JPWO2015005228A1 - Lithium ion battery and manufacturing method thereof - Google Patents

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隆之 木村
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Abstract

リチウムイオン電池において、正極合材は、平均粒径として第1粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第1活物質と、平均粒径として第1粒径よりも大きい第2粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第2活物質とを含む。そして、第2活物質に対する第1活物質の重量比が20/80以上90/10以下である。In the lithium ion battery, the positive electrode mixture has a first particle size as an average particle size, a first active material made of olivine type lithium iron phosphate, and a second particle size larger than the first particle size as an average particle size. And a second active material made of olivine-type lithium iron phosphate. The weight ratio of the first active material to the second active material is 20/80 or more and 90/10 or less.

Description

本発明は、リチウムイオン電池およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion battery and a method for manufacturing the same.

近年、地球環境への配慮から電気自動車、ハイブリッド自動車の開発および実用化がなされ、小型、軽量で高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が注目されている。しかし、リチウムイオン二次電池はコバルト(Co)またはニッケル(Ni)等の希少金属含有化合物を正極材料として使用する場合が多く、リチウムイオン二次電池が広く普及するためには、コスト面、供給安定面で大きな課題を有する。また、正極材料に起因して、リチウムイオン二次電池の安全性には、なお向上の余地が残されている。このような背景により、希少金属を含有せず、かつ、安全性を向上させたリチウムイオン二次電地用の正極材料の開発が期待されている。   In recent years, electric vehicles and hybrid vehicles have been developed and put into practical use in consideration of the global environment, and lithium-ion secondary batteries having a small size, light weight, and high energy density have attracted attention. However, in many cases, lithium ion secondary batteries use rare metal-containing compounds such as cobalt (Co) or nickel (Ni) as positive electrode materials. It has a big problem in stability. Further, due to the positive electrode material, there is still room for improvement in the safety of the lithium ion secondary battery. With such a background, development of a positive electrode material for a lithium ion secondary battery that does not contain a rare metal and has improved safety is expected.

このような状況の中、リチウムイオン二次電池用の正極合材(正極合剤とも称する)中の正極活物質として、オリビン型リン酸鉄リチウム(オリビン型燐酸鉄リチウム)が注目されている。オリビン型リン酸鉄リチウムは、その結晶構造中でP(リン)原子とO(酸素)原子が共有結合により強く結合しているため、結晶構造が極めて安定で、発火等の危険性が極めて低い材料である。また、酸化還元反応に寄与する遷移金属原子がCoやNiではなくFe(鉄)であるため、コスト面および供給安定面で大きな改善が期待される材料である。しかしながら、オリビン型リン酸鉄リチウムは、従来から使用されているコバルト酸リチウムに比べると、電池充放電時のリチウムの挿入脱離反応が遅く、電気抵抗が大きいため、大電流での充放電における過電圧の増大に伴い、十分な充放電容量が得られないという問題がある。   Under such circumstances, olivine-type lithium iron phosphate (olivine-type lithium iron phosphate) has attracted attention as a positive electrode active material in a positive electrode mixture (also referred to as a positive electrode mixture) for a lithium ion secondary battery. The olivine-type lithium iron phosphate has a P (phosphorus) atom and an O (oxygen) atom that are strongly bonded by a covalent bond in the crystal structure, so the crystal structure is extremely stable and the risk of ignition and the like is extremely low. Material. Further, since the transition metal atom contributing to the oxidation-reduction reaction is Fe (iron) instead of Co or Ni, it is a material that is expected to be greatly improved in terms of cost and supply stability. However, olivine-type lithium iron phosphate has a slow lithium insertion / release reaction during battery charging / discharging and a large electric resistance compared to lithium cobaltate that has been used in the past. As the overvoltage increases, there is a problem that sufficient charge / discharge capacity cannot be obtained.

この問題に関して、様々な取り組みがなされ、例えば、下記の(1)〜(4)の方法が提案されている。
(1)活物質の粒径を小さくし、比表面積を大きくする。
(2)活物質の粒子表面に炭素などの導電材(導電助剤)を担持させる。
(3)正極合材を作製する際、カーボンブラックや繊維状炭素などを添加する。
(4)結着力の高い結着剤(バインダ)を使用し、構成部材の密着力を向上させる。
Various approaches have been made with respect to this problem. For example, the following methods (1) to (4) have been proposed.
(1) Reduce the particle size of the active material and increase the specific surface area.
(2) A conductive material (conductive aid) such as carbon is supported on the surface of the active material particles.
(3) When producing the positive electrode mixture, carbon black or fibrous carbon is added.
(4) A binding agent (binder) having a high binding force is used to improve the adhesion of the constituent members.

上記(1)の方法として、特許文献1には、オリビン型リン酸鉄リチウムの一次粒子の粒径を3.1μm以下に限定し、正極活物質の比表面積を十分に大きくすることにより、正極内の電子伝導性を高めることが記載されている。   As a method of (1) above, Patent Document 1 discloses that the primary particle size of olivine-type lithium iron phosphate is limited to 3.1 μm or less, and the specific surface area of the positive electrode active material is sufficiently increased. It is described to increase the electronic conductivity of the inside.

上記(2)の方法として、特許文献2および特許文献3には、オリビン型リン酸鉄リチウムの粒子の表面に導電性微粒子を担持させ、活物質を改良することにより、大電流での充放電における充放電容量を高めることが記載されている。   As a method of (2) above, Patent Document 2 and Patent Document 3 describe charging and discharging at a large current by carrying conductive fine particles on the surface of olivine type lithium iron phosphate particles and improving the active material. It is described that the charge / discharge capacity is increased.

上記(3)の方法として、正極の電気抵抗を低下させるために、カーボンブラックなどの粉末炭素、黒鉛などの片状炭素、または繊維状炭素を混合することが一般的に行われている。   As the method (3), in order to reduce the electrical resistance of the positive electrode, it is generally performed to mix powder carbon such as carbon black, flake carbon such as graphite, or fibrous carbon.

上記(4)の方法として、特許文献4には、結着力が高い結着剤を使用することで、正極活物質と導電材、正極活物質と集電体、または、集電体と導電材の密着性を向上させ、大電流での充放電における特性を向上させることが記載されている。   As a method of (4) above, Patent Document 4 discloses that a positive electrode active material and a conductive material, a positive electrode active material and a current collector, or a current collector and a conductive material are used by using a binder having a high binding force. It is described that the adhesiveness of the battery is improved and the characteristics in charge / discharge with a large current are improved.

上記(1)〜(4)の方法により、正極の電気抵抗は低下する。しかし、上記(1)の方法、または、上記(3)の方法により、出力特性を向上させる場合、集電体に正極合材を塗布して正極を作製する際に必要となるスラリーの性状を安定化させるために、結着剤の必要量が増大する。このため、集電体に対し必要な塗布量が得られにくいこと、乾燥時にひび割れが生じやすいこと、充分な圧縮が困難なために高容量の正極が得られないなど、正極の作製工程において課題がある。   By the methods (1) to (4) above, the electrical resistance of the positive electrode is lowered. However, when the output characteristics are improved by the above method (1) or the above method (3), the properties of the slurry required for producing the positive electrode by applying the positive electrode mixture to the current collector are as follows. In order to stabilize, the required amount of binder increases. For this reason, it is difficult to obtain the required coating amount for the current collector, cracks are likely to occur during drying, and high capacity positive electrodes cannot be obtained because sufficient compression is difficult. There is.

また、正極活物質としてオリビン型リン酸鉄リチウムを含む正極を作製する場合、一般的に、粒径の小さい正極活物質を使用し、かつ、正極活物質の粒径よりもさらに粒径が小さく比表面積が大きいカーボンブラック等の導電材を用いて正極の電子伝導性を高めることが行われる。しかし、正極活物質の一次粒子が微細であるため、導電材と混合する際に二次凝集が起こりやすく、二次凝集により形成された凝集粒の内部では、充分な集電効果が得られずに電気抵抗が非常に大きくなる。その結果、凝集粒の中央部の正極活物質では、電池の充放電を行っても電子伝導が起こらず、充放電容量が低下する問題がある。   In addition, when producing a positive electrode containing olivine type lithium iron phosphate as a positive electrode active material, generally, a positive electrode active material having a small particle size is used, and the particle size is further smaller than the particle size of the positive electrode active material. The electron conductivity of the positive electrode is increased using a conductive material such as carbon black having a large specific surface area. However, since the primary particles of the positive electrode active material are fine, secondary agglomeration is likely to occur when mixed with the conductive material, and a sufficient current collecting effect cannot be obtained inside the agglomerated particles formed by the secondary agglomeration. The electrical resistance becomes very large. As a result, the positive electrode active material in the central part of the aggregated particles has a problem that even when the battery is charged / discharged, electron conduction does not occur and the charge / discharge capacity decreases.

特許文献5には、オリビン型結晶構造を有する正極活物質と、充放電に寄与しない無機酸化物とを混合し、正極活物質の粒径Aと無機酸化物の粒径Bとを、A>Bの範囲とすることで、正極活物質、導電材または結着剤などの分散状態を改善する手法が用いられている。   In Patent Document 5, a positive electrode active material having an olivine type crystal structure and an inorganic oxide that does not contribute to charge / discharge are mixed, and the particle size A of the positive electrode active material and the particle size B of the inorganic oxide are expressed as A> A method of improving the dispersion state of the positive electrode active material, the conductive material, the binder, or the like by using the range of B is used.

特開2002−110162号公報JP 2002-110162 A 特開2001−110414号公報JP 2001-110414 A 特開2003−36889号公報JP 2003-36889 A 特開2005−251554号公報JP 2005-251554 A 特開2008−166207号公報JP 2008-166207 A

前述したように、充放電に寄与しない無機酸化物の含有量を増加させ、分散状態を改善することなどにより、スラリーの性状の改善が可能である。しかしながら、このような無機酸化物を正極合材に含有することにより、正極の電子伝導性が低下するおそれがある。正極の電子伝導性の低下に伴って、電池の内部抵抗が上昇し、電池容量が低下する。また、充放電に寄与しない無機酸化物を混合することにより、正極のエネルギー密度が低下する。   As described above, the properties of the slurry can be improved by increasing the content of the inorganic oxide that does not contribute to charge / discharge and improving the dispersion state. However, when such an inorganic oxide is contained in the positive electrode mixture, the electronic conductivity of the positive electrode may be reduced. As the electronic conductivity of the positive electrode decreases, the internal resistance of the battery increases and the battery capacity decreases. Moreover, the energy density of a positive electrode falls by mixing the inorganic oxide which does not contribute to charging / discharging.

そこで、本発明の目的は、正極合材中の正極活物質、導電材または結着剤などの分散状態が改善され、かつ、正極の電気抵抗が低減された、高入出力のリチウムイオン二次電池を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to improve the dispersion state of the positive electrode active material, the conductive material or the binder in the positive electrode mixture, and reduce the electric resistance of the positive electrode, and a high input / output lithium ion secondary. To provide a battery.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

正極、負極およびセパレータを捲回した電極捲回群と、電解液とを備えたリチウムイオン電池において、集電体とその両面に塗布された正極合材とを有する正極の正極合材を次の構成とする。正極合材は、平均粒径として第1粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第1活物質と、平均粒径として第1粒径よりも大きい第2粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第2活物質とを含む。そして、第2活物質に対する第1活物質の重量比が20/80以上90/10以下である。   In a lithium ion battery comprising an electrode winding group in which a positive electrode, a negative electrode and a separator are wound, and an electrolyte solution, a positive electrode mixture of a positive electrode having a current collector and a positive electrode mixture applied on both sides thereof is The configuration. The positive electrode composite material has a first particle size as an average particle size, a first active material made of olivine type lithium iron phosphate, and a second particle size larger than the first particle size as an average particle size, and olivine. And a second active material made of type lithium iron phosphate. The weight ratio of the first active material to the second active material is 20/80 or more and 90/10 or less.

上記リチウムイオン電池において、第1粒径は、0.1μm以上0.7μm以下であり、第2粒径は、1.0μm以上5.0μm以下である。   In the lithium ion battery, the first particle size is 0.1 μm or more and 0.7 μm or less, and the second particle size is 1.0 μm or more and 5.0 μm or less.

上記リチウムイオン電池において、正極合材の密度は、1.90g/cm以上2.40g/cm以下であり、かつ、集電体の片面当たりの正極合材の塗布量は、80g/m以上180g/m以下であり、正極合材は、導電材を含有し、正極合材中の導電材の含有量は、2.5wt%以上10wt%以下である。In the lithium-ion batteries, the density of the positive electrode is, 1.90 g / cm 3 or more 2.40 g / cm 3 or less, and the coating amount of the positive electrode mixture per surface of the current collector, 80 g / m 2 or more 180 g / m 2 or less, positive electrode contains a conductive material, the content of the conductive material in the positive electrode composite material is less 10 wt% or more 2.5 wt%.

リチウムイオン電池の製造方法において、平均粒径として第1粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第1活物質と、平均粒径として第1粒径よりも大きい第2粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第2活物質とを混合し、第1活物質と第2活物質とを含む正極合材を作製する。次いで、正極合材を集電体の両面に塗布し、集電体と、集電体の両面に塗布された正極合材とを有する正極を作製する。次いで、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極群を形成する。その後、電極群を電池容器内に挿入し、電池容器内に電解液を収容する。そして、正極合材を作製する際に、第1活物質と第2活物質とを、第2活物質に対する第1活物質の重量比が20/80以上90/10以下になるように混合する。   In the method of manufacturing a lithium ion battery, the first particle size has an average particle size, the first active material is made of olivine type lithium iron phosphate, and the average particle size has a second particle size larger than the first particle size. And the 2nd active material which consists of olivine type lithium iron phosphate is mixed, and the positive electrode compound material containing a 1st active material and a 2nd active material is produced. Next, the positive electrode mixture is applied to both sides of the current collector, and a positive electrode having the current collector and the positive electrode mixture applied to both sides of the current collector is produced. Next, an electrode group in which the positive electrode and the negative electrode are stacked via a separator is formed. Then, an electrode group is inserted in a battery container, and electrolyte solution is accommodated in a battery container. Then, when producing the positive electrode mixture, the first active material and the second active material are mixed so that the weight ratio of the first active material to the second active material is 20/80 or more and 90/10 or less. .

