JPH06310174A - Lithium secondary battery and its manufacture - Google Patents

Lithium secondary battery and its manufacture

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JPH06310174A
JPH06310174A JP5102743A JP10274393A JPH06310174A JP H06310174 A JPH06310174 A JP H06310174A JP 5102743 A JP5102743 A JP 5102743A JP 10274393 A JP10274393 A JP 10274393A JP H06310174 A JPH06310174 A JP H06310174A
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negative electrode
positive electrode
lithium
secondary battery
lithium secondary
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総一郎 川上
Shinya Mishina
伸也 三品
Naoya Kobayashi
直哉 小林
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Abstract

PURPOSE:To obtain a battery whose cyclic life is long by processing the surface of a negative electrode faced to a positive electrode with a specified compound. CONSTITUTION:When the surface of a negative electrode current collector 100 containing negative electrode active material, which is faced to a positive electrode current collector 103 containing at least, positive electrode active material 104, is processed by a compound containing hydroxyl group or carboxyl group, the dendrite growth of lithium at the time of charging is controlled so as to allow a negative electrode to be restrained from being shortcircuited to a positive electrode, so that a battery can thereby be obtained, the cyclic life of charge/discharge of which is long. Moreover, metallic lithium can be used as negative electrode active material, and the battery high in energy density can thereby be formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、リチウムを負極に用い
るリチウム二次電池に関する。特に、充放電の繰り返し
によって発生するリチウムのデンドライトを抑えた長寿
命のリチウム二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery using lithium as a negative electrode. In particular, the present invention relates to a long-life lithium secondary battery in which dendrite of lithium generated by repeated charging / discharging is suppressed.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、CO2 の増加による温室効果等で
地球の温暖化が生じることが予測され、新たな火力発電
所の建設が難しくなってくると予想される。そのため、
発電した電力の有効利用として夜間電力を一般家庭等に
設置した二次電池に蓄えて負荷を平準し効率よく使用す
る、いわゆるロードレベリングを行うことが考案されて
いる。また、大気汚染物質を排出しない電気自動車のた
めの高エネルギー密度の二次電池の開発の要求、ブック
型パーソナルコンピューターやワードプロセッサー、ビ
デオカメラ、携帯電話などのポータブル機器の電源に高
性能な二次電池の要求がますます高まっている。
2. Description of the Related Art Recently, it is expected that global warming will occur due to the greenhouse effect due to an increase in CO 2 and the construction of a new thermal power plant will become difficult. for that reason,
As an effective use of generated power, so-called load leveling has been devised, in which night power is stored in a secondary battery installed in a general household or the like to level the load and use it efficiently. Also, there is a demand for the development of high energy density secondary batteries for electric vehicles that do not emit air pollutants, and high performance secondary batteries for powering portable devices such as book-type personal computers, word processors, video cameras, and mobile phones. The demand for is increasing.

【0003】上記高性能の二次電池としてリチウムイオ
ンを層間化合物に導入したものを正極活物質に、負極活
物質にカーボンを用いたロッキングチェアー型リチウム
イオン電池の開発が進み、一部実用化されつつある。し
かし、リチウムイオン電池は、金属リチウムを負極活物
質に使用するリチウム電池本来の特徴である高エネルギ
ー密度を達成していない。いまだ、リチウム金属を負極
に用いる高容量のリチウム二次電池が実用化されていな
いのは、充放電の繰り返しによって発生し短絡の主原因
となるリチウムのデンドライト(樹脂状結晶)の発生を
抑えることに成功していないためと考えられる。リチウ
ムのデンドライトが成長して、負極と正極が短絡すると
電池の持つエネルギーが短時間で消費されるために発熱
する。その発熱により、電解液の溶媒が分解、ガスを発
生し電池内の内圧が高まり爆発する場合や、あるいは発
火するといった事故が希に発生するという問題を有す
る。したがって、上記事故の発生しない安全な長寿命の
リチウム二次電池の開発が切望されている。
As the above high performance secondary battery, a rocking chair type lithium ion battery in which lithium ion is introduced into an intercalation compound as a positive electrode active material and carbon as a negative electrode active material has been developed and partially put into practical use. It's starting. However, the lithium ion battery has not achieved the high energy density which is the original feature of the lithium battery in which metallic lithium is used as the negative electrode active material. The reason why high-capacity lithium secondary batteries using lithium metal for the negative electrode have not been put to practical use is to suppress the generation of lithium dendrites (resin-like crystals), which are the main cause of short circuits due to repeated charging and discharging. It is thought that it is because it did not succeed. When the dendrite of lithium grows and the negative electrode and the positive electrode are short-circuited, the energy possessed by the battery is consumed in a short time and heat is generated. Due to the heat generation, the solvent of the electrolytic solution is decomposed, gas is generated, the internal pressure in the battery is increased, and the battery explodes, or an accident such as ignition occurs infrequently. Therefore, the development of a safe and long-life lithium secondary battery that does not cause the above-mentioned accident has been earnestly desired.

【0004】[0004]

【発明の目的】本発明は、上述の従来の問題点を解決
し、サイクル寿命の長いリチウム二次電池を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above conventional problems and provide a lithium secondary battery having a long cycle life.

【0005】[0005]

【発明の構成及び作用】本発明者は、上記従来の問題点
を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、リチウム負極表
面をリチウムと緩やかに反応する水酸基あるいはカルボ
キシル基を有する化合物で被覆処理することによって、
デンドライトが成長しやすい突起部をなくすと同時に水
分との反応性を抑えることによりリチウム負極へのデン
ドライトの発生が抑えられることを見いだした。
The present inventor has conducted extensive studies in order to solve the above conventional problems, and as a result, coats the surface of a lithium negative electrode with a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group that slowly reacts with lithium. By
It was found that the generation of dendrites on the lithium negative electrode can be suppressed by eliminating the protrusions where the dendrites grow easily and suppressing the reactivity with water.

【0006】リチウムは水、、メチルアルコール、無機
酸と容易に反応して分解することが一般的に知られてい
る。
It is generally known that lithium easily reacts with water, methyl alcohol and an inorganic acid to decompose.

【0007】本発明者は、各種アルコール及び有機酸を
20重量%溶解させたテトラヒドロフラン溶液に0.2
5グラムの金属リチウムを浸し、反応させて、アルコー
ル及び有機酸の炭素数と反応終止時間(の対数)の関係
をプロットした場合、図4のようになり、炭素数4以上
のアルコール及び有機酸はリチウムと緩やかに反応し、
反応の制御が容易であることを見い出した。また、炭素
数の多いアルコール及び有機酸をリチウムと反応させた
場合には、微量水分との反応を抑える保護皮膜のような
ものが形成されていることがわかった。
The present inventor has found that 0.2% by weight of a tetrahydrofuran solution in which 20% by weight of various alcohols and organic acids are dissolved.
When 5 grams of metallic lithium was soaked and reacted to plot the relationship between the carbon number of the alcohol and the organic acid and the logarithm of the reaction end time, the result is as shown in FIG. 4, and the alcohol and the organic acid having 4 or more carbon atoms are plotted. Reacts slowly with lithium,
It was found that the reaction was easy to control. It was also found that when an alcohol and an organic acid having a large number of carbon atoms were reacted with lithium, a protective film such as a protective film for suppressing the reaction with a trace amount of water was formed.

