JPH11250938A - Lithium ion secondary battery - Google Patents
Lithium ion secondary batteryInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、放電容量及びレー
ト特性に優れたリチウムイオン二次電池に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion secondary battery having excellent discharge capacity and rate characteristics.
【0002】[0002]
【従来技術および発明が解決しようとする課題】近年、
リチウムイオン二次電池は、携帯電話や電子端末機など
の電源として広く使用されつつある。上記リチウムイオ
ン二次電池は、近年放電容量やサイクル特性などの電池
としての性能の点から、炭素材料からなる負極と、リチ
ウム遷移金属複合酸化物からなる正極と、有機溶媒とリ
チウム塩とからなる非水電解液との組み合わせが一般的
である。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years,
Lithium ion secondary batteries are being widely used as power sources for mobile phones and electronic terminals. In recent years, the lithium ion secondary battery has a negative electrode made of a carbon material, a positive electrode made of a lithium transition metal composite oxide, an organic solvent and a lithium salt, in view of performance as a battery such as discharge capacity and cycle characteristics. A combination with a non-aqueous electrolyte is common.
【0003】リチウムイオン二次電池においては、電池
の小型化及び高容量化を目標に開発が進められており、
この点からも上記の組合わせが最も好ましいと考えられ
ている。上記の組合わせにおいてさらに電池の小型化及
び高容量化を目指した場合には、一定の大きさの電池内
への活物質の充填量を増加すればよく、例えば、特開平
8−17471号公報には充填量を増加するため活物質
層の密度を高めることが開示されており、詳しくはリチ
ウムマンガン複合酸化物からなる正極活物質層の密度d
を2.85≦d≦3.2g/ccとすることが開示され
ている。[0003] Development of lithium ion secondary batteries has been pursued with the goal of reducing the size and increasing the capacity of the batteries.
From this point, the above combination is considered to be the most preferable. In order to further reduce the size and increase the capacity of the battery in the above combination, it is only necessary to increase the amount of the active material filled in a battery of a certain size. Discloses that the density of the active material layer is increased in order to increase the filling amount. Specifically, the density d of the positive electrode active material layer composed of a lithium manganese composite oxide is disclosed.
Is set to 2.85 ≦ d ≦ 3.2 g / cc.
【0004】しかし、上記のような高密度の活物質層を
有するリチウムイオン二次電池においては、充電容量に
対する放電容量の割合が低下するという問題、即ち、レ
ート特性に劣るという問題が新たに生じる。二次電池に
おいては充電容量に対する放電容量の割合は100%に
近いことが好ましいが、レート特性に劣る二次電池では
この放電容量の割合が低く、電流をうまく取り出せない
という問題がある。上記のような高密度の活物質層を有
するリチウムイオン二次電池においては、特に、大電流
での放電の際のレート特性に劣っており、充電容量に対
する放電容量の割合の低下が顕著であるという問題があ
る。However, in the lithium ion secondary battery having the high-density active material layer as described above, the problem that the ratio of the discharge capacity to the charge capacity decreases, that is, the problem that the rate characteristics are inferior arises. . In a secondary battery, the ratio of the discharge capacity to the charge capacity is preferably close to 100%. However, in a secondary battery having inferior rate characteristics, the ratio of the discharge capacity is low, and there is a problem that current cannot be taken out well. In a lithium ion secondary battery having a high-density active material layer as described above, in particular, the rate characteristics at the time of discharging at a large current are inferior, and the ratio of the discharging capacity to the charging capacity is significantly reduced. There is a problem.