上記リチウムイオン電池の製造方法において、第1粒径は、0.1μm以上0.7μm以下であり、第2粒径は、1.0μm以上5.0μm以下である。   In the method for manufacturing a lithium ion battery, the first particle size is 0.1 μm or more and 0.7 μm or less, and the second particle size is 1.0 μm or more and 5.0 μm or less.

上記リチウムイオン電池の製造方法において、正極合材を作製する際に、第1活物質と、第2活物質と、導電材とを混合し、第1活物質と、第2活物質と、導電材とを含む正極合材を作製する。また、集電体の両面に塗布された正極合材の密度は、1.90g/cm以上2.40g/cm以下であり、かつ、集電体の片面当たりの正極合材の塗布量は、80g/m以上180g/m以下であり、集電体の両面に塗布された正極合材中の導電材の含有量は、2.5wt%以上10wt%以下である。In the method for manufacturing a lithium ion battery, when producing the positive electrode mixture, the first active material, the second active material, and the conductive material are mixed, and the first active material, the second active material, and the conductive material are mixed. A positive electrode mixture containing the material is prepared. The density of the positive electrode mixture applied on both surfaces of the collector, 1.90 g / cm 3 or more 2.40 g / cm 3 or less, and, the coating amount of the positive electrode per one side of the current collector Is 80 g / m 2 or more and 180 g / m 2 or less, and the content of the conductive material in the positive electrode mixture applied to both surfaces of the current collector is 2.5 wt% or more and 10 wt% or less.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

本発明によれば、正極合材中の正極活物質、導電材または結着剤などの分散状態が改善され、かつ、正極の電気抵抗が低減された、高入出力のリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the present invention, there is provided a high-input / output lithium ion secondary battery in which the dispersion state of the positive electrode active material, the conductive material or the binder in the positive electrode mixture is improved and the electric resistance of the positive electrode is reduced. Can be provided.

本実施の形態のリチウムイオン電池の断面図である。It is sectional drawing of the lithium ion battery of this Embodiment. LFP混合比と正極合材のスラリー粘度およびTI値との関係をまとめたグラフである。It is the graph which put together the relationship between LFP mixing ratio, the slurry viscosity of a positive electrode compound material, and TI value.

以下の実施の形態においてA〜Bとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、A以上B以下を示すものとする。   In the following embodiments, when ranges are shown as A to B, A or more and B or less are shown unless otherwise specified.

(実施の形態)
まず、リチウムイオン電池の概要について簡単に説明する。リチウムイオン電池は、電池容器内に、正極、負極、セパレータおよび電解液を有している。正極と負極との間にはセパレータが配置されている。正極、負極およびセパレータは、電極捲回群として捲回、もしくは電極群として積層された状態で、電池容器内に備えられている。電解液は、電池容器内に収容されている。
(Embodiment)
First, an outline of the lithium ion battery will be briefly described. The lithium ion battery has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution in a battery container. A separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode, the negative electrode, and the separator are provided in the battery container in a state of being wound as an electrode winding group or stacked as an electrode group. The electrolytic solution is accommodated in the battery container.

リチウムイオン電池を充電する際には、正極と負極との間に充電器を接続する。充電時においては、正極活物質内に挿入されているリチウムイオンが脱離し、電解液中に放出される。電解液中に放出されたリチウムイオンは、電解液中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータを通過して、負極に到達する。この負極に到達したリチウムイオンは、負極を構成する負極活物質内に挿入される。   When charging the lithium ion battery, a charger is connected between the positive electrode and the negative electrode. At the time of charging, lithium ions inserted into the positive electrode active material are desorbed and released into the electrolytic solution. The lithium ions released into the electrolytic solution move in the electrolytic solution, pass through a separator made of a microporous film, and reach the negative electrode. The lithium ions that have reached the negative electrode are inserted into the negative electrode active material constituting the negative electrode.

放電する際には、正極と負極の間に外部負荷を接続する。放電時においては、負極活物質内に挿入されていたリチウムイオンが脱離して電解液中に放出される。このとき、負極から電子が放出される。そして、電解液中に放出されたリチウムイオンは、電解液中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータを通過して、正極に到達する。この正極に到達したリチウムイオンは、正極を構成する正極活物質内に挿入される。このとき、正極に電子が流れ込む。以上のようにして、負極から正極に電子が移動することにより放電が行われる。   When discharging, an external load is connected between the positive electrode and the negative electrode. At the time of discharging, the lithium ions inserted into the negative electrode active material are desorbed and released into the electrolytic solution. At this time, electrons are emitted from the negative electrode. Then, the lithium ions released into the electrolytic solution move in the electrolytic solution, pass through a separator made of a microporous film, and reach the positive electrode. The lithium ions reaching the positive electrode are inserted into the positive electrode active material constituting the positive electrode. At this time, electrons flow into the positive electrode. As described above, discharge is performed by the movement of electrons from the negative electrode to the positive electrode.

このように、リチウムイオンを正極活物質と負極活物質との間で挿入・脱離することにより、充放電することができる。なお、実際のリチウムイオン電池の構成例については、後述する(例えば、図1参照)。   In this manner, charging / discharging can be performed by inserting and desorbing lithium ions between the positive electrode active material and the negative electrode active material. A configuration example of an actual lithium ion battery will be described later (see, for example, FIG. 1).

次いで、本実施の形態のリチウムイオン電池の構成要素である正極、負極、電解液、セパレータおよびその他の構成部材に関し順次説明する。   Next, the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, the separator, and other components that are components of the lithium ion battery according to the present embodiment will be described in order.

1.正極
本実施の形態においては、高容量で高入出力のリチウムイオン電池に適用可能な以下に示す正極を有する。
1. Positive electrode In this embodiment mode, the positive electrode shown below is applicable to a high-capacity, high-input / output lithium ion battery.

本実施の形態の正極(正極板)は、集電体、および、集電体の上部に形成された正極合材よりなる。正極合材は、例えば、集電体の両面に形成(塗布)されている。正極合材は、互いに異なる平均粒径を有し、いずれもオリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる2種類の正極活物質が混合された混合活物質を含む。2種類の正極活物質のうち、大きい平均粒径を有する方の正極活物質の混合活物質に対する重量比が10%以上80%以下である。   The positive electrode (positive electrode plate) of the present embodiment is composed of a current collector and a positive electrode mixture formed on the top of the current collector. The positive electrode mixture is formed (applied) on both surfaces of the current collector, for example. The positive electrode mixture has an average particle size different from each other, and includes a mixed active material in which two kinds of positive electrode active materials made of olivine type lithium iron phosphate (LFP) are mixed. Of the two types of positive electrode active materials, the weight ratio of the positive electrode active material having the larger average particle diameter to the mixed active material is 10% or more and 80% or less.

つまり、正極合材は、平均粒径として粒径DX(第1粒径)を有し、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質X(第1活物質)と、平均粒径として粒径DXよりも大きい粒径DY(第2粒径)を有し、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質Y(第2活物質)とが混合された混合活物質を含む。そして、活物質Yに対する活物質Xの重量比が、20/80以上90/10以下である。   That is, the positive electrode mixture has a particle size DX (first particle size) as an average particle size, and an active material X (first active material) made of olivine type lithium iron phosphate (LFP) and particles as an average particle size. A mixed active material having a particle size DY (second particle size) larger than the diameter DX and mixed with an active material Y (second active material) made of olivine type lithium iron phosphate (LFP) is included. The weight ratio of the active material X to the active material Y is 20/80 or more and 90/10 or less.

なお、以下では、粒径が異なる2種類の活物質を混合した場合を例示して説明するが、粒径が異なる3種類以上の活物質を混合することもできる。その場合、例えば、最大の粒径を有する活物質に対し、最小の粒径を有する活物質の重量比を、20/80以上90/10以下とすることができる。   Hereinafter, a case where two types of active materials having different particle sizes are mixed will be described as an example, but three or more types of active materials having different particle sizes may be mixed. In that case, for example, the weight ratio of the active material having the smallest particle diameter to the active material having the largest particle diameter can be set to 20/80 or more and 90/10 or less.

好適には、活物質Xの粒径DXは、0.1μm以上0.7μm以下の範囲内であり、活物質Yの粒径DYは、1.0μm以上5.0μm以下の範囲内である。   Preferably, the particle size DX of the active material X is in the range of 0.1 μm to 0.7 μm, and the particle size DY of the active material Y is in the range of 1.0 μm to 5.0 μm.

なお、本願明細書において、一次粒子が凝集して二次粒子が形成されていないときは、「粒径」とは一次粒子の粒径を意味するものとする。また、一次粒子が凝集して二次粒子が形成されているときは、「粒径」とは二次粒子の粒径を意味するものとする。   In the present specification, when the primary particles are aggregated and the secondary particles are not formed, the “particle size” means the particle size of the primary particles. In addition, when primary particles are aggregated to form secondary particles, “particle size” means the particle size of the secondary particles.

本実施の形態においては、好適には、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)を含有する正極合材の密度が1.90g/cm以上2.40g/cm以下であり、かつ、集電体の片面当たりの正極合材の塗布量(塗工量)が80g/m以上180g/m以下である。正極合材の密度が1.90g/cm以上となるとき、正極合材層の体積空孔率は45%以下となり、正極合材の密度が2.40g/cm以下となるとき、正極合材層の体積空孔率は25%以上となる。これにより1次粒子が微細なオリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質を用いた場合においても、スラリー中の分散状態が改善され、かつ、正極の電気抵抗が低減された高入出力のリチウムイオン二次電池を提供することができる。In the present embodiment, preferably, the density of the positive electrode containing olivine-type lithium iron phosphate (LFP) is at 1.90 g / cm 3 or more 2.40 g / cm 3 or less, and the current collector The coating amount (coating amount) of the positive electrode mixture per one side is 80 g / m 2 or more and 180 g / m 2 or less. When the density of the positive electrode is 1.90 g / cm 3 or more, the volume porosity of the positive electrode composite material layer is 45% or less, when the density of the positive electrode is 2.40 g / cm 3 or less, the positive electrode The volume porosity of the composite layer is 25% or more. As a result, even when an active material composed of olivine-type lithium iron phosphate (LFP) whose primary particles are fine is used, the dispersion state in the slurry is improved, and the electric resistance of the positive electrode is reduced. A lithium ion secondary battery can be provided.

なお、以下では、活物質Xと活物質Yとを混合した混合活物質に対する、活物質Xの重量比を、活物質Xの混合比Xaといい、活物質Xと活物質Yとを混合した混合活物質に対する、活物質Yの重量比を、活物質Yの混合比Yaという場合がある。   In the following, the weight ratio of the active material X to the mixed active material in which the active material X and the active material Y are mixed is referred to as the active material X mixing ratio Xa, and the active material X and the active material Y are mixed. The weight ratio of the active material Y to the mixed active material may be referred to as a mixing ratio Ya of the active material Y.

正極合材の密度が1.90g/cm未満の場合、すなわち正極合材の体積空孔率が45%を超える場合、正極の電子移動抵抗が高くなり、入出力特性が低下するおそれがある。一方、正極合材の密度が2.40g/cmを超える場合、すなわち正極合材の体積空孔率が25%未満となる場合、イオン拡散抵抗が増大し、入出力特性が低下するおそれがある。When the density of the positive electrode mixture is less than 1.90 g / cm 3 , that is, when the volume porosity of the positive electrode mixture exceeds 45%, the electron transfer resistance of the positive electrode is increased and the input / output characteristics may be deteriorated. . On the other hand, when the density of the positive electrode mixture exceeds 2.40 g / cm 3 , that is, when the volume porosity of the positive electrode mixture is less than 25%, the ion diffusion resistance may increase and the input / output characteristics may deteriorate. is there.

また、集電体の片面当たりの正極合材の塗布量が80g/m未満の場合、充放電に寄与する活物質の量が低下し、電池のエネルギー密度が低下するおそれがある。一方、集電体の片面当たりの正極合材の塗布量が180g/mを超える場合、電子が移動する移動距離が長くなって正極合材の抵抗が高くなり、入出力特性が低下するおそれがある。Moreover, when the application amount of the positive electrode mixture per one side of the current collector is less than 80 g / m 2 , the amount of the active material contributing to charging / discharging may be reduced, and the energy density of the battery may be reduced. On the other hand, when the coating amount of the positive electrode mixture per one side of the current collector exceeds 180 g / m 2 , the movement distance of electrons becomes longer, the resistance of the positive electrode mixture increases, and the input / output characteristics may be deteriorated. There is.

前述したように、粒径の大きな活物質Yの混合比は10〜80%の範囲内であることが好ましい。混合比が10%未満の場合、粒径が大きく比表面積が小さな活物質Yが占める割合が小さくなり、スラリー作製の際に二次凝集を起こしやすくなって、スラリー性状の改善に与える効果が小さくなる。一方、活物質Yの混合比が80%を超える場合、イオン拡散に有利な小粒径活物質の割合が減少するため、入出力特性が低下する懸念がある。入出力特性は、イオン拡散の速度が大きいことが要求される高速充放電を行う際に、大きく低下する。   As described above, the mixing ratio of the active material Y having a large particle diameter is preferably in the range of 10 to 80%. When the mixing ratio is less than 10%, the proportion of the active material Y having a large particle size and a small specific surface area becomes small, and secondary agglomeration is likely to occur during slurry preparation, and the effect of improving the slurry properties is small. Become. On the other hand, when the mixing ratio of the active material Y exceeds 80%, the ratio of the small particle size active material advantageous for ion diffusion decreases, and there is a concern that the input / output characteristics may be deteriorated. The input / output characteristics are greatly degraded when performing high-speed charge / discharge that requires a high ion diffusion rate.