【0008】本願発明のリチウム二次電池はリチウムの
負極活物質から構成される負極と、正極活物質から構成
させる正極と、前記正極と前記負極とをセパレーターに
よって電解質を介して分離したリチウム二次電池であっ
て、少なくとも正極と対向するリチウムの負極表面が水
酸基あるいはカルボキシル基を有する化合物で処理され
ているリチウム二次電池である。
The lithium secondary battery of the present invention is a lithium secondary battery in which a negative electrode composed of a lithium negative electrode active material, a positive electrode composed of a positive electrode active material, and the positive electrode and the negative electrode are separated by a separator through an electrolyte. The battery is a lithium secondary battery in which at least the surface of the negative electrode of lithium facing the positive electrode is treated with a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group.

【0009】また、前記水酸基を有する化合物がアルコ
ールや、グリコール、前記カルボキシル基を有する化合
物がカルボン酸であるリチウム二次電池である。
Also, the lithium secondary battery in which the compound having a hydroxyl group is alcohol or glycol, and the compound having a carboxyl group is carboxylic acid.

【0010】更に、前記水酸基あるいはカルボキシル基
を有する化合物が炭素数4以上であるリチウム二次電池
や、前記処理した表面が紫外線照射されているリチウム
二次電池である。
Further, it is a lithium secondary battery in which the compound having a hydroxyl group or a carboxyl group has 4 or more carbon atoms, and a lithium secondary battery in which the treated surface is irradiated with ultraviolet rays.

【0011】本願発明のリチウム二次電池の製造方法
は、リチウムの負極活物質から構成される負極、正極活
物質から構成される正極及びセパレーターを夫々形成す
る工程と、前記負極の少なくとも正極と対向する表面を
水酸基あるいはカルボキシル基を有する化合物の溶液中
に浸漬させる工程と、前記負極と前記正極でセパレータ
ーを挟持する工程と、前記負極と正極でセパレーターを
挟持したものに電解液を注入する工程と、を有するリチ
ウム二次電池の製造方法である。
The method for producing a lithium secondary battery of the present invention comprises the steps of forming a negative electrode composed of a negative electrode active material of lithium, a positive electrode composed of a positive electrode active material, and a separator, respectively, and facing at least the positive electrode of the negative electrode. A step of immersing the surface into a solution of a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group, a step of sandwiching the separator between the negative electrode and the positive electrode, and a step of injecting an electrolytic solution into the separator sandwiching the negative electrode and the positive electrode. And a method for manufacturing a lithium secondary battery having a.

【0012】また、本願発明の別のリチウム二次電池の
製造方法は、リチウムの負極活物質から構成される負
極、正極活物質から構成される正極及びセパレーターを
夫々形成する工程と、前記負極の少なくとも正極と対向
する表面を水酸基あるいはカルボキシル基を有する化合
物の溶液中に浸漬させる工程と、前記負極の表面を紫外
線照射する工程と、前記負極と前記正極でセパレーター
を挟持する工程と、前記負極と正極でセパレーターを挟
持したものに電解液を注入する工程と、を有するリチウ
ム二次電池の製造方法である。
Another method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention is the step of forming a negative electrode composed of a lithium negative electrode active material, a positive electrode composed of a positive electrode active material, and a separator, respectively, and At least immersing the surface facing the positive electrode in a solution of a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group, irradiating the surface of the negative electrode with ultraviolet light, sandwiching the separator between the negative electrode and the positive electrode, and the negative electrode. And a step of injecting an electrolytic solution into a separator in which a separator is sandwiched between positive electrodes, and a method for manufacturing a lithium secondary battery.

【0013】本願発明の更に別のリチウム二次電池の製
造方法は、リチウムの負極活物質から構成される負極、
正極活物質から構成される正極及びセパレーターを夫々
形成する工程と、前記負極の少なくとも正極と対向する
表面を水酸基あるいはカルボキシル基を有する化合物の
溶液中に浸漬させる工程と、前記負極をリチウムの融点
以下で熱処理する工程と、前記負極と前記正極でセパレ
ーターを挟持する工程と、前記負極と正極でセパレータ
ーを挟持したものに電解液を注入する工程と、を有する
リチウム二次電池の製造方法である。
Another method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention is a negative electrode composed of a lithium negative electrode active material,
A step of forming a positive electrode and a separator each composed of a positive electrode active material, a step of immersing at least the surface of the negative electrode facing the positive electrode in a solution of a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group, and the negative electrode below the melting point of lithium And a step of sandwiching a separator between the negative electrode and the positive electrode, and a step of injecting an electrolytic solution into the sandwiching separator between the negative electrode and the positive electrode.

【0014】本発明のリチウム二次電池の基本構成は、
少なくとも正極と対向する面が水酸基あるいはカルボキ
シル基を有する化合物で処理されているリチウム負極
と、セパレーター、正極活物質、電解質、負極活物質及
び正極活物質とそれぞれ電気的に接続している集電体か
らなる。図1に、本発明のリチウム二次電池の基本構成
図を示した。図1において100は負極集電体、101
は負極活物質(リチウムあるいはリチウム合金)を有す
る負極、102は表面処理によって形成されたの保護皮
膜、103は正極集電体、104は正極活物質を有する
正極、105は電解質溶液(電解液)、106は負極端
子、107は正極端子、108はセパレーター、109
は電池ケースである。放電反応では、電解液105中の
リチウムイオンが正極活物質104の層間に入り、それ
と同時に負極101から保護皮膜102を通して電解液
105中にリチウムイオンとして溶けでる。一方、充電
反応では、電解液105中のリチウムイオンが保護皮膜
102を通して負極101にリチウム金属として析出
し、同時に正極活物質104層間のリチウムが電解液中
105に溶け出す。
The basic structure of the lithium secondary battery of the present invention is
At least a surface facing the positive electrode is treated with a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group, a lithium negative electrode, and a collector, a positive electrode active material, an electrolyte, a negative electrode active material, and a current collector electrically connected to the positive electrode active material, respectively. Consists of. FIG. 1 shows a basic configuration diagram of the lithium secondary battery of the present invention. In FIG. 1, 100 is a negative electrode current collector, 101
Is a negative electrode having a negative electrode active material (lithium or lithium alloy), 102 is a protective film formed by surface treatment, 103 is a positive electrode current collector, 104 is a positive electrode having a positive electrode active material, and 105 is an electrolyte solution (electrolytic solution) , 106 is a negative electrode terminal, 107 is a positive electrode terminal, 108 is a separator, 109
Is a battery case. In the discharge reaction, lithium ions in the electrolytic solution 105 enter the layers of the positive electrode active material 104, and at the same time, are dissolved as lithium ions in the electrolytic solution 105 from the negative electrode 101 through the protective film 102. On the other hand, in the charging reaction, lithium ions in the electrolytic solution 105 are deposited as lithium metal on the negative electrode 101 through the protective film 102, and at the same time, lithium between the layers of the positive electrode active material 104 is dissolved in the electrolytic solution 105.