【0005】本発明は、上記課題を解消するためになさ
れたものであり、放電容量及びレート特性に優れたリチ
ウムイオン二次電池を提供するものである。[0005] The present invention has been made to solve the above problems, and provides a lithium ion secondary battery having excellent discharge capacity and rate characteristics.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素材料から
なる活物質層を金属集電体上に形成してなる負極と、リ
チウム遷移金属複合酸化物からなる活物質層を金属集電
体上に形成してなる正極と、非水電解液とを有するリチ
ウムイオン二次電池において、負極における活物質層の
密度が1.38〜1.50g/cm3 であり、正極にお
ける活物質層の密度が3.00〜3.50g/cm3 で
あり、非水電解液の粘度が1.0〜4.0cPであるこ
とを特徴とするリチウムイオン二次電池によって、上記
課題を解決するものである。According to the present invention, there is provided a negative electrode comprising an active material layer made of a carbon material formed on a metal current collector, and an active material layer made of a lithium transition metal composite oxide. In a lithium ion secondary battery including the positive electrode formed above and a nonaqueous electrolyte, the density of the active material layer in the negative electrode is 1.38 to 1.50 g / cm 3 , This object is achieved by a lithium ion secondary battery having a density of 3.0 to 3.50 g / cm 3 and a nonaqueous electrolyte having a viscosity of 1.0 to 4.0 cP. is there.
【0007】本発明者らが研究した結果、従来の高密度
の電極活物質層を有するリチウムイオン二次電池がレー
ト特性に劣る原因として、その密度の大きさゆえ該電極
は電解液の浸透性に劣るためであることを見出した。そ
して、本発明者らは、高密度の電極活物質層と低粘度の
非水電解液との組合わせによって、高密度の活物質層に
対する非水電解液の浸透性を改善でき、放電容量及びレ
ート特性に優れたリチウムイオン二次電池とすることが
できることを見出し、本発明を完成させたのである。As a result of the research conducted by the present inventors, the reason that the conventional lithium ion secondary battery having a high-density electrode active material layer is inferior in the rate characteristic is that the electrode has a high permeability due to the high density. Was found to be inferior. Then, the present inventors can improve the permeability of the non-aqueous electrolyte into the high-density active material layer by combining the high-density electrode active material layer and the low-viscosity non-aqueous electrolyte. They have found that a lithium ion secondary battery having excellent rate characteristics can be obtained, and have completed the present invention.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下に本発明のリチウムイオン二
次電池について詳細に説明する。本発明において、負極
は炭素材料からなる活物質層を金属集電体上に形成して
なるものである。炭素材料としては各種天然や人造の炭
素材料が適用でき、例えば、ピッチコークスや石油コー
クスなどのコークス、黒鉛、熱分解炭素、炭素繊維、活
性炭などが挙げられ、その形状もファイバ状、鱗片状、
または球状など適宜の形状であってよい。本発明におい
ては、上記各種炭素材料のなかでも高容量化、サイクル
特性、及び安全性の点から特に、ファイバ状黒鉛が好適
に用いられる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a lithium ion secondary battery of the present invention will be described in detail. In the present invention, the negative electrode is obtained by forming an active material layer made of a carbon material on a metal current collector. As the carbon material, various natural and artificial carbon materials can be applied, for example, coke such as pitch coke and petroleum coke, graphite, pyrolytic carbon, carbon fiber, activated carbon, and the like.
Alternatively, it may have an appropriate shape such as a spherical shape. In the present invention, among the various carbon materials described above, in particular, fibrous graphite is preferably used from the viewpoint of high capacity, cycle characteristics, and safety.
【0009】上記炭素材料は、結着剤と共に金属集電体
上に積層され、負極活物質層を形成する。結着剤として
は通常用いられるものであれば特に制限はなく、例え
ば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフル
オライド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエ
ン系ポリマーなどが挙げられ、その配合量は上記炭素材
料100重量部に対して、2〜20重量部程度が好まし
い。The carbon material is laminated on a metal current collector together with a binder to form a negative electrode active material layer. The binder is not particularly limited as long as it is generally used, and examples thereof include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, and ethylene-propylene-diene-based polymers. It is preferably about 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight.
【0010】また、負極に用いられる金属集電体として
は、銅、ニッケル、銀、SUSなどが挙げられるが、電
池特性などの点から特に銅が好適に用いられる。その形
状は一般的に箔状であり、厚さは5〜50μm程度のも
のが好適に用いられる。また、本発明において箔状の金
属集電体は、エキスパンドメタルなどの一部空孔部を有
するものであってもよい。[0010] Examples of the metal current collector used for the negative electrode include copper, nickel, silver, and SUS. Copper is particularly preferably used in terms of battery characteristics and the like. The shape is generally a foil shape, and a thickness of about 5 to 50 μm is suitably used. Further, in the present invention, the foil-shaped metal current collector may be a material having a partially void portion such as an expanded metal.