本実施の形態では、正極合材の密度すなわち正極合材の空孔率、正極合材の塗布量、および、活物質の混合比を上記範囲とする。これにより、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)を正極活物質に用いたリチウムイオン電池において、スラリー中の分散状態が改善され、かつ、正極の電気抵抗が低減された高入出力のリチウムイオン二次電池を提供することができる。   In the present embodiment, the density of the positive electrode mixture, that is, the porosity of the positive electrode mixture, the coating amount of the positive electrode mixture, and the mixing ratio of the active materials are within the above ranges. Accordingly, in a lithium ion battery using olivine type lithium iron phosphate (LFP) as a positive electrode active material, a high-input / output lithium ion secondary in which the dispersion state in the slurry is improved and the electric resistance of the positive electrode is reduced. A battery can be provided.

オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)としては、オリビン型結晶構造を有し、以下の組成式(化1)で表されるものを用いることが好ましい。
LiFe1−wM’PO…(化1)
As the olivine-type lithium iron phosphate (LFP), it is preferable to use one having an olivine-type crystal structure and represented by the following composition formula (Formula 1).
LiFe 1-w M ′ w PO 4 (Formula 1 )

上記組成式(化1)において、(1−w)はFeの組成比を示し、wは元素M’の組成比を示す。Li(リチウム)の組成比は1であり、P(リン)の組成比は1であり、O(酸素)の組成比は4である。また、M’は、1種以上の遷移金属元素であり、0≦w≦0.5である。   In the composition formula (Formula 1), (1-w) represents the composition ratio of Fe, and w represents the composition ratio of the element M ′. The composition ratio of Li (lithium) is 1, the composition ratio of P (phosphorus) is 1, and the composition ratio of O (oxygen) is 4. M ′ is one or more transition metal elements, and 0 ≦ w ≦ 0.5.

上記組成式(化1)で表される化合物は、燐酸鉄リチウムのFeの一部が遷移金属元素によって置換された燐酸遷移金属リチウム化合物である。遷移金属元素として、Fe以外の任意の遷移金属元素を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。この遷移金属元素の好適な例としては、Co、Mn(マンガン)またはV(バナジウム)等が挙げられる。また、導電性を高めるために、炭素を含むオリビン型燐酸鉄リチウムを用いることが好ましい。   The compound represented by the above composition formula (Formula 1) is a lithium transition metal phosphate compound in which a part of Fe of lithium iron phosphate is substituted with a transition metal element. As the transition metal element, any transition metal element other than Fe can be used alone or in combination of two or more. Preferable examples of the transition metal element include Co, Mn (manganese), V (vanadium), and the like. Moreover, in order to improve electroconductivity, it is preferable to use olivine type lithium iron phosphate containing carbon.

正極活物質として、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)を用いた場合、充放電に伴う結晶構造の変化が少ないため、充放電を多数回繰り返した後の特性劣化が少なく、サイクル特性に優れる。これにより、電池を長寿命化することができる。   When olivine type lithium iron phosphate (LFP) is used as the positive electrode active material, the change in the crystal structure associated with charging / discharging is small, so that the characteristic deterioration after repeated charging / discharging many times is small and the cycle characteristics are excellent. Thereby, the life of the battery can be extended.

また、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)の結晶中の酸素原子は、P(リン)と共有結合することにより、安定して存在する。そのため、電池が高温環境下に晒された場合でも、正極活物質から酸素が放出される可能性が小さく、電池の安全性を高めることができる。   Moreover, the oxygen atom in the crystal | crystallization of olivine type lithium iron phosphate (LFP) exists stably by carrying out a covalent bond with P (phosphorus). Therefore, even when the battery is exposed to a high temperature environment, the possibility that oxygen is released from the positive electrode active material is small, and the safety of the battery can be improved.

このように、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)は有用な特性を有するが、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)自体は理論容量が小さく、さらに密度も小さい。よって、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)のみを正極活物質として用い、電池を構成した場合には、電池容量(放電容量)を増加させることが困難である。   Thus, although olivine type lithium iron phosphate (LFP) has useful characteristics, olivine type lithium iron phosphate (LFP) itself has a small theoretical capacity and a low density. Therefore, when only the olivine type lithium iron phosphate (LFP) is used as the positive electrode active material and the battery is configured, it is difficult to increase the battery capacity (discharge capacity).

そこで、本実施の形態では、正極活物質として、粒径が異なる2種類以上の活物質を混合した混合活物質を用いる。これにより、粒径が大きい活物質(大粒径の活物質)の寄与により、正極活物質の比表面積が小さくなるので、スラリー作製の際に二次凝集を起こしにくくなる。そして、粒径が小さい活物質(小粒径の活物質)であって、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質を含む正極活物質を用いる場合でも、スラリー中の分散状態が改善され、かつ、正極の電気抵抗が低減された高入出力のリチウムイオン二次電池を提供することができる。また、正極活物質の比表面積が小さくなることで、スラリー作製の際に必要な溶剤の量が少なくて済むので、正極の作製工程を容易に行うことができる。   Therefore, in this embodiment, a mixed active material obtained by mixing two or more active materials having different particle diameters is used as the positive electrode active material. As a result, the specific surface area of the positive electrode active material is reduced due to the contribution of the active material having a large particle size (active material having a large particle size), so that secondary aggregation is unlikely to occur during slurry preparation. Even when a positive electrode active material that is an active material having a small particle size (an active material having a small particle size) and includes an active material made of olivine type lithium iron phosphate (LFP) is used, the dispersion state in the slurry is improved. In addition, it is possible to provide a high input / output lithium ion secondary battery in which the electrical resistance of the positive electrode is reduced. In addition, since the specific surface area of the positive electrode active material is reduced, the amount of the solvent required for slurry preparation can be reduced, so that the positive electrode preparation process can be easily performed.

また、本実施の形態では、粒径が異なる2種類以上の正極活物質同士を混合するため、充放電容量が低下することがない。また、粒径が大きく充填密度が大きい正極活物質を混合することで、小粒径の活物質を単独で使用した場合と比べて、正極を容易に高密度化することができる。   Moreover, in this Embodiment, since 2 or more types of positive electrode active materials from which a particle size differs are mixed, charging / discharging capacity does not fall. In addition, by mixing a positive electrode active material having a large particle size and a large packing density, the positive electrode can be easily densified as compared with the case where an active material having a small particle size is used alone.

さらに、電極をプレスすることにより、粒径が大きい二次粒子は、部分的に変形して一次粒子になるので、導電性を向上させることができる。また、正極合材が、大粒径の活物質だけでなく、小粒径の活物質を含むことで、イオン拡散抵抗が増加することもない。このように、リチウムイオン二次電池の正極合材が、粒径が異なる活物質が混合された混合活物質を含むことで、イオン拡散抵抗を増加させることなく電子移動抵抗を低減することができるので、正極合材のスラリー性状の改善のみならず、高入出力のリチウムイオン二次電池を提供することができる。   Furthermore, by pressing the electrode, the secondary particles having a large particle size are partially deformed to become primary particles, so that the conductivity can be improved. Further, since the positive electrode mixture contains not only the active material having a large particle size but also the active material having a small particle size, the ion diffusion resistance does not increase. As described above, the positive electrode mixture of the lithium ion secondary battery includes the mixed active material in which the active materials having different particle sizes are mixed, so that the electron transfer resistance can be reduced without increasing the ion diffusion resistance. Therefore, not only the slurry property of the positive electrode mixture can be improved, but also a high input / output lithium ion secondary battery can be provided.

以下に、正極合材および集電体について詳細に説明する。正極合材は、正極活物質や結着材等を含有し、集電体上に形成される。その形成方法に制限はないが例えば次のように形成される。正極活物質、結着材、および必要に応じて用いられる導電材(導電助剤)や増粘材などの他の材料を乾式で混合してシート状にし、これを集電体に圧着する(乾式法)。また、正極活物質、結着材、および必要に応じて用いられる導電材や増粘材などの他の材料を分散溶媒に溶解または分散させてスラリーとし、これを集電体に塗布し、乾燥する(湿式法)。   Hereinafter, the positive electrode mixture and the current collector will be described in detail. The positive electrode mixture contains a positive electrode active material, a binder, and the like, and is formed on the current collector. Although there is no restriction | limiting in the formation method, it forms as follows, for example. Other materials such as a positive electrode active material, a binder, and a conductive material (conductive auxiliary agent) and a thickener used as necessary are mixed in a dry form to form a sheet, and this is crimped to a current collector ( Dry method). In addition, a positive electrode active material, a binder, and other materials such as a conductive material and a thickener used as necessary are dissolved or dispersed in a dispersion solvent to form a slurry, which is applied to a current collector and dried. (Wet method).

正極活物質としては、前述したように、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)が用いられる。これらは粉状(粒状)で用いられ、混合される。   As described above, olivine type lithium iron phosphate (LFP) is used as the positive electrode active material. These are used in powder form (granular) and mixed.

この正極活物質の表面に、主体となる正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物質を付着させてもよい。表面付着物質としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、炭素等が挙げられる。   A substance having a composition different from that of the substance constituting the main cathode active material may be adhered to the surface of the cathode active material. Surface adhesion substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, sulfuric acid Examples thereof include sulfates such as calcium and aluminum sulfate, carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate, and carbon.

表面付着物質の付着方法としては、次の方法がある。例えば、表面付着物質を溶媒に溶解または懸濁させた液体に正極活物質を添加することにより、正極活物質に表面付着物質を含浸添加する。この後、表面付着物質を含浸した正極活物質を乾燥する。また、表面付着物質の前駆体を溶媒に溶解または懸濁させた液体に正極活物質を添加することにより、正極活物質に表面付着物質の前駆体を含浸添加する。この後、表面付着物質の前駆体を含浸した正極活物質を加熱する。また、表面付着物質の前駆体および正極活物質の前駆体を溶媒に溶解または懸濁させた液体を焼成する。これらの方法により正極活物質の表面に表面付着物質を付着させることができる。   There are the following methods for attaching the surface adhering substance. For example, the surface active substance is impregnated and added to the positive electrode active material by adding the positive electrode active material to a liquid in which the surface adhesive substance is dissolved or suspended in a solvent. Thereafter, the positive electrode active material impregnated with the surface adhering substance is dried. In addition, the positive electrode active material is added to a liquid obtained by dissolving or suspending the precursor of the surface adhesion material in a solvent, so that the precursor of the surface adhesion material is impregnated and added to the positive electrode active material. Thereafter, the positive electrode active material impregnated with the precursor of the surface adhering material is heated. Further, a liquid obtained by dissolving or suspending the precursor of the surface adhesion substance and the precursor of the positive electrode active material in a solvent is baked. By these methods, the surface adhering substance can be attached to the surface of the positive electrode active material.

表面付着物質の量については、正極活物質の重量に対し次の範囲とすることが好ましい。範囲の下限は、好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、さらに好ましくは10ppm以上である。上限は、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下である。   The amount of the surface adhering substance is preferably in the following range with respect to the weight of the positive electrode active material. The lower limit of the range is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, and even more preferably 10 ppm or more. The upper limit is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and still more preferably 5% or less.

表面付着物質により、正極活物質の表面での非水系電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができる。但し、その付着量が、少なすぎる場合には、上記効果が充分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。よって、上記の範囲とすることが好ましい。   The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte solution on the surface of the positive electrode active material, and can improve the battery life. However, when the adhesion amount is too small, the above effect is not sufficiently exhibited. When the adhesion amount is too large, the resistance may increase in order to inhibit the entry and exit of lithium ions. Therefore, the above range is preferable.

オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)の正極活物質の粒子としては、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等のものが用いられる。中でも、一次粒子が凝集して二次粒子を形成しており、その二次粒子の形状が球状ないし楕円球状であるものが好ましい。   As the positive electrode active material particles of olivine type lithium iron phosphate (LFP), those in the form of a lump, polyhedron, sphere, ellipsoid, plate, needle, column or the like are used. Among these, primary particles are preferably aggregated to form secondary particles, and the shape of the secondary particles is preferably spherical or elliptical.

電池のような電気化学素子においては、その充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる活物質の破壊や導電パスの切断等の劣化が生じやすい。そのため一次粒子のみの単一粒子を用いるよりも、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成したものを用いる方が、膨張収縮のストレスを緩和し、上記劣化を防ぐことができるため好ましい。また、板状等の軸配向性の粒子よりも球状ないし楕円球状の粒子を用いる方が、電極内における配向が少なくなるため、充放電時の電極の膨張収縮が小さくなり好ましい。また、電極の形成時において、導電材等の他の材料とも均一に混合されやすいため好ましい。   In an electrochemical element such as a battery, the active material in the electrode expands and contracts as it is charged / discharged, so that the active material is easily damaged by the stress or the conductive path is broken. For this reason, it is preferable to use particles in which primary particles are aggregated to form secondary particles, rather than using single particles of only primary particles, because the stress of expansion and contraction can be relieved and the above deterioration can be prevented. In addition, it is preferable to use spherical or oval spherical particles rather than plate-like particles having axial orientation, since the orientation in the electrode is reduced, so that the expansion and contraction of the electrode during charge / discharge is reduced. Further, it is preferable because other materials such as a conductive material are easily mixed uniformly when forming the electrode.

前述した平均粒径をメジアン径d50とする。このとき、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質Xの粒子のメジアン径d50の好ましい範囲は、0.1μm以上0.7μm以下である。また、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質Yの粒子のメジアン径d50の好ましい範囲は、1.0μm以上5.0μm以下である。なお、一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には、粒子のメジアン径d50とは、二次粒子のメジアン径d50を意味する。   The aforementioned average particle diameter is defined as a median diameter d50. At this time, the preferable range of the median diameter d50 of the particles of the active material X made of olivine type lithium iron phosphate (LFP) is 0.1 μm or more and 0.7 μm or less. The preferable range of the median diameter d50 of the particles of the active material Y made of olivine type lithium iron phosphate (LFP) is 1.0 μm or more and 5.0 μm or less. When primary particles are aggregated to form secondary particles, the median diameter d50 of the particles means the median diameter d50 of the secondary particles.