【0015】水酸基あるいはカルボキシル基を有する化合物 本発明の負極の表面処理をする水酸基あるいはカルボキ
シル基を有する化合物としては、アルコール、グリコー
ル、カルボン酸を用いる。これらの化合物の炭素数とし
ては、4以上であることが好ましい。炭素数が増すにつ
れ、リチウムとの反応性は低下する。炭素数の小さいメ
チルアルコールやエチルアルコールは、リチウムとの反
応性が高く、リチウム表面だけを処理するには適当では
ない。
Compound Having Hydroxyl Group or Carboxyl Group As the compound having a hydroxyl group or a carboxyl group for surface treatment of the negative electrode of the present invention, alcohol, glycol or carboxylic acid is used. The carbon number of these compounds is preferably 4 or more. As the carbon number increases, the reactivity with lithium decreases. Methyl alcohol and ethyl alcohol having a small carbon number have high reactivity with lithium and are not suitable for treating only the lithium surface.

【0016】上記アルコールの例としては、n−ブチル
アルコール、イソアミルアルコール、2−エチルブタノ
ール、n−オクチルアルコール、2−エチルヘキサノー
ル、などがある。
Examples of the above alcohols include n-butyl alcohol, isoamyl alcohol, 2-ethylbutanol, n-octyl alcohol, 2-ethylhexanol and the like.

【0017】上記グリコールの例としては、1,4−ブ
タンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘ
キサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、ピナコー
ル、シクロペンタン−1,2−ジオール、などが挙げら
れる。
Examples of the above glycol include 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, pinacol, cyclopentane-1,2-diol, and the like. Is mentioned.

【0018】上記カルボン酸としては、カプロン酸、ラ
ウリン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ソルビン酸、
などの樹脂酸が挙げられる。
Examples of the carboxylic acid include caproic acid, lauric acid, stearic acid, palmitic acid, sorbic acid,
Resin acids such as

【0019】負極の処理は、上記化合物を直接反応させ
る方法や、水分を除去した溶媒に溶解した希釈溶液に負
極を浸漬して引き上げた後乾燥する方法等、公知の方法
を用いればよい。
The negative electrode may be treated by a known method such as a method of directly reacting the above compound or a method of immersing the negative electrode in a dilute solution dissolved in a solvent from which water has been removed, pulling it up and then drying it.

【0020】リチウム負極の表面処理 負極のリチウム表面あるいはリチウム合金表面の処理
は、上記アルコールやグリコールやカルボン酸を適宜混
合したり濃度を選択して行う。
Surface Treatment of Lithium Negative Electrode The lithium surface or the lithium alloy surface of the negative electrode is treated by appropriately mixing the alcohol, glycol or carboxylic acid and selecting the concentration.

【0021】本発明の電池の構成部品である負極の表面
処理をより具体的に説明すると、水酸基あるいはカルボ
キシル基を有する化合物の溶液に、リチウムを浸漬し反
応させた後、引き上げて乾燥し、保護皮膜を負極の表面
に形成する。負極の表面に形成する処理層の膜厚は、電
池反応に関与するイオンの透過を阻害しない厚さである
ことが必要である。
The surface treatment of the negative electrode, which is a component of the battery of the present invention, will be described in more detail. Lithium is immersed in a solution of a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group for reaction, and then pulled up and dried to protect it. A film is formed on the surface of the negative electrode. The treatment layer formed on the surface of the negative electrode needs to have a thickness that does not impede the permeation of ions involved in the battery reaction.

【0022】又、生成物の皮膜は高分子量でないため膜
強度が弱く、保護皮膜を厚くさせ過ぎるとクラッチや脱
落が生じることがある。一方、生成物の皮膜が薄過ぎる
と、リチウムの凹凸の形状から十分、均一に被覆がなさ
れないため、10オングストロームから1ミクロンの範
囲が好ましく、50オングストロームから5000オン
グストロームの範囲がより好ましい。負極の表面に形成
する皮膜の膜厚調整は、反応時間または水酸基あるいは
カルボキシル基を有する化合物の濃度で調整する。表面
処理して形成される皮膜は、リチウムイオンのと透過性
をよくするために、処理溶液中に電池に用いる電解質を
溶解して、負極の表面処理を行ってもよい。
Further, since the film of the product is not high in molecular weight, the film strength is weak, and if the protective film is made too thick, a clutch or disengagement may occur. On the other hand, if the film of the product is too thin, the unevenness of lithium does not provide a sufficient and uniform coating. Therefore, the range of 10 angstrom to 1 micron is preferable, and the range of 50 angstrom to 5000 angstrom is more preferable. The film thickness of the film formed on the surface of the negative electrode is adjusted by the reaction time or the concentration of the compound having a hydroxyl group or a carboxyl group. In order to improve the lithium ion permeability of the film formed by the surface treatment, the electrolyte used in the battery may be dissolved in the treatment solution to perform the surface treatment of the negative electrode.

【0023】また、上記処理によって形成した保護皮膜
の強度を高めるため、リチウム負極表面の処理後紫外線
を照射したり、リチウムの融点以下で熱処理するのが望
ましい。
Further, in order to increase the strength of the protective film formed by the above treatment, it is desirable to irradiate the surface of the lithium negative electrode with ultraviolet rays or heat it at a temperature not higher than the melting point of lithium.

【0024】上述の方法で表面処理した保護皮膜を有す
る負極を用いることによって、充電時に析出するリチウ
ムが直接電解液と接触するのを防ぎ、充電時のデンドラ
イトの発生を抑えた二次電池を構成することができる。
結果として、充放電のサイクル寿命が長いリチウム二次
電池が得られる。また、上記処理を負極の表面に施すこ
とによって何らかの原因によって電池内に混入した水分
とリチウムとの反応性を抑えることができ、電池の性能
低下を防ぎ取り扱いも容易になる。
By using the negative electrode having the protective film surface-treated by the above-mentioned method, it is possible to prevent the lithium deposited during charging from directly contacting the electrolytic solution, and to form a secondary battery in which generation of dendrites during charging is suppressed. can do.
As a result, a lithium secondary battery having a long charge / discharge cycle life can be obtained. Further, by applying the above treatment to the surface of the negative electrode, it is possible to suppress the reactivity between water and lithium mixed in the battery due to any cause, and prevent the performance of the battery from being deteriorated, thus facilitating the handling.

【0025】負極活物質 負極の負極活物質101としては、金属リチウム以外
に、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ナトリウ
ム、カルシウム、亜鉛、鉛から選択される一種類以上の
元素を含有するリチウム合金も使用することがでる。
Negative Electrode Active Material As the negative electrode active material 101 of the negative electrode, a lithium alloy containing at least one element selected from magnesium, aluminum, potassium, sodium, calcium, zinc and lead in addition to metallic lithium is used. It is possible.

