体930bで囲まれた領域に捲回体9
50が設けられている。
Note that as shown in FIG. 15B, the housing 930 shown in FIG. 15A may be formed using a plurality of materials. For example, the secondary battery 913 shown in FIG.
30b are bonded together, and the wound body 9 is formed in the region surrounded by the housing 930a and the housing 930b.
50 are provided.

筐体930aとしては、有機樹脂など、絶縁材料を用いることができる。特に、アンテナ
が形成される面に有機樹脂などの材料を用いることにより、二次電池913による電界の
遮蔽を抑制できる。なお、筐体930aによる電界の遮蔽が小さければ、筐体930aの
内部にアンテナ914などのアンテナを設けてもよい。筐体930bとしては、例えば金
属材料を用いることができる。
An insulating material such as an organic resin can be used for the housing 930a. In particular, by using a material such as an organic resin for the surface on which the antenna is formed, shielding of the electric field by the secondary battery 913 can be suppressed. Note that if the shielding of the electric field by the housing 930a is small, an antenna such as the antenna 914 may be provided inside the housing 930a. A metal material, for example, can be used as the housing 930b.

さらに、捲回体950の構造について図16に示す。捲回体950は、負極931と、正
極932と、セパレータ933と、を有する。捲回体950は、セパレータ933を挟ん
で負極931と、正極932が重なり合って積層され、該積層シートを捲回させた捲回体
である。なお、負極931と、正極932と、セパレータ933と、の積層を、さらに複
数重ねてもよい。
Furthermore, the structure of the wound body 950 is shown in FIG. A wound body 950 has a negative electrode 931 , a positive electrode 932 , and a separator 933 . The wound body 950 is a wound body in which the negative electrode 931 and the positive electrode 932 are laminated with the separator 933 interposed therebetween, and the laminated sheet is wound. Note that the negative electrode 931, the positive electrode 932, and the separator 933 may be stacked more than once.

負極931は、端子951及び端子952の一方を介して図13に示す端子911に接続
される。正極932は、端子951及び端子952の他方を介して図13に示す端子91
1に接続される。
The negative electrode 931 is connected to the terminal 911 shown in FIG. 13 through one of the terminals 951 and 952 . The positive electrode 932 is connected to the terminal 91 shown in FIG.
1.

正極932に、先の実施の形態で説明した正極活物質として機能する活物質粒子100を
用いることで、高容量でサイクル特性に優れた二次電池913とすることができる。
By using the active material particles 100 functioning as a positive electrode active material described in the above embodiment for the positive electrode 932, the secondary battery 913 can have high capacity and excellent cycle characteristics.

(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様である二次電池を電子機器に実装する例について説明
する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, an example of mounting a secondary battery, which is one embodiment of the present invention, in an electronic device will be described.

まず、二次電池を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテ
レビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタル
ビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう
)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機など
が挙げられる。
First, as electronic devices to which a secondary battery is applied, for example, television devices (also called televisions or television receivers), monitors for computers, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones (mobile phones) Also called a telephone or a mobile phone device), a portable game machine, a personal digital assistant, a sound reproducing device, a large game machine such as a pachinko machine, and the like.

次に、図17(A)および図17(B)に、2つ折り可能なタブレット型端末の一例を示
す。図17(A)および図17(B)に示すタブレット型端末9600は、筐体9630
a、筐体9630b、筐体9630aと筐体9630bを接続する可動部9640、表示
部9631、表示モード切り替えスイッチ9626、電源スイッチ9627、省電力モー
ド切り替えスイッチ9625、留め具9629、操作スイッチ9628、を有する。表示
部9631には、可撓性を有するパネルを用いることで、より広い表示部を有するタブレ
ット端末とすることができる。図17(A)は、タブレット型端末9600を開いた状態
を示し、図17(B)は、タブレット型端末9600を閉じた状態を示している。
Next, FIGS. 17A and 17B show an example of a tablet terminal that can be folded in two. A tablet terminal 9600 shown in FIGS. 17A and 17B includes a housing 9630
a, a housing 9630b, a movable portion 9640 connecting the housings 9630a and 9630b, a display portion 9631, a display mode switching switch 9626, a power switch 9627, a power saving mode switching switch 9625, a fastener 9629, and an operation switch 9628. have. By using a flexible panel for the display portion 9631, the tablet terminal can have a wider display portion. FIG. 17A shows a state in which the tablet terminal 9600 is opened, and FIG. 17B shows a state in which the tablet terminal 9600 is closed.

また、タブレット型端末9600は、筐体9630aおよび筐体9630bの内部に蓄電
体9635を有する。蓄電体9635は、可動部9640を通り、筐体9630aと筐体
9630bに渡って設けられている。
The tablet terminal 9600 also includes a power storage unit 9635 inside the housings 9630a and 9630b. The power storage unit 9635 is provided across the housing 9630a and the housing 9630b through the movable portion 9640.

表示部9631は、一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーに
ふれることでデータ入力をすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り
替えボタンが表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部9631に
キーボードボタン表示することができる。
Part of the display portion 9631 can be a touch panel region, and data can be input by touching displayed operation keys. A keyboard button can be displayed on the display portion 9631 by touching a position where a keyboard display switching button on the touch panel is displayed with a finger, a stylus, or the like.

また、表示モード切り替えスイッチ9626は、縦表示又は横表示などの表示の向きを切
り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイ
ッチ9625は、タブレット型端末9600に内蔵している光センサで検出される使用時
の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は
光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出
装置を内蔵させてもよい。
A display mode switching switch 9626 can switch the orientation of display such as vertical display or horizontal display, and can select switching between black-and-white display and color display. The power saving mode switching switch 9625 can optimize display luminance according to the amount of external light during use detected by a light sensor incorporated in the tablet terminal 9600 . The tablet terminal may incorporate not only the optical sensor but also other detection devices such as a sensor for detecting inclination such as a gyro and an acceleration sensor.

図17(B)は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、太陽電池96
33、DCDCコンバータ9636を含む充放電制御回路9634有する。また、蓄電体
9635として、本発明の一態様に係る二次電池を用いる。
FIG. 17B shows a closed state, and the tablet terminal includes a housing 9630, a solar battery 96
33 and a charge/discharge control circuit 9634 including a DCDC converter 9636 . As the power storage unit 9635, the secondary battery of one embodiment of the present invention is used.

なお、タブレット型端末9600は2つ折り可能なため、未使用時に筐体9630aおよ
び筐体9630bを重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、
表示部9631を保護できるため、タブレット型端末9600の耐久性を高めることがで
きる。また、本発明の一態様の二次電池を用いた蓄電体9635は高容量、良好なサイク
ル特性を有するため、長期間に渡って長時間の使用ができるタブレット型端末9600を
提供できる。
Note that since the tablet terminal 9600 can be folded in half, it can be folded so that the housings 9630a and 9630b overlap each other when not in use. By folding
Since the display portion 9631 can be protected, the durability of the tablet terminal 9600 can be increased. In addition, since the power storage unit 9635 including the secondary battery of one embodiment of the present invention has high capacity and favorable cycle characteristics, the tablet terminal 9600 that can be used for a long time can be provided.

また、この他にも図17(A)および図17(B)に示したタブレット型端末は、様々な
情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻な
どを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ
入力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有する
ことができる。
In addition, the tablet terminals shown in FIGS. 17(A) and 17(B) have a function of displaying various information (still images, moving images, text images, etc.), a calendar, a date or time, and the like. It can have a function of displaying on the display unit, a touch input function of performing a touch input operation or editing information displayed on the display unit, a function of controlling processing by various software (programs), and the like.