活物質Xの粒子のメジアン径d50が0.1μm未満の場合、活物質Xについて、充填密度(タップ密度)が低下し、所望の充填密度が得られなくなるおそれがある。また、活物質Xの比表面積が増大するためスラリーの作製時に多量の溶剤が必要になり、さらに導電材との間で二次凝集を起こすなどスラリーの作製が困難になる。このため、正極を形成する際に、結着材や導電材等の他の材料との混合性が低下するおそれがある。よって、この混合物をスラリー化し塗布する際に、均一に塗布できず、スジを引く等の問題を生ずる場合がある。   When the median diameter d50 of the particles of the active material X is less than 0.1 μm, the packing density (tap density) of the active material X is lowered, and a desired packing density may not be obtained. In addition, since the specific surface area of the active material X increases, a large amount of solvent is required at the time of producing the slurry, and further, the production of the slurry becomes difficult, for example, secondary aggregation occurs with the conductive material. For this reason, when forming a positive electrode, there exists a possibility that a miscibility with other materials, such as a binder and a electrically conductive material, may fall. Therefore, when this mixture is slurried and applied, it may not be applied uniformly, which may cause problems such as streaking.

一方、活物質Xの粒子のメジアン径d50が0.7μmを超える場合、活物質Yの粒子内のリチウムイオンの拡散に時間がかかり、イオン拡散抵抗が増加するため、電池性能の低下を招くおそれがある。   On the other hand, when the median diameter d50 of the particles of the active material X exceeds 0.7 μm, it takes a long time to diffuse lithium ions in the particles of the active material Y, and the ion diffusion resistance increases. There is.

また、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質Yの粒子のメジアン径d50の好ましい範囲は、1.0μm以上5.0μm以下である。   The preferable range of the median diameter d50 of the particles of the active material Y made of olivine type lithium iron phosphate (LFP) is 1.0 μm or more and 5.0 μm or less.

活物質Yの粒子のメジアン径d50が1.0μm未満の場合、正極活物質全体としての比表面積が大きくなり、スラリー作製の際に二次凝集を起こすおそれがある。また、スラリー作製の際に必要な溶剤の量が増えるおそれがある。   When the median diameter d50 of the particles of the active material Y is less than 1.0 μm, the specific surface area of the positive electrode active material as a whole increases, and secondary aggregation may occur during slurry production. Moreover, there is a possibility that the amount of solvent required for slurry preparation increases.

一方、活物質Yの粒子のメジアン径d50が5.0μmを超える場合、活物質Xとの粒径の差が大きくなって、例えばスラリー作製の際に活物質Xが二次凝集を起こしやすくなるなど、2種類の粒径を有する活物質を混合することによる効果が弱まるおそれがある。   On the other hand, when the median diameter d50 of the particles of the active material Y exceeds 5.0 μm, the difference in particle size from the active material X becomes large, and for example, the active material X tends to cause secondary aggregation during slurry preparation. For example, the effect of mixing active materials having two types of particle sizes may be weakened.

なお、後述するように、メジアン径d50は、レーザー回折・散乱法により求めた粒度分布から求めることができる。   As will be described later, the median diameter d50 can be obtained from a particle size distribution obtained by a laser diffraction / scattering method.

正極用の導電材としては、例えば、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素質材料等が挙げられる。なお、これらのうち、1種を単独で用いてもよく、2種以上のものを組み合わせて用いてもよい。   Examples of the conductive material for the positive electrode include metal materials such as copper and nickel; graphite such as natural graphite and artificial graphite (graphite); carbon black such as acetylene black; and carbonaceous materials such as amorphous carbon such as needle coke. Is mentioned. Of these, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

導電材の含有量(添加量、割合、量)について、正極合材の重量に対する導電材の含有量の範囲は次のとおりである。範囲の下限は、0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上であり、上限は、50重量%以下、好ましくは30重量%以下、より好ましくは15重量%以下である。上記下限未満では、導電性が不充分となるおそれがある。また、上記上限を超えると、電池容量が低下するおそれがある。   Regarding the content (addition amount, ratio, amount) of the conductive material, the range of the content of the conductive material relative to the weight of the positive electrode mixture is as follows. The lower limit of the range is 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and the upper limit is 50% by weight or less, preferably 30% by weight or less, more preferably 15%. % By weight or less. If it is less than the said minimum, there exists a possibility that electroconductivity may become inadequate. Moreover, when the said upper limit is exceeded, there exists a possibility that battery capacity may fall.

正極活物質の結着材としては、特に限定されず、塗布法により正極合材を形成する場合には、分散溶媒に対する溶解性や分散性が良好な材料が選択される。具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体またはその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体またはその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらのうち、1種を単独で用いてもよく、2種以上のものを組み合わせて用いてもよい。正極の安定性の観点から、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)やポリテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系高分子を用いることが好ましい。   The binder for the positive electrode active material is not particularly limited, and when the positive electrode mixture is formed by a coating method, a material having good solubility and dispersibility in the dispersion solvent is selected. Specific examples include resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluorine Rubbery polymers such as rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / Thermoplastic elastomeric polymers such as ethylene / butadiene / ethylene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyacetic acid Soft resinous polymers such as Nyl, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene Fluoropolymers such as copolymers and polytetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymers; polymer compositions having ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions), and the like. Of these, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. From the viewpoint of the stability of the positive electrode, it is preferable to use a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF) or a polytetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymer.

結着材の含有量(添加量、割合、量)について、正極合材の重量に対する結着材の含有量の範囲は次のとおりである。範囲の下限は、0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、さらに好ましくは3重量%以上であり、上限は、80重量%以下、好ましくは60重量%以下、さらに好ましくは40重量%以下、特に好ましくは10重量%以下である。結着材の含有量が低すぎると、正極活物質を充分に結着できず、正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を劣化させてしまうおそれがある。逆に、高すぎると、電池容量や導電性が低下するおそれがある。   Regarding the content (addition amount, ratio, amount) of the binder, the range of the content of the binder relative to the weight of the positive electrode mixture is as follows. The lower limit of the range is 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 3% by weight or more, and the upper limit is 80% by weight or less, preferably 60% by weight or less, more preferably 40% by weight. Hereinafter, it is particularly preferably 10% by weight or less. If the content of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently bound, the positive electrode has insufficient mechanical strength, and battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. Conversely, if it is too high, the battery capacity and conductivity may be reduced.

上記湿式法や乾式法を用いて集電体上に形成された層は、正極活物質の充填密度を向上させるため、ハンドプレスやローラープレス等により圧密化することが好ましい。   In order to improve the packing density of the positive electrode active material, the layer formed on the current collector using the wet method or the dry method is preferably consolidated by a hand press, a roller press, or the like.

正極用の集電体の材質としては特に制限はなく、具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料; カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。   The material of the current collector for the positive electrode is not particularly limited, and specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; and carbonaceous materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, particularly aluminum, are preferred.

集電体の形状としては特に制限はなく、種々の形状に加工された材料を用いることができる。具体例としては、金属材料については、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素質材料については、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜を用いることが好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。薄膜の厚さは任意であるが、その範囲は次のとおりである。範囲の下限は、1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上であり、上限は、1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。上記下限未満では、集電体として必要な強度が不足する場合がある。また、上記上限を超えると可撓性が低下し、加工性が劣化するおそれがある。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of an electrical power collector, The material processed into various shapes can be used. Specific examples of the metal material include a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, and a foam metal, and the carbonaceous material includes a carbon plate, a carbon thin film, A carbon cylinder etc. are mentioned. Among these, it is preferable to use a metal thin film. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. The thickness of the thin film is arbitrary, but the range is as follows. The lower limit of the range is 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and the upper limit is 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If it is less than the said minimum, intensity | strength required as a collector may be insufficient. Moreover, when the said upper limit is exceeded, flexibility will fall and workability may deteriorate.

2.負極
本実施の形態においては、高容量で高入出力のリチウムイオン電池に適用可能な以下に示す負極を有する。本実施の形態の負極(負極板)は、集電体およびその両面に形成された負極合材(負極合剤とも称する)よりなる。負極合材は、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含有する。
2. Negative electrode In this embodiment, the negative electrode shown below is applicable to a high-capacity, high-input / output lithium-ion battery. The negative electrode (negative electrode plate) of the present embodiment comprises a current collector and a negative electrode mixture (also referred to as a negative electrode mixture) formed on both surfaces thereof. The negative electrode mixture contains a negative electrode active material that can electrochemically occlude and release lithium ions.

負極活物質としては、炭素質材料、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、SnやSi等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上のものを組み合わせて用いてもよい。中でも、炭素質材料またはリチウム複合酸化物が安全性の観点から好ましい。   Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials, metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, metal composite oxides, lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys, metals that can form alloys with lithium such as Sn and Si, and the like Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a carbonaceous material or a lithium composite oxide is preferable from the viewpoint of safety.

金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵、放出可能なものであれば特に制限はないが、Ti(チタン)、Li(リチウム)またはTiおよびLiの双方を含有するものが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。   The metal composite oxide is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but Ti (titanium), Li (lithium) or a material containing both Ti and Li has a high current density charge / discharge. It is preferable from the viewpoint of characteristics.

炭素質材料としては、非晶質炭素、天然黒鉛、天然黒鉛に乾式のCVD(Chemical Vapor Deposition)法や湿式のスプレイ法で形成される被膜を形成した複合炭素質材料、エポキシやフェノール等の樹脂原料もしくは石油や石炭から得られるピッチ系材料を原料として焼成して得られる人造黒鉛、非晶質炭素材料などの炭素質材料を用いることができる。   Carbonaceous materials include amorphous carbon, natural graphite, composite carbonaceous materials in which a film formed by dry CVD (Chemical Vapor Deposition) method or wet spray method is formed on natural graphite, resins such as epoxy and phenol Carbonaceous materials such as artificial graphite and amorphous carbon material obtained by firing using raw materials or pitch materials obtained from petroleum or coal as raw materials can be used.

また、リチウムと化合物を形成することでリチウムを吸蔵放出できるリチウム金属、リチウムと化合物を形成し、結晶間隙に挿入されることでリチウムを吸蔵放出できる珪素、ゲルマニウム、錫など第四族元素の酸化物もしくは窒化物を用いてもよい。   In addition, lithium metal that can occlude and release lithium by forming a compound with lithium, and oxidation of Group 4 elements such as silicon, germanium, and tin that can occlude and release lithium by forming a compound with lithium and inserting it into the crystal gap Or nitride may be used.

特に、炭素質材料は、導電性が高く、低温特性、サイクル安定性の面から優れた材料である。炭素質材料の中では、炭素網面層間(d002)の広い材料が、急速充放電や低温特性に優れ、好適である。しかしながら、炭素網面層間(d002)が広い材料は、充電の初期において容量や充放電効率が低いことがあるので、炭素網面層間(d002)が0.39nm以下の材料を選択することが好ましい。このような炭素質材料を、擬似異方性炭素と称する場合がある。   In particular, the carbonaceous material is a material having high conductivity, and excellent in terms of low temperature characteristics and cycle stability. Among the carbonaceous materials, a material having a wide carbon network surface layer (d002) is excellent in rapid charge / discharge and low-temperature characteristics, and is preferable. However, since a material having a wide carbon network surface layer (d002) may have a low capacity and charge / discharge efficiency at the initial stage of charging, it is preferable to select a material having a carbon network surface layer (d002) of 0.39 nm or less. . Such a carbonaceous material is sometimes referred to as pseudo-anisotropic carbon.

さらに、負極活物質として、黒鉛質、非晶質、活性炭などの導電性の高い炭素質材料を混合して用いてもよい。上記黒鉛質の材料として、以下(1)〜(3)に示す特徴を有する材料を用いても良い。
(1)ラマン分光スペクトルで測定される1300〜1400cm−1の範囲にあるピーク強度(ID)とラマン分光スペクトルで測定される1580〜1620cm−1の範囲にあるピーク強度(IG)との強度比であるR値(ID/IG)が、0.2以上0.4以下である。
(2)ラマン分光スペクトルで測定される1300〜1400cm−1の範囲にあるピークの半値幅Δ値が、40cm−1以上100cm−1以下である。
(3)X線回折における(110)面のピーク強度(I(110))と(004)面のピーク強度(I(004))との強度比X値(I(110)/I(004))が0.1以上0.45以下である。
Further, as the negative electrode active material, a carbonaceous material having high conductivity such as graphite, amorphous, activated carbon or the like may be mixed and used. As the graphite material, materials having the characteristics shown in (1) to (3) below may be used.
(1) the intensity ratio of the peak intensity in the range of 1300~1400Cm -1 as measured by Raman spectroscopy (ID) and the peak intensity in the range of 1580~1620Cm -1 as measured by Raman spectroscopy spectra (IG) The R value (ID / IG) is 0.2 or more and 0.4 or less.
(2) half-value width Δ value of the peak in the range of 1300~1400Cm -1 as measured by Raman spectroscopy spectra is 40 cm -1 or more 100 cm -1 or less.
(3) Intensity ratio X value (I (110) / I (004)) between the peak intensity (I (110)) on the (110) plane and the peak intensity (I (004)) on the (004) plane in X-ray diffraction ) Is 0.1 or more and 0.45 or less.

このような条件の黒鉛質を負極活物質として用いることにより電池性能を向上させることができる。   Battery performance can be improved by using the graphite under such conditions as the negative electrode active material.

負極合材は、集電体上に形成される。その形成方法に制限はないが正極合材と同様に乾式法や湿式法を用いて形成される。上記負極活物質は粉状(粒状)で用いられる。   The negative electrode mixture is formed on the current collector. Although there is no restriction | limiting in the formation method, it forms using a dry method and a wet method similarly to a positive electrode compound material. The negative electrode active material is used in the form of powder (granular).

炭素質材料の粒子のメジアン径d50について、その範囲は次のとおりである。範囲の下限は、1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは7μm以上であり、上限は、100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、さらに好ましくは30μm以下、特に好ましくは25μm以下である。上記下限未満では、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くおそれがある。また、上記上限を超えると電極の形成時に負極合材の塗布面が不均一となり、電極形成に支障をきたすおそれがある。   The range of the median diameter d50 of the carbonaceous material particles is as follows. The lower limit of the range is 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, further preferably 7 μm or more, and the upper limit is 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, Particularly preferably, it is 25 μm or less. If it is less than the lower limit, the irreversible capacity increases, and there is a risk of causing loss of the initial battery capacity. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the application surface of the negative electrode mixture becomes non-uniform during the formation of the electrode, which may hinder the electrode formation.