【0026】正極活物質 正極の正極活物質104としては、リチウムが層間に入
る、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化チタン、酸化
鉄、酸化バナジウム、酸化マンガン、酸化モリブデン、
酸化クロム、酸化タングステンなどの金属酸化物、ある
いは硫化モリブデン、硫化鉄、硫化チタンなどの金属硫
化物、オキシ水酸化鉄などの水酸化物、ポリアセチレ
ン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなど
の導電性ポリマーが使用できる。
[0026] As the positive electrode active material 104 of the positive electrode active material the positive electrode, lithium enters the interlayer, nickel oxide, cobalt oxide, titanium oxide, iron oxide, vanadium oxide, manganese oxide, molybdenum oxide,
Uses metal oxides such as chromium oxide and tungsten oxide, metal sulfides such as molybdenum sulfide, iron sulfide and titanium sulfide, hydroxides such as iron oxyhydroxide, and conductive polymers such as polyacetylene, polyaniline, polypyrrole and polythiophene. it can.

【0027】正極活物質の成形を容易にするために、場
合によってはポリプロピレンやポリエチレンやフッ素樹
脂などの耐溶剤性の樹脂を結着剤として用いる。より集
電を容易にするためには、導電体粉を成形時に混合した
ほうが好ましい。導電体粉の材料としては、各種カーボ
ン、銅、ニッケル、チタン、などが使用できる。
In order to facilitate the molding of the positive electrode active material, a solvent resistant resin such as polypropylene, polyethylene or fluororesin is used as a binder in some cases. In order to facilitate current collection, it is preferable to mix the conductor powder during molding. As the material of the conductor powder, various types of carbon, copper, nickel, titanium, etc. can be used.

【0028】(正極の被覆)充電時に短絡の要因となる
デンドライトの発生を防止するために、更に正極の表面
を、リチウムイオンが透過する皮膜で被覆した方が電池
のサイクル寿命を伸ばすことができる。
(Coating of Positive Electrode) In order to prevent generation of dendrite which causes a short circuit at the time of charging, it is possible to extend the cycle life of the battery by further coating the surface of the positive electrode with a film that allows lithium ions to pass therethrough. .

【0029】被覆材としては、大環状化合物誘導体のポ
リマー、芳香族炭化水素誘導体のポリマー、フッ素樹
脂、シリコーン樹脂、チタン樹脂、ポリオレフィン、あ
るいは無機酸化物、窒化物、炭化物、ハロゲン化物等が
使用できる。フッ素樹脂、ポリホスファゼン、無機酸化
物、窒化物、炭化物、ハロゲン化物などの難燃材または
不燃材での被覆は、さらにリチウム二次電池の安全性を
高めるのに有効である。
As the coating material, a macrocyclic compound derivative polymer, an aromatic hydrocarbon derivative polymer, a fluororesin, a silicone resin, a titanium resin, a polyolefin, or an inorganic oxide, a nitride, a carbide or a halide can be used. . Covering with a flame-retardant material or a non-combustible material such as a fluororesin, polyphosphazene, an inorganic oxide, a nitride, a carbide, or a halide is effective for further improving the safety of the lithium secondary battery.

【0030】セパレーター セパレーターとしては、負極を正極の短絡を防ぐ役割を
持っている。また、電解液を保持する役目を有する場合
もある。セパレーターは電池反応に関与するイオンが移
動できる細孔を有し、電解液に不溶で安定である必要が
あるため、ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン、フ
ッ素樹脂、などの不織布あるいはミクロポア構造の材料
のものが用いられる。また、微細孔を有する金属酸化物
フィルムあるいは金属酸化物を複合化した樹脂フィルム
も使用できる。特に多層状構造をした金属酸化物フィル
ムを使用した場合には、リチウムのデンドライトが貫通
しにくく、短絡防止に効果がある。難燃材であるフッ素
樹脂フィルムあるいは不燃材であるガラスや金属酸化物
フィルムを用いた場合には、より安全性を高めることが
できる。
Separator As a separator, it has a role of preventing a short circuit between the negative electrode and the positive electrode. It may also have a role of holding the electrolytic solution. Since the separator has pores through which the ions involved in the battery reaction can move, and must be insoluble and stable in the electrolytic solution, a non-woven fabric such as glass, polypropylene, polyethylene, fluororesin, or a material having a micropore structure is used. Used. Further, a metal oxide film having fine pores or a resin film in which a metal oxide is composited can also be used. In particular, when a metal oxide film having a multilayer structure is used, lithium dendrites are unlikely to penetrate, which is effective in preventing short circuits. When a fluororesin film which is a flame retardant material or a glass or metal oxide film which is a nonflammable material is used, the safety can be further enhanced.

【0031】電解質 電解質はそのままの状態で使用する場合のほかに、溶媒
に溶解した溶液や溶液にポリマーなどのゲル化剤を添加
して固定化したものを使用する。通常、溶媒に電解質を
溶かした電解質溶液(電解液)を多孔性のセパレーター
に保液させて使用する。
[0031] The electrolyte electrolyte in addition to the case of using as it is, to use those immobilized by adding a gelling agent such as a solution or solution polymer dissolved in a solvent. Usually, an electrolyte solution (electrolyte solution) in which an electrolyte is dissolved in a solvent is used while being retained in a porous separator.

【0032】電解質または電解液の導伝率は高ければ高
いほど好ましく、少なくとも25℃での導電率は1×1
-3S/cm以上であることが好ましく、5×10-3
/cm以上が好ましい。
The higher the conductivity of the electrolyte or electrolytic solution, the more preferable it is, and the conductivity at least at 25 ° C. is 1 × 1.
It is preferably 0 −3 S / cm or more, and 5 × 10 −3 S
/ Cm or more is preferable.

【0033】電解質には、リチウムイオン(Li+ )と
ルイス酸イオン(BF4 -、PF6 -、AsF6 -、C1
4 -)から成る塩、およびこれらの混合塩を用いること
ができる。上記支持電解質のほかには、ナトリウムイオ
ン、カリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオ
ン、などの陽イオンとルイス酸イオンとの塩も使用でき
る。上記塩は、減圧下で加熱したりして、十分な脱水と
脱酸素を行っておくことが望ましい。
The electrolyte contains lithium ions (Li + ) and Lewis acid ions (BF 4 , PF 6 , AsF 6 , C1).
It is possible to use salts of O 4 ) and mixed salts thereof. In addition to the above supporting electrolyte, a salt of a cation such as sodium ion, potassium ion, tetraalkylammonium ion and Lewis acid ion can also be used. It is desirable that the salt be heated under reduced pressure to be sufficiently dehydrated and deoxidized.

【0034】電解質の溶媒としては、アセトニトリル、
ベンゾニトル、プロピレンカーボネイト、エチレンカー
ボネート、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラ
ン、ニトロベンゼン、ジクロロエタン、ジエトキシエタ
ン、クロロベンゼン、γ−ブチロラクトン、ジオキソラ
ン、スルホラン、ニトロメタン、ジメチルサルファイ
ド、ジメチルサルオキシド、ジメトキシエタン、ギ酸メ
チル、3−メチル−2−オキダゾリジノン、2−メチル
テトラヒドロフラン、二酸化イオウ、塩化ホスホリル、
塩化チオニル、塩化スルフリルやこれらの混合液等が使
用できる。
As the solvent of the electrolyte, acetonitrile,
Benzonitol, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, tetrahydrofuran, nitrobenzene, dichloroethane, diethoxyethane, chlorobenzene, γ-butyrolactone, dioxolane, sulfolane, nitromethane, dimethylsulfide, dimethylsulfoxide, dimethoxyethane, methyl formate, 3-methyl- 2-Oxazolidinone, 2-methyltetrahydrofuran, sulfur dioxide, phosphoryl chloride,
Thionyl chloride, sulfuryl chloride, a mixed solution thereof or the like can be used.