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池9633によって、電力をタッチパネル、
表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は、筐
体9630の片面又は両面に設けることができ、蓄電体9635の充電を効率的に行う構
成とすることができる。
By the solar cell 9633 attached to the surface of the tablet type terminal, power is
It can be supplied to a display unit, a video signal processing unit, or the like. Note that the solar cell 9633 can be provided on one side or both sides of the housing 9630 so that the power storage unit 9635 can be efficiently charged.

また、図17(B)に示す充放電制御回路9634の構成、および動作について図17(
C)にブロック図を示し説明する。図17(C)には、太陽電池9633、蓄電体963
5、DCDCコンバータ9636、コンバータ9637、スイッチSW1乃至SW3、表
示部9631について示しており、蓄電体9635、DCDCコンバータ9636、コン
バータ9637、スイッチSW1乃至SW3が、図17(B)に示す充放電制御回路96
34に対応する箇所となる。
Also, the configuration and operation of the charge/discharge control circuit 9634 shown in FIG.
C) shows a block diagram for explanation. In FIG. 17C, a solar cell 9633 and a power storage body 963
5 shows a DCDC converter 9636, a converter 9637, switches SW1 to SW3, and a display portion 9631. A power storage unit 9635, a DCDC converter 9636, a converter 9637, and switches SW1 to SW3 are the charge/discharge control circuit shown in FIG. 96
34.

まず外光により太陽電池9633により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池で発電した電力は、蓄電体9635を充電するための電圧となるようDCDCコ
ンバータ9636で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に太陽電池
9633からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバータ9637
で表示部9631に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部9631
での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにして蓄電体9635の充
電を行う構成とすればよい。
First, an example of operation in the case where the solar cell 9633 generates power with external light is described.
Electric power generated by the solar cell is stepped up or down in a DCDC converter 9636 so as to have a voltage for charging the power storage unit 9635 . Then, when the power from the solar cell 9633 is used for the operation of the display portion 9631, the switch SW1 is turned on, and the converter 9637 is turned on.
Then, the voltage required for the display portion 9631 is stepped up or stepped down. In addition, the display unit 9631
When the display is not performed, SW1 is turned off and SW2 is turned on to charge the power storage unit 9635 .

なお太陽電池9633については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧
電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段による蓄電
体9635の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線(非接触)で電力を送受信し
て充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成とし
てもよい。
Note that although the solar cell 9633 is shown as an example of a power generation means, it is not particularly limited, and the power storage body 9635 is charged by another power generation means such as a piezoelectric element (piezo element) or a thermoelectric conversion element (Peltier element). may be For example, a non-contact power transmission module that transmits and receives power wirelessly (non-contact) for charging may be used in combination with other charging means.

図18に、他の電子機器の例を示す。図18において、表示装置8000は、本発明の一
態様に係る二次電池8004を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置800
0は、TV放送受信用の表示装置に相当し、筐体8001、表示部8002、スピーカ部
8003、二次電池8004等を有する。本発明の一態様に係る二次電池8004は、筐
体8001の内部に設けられている。表示装置8000は、商用電源から電力の供給を受
けることもできるし、二次電池8004に蓄積された電力を用いることもできる。よって
、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る
二次電池8004を無停電電源として用いることで、表示装置8000の利用が可能とな
る。
FIG. 18 shows an example of another electronic device. In FIG. 18, a display device 8000 is an example of an electronic device using a secondary battery 8004 of one embodiment of the present invention. Specifically, the display device 800
0 corresponds to a display device for receiving TV broadcast, and includes a housing 8001, a display portion 8002, a speaker portion 8003, a secondary battery 8004, and the like. A secondary battery 8004 according to one embodiment of the present invention is provided inside the housing 8001 . The display device 8000 can receive power from a commercial power source or can use power accumulated in the secondary battery 8004 . Therefore, the use of the secondary battery 8004 according to one embodiment of the present invention as an uninterruptible power supply makes it possible to use the display device 8000 even when power cannot be supplied from a commercial power supply due to a power failure or the like.

表示部8002には、液晶表示装置、有機EL素子などの発光素子を各画素に備えた発光
装置、電気泳動表示装置、DMD(Digital Micromirror Devi
ce)、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field
Emission Display)などの、半導体表示装置を用いることができる。
The display portion 8002 includes a liquid crystal display device, a light emitting device in which each pixel is provided with a light emitting element such as an organic EL element, an electrophoretic display device, a DMD (Digital Micromirror Devi).
ce), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field
A semiconductor display device such as an emission display) can be used.

なお、表示装置には、TV放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用など
、全ての情報表示用表示装置が含まれる。
The display device includes all display devices for information display, such as for TV broadcast reception, personal computer, advertisement display, and the like.

図18において、据え付け型の照明装置8100は、本発明の一態様に係る二次電池81
03を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置8100は、筐体8101、光
源8102、二次電池8103等を有する。図18では、二次電池8103が、筐体81
01及び光源8102が据え付けられた天井8104の内部に設けられている場合を例示
しているが、二次電池8103は、筐体8101の内部に設けられていても良い。照明装
置8100は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池8103に蓄
積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が
受けられない時でも、本発明の一態様に係る二次電池8103を無停電電源として用いる
ことで、照明装置8100の利用が可能となる。
In FIG. 18, a stationary lighting device 8100 includes a secondary battery 81 according to one embodiment of the present invention.
03 is an example of electronic equipment. Specifically, the lighting device 8100 includes a housing 8101, a light source 8102, a secondary battery 8103, and the like. In FIG. 18, the secondary battery 8103 is connected to the housing 81
01 and the light source 8102 are installed inside the ceiling 8104 , but the secondary battery 8103 may be installed inside the housing 8101 . The lighting device 8100 can receive power from a commercial power source or can use power accumulated in the secondary battery 8103 . Therefore, the use of the secondary battery 8103 according to one embodiment of the present invention as an uninterruptible power supply makes it possible to use the lighting device 8100 even when power cannot be supplied from a commercial power supply due to a power failure or the like.

なお、図18では天井8104に設けられた据え付け型の照明装置8100を例示してい
るが、本発明の一態様に係る二次電池は、天井8104以外、例えば側壁8105、床8
106、窓8107等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上
型の照明装置などに用いることもできる。
Note that although FIG. 18 illustrates the stationary lighting device 8100 provided on the ceiling 8104 , the secondary battery according to one embodiment of the present invention can be used in places other than the ceiling 8104 , such as the side walls 8105 and the floor 8105 .
106, the window 8107, or the like, or a desk-top lighting device.

また、光源8102には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることができ
る。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、LEDや有機EL素子などの発光
素子が、上記人工光源の一例として挙げられる。
For the light source 8102, an artificial light source that artificially obtains light using electric power can be used. Specifically, incandescent lamps, discharge lamps such as fluorescent lamps, and light-emitting elements such as LEDs and organic EL elements are examples of the artificial light sources.