炭素質材料の粒子のBET比表面積について、その範囲は次のとおりである。範囲の下限は、0.1m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1.0m/g以上、さらに好ましくは1.5m/g以上である。上限は、100m/g以下、好ましくは25m/g以下、より好ましくは15m/g以下、さらに好ましくは10m/g以下である。上記下限未満では、充電時に負極におけるリチウムイオンの吸蔵性が低下しやすく、負極表面にリチウムが析出するおそれがある。また、上記上限を超えると非水系電解液との反応性が増加し、負極近傍での発生ガスが増加するおそれがある。BET比表面積は、BET法により求められた比表面積(単位gあたりの面積)である。The range of the BET specific surface area of the carbonaceous material particles is as follows. The lower limit of the range is 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more, and further preferably 1.5 m 2 / g or more. The upper limit is 100 m 2 / g or less, preferably 25 m 2 / g or less, more preferably 15 m 2 / g or less, and still more preferably 10 m 2 / g or less. If it is less than the said minimum, the occlusion of the lithium ion in a negative electrode will fall easily at the time of charge, and there exists a possibility that lithium may precipitate on the negative electrode surface. Moreover, when the said upper limit is exceeded, there exists a possibility that the reactivity with a non-aqueous electrolyte solution may increase and the generated gas in the vicinity of a negative electrode may increase. The BET specific surface area is a specific surface area (area per unit g) determined by the BET method.

炭素質材料の粒子の細孔径分布(細孔の大きさとその体積の関係)は、水銀ポロシメトリー(水銀圧入法)により求められる。この細孔径分布から細孔容積を求めることができる。炭素質材料の粒子について、細孔容積の範囲は次のとおりである。   The pore size distribution (relationship between pore size and volume) of the carbonaceous material particles is obtained by mercury porosimetry (mercury intrusion method). The pore volume can be determined from this pore size distribution. For carbonaceous material particles, the pore volume ranges are as follows.

炭素質材料の粒子の細孔容積V(0.01−1)(その直径が0.01μm以上、1μm以下に相当する、粒子内の空隙、粒子表面の凹凸による窪み、粒子間の接触面間の空隙等の総量)について、その範囲は次のとおりである。細孔容積V(0.01−1)の下限は、0.01mL/g以上、好ましくは0.05mL/g以上、より好ましくは0.1mL/g以上であり、上限は、0.6mL/g以下、好ましくは0.4mL/g以下、より好ましくは0.3mL/g以下である。Pore volume V of particles of carbonaceous material (0.01-1) (the diameter of which corresponds to 0.01 μm or more and 1 μm or less, voids in the particles, depressions due to irregularities on the particle surface, between the contact surfaces between the particles The total range of voids, etc.) is as follows. The lower limit of the pore volume V (0.01-1) is 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more, and the upper limit is 0.6 mL / g. g or less, preferably 0.4 mL / g or less, more preferably 0.3 mL / g or less.

上記上限を超えると、電極の形成時に必要となる結着材が増加するおそれがある。上記下限未満では、高電流密度充放電特性が低下し、さらに、充放電時の電極の膨張収縮の緩和効果が低下するおそれがある。   When the above upper limit is exceeded, there is a possibility that the binder necessary for forming the electrode increases. If it is less than the said lower limit, a high current density charge / discharge characteristic may fall, and also there exists a possibility that the relaxation effect of the expansion / contraction of the electrode at the time of charge / discharge may fall.

また、炭素質材料の粒子の細孔容積V(0.01−100)(その直径が0.01μm以上、100μm以下に相当する、粒子内の空隙、粒子表面の凹凸による窪み、粒子間の接触面間の空隙等の総量)について、その範囲は次のとおりである。細孔容積V(0.01−100)の下限は、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.25mL/g以上、さらに好ましくは0.4mL/g以上であり、上限は、10mL/g以下、好ましくは5mL/g以下、より好ましくは2mL/g以下である。上記上限を超えると、電極の形成時に必要となる結着材が増加するおそれがある。また、上記下限未満では、電極の形成時に結着材や増粘材への分散性が低下するおそれがある。Also, pore volume V (0.01-100) of particles of carbonaceous material (the diameter of which corresponds to 0.01 μm or more and 100 μm or less, voids in the particles, depressions due to irregularities on the particle surface, contact between particles) The range of the total amount of voids between the surfaces is as follows. The lower limit of the pore volume V (0.01-100) is preferably 0.1 mL / g or more, more preferably 0.25 mL / g or more, still more preferably 0.4 mL / g or more, and the upper limit is 10 mL. / G or less, preferably 5 mL / g or less, more preferably 2 mL / g or less. When the above upper limit is exceeded, there is a possibility that the binder necessary for forming the electrode increases. Moreover, if it is less than the said minimum, there exists a possibility that the dispersibility to a binder or a thickener may fall at the time of electrode formation.

また、炭素質材料の粒子の平均細孔径について、その範囲は次のとおりである。平均細孔径の下限は、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.5μm以上であり、上限は、50μm以下、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下である。上記上限を超えると、電極の形成時に必要となる結着材が増加するおそれがある。また、上記下限未満では、高電流密度充放電特性が低下するおそれがある。   The range of the average pore diameter of the carbonaceous material particles is as follows. The lower limit of the average pore diameter is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.5 μm or more, and the upper limit is 50 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less. . When the above upper limit is exceeded, there is a possibility that the binder necessary for forming the electrode increases. Moreover, if it is less than the said minimum, there exists a possibility that a high current density charge / discharge characteristic may fall.

炭素質材料の粒子のタップ密度について、その範囲は次のとおりである。タップ密度の下限は、0.1g/cm以上であり、好ましくは0.5g/cm以上、さらに好ましくは0.7g/cm以上、特に好ましくは1g/cm以上である。上限は、好ましくは2g/cm以下、さらに好ましくは、1.8g/cm以下、特に好ましくは1.6g/cm以下である。上記下限未満では、負極合材中の負極活物質の充填密度が低下し、所定の電池容量を確保できないおそれがある。また、上記上限を超えると、負極合材中の負極活物質間の空隙が少なくなり、粒子間の導電性が確保され難くなる場合がある。The ranges of the tap density of the carbonaceous material particles are as follows. The lower limit of the tap density is 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.7 g / cm 3 or more, and particularly preferably 1 g / cm 3 or more. The upper limit is preferably 2 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less, and particularly preferably 1.6 g / cm 3 or less. If it is less than the said minimum, the filling density of the negative electrode active material in a negative electrode compound material may fall, and there exists a possibility that a predetermined battery capacity cannot be ensured. Moreover, when the said upper limit is exceeded, the space | gap between the negative electrode active materials in a negative electrode compound material will decrease, and it may become difficult to ensure the electroconductivity between particle | grains.

また、負極活物質として用いる第1炭素質材料に、これとは異なる性質の第2炭素質材料を導電材として添加してもよい。上記性質とは、X線回折パラメータ、メジアン径、アスペクト比、BET比表面積、配向比、ラマンR値、タップ密度、真密度、細孔分布、円形度、灰分量の一つ以上の特性を示す。   Moreover, you may add the 2nd carbonaceous material of a property different from this to the 1st carbonaceous material used as a negative electrode active material as a electrically conductive material. The above properties indicate one or more characteristics of X-ray diffraction parameters, median diameter, aspect ratio, BET specific surface area, orientation ratio, Raman R value, tap density, true density, pore distribution, circularity, and ash content. .

好ましい形態としては、第2炭素質材料(導電材)として、体積基準の粒度分布がメジアン径を中心としたときに左右対称とならない炭素質材料を用いる形態がある。また、第2炭素質材料(導電材)として、負極活物質として用いる第1炭素質材料とラマンR値が異なる炭素質材料を用いる形態や、第2炭素質材料(導電材)として、負極活物質として用いる第1炭素質材料とX線パラメータが異なる炭素質材料を用いる形態等がある。   As a preferred form, there is a form using a carbonaceous material that is not symmetrical when the volume-based particle size distribution is centered on the median diameter as the second carbonaceous material (conductive material). Further, as the second carbonaceous material (conductive material), a form using a carbonaceous material having a Raman R value different from that of the first carbonaceous material used as the negative electrode active material, or as the second carbonaceous material (conductive material), There is a form using a carbonaceous material having a different X-ray parameter from the first carbonaceous material used as a substance.

第2炭素質材料(導電材)としては、黒鉛質、非晶質、活性炭などの導電性の高い炭素質材料を用いることができる。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等を用いることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上のものを組み合わせて用いてもよい。このように、第2炭素質材料(導電材)を添加することにより、電極の抵抗を低減するなどの効果を奏する。   As the second carbonaceous material (conductive material), a highly conductive carbonaceous material such as graphite, amorphous, activated carbon or the like can be used. Specifically, graphite (graphite) such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Thus, by adding the second carbonaceous material (conductive material), there are effects such as reducing the resistance of the electrode.

第2炭素質材料(導電材)の含有量(添加量、割合、量)について、負極合材の重量に対する導電材の含有量の範囲は次のとおりである。範囲の下限は、1重量%以上、好ましくは2重量%以上、より好ましくは3重量%以上であり、上限は、45重量%以下、好ましくは40重量%以下である。上記下限未満では、導電性の向上効果が得にくく、また、上記上限を超えると、初期不可逆容量の増大を招くおそれがある。   Regarding the content (addition amount, ratio, amount) of the second carbonaceous material (conductive material), the range of the content of the conductive material relative to the weight of the negative electrode mixture is as follows. The lower limit of the range is 1% by weight or more, preferably 2% by weight or more, more preferably 3% by weight or more, and the upper limit is 45% by weight or less, preferably 40% by weight or less. If it is less than the above lower limit, it is difficult to obtain the effect of improving the conductivity, and if it exceeds the above upper limit, the initial irreversible capacity may be increased.

負極用の集電体の材質としては特に制限はなく、具体例としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられる。中でも、加工のし易さとコストの観点から銅が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a material of the electrical power collector for negative electrodes, As a specific example, metal materials, such as copper, nickel, stainless steel, nickel plating steel, are mentioned. Among these, copper is preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.

集電体の形状としては特に制限はなく、種々の形状に加工された材料を用いることができる。具体例としては、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも、金属薄膜が好ましく、銅箔がより好ましい。銅箔には、圧延法により形成された圧延銅箔と、電解法により形成された電解銅箔とがあり、どちらも集電体として用いて好適である。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of an electrical power collector, The material processed into various shapes can be used. Specific examples include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, and foam metal. Among these, a metal thin film is preferable, and a copper foil is more preferable. The copper foil includes a rolled copper foil formed by a rolling method and an electrolytic copper foil formed by an electrolytic method, both of which are suitable for use as a current collector.

集電体の厚さに制限はないが、厚さが25μm未満の場合、純銅よりも強銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることでその強度を向上させることができる。   The thickness of the current collector is not limited, but when the thickness is less than 25 μm, its strength can be increased by using a strong copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu—Cr—Zr alloy, etc.) rather than pure copper. Can be improved.

負極活物質を用いて形成した負極合材の構成に特に制限はないが、負極合材密度の範囲は次のとおりである。負極合材密度の下限は、好ましくは0.7g/cm以上、より好ましくは0.8g/cm、さらに好ましくは0.9g/cm以上であり、上限は、2g/cm以下、好ましくは1.9g/cm以下、より好ましくは1.8g/cm以下、さらに好ましくは1.7g/cm以下である。Although there is no restriction | limiting in particular in the structure of the negative electrode compound material formed using the negative electrode active material, The range of the negative electrode compound material density is as follows. The lower limit of the negative electrode composite density is preferably 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 , still more preferably 0.9 g / cm 3 or more, and the upper limit is 2 g / cm 3 or less. Preferably it is 1.9 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less, and even more preferably 1.7 g / cm 3 or less.

上記上限を超えると、負極活物質の粒子が破壊されやすくなり、初期の不可逆容量の増加や、集電体と負極活物質との界面付近への非水系電解液の浸透性の低下による高電流密度充放電特性の劣化を招くおそれがある。また、上記下限未満では、負極活物質間の導電性が低下するため電池抵抗が増大し、単位容積あたりの容量が低下するおそれがある。   When the above upper limit is exceeded, particles of the negative electrode active material are likely to be destroyed, and a high current is generated due to an increase in the initial irreversible capacity and a decrease in the permeability of the non-aqueous electrolyte near the interface between the current collector and the negative electrode active material. The density charge / discharge characteristics may be deteriorated. Moreover, if it is less than the said minimum, since the electroconductivity between negative electrode active materials falls, battery resistance will increase and there exists a possibility that the capacity | capacitance per unit volume may fall.

負極活物質の結着材としては、非水系電解液や電極の形成時に用いる分散溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限はない。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル− ブタジエンゴム)、エチレン−プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体またはその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体またはその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子; シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The binder for the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable to the non-aqueous electrolyte and the dispersion solvent used when forming the electrode. Specifically, resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, NBR ( Acrylonitrile-butadiene rubber), rubber-like polymers such as ethylene-propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof; EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / Thermoplastic elastomeric polymer such as butadiene / styrene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene -Soft resinous polymers such as vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; Fluorine such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer Polymer polymers; polymer compositions having alkali metal ion (especially lithium ion) ion conductivity, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

スラリーを形成するための分散溶媒としては、負極活物質、結着材、および必要に応じて用いられる導電材や増粘材などを溶解または分散することが可能な溶媒であれば、その種類に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。水系溶媒の例としては、水、アルコールと水との混合溶媒等が挙げられ、有機系溶媒の例としては、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘材を用いることが好ましい。この増粘材に併せて分散材等を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、上記分散溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the dispersion solvent for forming the slurry, any type of solvent can be used as long as it can dissolve or disperse the negative electrode active material, the binder, and the conductive material and the thickener used as necessary. There is no restriction, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water, a mixed solvent of alcohol and water, etc., and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, Methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, Examples include methylnaphthalene and hexane. In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to use a thickener. A dispersing agent or the like is added to the thickener, and a slurry such as SBR is made into a slurry. In addition, the said dispersion solvent may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.