【0011】負極活物質層の形成方法は、特に制限はな
く、例えば、上記炭素材料と結着剤とをN−メチル−2
−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状とし、
該ペーストを金属集電体の両面に均一の厚さに塗付し、
乾燥させて溶剤を揮発させた後、これをローラープレス
機などで圧延するなどして、厚さ50〜300μm程度
の活物質層を形成することなどが挙げられる。The method for forming the negative electrode active material layer is not particularly limited. For example, N-methyl-2
-Dispersed in a solvent such as pyrrolidone to form a paste,
Apply the paste to a uniform thickness on both sides of the metal current collector,
After drying and evaporating the solvent, the solvent is rolled with a roller press or the like to form an active material layer having a thickness of about 50 to 300 μm.
【0012】本発明において、上記のようにして形成さ
れた負極活物質層の密度は1.38〜1.50g/cm
3 である。密度が小さすぎると電池の高容量化が達成で
きないため好ましくなく、また、密度が大きすぎると電
解液が十分に含浸せず、所望の充放電容量が得られな
い、あるいはレート特性に劣るため好ましくない。In the present invention, the density of the negative electrode active material layer formed as described above is 1.38 to 1.50 g / cm.
3 If the density is too low, it is not preferable because a high capacity of the battery cannot be achieved, and if the density is too high, the electrolyte is not sufficiently impregnated, and a desired charge / discharge capacity cannot be obtained, or the rate characteristics are poor, so that it is preferable. Absent.
【0013】また、本発明において、正極はリチウム遷
移金属複合酸化物からなる活物質層を金属集電体上に形
成してなるものである。リチウム遷移金属複合酸化物に
おいて、遷移金属としては、Mn、Ni、Coのいずれ
かが好ましく、具体例を挙げると、例えば、リチウムコ
バルト複合酸化物としてはLiCoO2 が挙げられ、ま
た、LiCoX P1-X O2 やLiCoX Al1-X O2 、
LiCoX Mn1-X O2 、LiCoX Ni1-X O2 (0
<X<1)などのCoの一部を他の元素と置換したもの
などが挙げられる。また、リチウムマンガン複合酸化物
としてはLiMnO2 やLiMnX P1-X O2 (0<X
<1)などのMnの一部を他の元素(Al、P、Ni、
Coなど)と置換したものなどが挙げられる。また、リ
チウムニッケル複合酸化物としても同様に、LiNiO
2 、LiNiX P1-X O2 (0<X<1)などのMnの
一部を他の元素(Al、P、Mn、Coなど)と置換し
たものなどが挙げられる。In the present invention, the positive electrode is formed by forming an active material layer made of a lithium transition metal composite oxide on a metal current collector. In the lithium transition metal composite oxide, any of Mn, Ni, and Co is preferable as the transition metal, and specific examples include, for example, LiCoO 2 as the lithium cobalt composite oxide, and LiCo X P 1-X O 2 or LiCo X Al 1-X O 2 ,
LiCo X Mn 1-X O 2 , LiCo X Ni 1-X O 2 (0
<X <1) and the like in which a part of Co is replaced with another element. As the lithium manganese composite oxide, LiMnO 2 or LiMn X P 1 -X O 2 (0 <X
A part of Mn such as <1) is replaced with another element (Al, P, Ni,
Co and the like). Similarly, as the lithium nickel composite oxide, LiNiO
2 , LiNi X P 1 -X O 2 (0 <X <1) and the like, in which a part of Mn is replaced by another element (Al, P, Mn, Co, etc.).