【0035】上記溶媒は、活性アルミナ、モレキュラー
シーブ、五酸化リン、塩化カルシウムなどで脱水する
か、溶媒によっては、不活性ガス中でアルカリ金属共存
下で蒸留して不純物除去及び脱水をも行うことが好まし
い。
The solvent may be dehydrated with activated alumina, molecular sieves, phosphorus pentoxide, calcium chloride or the like, or depending on the solvent, it may be distilled in an inert gas in the presence of an alkali metal to remove impurities and dehydrate. Is preferred.

【0036】また、電解液の漏洩を防止するためにゲル
化するゲル化剤としては、電解液の溶媒を吸収して膨潤
するようなポリマーを用いるのが望ましく、ポリエチレ
ンオキサイドやポリビニルアルコール、ポリアクリルア
ミドなどのポリマーが好ましい。
As the gelling agent that gels in order to prevent the leakage of the electrolytic solution, it is desirable to use a polymer that absorbs the solvent of the electrolytic solution and swells, such as polyethylene oxide, polyvinyl alcohol or polyacrylamide. Polymers such as

【0037】集電体 集電体100、103としては、繊維状、多孔状あるい
はメッシュ状のカーボン、ステンレススチール、チタ
ン、ニッケル、銅、アルミニウム、白金、金などが好ま
しい。
As the current collectors 100 and 103, fibrous, porous or mesh carbon, stainless steel, titanium, nickel, copper, aluminum, platinum, gold and the like are preferable.

【0038】(電池の形状及び構造)実際の電池として
は、偏平型や円筒型、直方形型、シート型などの電池の
形状がある。スパイラル構造円筒型では、負極と正極の
間にセパレーターをはさんで巻き電池ケースに収容する
ことによって電極面積を大きくすることができ、充放電
時に大電流を流すことができる。また、直方体型では、
二次電池を収納する機器の収納スペースを有効利用する
ことができる。構造としても、単層式と多層式などの構
造がある。
(Battery Shape and Structure) Actual batteries have a flat battery shape, a cylindrical battery shape, a rectangular battery shape, a sheet battery shape and the like. In the spiral structure cylindrical type, a separator is sandwiched between a negative electrode and a positive electrode and housed in a battery case, so that the electrode area can be increased and a large current can be passed during charging and discharging. Also, in the rectangular parallelepiped type,
The storage space of the device that stores the secondary battery can be effectively used. As for the structure, there are structures such as a single layer type and a multilayer type.

【0039】図2と図3は、それぞれ、単層式偏平型電
池、スパイラル構造円筒型電池の概略断面図の一例であ
る。図2と図3において、201は、負極活物質からな
る負極、203は保護皮膜、301は水酸基あるいはカ
ルボキシル基を有する化合物によって表面処理を施した
負極、202と302は負極集電体、303は正極集電
体、204と304は正極活物質からなる正極、206
と306は負極端子(負極キャップ)、207と307
は外装缶(正極缶)兼電池ケース、208と308は電
解液を保持したセパレーター、210と310は絶縁パ
ッキング、311は絶縁板、である。
2 and 3 are examples of schematic cross-sectional views of a single-layer flat type battery and a spiral structure cylindrical battery, respectively. 2 and 3, 201 is a negative electrode made of a negative electrode active material, 203 is a protective film, 301 is a negative electrode surface-treated with a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group, 202 and 302 are negative electrode current collectors, and 303 is Positive electrode current collector, 204 and 304 are positive electrodes made of positive electrode active material, 206
And 306 are negative terminals (negative cap), 207 and 307
Is an outer can (positive electrode can) and battery case, 208 and 308 are separators holding an electrolytic solution, 210 and 310 are insulating packings, 311 is an insulating plate.

【0040】図2や図3の電池の組立の一例としては、
表面処理を施し、保護皮膜203を有する負極201、
301と正極204、304でセパレーター208、3
08を挟んで正極缶207、307に組み込み、電解液
を注入した後、負極キャップ206、306と絶縁パッ
キング210、310を組み、かしめて電池を作製す
る。
As an example of assembling the battery of FIGS. 2 and 3,
A negative electrode 201 which has been subjected to a surface treatment and has a protective film 203,
301 and the positive electrodes 204, 304 are separators 208, 3
After being assembled in the positive electrode cans 207 and 307 with sandwiching 08, and injecting an electrolytic solution, the negative electrode caps 206 and 306 and the insulating packings 210 and 310 are assembled and caulked to manufacture a battery.

【0041】なお、リチウム二次電池の材料の調製、及
び電池の組み立ては、水分が十分除去された乾燥空気
中、あるいは乾燥不活性ガス中で行うのが好ましい。
The preparation of the material for the lithium secondary battery and the assembly of the battery are preferably carried out in dry air from which water is sufficiently removed or in dry inert gas.

【0042】電池ケース 電池ケースには、出力端子を兼用する金属材の外装缶の
ほか、プラスチックの樹脂部材であるケースも使用する
ことができる。
Battery Case As the battery case, in addition to a metal outer can that also serves as an output terminal, a case made of a plastic resin member can be used.

【0043】実際の電池の外装缶である正極缶207、
307やキャップである206、306の材料として
は、ステンレススチール、特にチタンクラッドステンレ
スや銅クラッドステンレス、ニッケルメッキ銅板などが
用いられる。
The positive electrode can 207, which is the outer can of the actual battery,
As the material for 307 and the caps 206 and 306, stainless steel, particularly titanium clad stainless steel, copper clad stainless steel, nickel-plated copper plate, or the like is used.

【0044】図2と図3では正極缶207、307が電
池ケース及び出力端子を兼ねているが、電池ケースの材
質としては、ステンレススチール以外にもアルミニウム
などの金属、ポリプロピレンなどのプラスチック、ある
いは金属やガラス繊維とプラスチックの複合材を用いる
ことができる。
In FIGS. 2 and 3, the positive electrode cans 207 and 307 also serve as the battery case and the output terminal. As the material of the battery case, metal such as aluminum, plastic such as polypropylene, or metal other than stainless steel can be used. Alternatively, a composite material of glass fiber and plastic can be used.

【0045】絶縁パッキング 絶縁パッキング210、310の材料としては、フッ素
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスルフォン樹脂、各種ゴム
などが使用できる。
[0045] As the material for the insulating packing insulating packing 210 and 310, fluorine resins, polyamide resins, polysulfone resins, and various rubbers can be used.

【0046】封口 封口方法としては、絶縁パッキングなどのガスケットを
用いたかしめ以外にも、接着剤、溶接、半田付け、ガラ
ス封管などの方法が用いることができる。
[0046] As the sealing sealing method, in addition to caulking using a gasket such as insulating packing also adhesives, welding, soldering, it can be used a method such as a glass sealed tube.

【0047】絶縁板 電池内の絶縁隔離のために使用する絶縁板311の材料
としては、各種有機樹脂材料やセラミックスが用いられ
る。
[0047] As a material of the insulating plate 311 used for the insulating isolation within the insulation board battery, various organic resin materials and ceramics are used.