結着材の含有量(添加量、割合、量)について、負極合材の重量に対する結着材の含有量の範囲は次のとおりである。範囲の下限は、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは0.6重量%以上である。上限は、20重量%以下、好ましくは15重量%以下、より好ましくは10重量%以下、さらに好ましくは8重量%以下である。   Regarding the content (addition amount, ratio, amount) of the binder, the range of the content of the binder with respect to the weight of the negative electrode mixture is as follows. The lower limit of the range is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and further preferably 0.6% by weight or more. The upper limit is 20% by weight or less, preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and still more preferably 8% by weight or less.

上記上限を超えると、電池容量に寄与しない結着材の割合が増加し、電池容量の低下を招くおそれがある。また、上記下限未満では、負極合材の強度の低下を招くおそれがある。   When the above upper limit is exceeded, the proportion of the binder that does not contribute to the battery capacity increases, and the battery capacity may be reduced. Moreover, if it is less than the said minimum, there exists a possibility of causing the fall of the intensity | strength of a negative electrode compound material.

特に、結着材として、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分として用いる場合の負極合材の重量に対する結着材の含有量の範囲は次のとおりである。範囲の下限は、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは0.6重量%以上であり、上限は、5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは2重量%以下である。   In particular, the range of the binder content with respect to the weight of the negative electrode mixture when a rubbery polymer typified by SBR is used as the main component as the binder is as follows. The lower limit of the range is 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, more preferably 0.6% by weight or more, and the upper limit is 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less, more preferably. Is 2% by weight or less.

また、結着材として、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分として用いる場合の負極合材の重量に対する結着材の含有量の範囲は次のとおりである。範囲の下限は、1重量%以上、好ましくは2重量%以上、より好ましくは3重量%以上であり、上限は、15重量%以下、好ましくは10重量%以下、より好ましくは8重量%以下である。   In addition, the range of the binder content relative to the weight of the negative electrode mixture when a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride is used as the main component as the binder is as follows. The lower limit of the range is 1% by weight or more, preferably 2% by weight or more, more preferably 3% by weight or more, and the upper limit is 15% by weight or less, preferably 10% by weight or less, more preferably 8% by weight or less. is there.

増粘材は、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘材としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼインおよびこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The thickener is used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used alone or in combination of two or more.

増粘材を用いる場合の負極合材の重量に対する増粘材の含有量の範囲は次のとおりである。範囲の下限は、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは0.6重量%以上であり、上限は、5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは2重量%以下である。   The range of the content of the thickener relative to the weight of the negative electrode mixture when the thickener is used is as follows. The lower limit of the range is 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, more preferably 0.6% by weight or more, and the upper limit is 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less, more preferably. Is 2% by weight or less.

上記下限未満では、スラリーの塗布性が低下するおそれがある。また、上記上限を超えると、負極合材に占める負極活物質の割合が低下し、電池容量の低下や負極活物質間の抵抗の上昇のおそれがある。   If it is less than the said minimum, there exists a possibility that the applicability | paintability of a slurry may fall. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the ratio of the negative electrode active material to the negative electrode mixture decreases, and there is a risk of a decrease in battery capacity and an increase in resistance between the negative electrode active materials.

3.電解液
本実施の形態の電解液は、リチウム塩(電解質)と、これを溶解する非水系溶媒から構成される。必要に応じて、添加材を加えてもよい。
3. Electrolytic Solution The electrolytic solution of the present embodiment is composed of a lithium salt (electrolyte) and a non-aqueous solvent that dissolves the lithium salt. You may add an additive as needed.

リチウム塩としては、リチウムイオン電池用の非水系電解液の電解質として使用可能なリチウム塩であれば特に制限はないが、例えば以下に示す無機リチウム塩、含フッ素有機リチウム塩やオキサラトボレート塩等が挙げられる。   The lithium salt is not particularly limited as long as it is a lithium salt that can be used as an electrolyte of a non-aqueous electrolyte for a lithium ion battery. For example, the following inorganic lithium salts, fluorine-containing organic lithium salts, oxalate borate salts, etc. Is mentioned.

無機リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機フッ化物塩や、LiClO、LiBrO、LiIO等の過ハロゲン酸塩や、LiAlCl等の無機塩化物塩等が挙げられる。Examples of the inorganic lithium salt, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF inorganic fluoride salts and the like 6, LiClO 4, Libro 4, LiIO and perhalogenate such as 4, an inorganic chloride salts such as LiAlCl 4, etc. Is mentioned.

含フッ素有機リチウム塩としては、リチウムビスフルオロスルフォニルイミド:LiFSI、LiCFSO等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CFSO等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF(CFCFCF)]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF)]、Li[PF(CFCFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩等が挙げられる。Examples of the fluorine-containing organic lithium salt include lithium bisfluorosulfonylimide: perfluoroalkane sulfonate such as LiFSI and LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN Perfluoroalkanesulfonylimide salts such as (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 9 ); Perfluoroalkanesulfonylmethide salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3)], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 3) 2], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3) 3], Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3)] Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 ) 2 ], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ], etc. Examples thereof include fluoroalkyl fluorophosphate.

オキサラトボレート塩としては、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等が挙げられる。   Examples of the oxalatoborate salt include lithium bis (oxalato) borate and lithium difluorooxalatoborate.

これらのリチウム塩は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、溶媒に対する溶解性、二次電池とした場合の充放電特性、出力特性、サイクル特性等を総合的に判断すると、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)が好ましい。These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. Among them, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is preferable when comprehensively judging the solubility in a solvent, charge / discharge characteristics in the case of a secondary battery, output characteristics, cycle characteristics, and the like.

2種以上のリチウム塩を用いる場合の好ましい一例は、LiPFとLiBFとの併用である。この場合には、両者の合計に占めるLiBFの割合が、0.01重量%以上、20重量%以下であることが好ましく、0.1重量%以上、5重量%以下であることがより好ましい。また、他の好ましい一例は、無機フッ化物塩とパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩との併用であり、この場合には、両者の合計に占める無機フッ化物塩の割合は、70重量%以上、99重量%以下であることが好ましく、80重量%以上、98重量%以下であることがより好ましい。上記2つの好ましい例によれば、温保存による特性劣化を抑制することができる。A preferable example in the case of using two or more lithium salts is a combination of LiPF 6 and LiBF 4 . In this case, the proportion of LiBF 4 in the total of both is preferably 0.01% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or more and 5% by weight or less. . Another preferred example is the combined use of an inorganic fluoride salt and a perfluoroalkanesulfonylimide salt. In this case, the proportion of the inorganic fluoride salt in the total of both is 70% by weight or more and 99% by weight. % Or less, more preferably 80% by weight or more and 98% by weight or less. According to the above two preferred examples, it is possible to suppress deterioration of characteristics due to warm storage.

非水系電解液中の電解質の濃度に特に制限はないが、電解質の濃度範囲は次のとおりである。濃度の下限は、0.5mol/L以上、好ましくは0.6mol/L以上、より好ましくは0.7mol/L以上である。また、濃度の上限は、2mol/L以下、好ましくは1.8mol/L以下、より好ましくは1.7mol/L以下である。濃度が低すぎると、電解液の電気伝導率が不充分となるおそれがある。また、濃度が高すぎると、粘度が上昇するため電気伝導度が低下するおそれがある。このような電気伝導度の低下により、リチウムイオン電池の性能が低下するおそれがある。   Although there is no restriction | limiting in particular in the density | concentration of the electrolyte in a non-aqueous electrolyte solution, The density | concentration range of an electrolyte is as follows. The lower limit of the concentration is 0.5 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, more preferably 0.7 mol / L or more. Further, the upper limit of the concentration is 2 mol / L or less, preferably 1.8 mol / L or less, more preferably 1.7 mol / L or less. If the concentration is too low, the electric conductivity of the electrolytic solution may be insufficient. On the other hand, if the concentration is too high, the viscosity increases and the electrical conductivity may decrease. Such a decrease in electrical conductivity may reduce the performance of the lithium ion battery.

非水系溶媒としては、リチウムイオン電池用の電解質の溶媒として使用可能な非水系溶媒であれば特に制限はないが、例えば次の環状カーボネート、鎖状カーボネート、鎖状エステル、環状エーテルおよび鎖状エーテル等が挙げられる。   The non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it is a non-aqueous solvent that can be used as an electrolyte solvent for a lithium ion battery. For example, the following cyclic carbonate, chain carbonate, chain ester, cyclic ether, and chain ether are used. Etc.

環状カーボネートとしては、環状カーボネートを構成するアルキレン基の炭素数が2〜6のものが好ましく、2〜4のものがより好ましい。具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましい。   As the cyclic carbonate, those having 2 to 6 carbon atoms of the alkylene group constituting the cyclic carbonate are preferable, and those having 2 to 4 are more preferable. Specific examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable.

鎖状カーボネートとしては、ジアルキルカーボネートが好ましく、2つのアルキル基の炭素数が、それぞれ1〜5のものが好ましく、1〜4のものがより好ましい。具体的には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート等の対称鎖状カーボネート類;エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート等の非対称鎖状カーボネート類等が挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが好ましい。   As the chain carbonate, dialkyl carbonate is preferable, and the number of carbon atoms of the two alkyl groups is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 4. Specifically, symmetrical chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and di-n-propyl carbonate; asymmetric chain carbonates such as ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and ethyl-n-propyl carbonate Is mentioned. Of these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable.

鎖状エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等が挙げられる。中でも、低温特性改善の観点から酢酸メチルを用いることが好ましい。   Examples of chain esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and methyl propionate. Among them, it is preferable to use methyl acetate from the viewpoint of improving the low temperature characteristics.

環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。中でも、入出力特性改善の観点からテトラヒドロフランを用いることが好ましい。   Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran and the like. Of these, tetrahydrofuran is preferably used from the viewpoint of improving input / output characteristics.

鎖状エーテルとしては、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等が挙げられる。   Examples of chain ethers include dimethoxyethane and dimethoxymethane.

これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよいが、2種以上の化合物を併用した混合溶媒を用いることが好ましい。例えば、環状カーボネート類の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネート類や鎖状エステル類等の低粘度溶媒とを併用するのが好ましい。好ましい組み合わせの一つは、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類とを主体とする組み合わせである。中でも、非水系溶媒に占める環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計が、80容量%以上、好ましくは85容量%以上、より好ましくは90容量%以上であり、かつ環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計に対する環状カーボネート類の容量が次の範囲であるものが好ましい。環状カーボネート類の容量の下限は、5%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であり、上限は、50%以下、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下である。このような非水系溶媒の組み合わせを用いることで、電池のサイクル特性や高温保存特性(特に、高温保存後の残存容量および高負荷放電容量)が向上する。   These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use a mixed solvent in which two or more compounds are used in combination. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent of cyclic carbonates in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonates or chain esters. One of the preferable combinations is a combination mainly composed of cyclic carbonates and chain carbonates. Among them, the total of the cyclic carbonates and the chain carbonates in the non-aqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 85% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and the cyclic carbonates and the chain carbonates. It is preferable that the cyclic carbonates have a capacity in the following range with respect to the total of the above. The lower limit of the capacity of the cyclic carbonates is 5% or more, preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and the upper limit is 50% or less, preferably 35% or less, more preferably 30% or less. By using such a combination of non-aqueous solvents, battery cycle characteristics and high-temperature storage characteristics (particularly, remaining capacity and high-load discharge capacity after high-temperature storage) are improved.

環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の好ましい組み合わせの具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。   Specific examples of preferred combinations of cyclic carbonates and chain carbonates include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate And ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.

これらのエチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせに、さらにプロピレンカーボネートを加えた組み合わせも、好ましい組み合わせとして挙げられる。プロピレンカーボネートを含有する場合には、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比は、99:1〜40:60が好ましく、95:5〜50:50がより好ましい。さらに、非水系溶媒に占めるプロピレンカーボネートの量について、その範囲は次のとおりである。プロピレンカーボネートの量の下限は、0.1容量%以上、好ましくは1容量%以上、より好ましくは2容量%以上であり、上限は、10容量%以下、好ましくは8容量%以下、より好ましくは5容量%以下である。このような組み合わせによれば、エチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせの特性を維持しつつ、さらに低温特性を向上させることができる。   A combination in which propylene carbonate is further added to the combination of these ethylene carbonates and chain carbonates is also a preferable combination. When propylene carbonate is contained, the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is preferably 99: 1 to 40:60, and more preferably 95: 5 to 50:50. Further, the range of the amount of propylene carbonate in the non-aqueous solvent is as follows. The lower limit of the amount of propylene carbonate is 0.1% by volume or more, preferably 1% by volume or more, more preferably 2% by volume or more, and the upper limit is 10% by volume or less, preferably 8% by volume or less, more preferably 5% by volume or less. According to such a combination, the low temperature characteristics can be further improved while maintaining the characteristics of the combination of ethylene carbonate and chain carbonates.

これらの組み合わせの中で、鎖状カーボネート類として非対称鎖状カーボネート類を含有するものがさらに好ましい。具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの組み合わせが挙げられる。このような、エチレンカーボネートと対称鎖状カーボネート類と非対称鎖状カーボネート類との組み合わせにより、サイクル特性や大電流放電特性を向上させることができる。中でも、非対称鎖状カーボネート類がエチルメチルカーボネートであるものが好ましく、また、ジアルキルカーボネートを構成するアルキル基の炭素数が1〜2であるものが好ましい。   Among these combinations, those containing asymmetric chain carbonates as chain carbonates are more preferable. Specific examples include a combination of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate. Such a combination of ethylene carbonate, symmetric chain carbonates and asymmetric chain carbonates can improve cycle characteristics and large current discharge characteristics. Among these, those in which the asymmetric chain carbonates are ethyl methyl carbonate are preferable, and those in which the alkyl group constituting the dialkyl carbonate has 1 to 2 carbon atoms are preferable.