【0014】上記のリチウム遷移金属複合酸化物は、結
着剤、導電剤と共に金属集電体上に積層され、正極活物
質層を形成する。結着剤としては上述の炭素材料と共に
用いられる結着剤と同様のものが挙げられ、導電剤とし
ては、通常電池用途に用いられるものであれば特に制限
はなく、各種黒鉛、カーボンブラックなどが挙げられ
る。結着剤の配合量は上記リチウム遷移金属複合酸化物
90重量部に対し2〜20重量部程度が好ましく、導電
剤の配合量は上記リチウム遷移金属複合酸化物90重量
部に対し2〜20重量部程度が好ましい。The above-mentioned lithium transition metal composite oxide is laminated on a metal current collector together with a binder and a conductive agent to form a positive electrode active material layer. The binder may be the same as the binder used together with the carbon material described above, and the conductive agent is not particularly limited as long as it is generally used for battery applications, and various graphites, carbon black, etc. No. The amount of the binder is preferably about 2 to 20 parts by weight based on 90 parts by weight of the lithium transition metal composite oxide, and the amount of the conductive agent is 2 to 20 parts by weight based on 90 parts by weight of the lithium transition metal composite oxide. Parts is preferred.
【0015】また、正極に用いられる金属集電体として
は、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなどが挙
げられるが、電池特性の点から特にアルミニウムが好適
に用いられる。その形状は一般的に箔状であり、厚さは
5〜50μm程度のものが好適に用いられる。また、本
発明において箔状の金属集電体は、エキスパンドメタル
などの一部空孔部を有するものであってもよい。As the metal current collector used for the positive electrode, aluminum, an aluminum alloy, titanium and the like can be cited, but aluminum is particularly preferably used from the viewpoint of battery characteristics. The shape is generally a foil shape, and a thickness of about 5 to 50 μm is suitably used. Further, in the present invention, the foil-shaped metal current collector may be a material having a partially void portion such as an expanded metal.
【0016】正極活物質層の形成方法は、特に制限はな
く、例えば、上記LiMO系(Mは遷移金属)複合酸化
物、結着剤、及び導電剤をN−メチル−2−ピロリドン
などの溶剤に分散させてペースト状とし、該ペーストを
金属集電体の両面に均一の厚さに塗付し、乾燥させて溶
剤を揮発させた後、これをローラープレス機などで圧延
するなどして、厚さ50〜300μm程度の活物質層を
形成することなどが挙げられる。The method for forming the positive electrode active material layer is not particularly limited. For example, the LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, a binder, and a conductive agent are mixed with a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. Into a paste, applied to a uniform thickness on both sides of the metal current collector, and dried to evaporate the solvent, by rolling it with a roller press or the like, For example, an active material layer having a thickness of about 50 to 300 μm is formed.
【0017】本発明において、上記のようにして形成さ
れた正極活物質層の密度は3.00〜3.50g/cm
3 である。密度が小さすぎると電池の高容量化が達成で
きないため好ましくなく、また、密度が大きすぎると電
解液が十分に含浸しない、あるいは電極巻回物を製造す
る時に活物質層に割れが生じて集電体から活物質が脱離
するため好ましくない。In the present invention, the positive electrode active material layer formed as described above has a density of 3.0 to 3.50 g / cm.
3 If the density is too low, high capacity of the battery cannot be achieved, which is not preferable.If the density is too high, the electrolyte is not sufficiently impregnated, or the active material layer is cracked at the time of manufacturing the wound electrode to collect. It is not preferable because the active material is detached from the conductor.
【0018】リチウムイオン二次電池は、上記負極及び
正極に加え、非水電解液を有するが、本発明においては
該非水電解液の粘度は1.0〜4.0cPである。粘度
が低すぎると、即ち低粘度溶媒を多量に配合すると、電
解液全体の誘電率が低下して電池特性が低下するため好
ましくなく、また、粘度が高すぎると電極の活物質層へ
の浸透性が劣るため好ましくない。なお、本発明におい
て粘度とは、JIS K 2283に準拠して20℃で
測定した値である。The lithium ion secondary battery has a non-aqueous electrolyte in addition to the negative electrode and the positive electrode. In the present invention, the viscosity of the non-aqueous electrolyte is 1.0 to 4.0 cP. If the viscosity is too low, that is, if a low-viscosity solvent is added in a large amount, the dielectric constant of the entire electrolytic solution is lowered and battery characteristics are deteriorated, which is not preferable. It is not preferable because of poor properties. In the present invention, the viscosity is a value measured at 20 ° C. in accordance with JIS K 2283.