【0048】安全弁 図2と図3には図示されていないが、電池の内圧が高ま
ったときの安全策としては、ゴム、スプリング、金属ボ
ールなどを利用した安全弁を設ける。
Safety valve Although not shown in FIGS. 2 and 3, as a safety measure when the internal pressure of the battery increases, a safety valve using rubber, springs, metal balls or the like is provided.

【0049】[0049]

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples. The present invention is not limited to these examples.

【0050】(実施例1)組立が容易な図2の構成の偏
平型のリチウム二次電池を作製した。なお、材料の調製
と組み立ては、乾燥アルゴン中で行った。
(Example 1) A flat type lithium secondary battery having the structure shown in FIG. The materials were prepared and assembled in dry argon.

【0051】まず、乾燥アルゴンガス雰囲気中で、リチ
ウム金属箔に裏面側からリード付きチタンメッシュの負
極集電体202を圧着し、ソルビン酸(20重量%)と
四フッ化ホウ酸リチウム(2重量%)含有のテトラヒド
ロフラン溶液に浸漬した後、100℃で乾燥し、紫外線
照射し皮膜を5000オングストロームに形成して表面
処理を施した負極201を調製した。
First, in a dry argon gas atmosphere, a negative electrode current collector 202 made of titanium mesh with a lead was pressure-bonded to a lithium metal foil from the back side, and sorbic acid (20% by weight) and lithium tetrafluoroborate (2% by weight) were attached. %)-Containing tetrahydrofuran solution, dried at 100 ° C., irradiated with ultraviolet rays to form a film of 5000 Å, and surface-treated to prepare a negative electrode 201.

【0052】正極活物質としては、電解二酸化マンガン
と炭酸リチウムを1:0.4の比率で混合した後、80
0℃で加熱してリチウム−マンガン酸化物を調製した。
調製したリチウム−マンガン酸化物にケッチェンブラッ
クと粉体フッ素樹脂塗料スーパーコナック(日本油脂
製)を混合した後、ニッケルメッシュに加圧成形し17
0℃の熱処理をして正極204を形成した。
As the positive electrode active material, electrolytic manganese dioxide and lithium carbonate were mixed in a ratio of 1: 0.4, and then 80
A lithium-manganese oxide was prepared by heating at 0 ° C.
Ketjen black and powder fluororesin paint Super Konak (made by NOF CORPORATION) were mixed with the prepared lithium-manganese oxide, and then pressure-molded on a nickel mesh.
Heat treatment was performed at 0 ° C. to form the positive electrode 204.

【0053】セパレーター208は、アルミナフィルム
とポリプロピレン不織布をポリプロピレンの微孔セパレ
ーターをサンドイッチしたものを用いた。
As the separator 208, an alumina film and a polypropylene non-woven fabric sandwiched between polypropylene micropore separators were used.

【0054】電解液には、プロピレンカーボネート(P
C)とジメトキシエタン(DME)の等量混合溶媒に、
四フッ化ホウ酸リチウム塩を1M(mo1/1)溶解し
たものを使用した。
The electrolytic solution contains propylene carbonate (P
C) and dimethoxyethane (DME) in an equal amount mixed solvent,
A solution of lithium tetrafluoroborate salt dissolved in 1 M (mo1 / 1) was used.

【0055】組立は、負極201と正極204の間にセ
パレーター208をはさみ、チタンクラッドのステンレ
ス材の正極缶207に挿入して、電解液を注入した後、
チタンクラッドのステンレス材の負極キャップ206と
フッ素樹脂ゴムの絶縁パッキング210で密閉して、リ
チウム二次電池を作製した。
For the assembly, a separator 208 is sandwiched between the negative electrode 201 and the positive electrode 204, inserted into a positive electrode can 207 made of a titanium clad stainless material, and an electrolytic solution is injected.
A lithium secondary battery was produced by sealing with a negative electrode cap 206 made of a titanium clad stainless material and an insulating packing 210 made of fluororesin rubber.

【0056】(実施例2)実施例1と同様にして、材料
の調製と組立を乾燥アルゴン中で行い図2の電池を作製
した。
Example 2 In the same manner as in Example 1, the materials were prepared and assembled in dry argon to produce the battery shown in FIG.

【0057】まず、乾燥アルゴンガス雰囲気中で、リチ
ウム金属箔に裏面側からリード付きチタンメッシュの負
極集電体202を圧着し、n−オクチルアルコール(3
0重量%)のテトラヒドロフラン溶液に浸漬した後、1
00℃で乾燥し、紫外線照射し皮膜を1500オングス
トローム形成して、表面処理を施した負極201を調製
した。
First, in a dry argon gas atmosphere, a negative electrode current collector 202 of a titanium mesh with a lead was pressure-bonded to a lithium metal foil from the back side, and n-octyl alcohol (3
0% by weight) in tetrahydrofuran solution, then 1
The film was dried at 00 ° C., irradiated with ultraviolet rays to form a film having a thickness of 1500 Å, and a surface-treated negative electrode 201 was prepared.

【0058】正極活物質としては、電解二酸化マンガン
と炭酸リチウムを1:0.4の比率で混合した後、80
0℃で加熱してリチウム−マンガン酸化物を調製した。
調製したリチウム−マンガン酸化物にケッチェンブラッ
クと粉体フッ素樹脂塗料スーパーコナック(日本油脂
製)を混合した後、ニッケルメッシュに加圧成形し17
0℃の熱処理をして正極204を形成した。
As the positive electrode active material, electrolytic manganese dioxide and lithium carbonate were mixed in a ratio of 1: 0.4, and then 80
A lithium-manganese oxide was prepared by heating at 0 ° C.
Ketjen black and powder fluororesin paint Super Konak (made by NOF CORPORATION) were mixed with the prepared lithium-manganese oxide, and then pressure-molded on a nickel mesh.
Heat treatment was performed at 0 ° C. to form the positive electrode 204.

【0059】セパレーター208は、ポリプロピレン不
織布をポリプロピレンの微孔セパレーターをサンドイッ
チしたものを用いた。
As the separator 208, a polypropylene nonwoven fabric sandwiched with polypropylene micropore separators was used.

【0060】電解液には、プロピレンカーボネート(P
C)とジメトキシエタン(DME)の等量混合溶媒に、
四フッ化ホウ酸リチウム塩を1M(mo1/1)溶解し
たものを使用し、実施例1と同様の操作で、リチウム二
次電池を作製した。
The electrolytic solution contains propylene carbonate (P
C) and dimethoxyethane (DME) in an equal amount mixed solvent,
Lithium tetrafluoroborate salt was dissolved in 1M (mo1 / 1), and a lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.

【0061】(実施例3)実施例1と同様にして、材料
の調製と組立を乾燥アルゴン中で行い図2の電池を作製
した。
Example 3 In the same manner as in Example 1, the materials were prepared and assembled in dry argon to produce the battery shown in FIG.