図18において、室内機8200及び室外機8204を有するエアコンディショナーは、
本発明の一態様に係る二次電池8203を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内
機8200は、筐体8201、送風口8202、二次電池8203等を有する。図18で
は、二次電池8203が、室内機8200に設けられている場合を例示しているが、二次
電池8203は室外機8204に設けられていても良い。或いは、室内機8200と室外
機8204の両方に、二次電池8203が設けられていても良い。エアコンディショナー
は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池8203に蓄積された電
力を用いることもできる。特に、室内機8200と室外機8204の両方に二次電池82
03が設けられている場合、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時で
も、本発明の一態様に係る二次電池8203を無停電電源として用いることで、エアコン
ディショナーの利用が可能となる。
In FIG. 18, an air conditioner having an indoor unit 8200 and an outdoor unit 8204 is
This is an example of an electronic device using the secondary battery 8203 of one embodiment of the present invention. Specifically, the indoor unit 8200 has a housing 8201, a blower port 8202, a secondary battery 8203, and the like. Although FIG. 18 illustrates the case where the secondary battery 8203 is provided in the indoor unit 8200, the secondary battery 8203 may be provided in the outdoor unit 8204. Alternatively, both the indoor unit 8200 and the outdoor unit 8204 may be provided with the secondary battery 8203 . The air conditioner can receive power from a commercial power source or can use power accumulated in the secondary battery 8203 . In particular, the secondary battery 82 is installed in both the indoor unit 8200 and the outdoor unit 8204.
03, an air conditioner can be used even when power cannot be supplied from a commercial power supply due to a power failure or the like by using the secondary battery 8203 according to one embodiment of the present invention as an uninterruptible power supply. becomes.

なお、図18では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナーを
例示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを1つの筐体に有する一体型のエアコン
ディショナーに、本発明の一態様に係る二次電池を用いることもできる。
Although FIG. 18 exemplifies a separate type air conditioner composed of an indoor unit and an outdoor unit, an integrated type air conditioner having the function of the indoor unit and the function of the outdoor unit in one housing is used. , the secondary battery according to one embodiment of the present invention can also be used.

図18において、電気冷凍冷蔵庫8300は、本発明の一態様に係る二次電池8304を
用いた電子機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫8300は、筐体8301、冷
蔵室用扉8302、冷凍室用扉8303、二次電池8304等を有する。図18では、二
次電池8304が、筐体8301の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫8300は、
商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池8304に蓄積された電力を
用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時
でも、本発明の一態様に係る二次電池8304を無停電電源として用いることで、電気冷
凍冷蔵庫8300の利用が可能となる。
In FIG. 18, an electric refrigerator-freezer 8300 is an example of an electronic device using a secondary battery 8304 of one embodiment of the present invention. Specifically, the electric refrigerator-freezer 8300 includes a housing 8301, a refrigerator compartment door 8302, a freezer compartment door 8303, a secondary battery 8304, and the like. In FIG. 18, a secondary battery 8304 is provided inside a housing 8301 . The electric refrigerator-freezer 8300
Power can be supplied from a commercial power supply, or power accumulated in the secondary battery 8304 can be used. Therefore, the electric refrigerator-freezer 8300 can be used by using the secondary battery 8304 according to one embodiment of the present invention as an uninterruptible power supply even when power cannot be supplied from a commercial power supply due to a power failure or the like.

また、電子機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量の
うち、実際に使用される電力量の割合(電力使用率と呼ぶ)が低い時間帯において、二次
電池に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑える
ことができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫8300の場合、気温が低く、冷蔵室用扉830
2、冷凍室用扉8303の開閉が行われない夜間において、二次電池8304に電力を蓄
える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉8302、冷凍室用扉8303の開閉が行わ
れる昼間において、二次電池8304を補助電源として用いることで、昼間の電力使用率
を低く抑えることができる。
In addition, during times when electronic equipment is not used, especially during times when the ratio of the amount of power actually used to the total power that can be supplied by commercial power supply sources (called the power usage rate) is low, By storing electric power in the secondary battery, it is possible to suppress an increase in the electric power usage rate during periods other than the above time period. For example, in the case of the electric freezer-refrigerator 8300, the temperature is low and the refrigerator compartment door 830 is closed.
2. Electric power is stored in the secondary battery 8304 at night when the freezer compartment door 8303 is not opened and closed. In the daytime when the temperature rises and the refrigerator compartment door 8302 and the freezer compartment door 8303 are opened and closed, the secondary battery 8304 is used as an auxiliary power supply, so that the power usage rate during the daytime can be kept low.

上述の電子機器の他、本発明の一態様の二次電池はあらゆる電子機器に搭載することがで
きる。本発明の一態様により、二次電池のサイクル特性が良好となる。また、本発明の一
態様によれば、高容量の二次電池とすることができ、よって、二次電池自体を小型軽量化
することができる。そのため本発明の一態様である二次電池を、本実施の形態で説明した
電子機器に搭載することで、より長寿命で、より軽量な電子機器とすることができる。本
実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
In addition to the above electronic devices, the secondary battery of one embodiment of the present invention can be mounted in any electronic device. According to one embodiment of the present invention, cycle characteristics of a secondary battery are improved. In addition, according to one embodiment of the present invention, the secondary battery can have a high capacity, and thus the size and weight of the secondary battery itself can be reduced. Therefore, by incorporating the secondary battery which is one embodiment of the present invention into the electronic device described in this embodiment, the electronic device can have a longer life and be lighter. This embodiment can be implemented in appropriate combination with other embodiments.

(実施の形態7)
本実施の形態では、車両に本発明の一態様である二次電池を搭載する例を示す。
(Embodiment 7)
In this embodiment, an example in which a vehicle is equipped with a secondary battery that is one embodiment of the present invention will be described.

二次電池を車両に搭載すると、ハイブリッド車(HEV)、電気自動車(EV)、又はプ
ラグインハイブリッド車(PHEV)等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる
By installing a secondary battery in a vehicle, a next-generation clean energy vehicle such as a hybrid vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), or a plug-in hybrid vehicle (PHEV) can be realized.

図19において、本発明の一態様である二次電池を用いた車両を例示する。図19(A)
に示す自動車8400は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車で
ある。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いる
ことが可能なハイブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、航続距離の長
い車両を実現することができる。また、自動車8400は二次電池を有する。二次電池は
、車内の床部分に対して、図12に示した小型の円筒型の二次電池を多く並べて使用すれ
ばよい。また、図20に示す二次電池を複数組み合わせた電池パックを車内の床部分に対
して設置してもよい。二次電池は電気モーター8406を駆動するだけでなく、ヘッドラ
イト8401やルームライト(図示せず)などの発光装置に電力を供給することができる
FIG. 19 illustrates a vehicle using a secondary battery that is one embodiment of the present invention. FIG. 19(A)
A car 8400 shown in is an electric car that uses an electric motor as a power source for running. Alternatively, it is a hybrid vehicle in which an electric motor and an engine can be appropriately selected and used as power sources for running. By using one aspect of the present invention, a vehicle with a long cruising range can be realized. Also, automobile 8400 has a secondary battery. As the secondary battery, many small cylindrical secondary batteries shown in FIG. 12 may be arranged and used on the floor of the vehicle. Also, a battery pack formed by combining a plurality of secondary batteries shown in FIG. 20 may be installed on the floor of the vehicle. The secondary battery can not only drive the electric motor 8406, but also supply power to light emitting devices such as the headlight 8401 and room lights (not shown).

また、二次電池は、自動車8400が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示
装置に電力を供給することができる。また、二次電池は、自動車8400が有するナビゲ
ーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。
In addition, the secondary battery can supply power to display devices such as a speedometer and a tachometer of the automobile 8400 . In addition, the secondary battery can supply power to a semiconductor device such as a navigation system included in the automobile 8400 .