【0019】リチウム二次電池の非水電解液は、通常、
有機溶媒とリチウム塩とからなり、有機溶媒としては高
誘電率溶媒と低粘度溶媒とを混合した混合溶媒が一般的
である。本発明においては、上記粘度を有する非水電解
液であれば特に制限はなく、高誘電率溶媒であるエチレ
ンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、ブチレンカ
ーボネイト、γ−ブチルラクトンなどと、低粘度溶媒で
あるジメチルカーボネイト、ジエチルカーボネイト、エ
チルメチルカーボネイト、1,2−ジメトキシエタン、
テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソランなどとを適
宜組み合わせて混合溶媒とし、該混合溶媒とリチウム塩
とからなる非水電解液とすればよい。なかでも、本発明
においては、放電容量及びレート特性の点から特に、エ
チレンカーボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジメ
チルカーボネイトからなる混合溶媒とリチウム塩とから
なる非水電解液が好ましい。非水電解液の溶媒を高誘電
率溶媒のエチレンカーボネイトと、低粘度溶媒のエチル
メチルカーボネイト及びジメチルカーボネイトとの組み
合わせにすることによって、非水電解液の電極活物質層
への浸透性を改善でき、かつ放電容量などの電池特性に
も優れる。The non-aqueous electrolyte of a lithium secondary battery is usually
A mixture of an organic solvent and a lithium salt is generally used as the organic solvent, in which a high dielectric constant solvent and a low viscosity solvent are mixed. In the present invention, there is no particular limitation as long as the non-aqueous electrolyte solution having the above viscosity, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone and the like having a high dielectric constant, and dimethyl carbonate being a low viscosity solvent , Diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane,
Tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, or the like may be appropriately combined to form a mixed solvent, and a nonaqueous electrolytic solution containing the mixed solvent and a lithium salt may be used. Among them, in the present invention, a non-aqueous electrolyte comprising a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate and a lithium salt is particularly preferable from the viewpoint of discharge capacity and rate characteristics. The permeability of the nonaqueous electrolyte into the electrode active material layer can be improved by combining the solvent of the nonaqueous electrolyte with ethylene carbonate as a high dielectric constant solvent and ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate as low viscosity solvents. Also, it has excellent battery characteristics such as discharge capacity.
【0020】上記の混合溶媒においては、放電容量及び
レート特性の点から特に、体積比でエチレンカーボネイ
ト1に対し、エチルメチルカーボネイト1.5〜2.
5、ジメチルカーボネイト0.7〜1.3の割合でそれ
ぞれの溶媒を混合することが好ましく、さらには、体積
比でエチレンカーボネイト1に対し、エチルメチルカー
ボネイト1.8〜2.2、ジメチルカーボネイト0.8
〜1.2の割合とするのがより好ましい。上記混合溶媒
において各溶媒の配合の割合が上記範囲を外れると、特
にエチレンカーボネイトの割合が減少すると放電容量が
低下する傾向にあり、また、特にエチレンカーボネイト
の割合が増加するとレート特性が低下する傾向にある。In the above-mentioned mixed solvent, from the viewpoint of the discharge capacity and the rate characteristics, in particular, the volume ratio of ethylene carbonate 1 to ethyl methyl carbonate 1.5 to 2.
5, it is preferable to mix the respective solvents at a ratio of 0.7 to 1.3 of dimethyl carbonate, and further, to ethylene carbonate 1 in a volume ratio of ethyl methyl carbonate 1.8 to 2.2, dimethyl carbonate 0 .8
It is more preferable to set the ratio to 1.2. When the proportion of each solvent in the mixed solvent is out of the above range, the discharge capacity tends to decrease particularly when the proportion of ethylene carbonate decreases, and the rate characteristic tends to decrease particularly when the proportion of ethylene carbonate increases. It is in.