【0062】まず、乾燥アルゴンガス雰囲気中で、リチ
ウム金属箔に裏面側からリード付きチタンメッシュの負
極集電体202を圧着し、1,4−ブタンジオール(1
0重量%)とシクロペンタン−1,2−ジオール(10
重量%)のテトラヒドロフラン溶液に浸漬した後、10
0℃で乾燥し、紫外線照射し皮膜を200オングストロ
ーム形成して、リチウム負極201を調製した。
First, in a dry argon gas atmosphere, a negative electrode current collector 202 of a titanium mesh with a lead was pressure-bonded to a lithium metal foil from the back side, and 1,4-butanediol (1
0% by weight) and cyclopentane-1,2-diol (10
10% by weight in a tetrahydrofuran solution of 10% by weight
A lithium negative electrode 201 was prepared by drying at 0 ° C. and irradiating with ultraviolet rays to form a film having a thickness of 200 Å.

【0063】正極活物質としては、電解二酸化マンガン
と炭酸リチウムを1:0.4の比率で混合した後、80
0℃で加熱してリチウム−マンガン酸化物を調製した。
調製したリチウム−マンガン酸化物にケッチェンブラッ
クとテトラフルオロエチレン粉を混合した後、ニッケル
メッシュに加圧成形し250℃の熱処理をして正極20
4を形成した。
As the positive electrode active material, electrolytic manganese dioxide and lithium carbonate were mixed in a ratio of 1: 0.4, and then 80
A lithium-manganese oxide was prepared by heating at 0 ° C.
The prepared lithium-manganese oxide was mixed with Ketjen black and tetrafluoroethylene powder, and then pressed into a nickel mesh and heat-treated at 250 ° C. to obtain a positive electrode 20.
4 was formed.

【0064】セパレーター208は、ポリプロピレン不
織布をポリプロピレンの微孔セパレーターをサンドイッ
チしたものを用いた。
As the separator 208, a polypropylene nonwoven fabric sandwiched with polypropylene micropore separators was used.

【0065】電解液には、プロピレンカーボネート(P
C)とジメトキシエタン(DME)の等量混合溶媒に、
四フッ化ホウ酸リチウム塩を1M(mo1/1)溶解し
たものを使用し、実施例1と同様の操作で、リチウム二
次電池を作製した。
The electrolytic solution contains propylene carbonate (P
C) and dimethoxyethane (DME) in an equal amount mixed solvent,
Lithium tetrafluoroborate salt was dissolved in 1M (mo1 / 1), and a lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.

【0066】各皮膜の膜厚は、10秒〜5分の間で調整
し、それぞれ形成した。
The film thickness of each film was adjusted for 10 seconds to 5 minutes to form each film.

【0067】上記実施例で作製したリチウム二次電池の
性能を比較評価するために、以下の比較例の電池を作製
した。
In order to compare and evaluate the performance of the lithium secondary batteries manufactured in the above examples, the batteries of the following comparative examples were manufactured.

【0068】(比較例1)ニッケルメッシュを圧着した
金属リチウム箔をそのまま負極として使用した以外は、
実施例3と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
(Comparative Example 1) Except that the metallic lithium foil crimped with nickel mesh was directly used as the negative electrode.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 3.

【0069】(二次電池の性能評価)実施例1、2、3
及び比較例1で作製したリチウム二次電池の性能評価を
以下の条件で充放電サイクル試験を行い、比較例1のリ
チウム二次電池と比較して性能を評価した。
(Evaluation of Performance of Secondary Battery) Examples 1, 2, 3
The lithium secondary battery manufactured in Comparative Example 1 was subjected to a charge / discharge cycle test under the following conditions, and the performance was evaluated in comparison with the lithium secondary battery in Comparative Example 1.

【0070】充放電サイクル試験の条件は、0.2C
(容量/時間の0.2倍の電流)の充放電、30分の休
憩時間、1.0Vのカットオフ電圧、とした。電池の充
放電装置には、北斗電工製HJ−101M6を使用し
た。なお、充放電サイクル試験は、放電より開始した。
又、電池容量は、3回目の放電量とし、サイクル寿命は
電池容量の60%を切ったサイクル回数とした。
The condition of the charge / discharge cycle test is 0.2C.
(Charge / discharge of 0.2 times the capacity / hour), a break time of 30 minutes, and a cutoff voltage of 1.0V. Hokuto Denko HJ-101M6 was used for the battery charging / discharging device. The charge / discharge cycle test was started from discharge.
The battery capacity was the amount of discharge at the third time, and the cycle life was the number of cycles below 60% of the battery capacity.

【0071】本発明の実施例1、2、3で作製したリチ
ウム二次電池と比較例1で作製したリチウム二次電池の
サイクル寿命に関する性能の評価結果を、比較例1の電
池の性能を1.0として、表1にまとめて示した。
The performance evaluation results regarding the cycle life of the lithium secondary batteries prepared in Examples 1, 2 and 3 of the present invention and the lithium secondary battery prepared in Comparative Example 1 are shown as the performance of the battery of Comparative Example 1. .0 and summarized in Table 1.

【0072】実施例1、2、3と比較例1を比較した表
1の評価結果より、本発明の構成によるリチウム二次電
池を採用することによって、サイクル寿命が伸びること
がわかった。
From the evaluation results of Table 1 comparing Examples 1, 2 and 3 with Comparative Example 1, it was found that the cycle life is extended by using the lithium secondary battery having the constitution of the present invention.

【0073】[0073]

【表1】 [Table 1]

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明によれば、充電時のリチウムのデ
ンドライト成長を抑制して、負極と正極が短絡するのを
抑え、充放電サイクル寿命の長いリチウム二次電池を作
製することが可能となる。さらに、金属リチウムを負極
活物質に使用できるため、エネルギー密度の高い二次電
池を作製することができる。また、表面処理したリチウ
ム箔を使用することで、処理しないものに比べて水分と
の反応性が低下するので、電池の組立工程での、リチウ
ムの取扱いが容易になる。
According to the present invention, it is possible to suppress the dendrite growth of lithium during charging, to prevent the negative electrode and the positive electrode from being short-circuited, and to manufacture a lithium secondary battery having a long charge / discharge cycle life. Become. Furthermore, since metallic lithium can be used as the negative electrode active material, a secondary battery with high energy density can be manufactured. Further, the use of the surface-treated lithium foil lowers the reactivity with water as compared with the untreated one, which facilitates the handling of lithium in the battery assembly process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のリチウム二次電池の基本構成図であ
る。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a lithium secondary battery of the present invention.

【図2】本発明の偏平型リチウム二次電池の概略断面図
である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a flat type lithium secondary battery of the present invention.

【図3】本発明の円筒型リチウム二次電池の概略断面図
である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a cylindrical lithium secondary battery of the present invention.