図19(B)に示す自動車8500は、自動車8500が有する二次電池にプラグイン方
式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができ
る。図19(B)に、地上設置型の充電装置8021から自動車8500に搭載された二
次電池8024に、ケーブル8022を介して充電を行っている状態を示す。充電に際し
ては、充電方法やコネクターの規格等はCHAdeMO(登録商標)やコンボ等の所定の
方式で適宜行えばよい。充電装置8021は、商用施設に設けられた充電ステーションで
もよく、また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの
電力供給により自動車8500に搭載された二次電池8024を充電することができる。
充電は、充電装置8021が有するACDCコンバータ等の変換装置を介して、交流電力
を直流電力に変換して行うことができる。また充電用ACDCコンバータ8025が搭載
された自動車8500の場合は、交流電源を接続しても充電を行うことができる。
A vehicle 8500 shown in FIG. 19B can be charged by receiving power from an external charging facility by a plug-in method, a contactless power supply method, or the like to a secondary battery included in the vehicle 8500 . FIG. 19B shows a state in which a charging device 8021 installed on the ground charges a secondary battery 8024 mounted on an automobile 8500 via a cable 8022 . When charging, the charging method, the standard of the connector, etc. may be appropriately performed by a predetermined method such as CHAdeMO (registered trademark) or Combo. The charging device 8021 may be a charging station provided in a commercial facility, or may be a household power source. For example, plug-in technology can charge the secondary battery 8024 mounted on the automobile 8500 with power supplied from the outside.
Charging can be performed by converting AC power into DC power through a conversion device such as an ACDC converter included in the charging device 8021 . Also, in the case of the automobile 8500 equipped with the charging ACDC converter 8025, charging can be performed even when an AC power supply is connected.

また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給
して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組
み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電
の方式を利用して、車両どうしで電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に
太陽電池を設け、停車時や走行時に二次電池の充電を行ってもよい。このような非接触で
の電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。
Also, although not shown, the power receiving device can be mounted on a vehicle, and power can be supplied from a power transmission device on the ground in a non-contact manner for charging. In the case of this non-contact power supply system, it is possible to charge the battery not only while the vehicle is stopped but also while the vehicle is running by installing a power transmission device on the road or on the outer wall. In addition, electric power may be transmitted and received between vehicles using this contactless power supply method. Furthermore, a solar battery may be provided on the exterior of the vehicle to charge the secondary battery while the vehicle is stopped or running. An electromagnetic induction method or a magnetic resonance method can be used for such contactless power supply.

また、図19(C)は、本発明の一態様の二次電池を用いた二輪車の一例である。図19
(C)に示すスクータ8600は、二次電池8602、サイドミラー8601、方向指示
灯8603を備える。二次電池8602は、方向指示灯8603に電気を供給することが
できる。
FIG. 19C illustrates an example of a two-wheeled vehicle using the secondary battery of one embodiment of the present invention. Figure 19
A scooter 8600 shown in (C) includes a secondary battery 8602 , side mirrors 8601 , and direction indicator lights 8603 . A secondary battery 8602 can supply electricity to the turn signal lights 8603 .

また、図19(C)に示すスクータ8600は、座席下収納8604に、二次電池860
2を収納することができる。二次電池8602は、座席下収納8604が小型であっても
、座席下収納8604に収納することができる。二次電池8602は、取り外し可能とな
っており、充電時には二次電池8602を屋内に持って運び、充電し、走行する前に収納
すればよい。
Further, the scooter 8600 shown in FIG.
2 can be stored. The secondary battery 8602 can be stored in the underseat storage 8604 even if the underseat storage 8604 is small. The secondary battery 8602 is removable, and when charging, the secondary battery 8602 can be carried indoors, charged, and stored before traveling.

本発明の一態様によれば、二次電池のサイクル特性が良好となり、二次電池の容量を大き
くすることができる。よって、二次電池自体を小型軽量化することができる。二次電池自
体を小型軽量化できれば、車両の軽量化に寄与するため、航続距離を向上させることがで
きる。また、車両に搭載した二次電池を車両以外の電力供給源としても用いることもでき
る。この場合、例えば電力需要のピーク時に商用電源を用いることを回避することができ
る。電力需要のピーク時に商用電源を用いることを回避できれば、省エネルギー、および
二酸化炭素の排出の削減に寄与することができる。また、サイクル特性が良好であれば二
次電池を長期に渡って使用できるため、コバルトをはじめとする希少金属の使用量を減ら
すことができる。
According to one embodiment of the present invention, the cycle characteristics of the secondary battery are improved, and the capacity of the secondary battery can be increased. Therefore, the size and weight of the secondary battery itself can be reduced. If the size and weight of the secondary battery itself can be reduced, the cruising distance can be improved because it contributes to the weight reduction of the vehicle. A secondary battery mounted on a vehicle can also be used as a power supply source other than the vehicle. In this case, for example, it is possible to avoid using a commercial power source during peak power demand. If it is possible to avoid using a commercial power source during peak power demand, it can contribute to energy conservation and reduction of carbon dioxide emissions. Moreover, if the cycle characteristics are good, the secondary battery can be used for a long period of time, so the amount of rare metals such as cobalt used can be reduced.

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with other embodiments.

本実施例では、異なる被覆層を有する正極活物質粒子を用いた二次電池を作製し、SEM
およびXRDを用いて特徴を分析し、特性を比較した結果を示す。
In this example, secondary batteries using positive electrode active material particles having different coating layers were produced, and SEM
and XRD to analyze the characteristics and compare the properties.

<正極活物質の作製>
本実施例では、金属元素M1としてコバルト、金属元素M2としてチタンを用いた、サン
プル11~サンプル14、サンプル21~サンプル24、およびサンプル31の正極活物
質を用意した。各サンプルの作製方法は以下の通りとした。
<Preparation of positive electrode active material>
In this example, positive electrode active materials of Samples 11 to 14, Samples 21 to 24, and Sample 31 were prepared using cobalt as the metal element M1 and titanium as the metal element M2. The method for producing each sample was as follows.

≪サンプル11≫
サンプル11は、マグネシウムとフッ素を有するコバルト酸リチウム粒子に、ゾルゲル法
でチタンを含む被覆層を形成した後、加熱を行って作製した。
≪Sample 11≫
Sample 11 was produced by forming a coating layer containing titanium on lithium cobaltate particles containing magnesium and fluorine by a sol-gel method, followed by heating.

本実施例では、出発原料としてあらかじめ合成されたマグネシウムとフッ素を有するコバ
ルト酸リチウム粒子を用いた。具体的には日本化学工業製の製品名;C-20Fを出発原
料として用いた。
In this example, lithium cobalt oxide particles containing magnesium and fluorine, which had been synthesized in advance, were used as the starting material. Specifically, C-20F manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd. was used as a starting material.

2-プロパノールに、正極活物質重量当たりのTTIPが0.004ml/gとなるよう
TTIPを加え、溶解させた。TTIPはキシダ化学株式会社製の純度99.0%以上の
試薬を用いた。このTTIPの2-プロパノール溶液に、マグネシウムとフッ素を有する
コバルト酸リチウム粒子を加えた。
TTIP was added and dissolved in 2-propanol so that the TTIP per weight of the positive electrode active material was 0.004 ml/g. As TTIP, a reagent with a purity of 99.0% or more manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. was used. To this 2-propanol solution of TTIP was added lithium cobaltate particles with magnesium and fluorine.