好ましい混合溶媒の他の例は、鎖状エステルを含有するものである。特に、上記環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との混合溶媒に、鎖状エステルを含有するものが、電池の低温特性向上の観点から好ましい。鎖状エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチルが特に好ましい。非水系溶媒に占める鎖状エステルの容量の下限は、5%以上、好ましくは8%以上、より好ましくは15%以上であり、上限は、50%以下、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下、さらに好ましくは25%以下である。   Another example of a preferable mixed solvent is one containing a chain ester. In particular, those containing a chain ester in the mixed solvent of the cyclic carbonates and the chain carbonates are preferable from the viewpoint of improving the low-temperature characteristics of the battery. As the chain ester, methyl acetate and ethyl acetate are particularly preferable. The lower limit of the capacity of the chain ester in the non-aqueous solvent is 5% or more, preferably 8% or more, more preferably 15% or more, and the upper limit is 50% or less, preferably 35% or less, more preferably 30 % Or less, more preferably 25% or less.

他の好ましい非水系溶媒の例は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびブチレンカーボネートよりなる群から選ばれた1種の有機溶媒、またはこの群から選ばれた2種以上の有機溶媒からなる混合溶媒であり、この混合溶媒の非水系溶媒に占める容量を、60容量%以上とするものである。こうした混合溶媒は引火点が50℃以上となるように各種溶媒を選択して調整することが好ましく、中でも引火点が70℃以上となるように調整することがより好ましい。このような混合溶媒を用いた非水系電解液は、高温で使用しても溶媒の蒸発や液漏れが少なくなる。中でも、非水系溶媒に占めるエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計が、80容量%以上、好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの容量比が30:70〜60:40であるものを用いると、サイクル特性や大電流放電特性等を向上させることができる。   Examples of other preferable non-aqueous solvents are one organic solvent selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate, or a mixed solvent consisting of two or more organic solvents selected from this group. The volume of the mixed solvent in the non-aqueous solvent is 60% by volume or more. These mixed solvents are preferably adjusted by selecting various solvents so that the flash point is 50 ° C. or higher, and more preferably adjusted so that the flash point is 70 ° C. or higher. A non-aqueous electrolyte using such a mixed solvent is less likely to evaporate or leak when used at high temperatures. Among them, the total of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 90% by volume or more, and the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is 30:70 to 60:40. If some are used, cycle characteristics, large current discharge characteristics, and the like can be improved.

添加材としては、リチウムイオン電池の非水系電解液用の添加材であれば特に制限はないが、例えば、窒素、硫黄または窒素および硫黄を含有する複素環化合物、環状カルボン酸エステル、フッ素含有環状カーボネート、その他の分子内に不飽和結合を有する化合物が挙げられる。   The additive is not particularly limited as long as it is an additive for a non-aqueous electrolyte solution of a lithium ion battery. For example, nitrogen, sulfur or a heterocyclic compound containing nitrogen and sulfur, a cyclic carboxylic acid ester, a fluorine-containing cyclic Examples thereof include carbonates and other compounds having an unsaturated bond in the molecule.

窒素、硫黄または窒素および硫黄を含有する複素環化合物としては、特に限定はないが、1−メチル−2−ピロリジノン、1,3−ジメチル−2−ピロリジノン、1,5−ジメチル−2−ピロリジノン、1−エチル−2−ピロリジノン、1−シクロヘキシル−2−ピロリジノン等のピロリジノン類;3−メチル−2−オキサゾリジノン、3−エチル−2−オキサゾリジノン、3−シクロヘキシル−2−オキサゾリジノン等のオキサゾリジノン類;1−メチル−2−ピペリドン、1−エチル−2−ピペリドン等のピペリドン類;1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン等のイミダゾリジノン類;スルホラン、2−メチルスルホラン、3−メチルスルホラン等のスルホラン類;スルホレン;エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト等のサルファイト類;1,3−プロパンスルトン、1−メチル−1,3−プロパンスルトン、3−メチル−1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブテンスルトン等のスルトン類等が挙げられる。中でも、1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブテンスルトン等が電池の長寿命化の観点から特に好ましい。   The heterocyclic compound containing nitrogen, sulfur or nitrogen and sulfur is not particularly limited, but 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-pyrrolidinone, 1,5-dimethyl-2-pyrrolidinone, Pyrrolidinones such as 1-ethyl-2-pyrrolidinone and 1-cyclohexyl-2-pyrrolidinone; Oxazolidinones such as 3-methyl-2-oxazolidinone, 3-ethyl-2-oxazolidinone and 3-cyclohexyl-2-oxazolidinone; Piperidones such as methyl-2-piperidone and 1-ethyl-2-piperidone; imidazolidinones such as 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and 1,3-diethyl-2-imidazolidinone; sulfolane; Sulfolanes such as 2-methylsulfolane and 3-methylsulfolane; sulfolene; ethylene Sulfites such as sulfite and propylene sulfite; 1,3-propane sultone, 1-methyl-1,3-propane sultone, 3-methyl-1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3- And sultone such as propene sultone and 1,4-butene sultone. Among them, 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 1,4-butene sultone, etc., prolong the battery life. From the viewpoint of

環状カルボン酸エステルとしては、特に限定はないが、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−ヘキサラクトン、γ−ヘプタラクトン、γ−オクタラクトン、γ−ノナラクトン、γ−デカラクトン、γ−ウンデカラクトン、γ−ドデカラクトン、α−メチル-γ-ブチロラクトン、α−エチル-γ-ブチロラクトン、α−プロピル-γ-ブチロラクトン、α−メチル−γ−バレロラクトン、α−エチル−γ−バレロラクトン、α,α−ジメチル-γ-ブチロラクトン、α,α-ジメチル−γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、δ−ヘキサラクトン、δ−オクタラクトン、δ−ノナラクトン、δ−デカラクトン、δ−ウンデカラクトン、δ−ドデカラクトン等が挙げられる。中でも、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が電池の長寿命化の観点から特に好ましい。   The cyclic carboxylic acid ester is not particularly limited, but γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-hexalactone, γ-heptalactone, γ-octalactone, γ-nonalactone, γ-decalactone, and γ-undecalactone. , Γ-dodecalactone, α-methyl-γ-butyrolactone, α-ethyl-γ-butyrolactone, α-propyl-γ-butyrolactone, α-methyl-γ-valerolactone, α-ethyl-γ-valerolactone, α, α-dimethyl-γ-butyrolactone, α, α-dimethyl-γ-valerolactone, δ-valerolactone, δ-hexalactone, δ-octalactone, δ-nonalactone, δ-decalactone, δ-undecalactone, δ- Examples include dodecalactone. Among these, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and the like are particularly preferable from the viewpoint of extending the battery life.

フッ素含有環状カーボネートとしては、特に限定はないが、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロエチレンカーボネート、テトラフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート等が挙げられる。中でも、フルオロエチレンカーボネート等が電池の長寿命化の観点から特に好ましい。   The fluorine-containing cyclic carbonate is not particularly limited, and examples thereof include fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate, tetrafluoroethylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate. Among these, fluoroethylene carbonate and the like are particularly preferable from the viewpoint of extending the life of the battery.

その他の分子内に不飽和結合を有する化合物としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ジビニルエチレンカーボネート、メチルビニルカーボネート、エチルビニルカーボネート、プロピルビニルカーボネート、ジビニルカーボネート、アリルメチルカーボネート、アリルエチルカーボネート、アリルプロピルカーボネート、ジアリルカーボネート、ジメタリルカーボネート等のカーボネート類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、アクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、メタクリル酸ビニル、酢酸アリル、プロピオン酸アリル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル等のエステル類;ジビニルスルホン、メチルビニルスルホン、エチルビニルスルホン、プロピルビニルスルホン、ジアリルスルホン、アリルメチルスルホン、アリルエチルスルホン、アリルプロピルスルホン等のスルホン類; ジビニルサルファイト、メチルビニルサルファイト、エチルビニルサルファイト、ジアリルサルファイト等のサルファイト類;ビニルメタンスルホネート、ビニルエタンスルホネート、アリルメタンスルホネート、アリルエタンスルホネート、メチルビニルスルホネート、エチルビニルスルホネート等のスルホネート類;ジビニルサルフェート、メチルビニルサルフェート、エチルビニルサルフェート、ジアリルサルフェート等のサルフェート類等が挙げられる。中でも、ビニレンカーボネート、ジメタリルカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ジビニルエチレンカーボネート、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、アクリル酸ビニル、ジビニルスルホン、ビニルメタンスルホネート等が電池の長寿命化の観点から特に好ましい。   Other compounds having an unsaturated bond in the molecule include vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, divinyl ethylene carbonate, methyl vinyl carbonate, ethyl vinyl carbonate, propyl vinyl carbonate, divinyl carbonate, allyl methyl carbonate, allyl ethyl carbonate, allyl propyl. Carbonates such as carbonate, diallyl carbonate, dimethallyl carbonate; vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl acrylate, vinyl crotonate, vinyl methacrylate, allyl acetate, allyl propionate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate , Esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate; divinyl sulfone, methyl vinyl sulfone Sulfones such as ethyl vinyl sulfone, propyl vinyl sulfone, diallyl sulfone, allyl methyl sulfone, allyl ethyl sulfone, allyl propyl sulfone; sulfites such as divinyl sulfite, methyl vinyl sulfite, ethyl vinyl sulfite, diallyl sulfite; Examples of the sulfonates include vinyl methane sulfonate, vinyl ethane sulfonate, allyl methane sulfonate, allyl ethane sulfonate, methyl vinyl sulfonate, and ethyl vinyl sulfonate; and sulfates such as divinyl sulfate, methyl vinyl sulfate, ethyl vinyl sulfate, and diallyl sulfate. Among these, vinylene carbonate, dimethallyl carbonate, vinyl ethylene carbonate, divinyl ethylene carbonate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl acrylate, divinyl sulfone, vinyl methanesulfonate, and the like are particularly preferable from the viewpoint of extending the life of the battery.

上記添加材以外に、求められる機能に応じて過充電防止材、負極皮膜形成材、正極保護材、高入出力材等の他の添加材を用いてもよい。   In addition to the above additives, other additives such as an overcharge preventing material, a negative electrode film forming material, a positive electrode protective material, and a high input / output material may be used depending on the required function.

過充電防止材としては、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の上記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物等が挙げられる。中でも、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物が好ましい。これらの過充電防止材は、2種類以上併用して用いてもよい。2種以上併用する場合は、特に、シクロヘキシルベンゼンやターフェニル(またはその部分水素化体)と、t−ブチルベンゼンやt−アミルベンゼンとを併用するのが好ましい。   As an overcharge preventing material, aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran; 2-fluorobiphenyl, Partially fluorinated products of the above aromatic compounds such as o-cyclohexylfluorobenzene and p-cyclohexylfluorobenzene; 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole and the like And a fluorine-containing anisole compound. Of these, aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, terphenyl partially hydrogenated, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran are preferable. These overcharge prevention materials may be used in combination of two or more. When using 2 or more types together, it is particularly preferable to use cyclohexylbenzene or terphenyl (or a partially hydrogenated product thereof) together with t-butylbenzene or t-amylbenzene.

負極皮膜形成材としては、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物等が挙げられる。中でも、無水コハク酸、無水マレイン酸が好ましい。これらの負極皮膜形成材は2種類以上併用して用いてもよい。   Examples of the negative electrode film-forming material include succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, and the like. Of these, succinic anhydride and maleic anhydride are preferable. Two or more of these negative electrode film forming materials may be used in combination.

正極保護材としては、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジメチルサルファイト、ジエチルサルファイト、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、ジメチルサルフェート、ジエチルサルフェート、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジフェニルスルフィド、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド等が挙げられる。中でも、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、ジメチルスルホンが好ましい。これらの正極保護材は2種類以上併用して用いてもよい。   As a positive electrode protective material, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, dimethyl sulfite, diethyl sulfite, methyl methanesulfonate, busulfan, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, diphenyl sulfide, thioanisole, And diphenyl disulfide. Of these, methyl methanesulfonate, busulfan, and dimethylsulfone are preferable. Two or more of these positive electrode protective materials may be used in combination.

高入出力材としては、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸のアンモニウム塩、カリウム塩もしくはリチウム塩; パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、フッ素化アルキルエステル等の界面活性材が挙げられる。中でも、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、フッ素化アルキルエステルが好ましい。   Examples of the high input / output material include surfactants such as perfluoroalkyl sulfonic acid, ammonium salt, potassium salt or lithium salt of perfluoroalkyl carboxylic acid; perfluoroalkyl polyoxyethylene ether and fluorinated alkyl ester. Among these, perfluoroalkyl polyoxyethylene ether and fluorinated alkyl ester are preferable.

非水系電解液中における添加材の割合に特に限定はないが、その範囲は次のとおりである。なお、複数の添加材を用いる場合は、それぞれの添加材の割合を意味する。非水系電解液に対する添加材の割合の下限は、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは0.2重量%以上であり、上限は、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下である。   Although there is no limitation in particular in the ratio of the additive in a non-aqueous electrolyte solution, the range is as follows. In addition, when using a some additive, the ratio of each additive is meant. The lower limit of the ratio of the additive to the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, still more preferably 0.2% by weight or more, and the upper limit is preferably 5%. % By weight or less, more preferably 3% by weight or less, still more preferably 2% by weight or less.

上記他の添加材により、過充電による異常時の急激な電極反応の抑制、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性の向上、入出力特性の向上等を図ることができる。   By using the other additives, it is possible to suppress a rapid electrode reaction at the time of abnormality due to overcharge, improve capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage, and improve input / output characteristics.

4.セパレータ
セパレータは、正極および負極間を電子的には絶縁しつつもイオン透過性を有し、かつ、正極側における酸化性および負極側における還元性に対する耐性を備えるものであれば特に制限はない。このような特性を満たすセパレータの材料(材質)としては、樹脂、無機物、ガラス繊維等が用いられる。
4). Separator The separator is not particularly limited as long as it has ion permeability while electronically insulating the positive electrode and the negative electrode, and has resistance to oxidation on the positive electrode side and reducibility on the negative electrode side. As a material (material) of the separator satisfying such characteristics, a resin, an inorganic material, glass fiber, or the like is used.