【0021】また、非水電解液に用いられるリチウム塩
としては、通常用いられるものであれば特に制限はな
く、例えば、LiPF6 、LiCIO4 、LiBF4 、
LiAsF6 などが挙げられ、放電容量の点から特に、
LiPF6 、LiBF4 が好ましい。上記リチウム塩は
上記混合溶媒に対して、放電容量の点から特に、0.5
〜2mol/lの濃度で配合することが好ましく、中で
も特に0.7〜1.5mol/lの濃度とすることがよ
り好ましい。リチウム塩の濃度が0.5mol/l未満
であると放電容量が低下する傾向にあり、2mol/l
を超えると放電容量が低下する傾向にあり、また、非水
電解液の粘度が上昇して電極活物質層への浸透性が低下
する傾向にある。The lithium salt used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it is a commonly used lithium salt. For example, LiPF 6 , LiCIO 4 , LiBF 4 ,
LiAsF 6 and the like. Particularly, from the viewpoint of discharge capacity,
LiPF 6 and LiBF 4 are preferred. The lithium salt is preferably 0.5 wt.
It is preferable to mix at a concentration of 22 mol / l, and it is particularly preferable that the concentration be 0.7 to 1.5 mol / l. If the concentration of the lithium salt is less than 0.5 mol / l, the discharge capacity tends to decrease, and 2 mol / l
If it exceeds, the discharge capacity tends to decrease, and the viscosity of the non-aqueous electrolyte tends to increase, and the permeability to the electrode active material layer tends to decrease.
【0022】また、リチウムイオン二次電池には、通常
上記負極、正極、非水電解液に加えてセパレータが用い
られるが、本発明においてセパレータについては、通常
用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、ポリ
プロピレン層、ポリエチレン層、ポリプロピレン層の順
に3層に積層されてなる3層セパレータ、ポリエチレン
単層セパレータ、ポリプロピレン単層セパレータ、不織
布などが挙げられ、安全性の点から特に、ポリプロピレ
ン層、ポリエチレン層、ポリプロピレン層の順に3層に
積層されてなる3層セパレータが好適に用いられる。In addition, a separator is usually used in a lithium ion secondary battery in addition to the above-mentioned negative electrode, positive electrode and non-aqueous electrolyte. However, the separator in the present invention is not particularly limited as long as it is a commonly used separator. For example, a polypropylene layer, a polyethylene layer, a three-layer separator laminated in three layers in the order of a polypropylene layer, a polyethylene single-layer separator, a polypropylene single-layer separator, a nonwoven fabric, and the like. A three-layer separator formed by laminating three layers in the order of a polyethylene layer and a polypropylene layer is preferably used.
【0023】[0023]
【実施例】(実施例1〜5、比較例1〜4)負極には、
ファイバ状黒鉛からなる活物質層(厚さ140μm)を
銅の金属集電体上に形成してなるものを用い、正極に
は、LiCoO2 からなる活物質層(厚さ150μm)
をアルミニウムの金属集電体上に形成してなるものを用
い、非水電解液とを用いてリチウムイオン二次電池を作
製した。負極活物質層の密度及び正極活物質層の密度は
表1に示す。なお、表中、非水電解液1は、エチレンカ
ーボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジメチルカー
ボネイトが1:2:1の割合の混合溶媒にLiPF6 を
1mol/lの濃度で配合したものであって、粘度が
3.0cPのものであり、非水電解液2は、エチレンカ
ーボネイト、プロピレンカーボネイト、ジエチルカーボ
ネイトが3:2:5の割合の混合溶媒にLiPF6 を1
mol/lの濃度で配合したものであって、粘度が5.
5cPのものである。Examples (Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4)
An active material layer made of fibrous graphite (having a thickness of 140 μm) formed on a copper metal current collector is used, and an active material layer made of LiCoO 2 (having a thickness of 150 μm) is used as a positive electrode.