【図4】アルコール及び有機酸の炭素数と、金属リチウ
ムの反応終止時間の対数を表した図である。
FIG. 4 is a diagram showing the logarithm of the reaction end time of metallic lithium and the carbon number of alcohols and organic acids.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100、200、300 負極集電体 101 負極 102、203 表面処理によって形成されたイオン透
過性の保護皮膜 201、301 表面処理を施した負極 103、303 正極集電体 104、204、304 正極 105 電解質 106、206、306 負極端子 107、207、307 正極端子 108 セパレーター 208、308 電解液を保持したセパレーター 109 電池ケース 210、310 絶縁パッキング 311 絶縁板
100, 200, 300 Negative electrode current collector 101 Negative electrode 102, 203 Ion-permeable protective film 201, 301 formed by surface treatment 201, 301 Surface treated negative electrode 103, 303 Positive electrode current collector 104, 204, 304 Positive electrode 105 Electrolyte 106, 206, 306 Negative electrode terminal 107, 207, 307 Positive electrode terminal 108 Separator 208, 308 Separator holding electrolyte 109 Battery case 210, 310 Insulation packing 311 Insulation plate

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムの負極活物質から構成される負
極と、正極活物質から構成させる正極と、前記正極と前
記負極とをセパレーターによって電解質を介して分離し
たリチウム二次電池であって、 少なくとも正極と対向するリチウムの負極表面が水酸基
あるいはカルボキシル基を有する化合物で処理されてい
ることを特徴とするリチウム二次電池。
1. A lithium secondary battery in which a negative electrode composed of a negative electrode active material of lithium, a positive electrode composed of a positive electrode active material, and the positive electrode and the negative electrode are separated by a separator through an electrolyte, A lithium secondary battery in which the surface of the negative electrode of lithium facing the positive electrode is treated with a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group.
【請求項2】 前記水酸基を有する化合物がアルコール
であることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電
池。
2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the compound having a hydroxyl group is alcohol.
【請求項3】 前記水酸基を有する化合物がグリコール
であることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電
池。
3. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the compound having a hydroxyl group is glycol.
【請求項4】 前記カルボキシル基を有する化合物がカ
ルボン酸であることを特徴とする請求項1記載のリチウ
ム二次電池。
4. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the compound having a carboxyl group is a carboxylic acid.
【請求項5】 前記水酸基あるいはカルボキシル基を有
する化合物が炭素数4以上であることを特徴とする請求
項1記載のリチウム二次電池。
5. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the compound having a hydroxyl group or a carboxyl group has 4 or more carbon atoms.
【請求項6】 前記処理した表面が紫外線照射されてい
ることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池。
6. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the treated surface is irradiated with ultraviolet rays.
【請求項7】 前記処理した負極をリチウムの融点以下
で熱処理することを特徴とする請求項1記載のリチウム
二次電池。
7. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the treated negative electrode is heat-treated at a temperature not higher than the melting point of lithium.
【請求項8】 前記正極活物質からなる正極の少なくと
も負極と対向する表面がリチウムイオンを透過する皮膜
で被覆されていることを特徴とする請求項1記載のリチ
ウム二次電池。
8. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein at least a surface of the positive electrode made of the positive electrode active material facing the negative electrode is coated with a film that permeates lithium ions.
【請求項9】 前記皮膜が難燃材あるいは不燃材である
ことを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池。
9. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the film is a flame-retardant material or a non-combustible material.
【請求項10】 前記負極活物質がリチウム合金である
ことを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池。
10. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material is a lithium alloy.
【請求項11】 リチウムの負極活物質から構成される
負極、正極活物質から構成される正極及びセパレーター
を夫々形成する工程と、 前記負極の少なくとも正極と対向する表面を水酸基ある
いはカルボキシル基を有する化合物の溶液中に浸漬させ
る工程と、 前記負極と前記正極でセパレーターを挟持する工程と、 前記負極と正極でセパレーターを挟持したものに電解液
を注入する工程と、を有することを特徴とするリチウム
二次電池の製造方法。
11. A step of forming a negative electrode composed of a negative electrode active material of lithium, a positive electrode composed of a positive electrode active material, and a separator, respectively, and a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group on at least the surface of the negative electrode facing the positive electrode. The step of immersing the separator in the solution, the step of sandwiching the separator between the negative electrode and the positive electrode, and the step of injecting an electrolytic solution into the sandwiching the separator between the negative electrode and the positive electrode. Next battery manufacturing method.
【請求項12】 前記水酸基を有する化合物がアルコー
ルであることを特徴とする請求項11記載のリチウム二
次電池の製造方法。
12. The method for producing a lithium secondary battery according to claim 11, wherein the compound having a hydroxyl group is alcohol.
【請求項13】 前記水酸基を有する化合物がグリコー
ルであることを特徴とする請求項11記載のリチウム二
次電池の製造方法。
13. The method for producing a lithium secondary battery according to claim 11, wherein the compound having a hydroxyl group is glycol.
【請求項14】 前記カルボキシル基を有する化合物が
カルボン酸であることを特徴とする請求項11記載のリ
チウム二次電池の製造方法。
14. The method for producing a lithium secondary battery according to claim 11, wherein the compound having a carboxyl group is a carboxylic acid.
【請求項15】 前記水酸基あるいはカルボキシル基を
有する化合物が炭素数4以上であることを特徴とする請
求項11記載のリチウム二次電池の製造方法。
15. The method for producing a lithium secondary battery according to claim 11, wherein the compound having a hydroxyl group or a carboxyl group has 4 or more carbon atoms.
【請求項16】 リチウムの負極活物質から構成される
負極、正極活物質から構成される正極及びセパレーター
を夫々形成する工程と、 前記負極の少なくとも正極と対向する表面を水酸基ある
いはカルボキシル基を有する化合物の溶液中に浸漬させ
る工程と、 前記負極の表面を紫外線照射する工程と、 前記負極と前記正極でセパレーターを挟持する工程と、 前記負極と正極でセパレーターを挟持したものに電解液
を注入する工程と、を有することを特徴とするリチウム
二次電池の製造方法。
16. A step of forming a negative electrode composed of a negative electrode active material of lithium, a positive electrode composed of a positive electrode active material, and a separator, respectively, and a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group on at least the surface of the negative electrode facing the positive electrode. Step of immersing in the solution of, the step of irradiating the surface of the negative electrode with ultraviolet rays, the step of sandwiching the separator between the negative electrode and the positive electrode, and the step of injecting an electrolytic solution into the one in which the separator is sandwiched between the negative electrode and the positive electrode. And a method for manufacturing a lithium secondary battery, comprising:
【請求項17】 リチウムの負極活物質から構成される
負極、正極活物質から構成される正極及びセパレーター
を夫々形成する工程と、 前記負極の少なくとも正極と対向する表面を水酸基ある
いはカルボキシル基を有する化合物の溶液中に浸漬させ
る工程と、 前記負極をリチウムの融点以下で熱処理する工程と、 前記負極と前記正極でセパレーターを挟持する工程と、 前記負極と正極でセパレーターを挟持したものに電解液
を注入する工程と、を有することを特徴とするリチウム
二次電池の製造方法。
17. A step of forming a negative electrode composed of a negative electrode active material of lithium, a positive electrode composed of a positive electrode active material, and a separator, respectively, and a compound having a hydroxyl group or a carboxyl group on at least the surface of the negative electrode facing the positive electrode. The step of immersing the negative electrode in the solution, the step of heat-treating the negative electrode at a temperature equal to or lower than the melting point of lithium, the step of sandwiching the separator between the negative electrode and the positive electrode, and the injection of the electrolytic solution into the negative electrode and the positive electrode sandwiching the separator. The method of manufacturing a lithium secondary battery, comprising:
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