このマグネシウムとフッ素を有するコバルト酸リチウム粒子が混合された混合液を、マグ
ネチックスターラーで70時間、25℃、湿度90%RHの条件下で撹拌した。この処理
により、雰囲気中の水とTTIPで加水分解および重縮合反応を起こさせ、マグネシウム
とフッ素を有するコバルト酸リチウム粒子の表面に、チタンを含む層を形成させた。
The mixed liquid in which the magnesium and lithium cobaltate particles containing fluorine were mixed was stirred with a magnetic stirrer for 70 hours under the conditions of 25° C. and 90% RH. By this treatment, water in the atmosphere and TTIP caused hydrolysis and polycondensation reactions to form a layer containing titanium on the surface of the lithium cobalt oxide particles containing magnesium and fluorine.

上記の処理を終えた混合液をろ過し、残渣を回収した。ろ過のフィルターには、桐山ろ紙
(No.4)を用いた。
The mixed liquid after the above treatment was filtered, and the residue was recovered. Kiriyama filter paper (No. 4) was used as a filter for filtration.

回収した残渣を、70℃で3時間、乾燥した。 The collected residue was dried at 70° C. for 3 hours.

乾燥させた粉末を加熱した。加熱は、800℃(昇温200℃/時間)、保持時間2時間
、酸素雰囲気の流量を10L/minとして行った。
The dried powder was heated. Heating was performed at 800° C. (heating rate: 200° C./hour), holding time: 2 hours, and oxygen atmosphere flow rate: 10 L/min.

加熱した粉末を冷却した。冷却は、昇温と同じかそれ以上の時間をかけて行った。その後
、ふるいにかけた。ふるいは目開きが53μmのものを用いた。
The heated powder was cooled. Cooling took the same or longer time than heating. It was then sieved. A sieve with an opening of 53 μm was used.

ふるい終えた粒子を、サンプル11の正極活物質とした。 The sieved particles were used as sample 11 of the positive electrode active material.

サンプル11は、内部にコバルト酸リチウムを有し、表層部にチタンとマグネシウムを含
む被覆層を有する正極活物質であることが推測された。
Sample 11 was presumed to be a positive electrode active material having lithium cobaltate inside and a coating layer containing titanium and magnesium on the surface layer.

≪サンプル12≫
サンプル12は比較例として、チタンを含む層を形成し乾燥させた後、加熱を行わずに作
製した。加熱を行わなかった他は、サンプル11と同様に作製した。
<<Sample 12>>
Sample 12 was produced as a comparative example without heating after forming and drying a layer containing titanium. It was prepared in the same manner as Sample 11, except that it was not heated.

サンプル12は、内部にマグネシウムおよびフッ素を含むコバルト酸リチウムを有し、表
層部にチタンを含む被覆層を有するが、表面にマグネシウムは偏析していない正極活物質
であることが推測された。
Sample 12 was assumed to be a positive electrode active material having lithium cobalt oxide containing magnesium and fluorine inside and a coating layer containing titanium on the surface, but with no segregation of magnesium on the surface.

≪サンプル13≫
サンプル13は比較例として、チタンを含む層を形成せずに作製した。チタンを含む層を
形成しなかった他は、サンプル11と同様に作製した。
≪Sample 13≫
Sample 13 was produced as a comparative example without forming a layer containing titanium. It was produced in the same manner as Sample 11, except that no layer containing titanium was formed.

サンプル13は、内部にコバルト酸リチウムを有し、表層部にマグネシウムを含む被覆層
を有するが、チタンを有さない正極活物質であることが推測された。
Sample 13 was presumed to be a positive electrode active material that contained lithium cobaltate inside and had a coating layer containing magnesium on the surface but did not contain titanium.

≪サンプル14≫
サンプル14は比較例として、チタンを含む層を形成せず、加熱も行わなかった。具体的
には日本化学工業製のC-20Fをそのまま用いた。
≪Sample 14≫
As a comparative example, Sample 14 did not form a layer containing titanium and was not heated. Specifically, C-20F manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd. was used as it was.

サンプル14は、マグネシウムおよびフッ素を含むコバルト酸リチウムであるが、被覆層
をもたない正極活物質である。
Sample 14 is lithium cobalt oxide containing magnesium and fluorine, but is a cathode active material without a coating layer.

≪サンプル21≫
サンプル21は、マグネシウムとフッ素を有するコバルト酸リチウム粒子に、ゾルゲル法
でチタンを含む被覆層を形成した後、加熱を行って作製した。
≪Sample 21≫
Sample 21 was produced by forming a coating layer containing titanium on lithium cobaltate particles containing magnesium and fluorine by a sol-gel method, followed by heating.

正極活物質あたりのTTIPを0.01ml/gとし、加熱時の雰囲気を乾燥空気とした
他は、サンプル11と同様に作製した。
A sample was prepared in the same manner as sample 11 except that the TTIP per positive electrode active material was 0.01 ml/g and the atmosphere during heating was dry air.

サンプル21は、内部にコバルト酸リチウムを有し、表層部にチタンとマグネシウムを含
む被覆層を有する正極活物質であることが推測された。
Sample 21 was presumed to be a positive electrode active material having lithium cobalt oxide inside and a coating layer containing titanium and magnesium on the surface.

≪サンプル22≫
サンプル22は比較例として、チタンを含む層を形成せずに作製した。チタンを含む層を
形成しなかった他は、サンプル21と同様に作製した。
≪Sample 22≫
Sample 22 was produced as a comparative example without forming a layer containing titanium. It was produced in the same manner as sample 21, except that no layer containing titanium was formed.

サンプル22は、内部にコバルト酸リチウムを有し、表層部にマグネシウムを含む被覆層
を有するが、チタンを有さない正極活物質であることが推測された。
Sample 22 was presumed to be a positive electrode active material that contained lithium cobaltate inside and had a coating layer containing magnesium on the surface but did not contain titanium.

≪サンプル23≫
サンプル23は比較例として、マグネシウムを有さないコバルト酸リチウム粒子に、チタ
ンを含む層を形成した後、加熱を行って作製した。
≪Sample 23≫
Sample 23 was produced as a comparative example by forming a layer containing titanium on lithium cobaltate particles containing no magnesium and then heating the layer.

コバルト酸リチウム粒子は、日本化学工業製(製品名;C-10N)を用いた。これはX
PSでマグネシウムが検出されず、フッ素が1原子%程度検出されるコバルト酸リチウム
粒子である。
Lithium cobaltate particles used were manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd. (product name: C-10N). this is x
These are lithium cobaltate particles in which magnesium is not detected by PS and fluorine is detected in an amount of about 1 atomic %.

出発材料としてC-10Nを用いた他は、サンプル21と同様に作製した。 It was made in the same manner as sample 21, except that C-10N was used as the starting material.

サンプル23は、内部にコバルト酸リチウムを有し、表層部にチタンを含む被覆層を有す
るが、表面にマグネシウムは偏析していない正極活物質であることが推測された。
Sample 23 was presumed to be a positive electrode active material having lithium cobalt oxide inside and a coating layer containing titanium on the surface, but without magnesium segregating on the surface.