Was formed on an aluminum metal current collector, and a lithium ion secondary battery was fabricated using a non-aqueous electrolyte. Table 1 shows the density of the negative electrode active material layer and the density of the positive electrode active material layer. In the table, the non-aqueous electrolyte 1 was prepared by mixing LiPF 6 at a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate at a ratio of 1: 2: 1, and having a viscosity of 1 mol / l. Is 3.0 cP, and the non-aqueous electrolyte 2 is a mixture of ethylene carbonate, propylene carbonate, and diethyl carbonate in a ratio of 3: 2: 5 with LiPF 6 in a ratio of 1: 1.
It was blended at a concentration of mol / l and had a viscosity of 5.
5 cP.
【0024】上記のリチウムイオン二次電池を用いて、
放電容量及レート特性の評価を行なった。結果を表1に
示す。なお評価方法は以下の通りである。 (放電容量)上記のリチウムイオン二次電池を用い、充
電電流250mAとし、電圧4.2Vまで5時間で充電
させて満充電状態とし、その後、放電電流250mAで
3.0Vまで放電させ、放電容量を測定した。 (レート特性)上記リチウムイオン二次電池を用い、充
電電流250mAとし、電圧4.2Vまで5時間で充電
させて満充電状態とし、その後、0.5時間、1.0時
間、2.0時間と時間を変えて3.0Vまで放電させ、
その際の放電容量をそれぞれ測定し、充電容量に対する
放電容量の割合を算出した。Using the above lithium ion secondary battery,
The discharge capacity and rate characteristics were evaluated. Table 1 shows the results. The evaluation method is as follows. (Discharge capacity) Using the above-mentioned lithium ion secondary battery, the battery was charged to a voltage of 4.2 V in 5 hours to a full charge state at a charge current of 250 mA, and then discharged to 3.0 V with a discharge current of 250 mA. Was measured. (Rate characteristics) Using the above-mentioned lithium ion secondary battery, charging current was set to 250 mA, and the battery was charged to a voltage of 4.2 V in 5 hours to be fully charged, and thereafter, 0.5 hours, 1.0 hour, and 2.0 hours Discharge to 3.0V by changing the time
The discharge capacity at that time was measured, and the ratio of the discharge capacity to the charge capacity was calculated.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明のリチウムイオン二次電池は、炭
素材料からなる活物質層を金属集電体上に形成してなる
負極と、リチウム遷移金属複合酸化物からなる活物質層
を金属集電体上に形成してなる正極と、非水電解液とを
有するリチウムイオン二次電池において、負極における
活物質層の密度が1.38〜1.50g/cm3 であ
り、正極における活物質層の密度が3.00〜3.50
g/cm3 であり、非水電解液の粘度が1.0〜4.0
cPであることによって、即ち、高密度の電極活物質層
と低粘度の非水電解液との組合わせによって、高密度の
活物質層に対する非水電解液の浸透性を改善することが
でき、放電容量及びレート特性に優れたリチウムイオン
二次電池とすることができる。また、非水電解液は、エ
チレンカーボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジメ
チルカーボネイトからなる混合溶媒とリチウム塩とから
なることによって、さらに、上記非水電解液において、
リチウム塩が混合溶媒に対し0.5〜2mol/lの濃
度で配合されていることによって、さらに、上記非水電
解液において、混合溶媒は、体積比でエチレンカーボネ
イト1に対し、エチルメチルカーボネイトが1.5〜
2.5、ジメチルカーボネイトが0.7〜1.3の割合
で混合されていることによって、より放電容量及びレー
ト特性に優れる。また、リチウム遷移金属複合酸化物に
おいて、遷移金属はMn、Co、Niのいずれかである
ことによって、さらに放電容量に優れる。As described above, the lithium ion secondary battery of the present invention comprises a negative electrode having an active material layer made of a carbon material formed on a metal current collector and an active material layer made of a lithium transition metal composite oxide. In a lithium ion secondary battery having a positive electrode formed on a conductor and a non-aqueous electrolyte, the density of the active material layer in the negative electrode is 1.38 to 1.50 g / cm 3 , and the active material in the positive electrode The density of the layer is between 3.00 and 3.50
g / cm 3 , and the viscosity of the non-aqueous electrolyte is 1.0 to 4.0.