≪サンプル24≫
サンプル24は比較例として、マグネシウムを有さないコバルト酸リチウム粒子に、チタ
ンを含む層を形成せず、加熱も行わなかった。具体的には日本化学工業製のC-10Nを
そのまま用いた。
≪Sample 24≫
Sample 24 was a comparative example in which a titanium-containing layer was not formed on magnesium-free lithium cobalt oxide particles, and heating was not performed. Specifically, C-10N manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd. was used as it was.

サンプル24は、被覆層をもたないコバルト酸リチウムである。 Sample 24 is lithium cobaltate with no coating layer.

≪サンプル31≫
サンプル31は、マグネシウムとフッ素を有するコバルト酸リチウム粒子に、ゾルゲル法
でチタンを含む被覆層を形成した後、加熱を行って作製した。
≪Sample 31≫
Sample 31 was produced by forming a coating layer containing titanium on lithium cobalt oxide particles containing magnesium and fluorine by a sol-gel method, followed by heating.

正極活物質あたりのTTIPを0.01ml/gとした他は、サンプル11と同様に作製
した。
It was produced in the same manner as sample 11 except that the TTIP per positive electrode active material was 0.01 ml/g.

サンプル31は、内部にコバルト酸リチウムを有し、表層部にチタンとマグネシウムを含
む被覆層を有する正極活物質であることが推測された。
Sample 31 was presumed to be a positive electrode active material having lithium cobalt oxide inside and a coating layer containing titanium and magnesium on the surface layer.

サンプル11~サンプル14、サンプル21~サンプル24、およびサンプル31の作製
条件を表1に示す。また後述する、各サンプルについて行った分析を併せて示す。
Table 1 shows the manufacturing conditions for Samples 11 to 14, Samples 21 to 24, and Sample 31. In addition, analysis performed on each sample, which will be described later, is also shown.

Figure 0007295984000001
Figure 0007295984000001

<SEM>
サンプル11およびサンプル14について、SEMを用いて観察した結果は図3で述べた
通りである。チタンを含む層を形成し、加熱を行うことで、クラックおよび表面積の少な
い、比較的表面が滑らかな正極活物質100を作製できることが明らかとなった。
<SEM>
The results of observing samples 11 and 14 using SEM are as described in FIG. It was found that the positive electrode active material 100 having relatively smooth surface with few cracks and surface area can be produced by forming a layer containing titanium and heating it.

<XRD>
サンプル11~サンプル14について、正極活物質の粒子内部の結晶子の大きさを、XR
Dを用いて分析した。結果を表2に示す。
<XRD>
For samples 11 to 14, the crystallite size inside the particles of the positive electrode active material was measured by XR
D was used for analysis. Table 2 shows the results.

Figure 0007295984000002
Figure 0007295984000002

表2に示すように、チタンを有する層を被覆し加熱を行ったサンプル11は、他のサンプ
ルと比較して、結晶子が大きくなる傾向がみられた。結晶子が大きくなる傾向は結晶面に
よって差がみられ、(003)面等で顕著であった。
As shown in Table 2, sample 11, which was coated with a layer containing titanium and was heated, tended to have larger crystallites than the other samples. The tendency for the crystallites to become large differed depending on the crystal plane, and was remarkable for the (003) plane and the like.

クラックが多いほど結晶性が低くなるため結晶子サイズは小さくなり、クラックが少ない
ほど結晶性が高くなるため結晶子サイズが大きくなると考えられる。
It is thought that the larger the number of cracks, the lower the crystallinity and thus the smaller the crystallite size, and the smaller the number of cracks, the higher the crystallinity and the larger the crystallite size.

またクラックをはじめとする欠陥は、(003)面等に沿って起こりやすいことが推測さ
れる。図20は、コバルト酸リチウム(LiCoO)の結晶構造のモデル図である。紙
面に垂直な方向がa軸方向、図中の長方形の短辺がb軸方向、長方形の長辺がc軸方向で
ある。図中に、(003)面を点線で示す。図20に示すように、(003)面は層構造
の特性を示す。コバルト酸リチウムにおいて、リチウムと酸素の結合は、コバルトと酸素
の結合よりも弱い。そのため、(003)面と平行に、クラックをはじめとする欠陥が起
こりやすいことが推測される。
Further, it is presumed that defects such as cracks are likely to occur along the (003) plane or the like. FIG. 20 is a model diagram of the crystal structure of lithium cobaltate (LiCoO 2 ). The direction perpendicular to the paper surface is the a-axis direction, the short side of the rectangle in the figure is the b-axis direction, and the long side of the rectangle is the c-axis direction. In the drawing, the (003) plane is indicated by a dotted line. As shown in FIG. 20, the (003) plane exhibits the characteristics of the layered structure. In lithium cobaltate, the bond between lithium and oxygen is weaker than the bond between cobalt and oxygen. Therefore, it is presumed that defects such as cracks are likely to occur parallel to the (003) plane.

本実施例のようにチタンを有する層を被覆し加熱をすることで、(003)面等に起因す
るクラックをはじめとする欠陥が修復されていることが推測された。
It was presumed that defects such as cracks caused by the (003) plane and the like were repaired by coating with a layer containing titanium and heating as in this example.

<25℃におけるサイクル特性>
サンプル21~サンプル24の正極活物質を用いて、CR2032タイプ(直径20mm
高さ3.2mm)のコイン型の二次電池を作製し、サイクル特性を評価した。
<Cycle characteristics at 25°C>
Using the positive electrode active materials of samples 21 to 24, CR2032 type (diameter 20 mm
A coin-type secondary battery having a height of 3.2 mm was fabricated and cycle characteristics were evaluated.

正極には、サンプル21~サンプル24の正極活物質(LCO)と、アセチレンブラック
(AB)と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)をLCO:AB:PVDF=95:2.
5:2.5(重量比)で混合したスラリーをアルミニウム箔の集電体に塗工したものを用
いた。溶媒にはN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を用いた。
For the positive electrode, the positive electrode active materials (LCO) of Samples 21 to 24, acetylene black (AB), and polyvinylidene fluoride (PVDF) were used in LCO:AB:PVDF=95:2.
An aluminum foil current collector was coated with a slurry mixed at a ratio of 5:2.5 (weight ratio). N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used as a solvent.

対極にはリチウム金属を用いた。 Lithium metal was used as the counter electrode.

電解液が有する電解質には、1mol/Lの六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を用
い、電解液には、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)がE
C:DEC=3:7(体積比)で混合されたものに、ビニレンカーボネート(VC)を2
重量%添加したものを用いた。
1 mol/L of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used as the electrolyte in the electrolyte, and ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are added to the electrolyte.
C: DEC = 3: 7 (volume ratio), and 2 vinylene carbonate (VC)
% by weight was added.

正極缶及び負極缶には、ステンレス(SUS)で形成されているものを用いた。 The cathode can and the anode can were made of stainless steel (SUS).

サイクル特性試験の測定温度は25℃とした。充電はCCCVで、まず活物質重量あたり
の電流密度68.5mA/gの定電流、上限電圧4.6Vで行い、その後電流密度1.4
mA/gとなるまで定電圧充電を行った。放電はCCで、活物質重量あたりの電流密度6
8.5mA/gの定電流、下限電圧2.5Vで行った。
The measurement temperature for the cycle characteristics test was set at 25°C. Charging was performed by CCCV, first at a constant current with a current density of 68.5 mA/g per weight of active material, with an upper limit voltage of 4.6 V, and then at a current density of 1.4.
Constant voltage charging was performed until mA/g. Discharge is CC, current density 6 per weight of active material
It was performed at a constant current of 8.5 mA/g and a lower limit voltage of 2.5V.