By being cP, that is, by combining a high-density electrode active material layer and a low-viscosity non-aqueous electrolyte, the permeability of the non-aqueous electrolyte to the high-density active material layer can be improved, A lithium ion secondary battery having excellent discharge capacity and rate characteristics can be obtained. Further, the non-aqueous electrolyte, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, by a mixed solvent consisting of dimethyl carbonate and a lithium salt, further in the non-aqueous electrolyte,
Since the lithium salt is blended at a concentration of 0.5 to 2 mol / l with respect to the mixed solvent, in the nonaqueous electrolytic solution, the mixed solvent further contains ethyl carbonate in a volume ratio of 1 to 1 in ethylene carbonate. 1.5-
2.5, since dimethyl carbonate is mixed at a ratio of 0.7 to 1.3, the discharge capacity and the rate characteristics are more excellent. Further, in the lithium transition metal composite oxide, since the transition metal is any of Mn, Co, and Ni, the discharge capacity is further excellent.
Claims (5)
上に形成してなる負極と、リチウム遷移金属複合酸化物
からなる活物質層を金属集電体上に形成してなる正極
と、非水電解液とを有するリチウムイオン二次電池にお
いて、負極における活物質層の密度が1.38〜1.5
0g/cm3 であり、正極における活物質層の密度が
3.00〜3.50g/cm3 であり、非水電解液の粘
度が1.0〜4.0cPであることを特徴とするリチウ
ムイオン二次電池。1. A negative electrode having an active material layer made of a carbon material formed on a metal current collector, and a positive electrode having an active material layer made of a lithium transition metal composite oxide formed on a metal current collector. And a non-aqueous electrolyte, the density of the active material layer in the negative electrode is 1.38 to 1.5.
Was 0 g / cm 3, density of the active material layer in the positive electrode is 3.00~3.50g / cm 3, lithium viscosity of the nonaqueous electrolytic solution is characterized by a 1.0~4.0cP Ion secondary battery.
エチルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイトから
なる混合溶媒とリチウム塩とからなる請求項1記載のリ
チウムイオン二次電池。2. The non-aqueous electrolyte is ethylene carbonate,
The lithium ion secondary battery according to claim 1, comprising a lithium salt and a mixed solvent composed of ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate.
エチルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイトから
なる混合溶媒に対し、リチウム塩が0.5〜2mol/
lの濃度で配合されている請求項1または請求項2に記
載のリチウムイオン二次電池。3. The non-aqueous electrolyte comprises ethylene carbonate,
Lithium salt is contained in an amount of 0.5 to 2 mol / with respect to a mixed solvent of ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate.
The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium ion secondary battery is blended at a concentration of 1.
イト1に対し、エチルメチルカーボネイトが1.5〜
2.5、ジメチルカーボネイトが0.7〜1.3の割合
で混合されている請求項2または請求項3記載のリチウ
ムイオン二次電池。4. A mixed solvent comprising ethylene carbonate 1 in a volume ratio of ethyl methyl carbonate of 1.5 to 1.5.
The lithium ion secondary battery according to claim 2 or 3, wherein dimethyl carbonate is mixed at a ratio of 0.7 to 1.3.
遷移金属はMn、Co、Niのいずれかである請求項1
〜4いずれかに記載のリチウムイオン二次電池。5. The lithium transition metal composite oxide,
2. The transition metal is one of Mn, Co, and Ni.
5. The lithium-ion secondary battery according to any one of items 1 to 4.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003142075A (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lithium secondary battery |
JP2008311171A (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Sei Kk | Lithium secondary battery |
JP2013520805A (en) * | 2010-02-26 | 2013-06-06 | 上海奥威科技開発有限公司 | Method for producing long-life negative electrode plate and supercapacitor using the negative electrode plate |
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1998
- 1998-03-02 JP JP10067823A patent/JP3124749B2/en not_active Expired - Fee Related
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