なお本実施例におけるCCCV充電およびCC充電の条件は、実施の形態2に記載のCC
CV充電およびCC放電の説明で例示した電圧とは異なる場合があるが、電圧が異なるの
みで充電方法および放電としては同じものである。高い電圧で充電することで、高容量の
二次電池とすることができる。
Note that the conditions for CCCV charging and CC charging in this embodiment are the CC charging described in the second embodiment.
Although the voltages may be different from those exemplified in the description of CV charging and CC discharging, the charging method and discharging are the same except that the voltages are different. By charging with a high voltage, a high-capacity secondary battery can be obtained.

図21に、サンプル21~サンプル24の正極活物質を用いた二次電池の、4.6V充電
時の放電容量維持率と充放電サイクル数のグラフを示す。また放電容量維持率は、初回放
電容量を100%として求めた。
FIG. 21 shows a graph of the discharge capacity retention rate and the number of charge/discharge cycles when charged at 4.6 V for the secondary batteries using the positive electrode active materials of Samples 21 to 24. In FIG. Also, the discharge capacity retention rate was obtained with the initial discharge capacity as 100%.

図21から明らかなように、マグネシウムとフッ素を有するコバルト酸リチウム粒子であ
るサンプル22は、被覆層をもたないサンプル24およびチタンを含む被覆層だけを形成
したサンプル23と比較して、良好なサイクル特性を示した。これは加熱によりマグネシ
ウムがコバルト酸リチウム粒子の表層部に偏析した効果であると考えられる。
As is clear from FIG. 21, sample 22, which is lithium cobaltate particles containing magnesium and fluorine, is superior to sample 24 having no coating layer and sample 23 having only a coating layer containing titanium. Cycle characteristics were shown. This is considered to be due to the segregation of magnesium on the surface layer of the lithium cobalt oxide particles due to heating.

また、マグネシウムとフッ素を有するコバルト酸リチウム粒子に、チタンを含む被覆層を
形成した正極活物質であるサンプル21は、極めて良好なサイクル特性を示した。これは
、マグネシウムが表層部に偏析したサンプル22、およびチタンを含む被覆層だけを形成
したサンプル23を上回る特性であった。
Sample 21, which is a positive electrode active material in which a coating layer containing titanium was formed on lithium cobalt oxide particles containing magnesium and fluorine, exhibited extremely good cycle characteristics. This was a characteristic superior to sample 22 in which magnesium was segregated in the surface layer portion and sample 23 in which only a coating layer containing titanium was formed.

サイクル特性測定において、10サイクル時点の放電容量維持率は99%であった。また
30サイクル時点の放電容量維持率は97%であった。
In the measurement of cycle characteristics, the discharge capacity retention rate at 10 cycles was 99%. Also, the discharge capacity retention rate at the 30th cycle was 97%.

このように、チタンおよびマグネシウムを有する被覆層を設けることで、チタンを有する
被覆層のみ、またはマグネシウムを有する被覆層のみを有する場合よりも、良好なサイク
ル特性を得られることが明らかとなった。
Thus, it was found that by providing a coating layer containing titanium and magnesium, better cycle characteristics can be obtained than when only a coating layer containing titanium or only a coating layer containing magnesium is provided.

<初期特性、レート特性および45℃におけるサイクル特性>
サンプル31の正極活物質を用いて二次電池を作製し、初期特性およびサイクル特性を評
価した。
<Initial characteristics, rate characteristics and cycle characteristics at 45°C>
A secondary battery was produced using the positive electrode active material of Sample 31, and initial characteristics and cycle characteristics were evaluated.

正極には、サンプル31の正極活物質(LCO)と、アセチレンブラック(AB)と、ポ
リフッ化ビニリデン(PVDF)(ソルベイ社製、製品名;GE51305)をLCO:
AB:PVDF=95:3:2(重量比)で混合したスラリーをアルミニウム箔の集電体
に塗工したものを用いた。溶媒にはN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を用いた。正
極集電体への担持量は約8.5mg/cmとした。他はサンプル21~24と同様に作
製した。
For the positive electrode, the positive electrode active material (LCO) of Sample 31, acetylene black (AB), and polyvinylidene fluoride (PVDF) (manufactured by Solvay, product name; GE51305) were used as LCO:
A current collector made of aluminum foil was coated with a slurry of AB:PVDF=95:3:2 (weight ratio). N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used as the solvent. The amount supported on the positive electrode current collector was about 8.5 mg/cm 2 . Others were prepared in the same manner as Samples 21-24.

まずサンプル31の正極活物質を用いた二次電池について、初期特性およびレート特性を
測定した。
First, the initial characteristics and rate characteristics of the secondary battery using the positive electrode active material of Sample 31 were measured.

初回充放電特性の測定は、充電をCC/CV、0.2C、4.55V、0.05Cカット
オフで行った。放電をCC、0.2C、3.0Vカットオフで行った。なお1C=160
mAh/gとした。測定温度は25℃とした。
The initial charge/discharge characteristics were measured by charging with CC/CV, 0.2C, 4.55V, and 0.05C cutoff. Discharge was performed at CC, 0.2C, 3.0V cutoff. Note that 1C=160
mAh/g. The measurement temperature was 25°C.

初回充放電後にレート容量を測定した。放電レートを変化させ、放電レート以外は初回充
放電と同じ条件で、0.2C充電/0.2C放電、0.2C充電/0.5C放電、0.2
C充電/1.0C放電、0.2C充電/2.0C放電、の順で測定した。測定温度は25
℃とした。
The rate capacity was measured after the initial charge and discharge. 0.2C charge/0.2C discharge, 0.2C charge/0.5C discharge, 0.2C charge/0.2C discharge, 0.2C charge/0.5C discharge, 0.2C charge/0.5C discharge under the same conditions as the first charge/discharge except for the discharge rate
Measurement was performed in the order of C charge/1.0C discharge and 0.2C charge/2.0C discharge. Measured temperature is 25
°C.

初期特性およびレート容量を測定した結果を表3および図22に示す。 Table 3 and FIG. 22 show the results of measuring the initial characteristics and rate capacity.

Figure 0007295984000003
Figure 0007295984000003

図22(A)は、表1のレート容量をグラフにしたものである。図22(B)は、表3の
0.2Cの容量で規格化したレート容量をグラフにしたものである。
FIG. 22A is a graph of the rate capacities of Table 1. FIG. FIG. 22B is a graph of the rate capacity normalized by the capacity of 0.2C in Table 3. In FIG.

[サイクル特性]
サイクル特性では、充電をCC/CV、1.0C、4.55V、0.05Cカットオフ、
放電をCC、1.0C、3.0Vカットオフで行った。測定温度は45℃とした。測定し
たサイクル特性について放電容量維持率でグラフにしたものを図23に示す。
[Cycle characteristics]
In cycle characteristics, charge is CC/CV, 1.0C, 4.55V, 0.05C cutoff,
Discharge was performed at CC, 1.0C, 3.0V cutoff. The measurement temperature was 45°C. FIG. 23 shows a graph of the measured cycle characteristics in terms of the discharge capacity retention rate.

サイクル特性測定において、10サイクル時点の放電容量維持率は100%であった。ま
た30サイクル時点の放電容量維持率は98%であった。また100サイクル時点の放電
容量維持率は79%であった。
In the measurement of cycle characteristics, the discharge capacity retention rate was 100% after 10 cycles. Also, the discharge capacity retention rate at the 30th cycle was 98%. Also, the discharge capacity retention rate at the 100th cycle was 79%.

また、サンプル31の正極活物質の比表面積を測定した結果は、0.13m/gであっ
た。
Moreover, the result of measuring the specific surface area of the positive electrode active material of Sample 31 was 0.13 m 2 /g.

また、サンプル31の正極活物質の粒度分布を測定した結果、平均粒径は25.5μm、
10%Dは13.5μm、50%Dは23.9μm、90%Dは56.4μmであった。
Further, as a result of measuring the particle size distribution of the positive electrode active material of Sample 31, the average particle size was 25.5 μm,
10% D was 13.5 μm, 50% D was 23.9 μm, and 90% D was 56.4 μm.

以上のように、本発明の一態様であるサンプル31の正極活物質粒子は、極めて良好な初
回充放電容量、レート容量およびサイクル特性を示すことが明らかになった。
As described above, it was found that the positive electrode active material particles of Sample 31, which is one embodiment of the present invention, exhibit extremely good initial charge/discharge capacity, rate capacity, and cycle characteristics.

以上の結果から、本発明の一態様である正極活物質粒子は、二次電池に用いた際に極めて
良好なサイクル特性を得られることが明らかとなった。
From the above results, it was found that the positive electrode active material particles, which is one embodiment of the present invention, can obtain extremely good cycle characteristics when used in a secondary battery.

100 活物質粒子
105 クラック
110 活物質粒子
111 粒子
150 点線
170 イソプロパノール
171 TTIP
172 TiOxゾル
173 乾燥ゲル
200 活物質層
201 グラフェン化合物
300 二次電池
301 正極缶
302 負極缶
303 ガスケット
304 正極
305 正極集電体
306 正極活物質層
307 負極
308 負極集電体
309 負極活物質層
310 セパレータ
100 active material particles 105 cracks 110 active material particles 111 particles 150 dotted line 170 isopropanol 171 TTIP
172 TiOx sol 173 dry gel 200 active material layer 201 graphene compound 300 secondary battery 301 positive electrode can 302 negative electrode can 303 gasket 304 positive electrode 305 positive electrode current collector 306 positive electrode active material layer 307 negative electrode 308 negative electrode current collector 309 negative electrode active material layer 310 separator

Claims (8)

正極キャップと電池缶との内側に、正極と、負極と、正極端子と、負極端子と、安全弁機構と、PTC素子と、を有する二次電池において、
前記正極は、前記正極端子に接続され、
前記正極端子は、前記安全弁機構に接続され、
前記安全弁機構は、前記PTC素子を介して、前記正極キャップと電気的に接続され、
前記負極は、前記負極端子に接続され、
前記負極端子は、前記電池缶に接続され、
前記正極は、表層部にマグネシウムおよびチタンを含む活物質粒子を複数有し、
前記複数の活物質粒子には、X線回折分析において、結晶子の大きさが1μm以上である活物質粒子が含まれる、
二次電池。
A secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a positive electrode terminal, a negative electrode terminal, a safety valve mechanism, and a PTC element inside a positive electrode cap and a battery can,
the positive electrode is connected to the positive electrode terminal;
The positive electrode terminal is connected to the safety valve mechanism,
The safety valve mechanism is electrically connected to the positive electrode cap via the PTC element,
the negative electrode is connected to the negative electrode terminal;
the negative terminal is connected to the battery can,
The positive electrode has a plurality of active material particles containing magnesium and titanium in the surface layer,
The plurality of active material particles include active material particles having a crystallite size of 1 μm or more in X-ray diffraction analysis.
secondary battery.
請求項1において、
前記安全弁機構は、前記蓄電池の内圧が所定の値を超えた場合に、前記正極キャップと前記正極との電気的な接続を遮断する機能を有する、
二次電池。
In claim 1,
The safety valve mechanism has a function of interrupting the electrical connection between the positive electrode cap and the positive electrode when the internal pressure of the storage battery exceeds a predetermined value.
secondary battery.
請求項1又は請求項2において、
前記PTC素子は、温度が上昇した場合に抵抗が増大し、電流量を制御する機能を有する、
二次電池。
In claim 1 or claim 2,
The PTC element has a function of increasing the resistance when the temperature rises and controlling the amount of current,
secondary battery.
請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記PTC素子は、チタン酸バリウムを有する、
二次電池。
In any one of claims 1 to 3,
The PTC element comprises barium titanate,
secondary battery.
複数の二次電池と、温度制御装置と、第1の導電板と、第2の導電板と、を有するモジュールにおいて、
前記複数の二次電池のそれぞれは、導線に電気的に接続され、かつ前記第1の導電板と前記第2の導電板との間に挟まれ、
前記温度制御装置は、前記複数の二次電池の間に設けられ、
前記温度制御装置は、前記複数の二次電池の温度を制御する機能を有し、
前記複数の二次電池は、正極キャップと電池缶との内側に、正極と、負極と、正極端子と、負極端子と、安全弁機構と、PTC素子と、を有し、
前記正極は、前記正極端子に接続され、
前記正極端子は、前記安全弁機構に接続され、
前記安全弁機構は、前記PTC素子を介して、前記正極キャップと電気的に接続され、
前記負極は、前記負極端子に接続され、
前記負極端子は、前記電池缶に接続され、
前記正極は、表層部にマグネシウムおよびチタンを含む活物質粒子を複数有し、
前記複数の活物質粒子には、X線回折分析において、結晶子の大きさが1μm以上である活物質粒子が含まれる、
モジュール。
In a module having a plurality of secondary batteries, a temperature control device, a first conductive plate, and a second conductive plate,
each of the plurality of secondary batteries is electrically connected to a conductor and sandwiched between the first conductive plate and the second conductive plate;
The temperature control device is provided between the plurality of secondary batteries,
The temperature control device has a function of controlling the temperature of the plurality of secondary batteries,
The plurality of secondary batteries have a positive electrode, a negative electrode, a positive electrode terminal, a negative electrode terminal, a safety valve mechanism, and a PTC element inside the positive electrode cap and the battery can,
the positive electrode is connected to the positive electrode terminal;
The positive electrode terminal is connected to the safety valve mechanism,
The safety valve mechanism is electrically connected to the positive electrode cap via the PTC element,
the negative electrode is connected to the negative electrode terminal;
the negative terminal is connected to the battery can,
The positive electrode has a plurality of active material particles containing magnesium and titanium in the surface layer,
The plurality of active material particles include active material particles having a crystallite size of 1 μm or more in X-ray diffraction analysis.
module.
請求項5において、
前記安全弁機構は、前記蓄電池の内圧が所定の値を超えた場合に、前記正極キャップと前記正極との電気的な接続を遮断する機能を有する、
モジュール。
In claim 5,
The safety valve mechanism has a function of interrupting the electrical connection between the positive electrode cap and the positive electrode when the internal pressure of the storage battery exceeds a predetermined value.
module.
請求項5又は請求項6において、
前記PTC素子は、温度が上昇した場合に抵抗が増大し、電流量を制御する機能を有する、
モジュール。
In claim 5 or claim 6,
The PTC element has a function of increasing the resistance when the temperature rises and controlling the amount of current,
module.
請求項5乃至請求項7のいずれか一において、
前記PTC素子は、チタン酸バリウムを有する、
モジュール。
In any one of claims 5 to 7,
The PTC element comprises barium titanate,
module.
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