樹脂としては、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン等が用いられる。具体的には、非水系電解液に対して安定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シートまたは不織布等を用いることが好ましい。   As the resin, an olefin polymer, a fluorine polymer, a cellulose polymer, polyimide, nylon, or the like is used. Specifically, it is preferable to select from materials that are stable with respect to non-aqueous electrolytes and have excellent liquid retention properties. For example, porous sheets or nonwoven fabrics made from polyolefins such as polyethylene and polypropylene may be used. preferable.

無機物としては、アルミナや二酸化珪素等の酸化物類、窒化アルミニウムや窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられる。例えば、繊維形状または粒子形状の上記無機物を、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状の基材に付着させたものをセパレータとして用いることができる。薄膜形状の基材としては、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。また、例えば、繊維形状または粒子形状の上記無機物を、樹脂等の結着材を用いて複合多孔層としたものをセパレータとして用いることができる。さらに、この複合多孔層を、正極または負極の表面に形成し、セパレータとしてもよい。例えば、90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子をフッ素樹脂を結着材として結着させた複合多孔層を、正極の表面に形成してもよい。   As the inorganic material, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. For example, what made the said inorganic substance of fiber shape or particle shape adhere to thin film-shaped base materials, such as a nonwoven fabric, a woven fabric, and a microporous film, can be used as a separator. As a thin film-shaped substrate, a substrate having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm is preferably used. In addition, for example, a separator in which a composite porous layer is formed using the above-described inorganic material in a fiber shape or a particle shape by using a binder such as a resin can be used as a separator. Furthermore, this composite porous layer may be formed on the surface of the positive electrode or the negative electrode to form a separator. For example, a composite porous layer in which alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm are bound using a fluororesin as a binder may be formed on the surface of the positive electrode.

5.その他の構成部材
リチウムイオン電池のその他の構成部材として、開裂弁を設けてもよい。開裂弁が開放することで、電池内部の圧力上昇を抑制でき、安全性を向上させることができる。
5). Other constituent members As other constituent members of the lithium ion battery, a cleavage valve may be provided. By opening the cleavage valve, it is possible to suppress an increase in pressure inside the battery and to improve safety.

また、温度上昇に伴い不活性ガス(例えば、二酸化炭素など)を放出する構成部を設けてもよい。このような構成部を設けることで、電池内部の温度が上昇した場合に、不活性ガスの発生により速やかに開裂弁を開けることができ、安全性を向上させることができる。上記構成部に用いられる材料としては、炭酸リチウムやポリアルキレンカーボネート樹脂等が挙げられる。ポリアルキレンカーボネート樹脂としては、例えば、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、ポリ(1,2−ジメチルエチレンカーボネート)、ポリブテンカーボネート、ポリイソブテンカーボネート、ポリペンテンカーボネート、ポリヘキセンカーボネート、ポリシクロペンテンカーボネート、ポリシクロヘキセンカーボネート、ポリシクロヘプテンカーボネート、ポリシクロオクテンカーボネート、ポリリモネンカーボネート等が挙げられる。上記構成部に用いられる材料としては、炭酸リチウム、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネートが好ましい。   Moreover, you may provide the structure part which discharge | releases inert gas (for example, carbon dioxide etc.) with a temperature rise. By providing such a component, when the temperature inside the battery rises, the cleavage valve can be opened quickly due to the generation of inert gas, and safety can be improved. Examples of the material used for the above components include lithium carbonate and polyalkylene carbonate resin. Examples of the polyalkylene carbonate resin include polyethylene carbonate, polypropylene carbonate, poly (1,2-dimethylethylene carbonate), polybutene carbonate, polyisobutene carbonate, polypentene carbonate, polyhexene carbonate, polycyclopentene carbonate, polycyclohexene carbonate, and polycyclohexane. Examples include heptene carbonate, polycyclooctene carbonate, and polylimonene carbonate. As a material used for the said structural part, lithium carbonate, polyethylene carbonate, and polypropylene carbonate are preferable.

以下、実施例に基づき本実施の形態をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail based on examples. The present invention is not limited to the following examples.

[正極板の作製]
正極板の作製を以下のように行った。平均粒径が異なるオリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)を、所定の活物質の重量比(X/Y)で混合した。すなわち、メジアン径d50としての平均粒径である粒径DXを有し、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質Xと、粒径DXよりも大きく、メジアン径d50としての平均粒径である粒径DYを有し、オリビン型燐酸鉄リチウム(LFP)からなる活物質Yとを混合し、活物質Xと活物質Yとを含む混合活物質を作製した。混合前の活物質Xの粒径DXは0.5μmであり、混合前の活物質Yの粒径DYは、2.5μmであった。なお、以下では、活物質Yに対する活物質Xの重量比を、LFP混合比(X/Y)と称するが、混合比(X/Y)とは、混合活物質における活物質Xの混合比Xa、および、混合活物質における活物質Yの混合比Yaを用いて、Xa/Yaにより表される値である。
[Production of positive electrode plate]
The positive electrode plate was produced as follows. Olivine type lithium iron phosphates (LFP) having different average particle diameters were mixed at a predetermined active material weight ratio (X / Y). That is, it has a particle diameter DX that is an average particle diameter as a median diameter d50, an active material X made of olivine type lithium iron phosphate (LFP), and an average particle diameter that is larger than the particle diameter DX and that is a median diameter d50. An active material Y having a certain particle size DY and made of olivine type lithium iron phosphate (LFP) was mixed to prepare a mixed active material containing the active material X and the active material Y. The particle size DX of the active material X before mixing was 0.5 μm, and the particle size DY of the active material Y before mixing was 2.5 μm. Hereinafter, the weight ratio of the active material X to the active material Y is referred to as LFP mixing ratio (X / Y). The mixing ratio (X / Y) is the mixing ratio Xa of the active material X in the mixed active material. And a value represented by Xa / Ya using the mixing ratio Ya of the active material Y in the mixed active material.

ここで、正極活物質の混合物の粒度分布をレーザー回折・散乱法により測定した。このレーザー回折・散乱法による粒度分布の測定は、粒度分布測定装置として、日機装株式会社製の「MICROTRAC MT3000EX2」を用いて行った。その結果、得られた正極活物質の混合物の粒度分布は、粒径DX1に第1ピークを有し、かつ、粒径DX1よりも大きい粒径DY1に第2ピークを有していた。なお、粒径DX1は、0.1μm以上0.7μm以下であり、粒径DY1は、1.0μm以上5.0μm以下であった。なお、混合の際に各活物質が凝集または変形するためと考えられるが、粒径DX1は、混合前の活物質Xの粒径DXとは異なり、粒径DY1は、混合前の活物質Yの粒径DYとは異なっていた。   Here, the particle size distribution of the mixture of positive electrode active materials was measured by a laser diffraction / scattering method. Measurement of the particle size distribution by this laser diffraction / scattering method was performed using “MICROTRAC MT3000EX2” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. as a particle size distribution measuring apparatus. As a result, the particle size distribution of the obtained mixture of positive electrode active materials had a first peak at the particle size DX1 and a second peak at the particle size DY1 larger than the particle size DX1. The particle size DX1 was 0.1 μm or more and 0.7 μm or less, and the particle size DY1 was 1.0 μm or more and 5.0 μm or less. In addition, although it is thought that each active material aggregates or deforms during mixing, the particle size DX1 is different from the particle size DX of the active material X before mixing, and the particle size DY1 is the active material Y before mixing. The particle size DY was different.

LFP混合比(X/Y)を、0/100、20/80、30/70、40/60、50/50、80/20、90/10とした場合のそれぞれについて、得られた粒度分布から求めた、第1ピークの高さに対する第2ピークの高さの比を、表1に示す。   From the obtained particle size distributions when the LFP mixing ratio (X / Y) was 0/100, 20/80, 30/70, 40/60, 50/50, 80/20, 90/10 Table 1 shows the obtained ratio of the height of the second peak to the height of the first peak.

Figure 2015005228
Figure 2015005228

表1に示すように、活物質Yに対する活物質Xの重量比が20/80以上90/10以下である場合、第1ピークの高さに対する第2ピークの高さの比が0.78以上1.91以下であった。   As shown in Table 1, when the weight ratio of the active material X to the active material Y is 20/80 or more and 90/10 or less, the ratio of the height of the second peak to the height of the first peak is 0.78 or more. 1.91 or less.

このような混合活物質に、導電材としてアセチレンブラック(平均粒径:50nm)と、結着材としてポリフッ化ビニリデンとを順次添加し、混合することにより、正極材料の混合物を得た。重量比は、混合活物質:導電材:結着材=90:5:5とした。さらに上記正極材料の混合物に対し、分散溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加し、混練することにより、正極合材のスラリーを作製した。   A mixture of positive electrode materials was obtained by sequentially adding and mixing acetylene black (average particle size: 50 nm) as a conductive material and polyvinylidene fluoride as a binder to such a mixed active material. The weight ratio was mixed active material: conductive material: binder = 90: 5: 5. Further, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a dispersion solvent was added to the mixture of the positive electrode materials and kneaded to prepare a slurry of the positive electrode mixture.

このスラリーを正極用の集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に実質的に均等かつ均質に所定量塗布した。アルミニウム箔は、短辺(幅)が350mmの矩形状であり、片側の長辺に沿って50mmの幅の未塗布部を残した。その後、乾燥処理を施し、所定密度までプレスにより圧密化した。次いで、裁断することにより、集電体と、集電体の両面に塗布された正極合材とを有し、350mmの幅を有する正極板を作製した。この際、上記未塗布部に切り欠きを入れ、切り欠き残部をリード片とした。リード片の幅は10mm、隣り合うリード片の間隔は20mmとした。   A predetermined amount of this slurry was applied substantially uniformly and uniformly on both surfaces of a 20 μm thick aluminum foil serving as a positive electrode current collector. The aluminum foil had a rectangular shape with a short side (width) of 350 mm, and an uncoated portion with a width of 50 mm was left along the long side on one side. Then, the drying process was performed and it consolidated by the press to the predetermined density. Next, by cutting, a positive electrode plate having a current collector and a positive electrode mixture applied on both sides of the current collector and having a width of 350 mm was produced. At this time, a notch was made in the uncoated part, and the remaining part of the notch was used as a lead piece. The width of the lead piece was 10 mm, and the interval between adjacent lead pieces was 20 mm.

[負極板の作製]
負極板の作製を以下のように行った。負極活物質として非晶質炭素を用いた。この非晶質炭素に結着材としてポリフッ化ビニリデンを添加した。これらの重量比は、活物質:結着材=92:8とした。これに分散溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加し、混練することによりスラリーを形成した。このスラリーを負極用の集電体である厚さ10μmの圧延銅箔の両面に実質的に均等かつ均質に所定量塗布した。圧延銅箔は、短辺(幅)が355mmの矩形状であり、片側の長辺に沿って50mmの幅の未塗布部を残した。その後、乾燥処理を施し、所定密度までプレスにより圧密化した。負極合材密度は1.0g/cmとした。次いで、裁断により、幅355mmの負極板を得た。この際、上記未塗布部に切り欠きを入れ、切り欠き残部をリード片とした。リード片の幅は10mm、隣り合うリード片の間隔は20mmとした。
[Production of negative electrode plate]
The negative electrode plate was produced as follows. Amorphous carbon was used as the negative electrode active material. Polyvinylidene fluoride was added as a binder to the amorphous carbon. The weight ratio of these was active material: binder = 92: 8. A dispersion solvent N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added thereto and kneaded to form a slurry. A predetermined amount of this slurry was applied to both surfaces of a rolled copper foil having a thickness of 10 μm, which is a negative electrode current collector, substantially uniformly and uniformly. The rolled copper foil had a rectangular shape with a short side (width) of 355 mm, and left an uncoated part with a width of 50 mm along the long side on one side. Then, the drying process was performed and it consolidated by the press to the predetermined density. The negative electrode mixture density was 1.0 g / cm 3 . Next, a negative electrode plate having a width of 355 mm was obtained by cutting. At this time, a notch was made in the uncoated part, and the remaining part of the notch was used as a lead piece. The width of the lead piece was 10 mm, and the interval between adjacent lead pieces was 20 mm.

[電池の作製]
図1にリチウムイオン電池の断面図を示す。上記正極板と上記負極板とを、これらが直接接触しないように厚さ30μmのポリエチレン製のセパレータを挟んで捲回する。このとき、正極板のリード片と負極板のリード片とが、それぞれ捲回群の互いに反対側の両端面に位置するようにする。また、正極板、負極板、セパレータの長さを調整し、捲回群径は65±0.1mmもしくは40±0.1mmとした。
[Production of battery]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a lithium ion battery. The positive electrode plate and the negative electrode plate are wound with a polyethylene separator having a thickness of 30 μm interposed therebetween so that they are not in direct contact with each other. At this time, the lead piece of the positive electrode plate and the lead piece of the negative electrode plate are respectively positioned on the opposite end surfaces of the winding group. Further, the lengths of the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator were adjusted, and the wound group diameter was set to 65 ± 0.1 mm or 40 ± 0.1 mm.

次いで、図1に示すように、正極板から導出されているリード片9を変形させ、その全てを正極側の鍔部7の底部付近に集合し、接触させる。正極側の鍔部7は、捲回群6の軸芯のほぼ延長線上にある極柱(正極外部端子1)の周囲から張り出すよう一体成形されており、底部と側部とを有する。その後、超音波溶接によりリード片9を鍔部7の底部に接続し固定する。負極板から導出されているリード片9と負極側の鍔部7の底部も同様に接続し固定する。この負極側の鍔部7は、捲回群6の軸芯のほぼ延長線上にある極柱(負極外部端子1’)周囲から張り出すよう一体成形されており、底部と側部とを有する。   Next, as shown in FIG. 1, the lead pieces 9 led out from the positive electrode plate are deformed, and all of them are gathered near the bottom of the flange 7 on the positive electrode side and brought into contact with each other. The positive electrode side flange portion 7 is integrally formed so as to protrude from the periphery of the pole column (positive electrode external terminal 1) substantially on the extension line of the axis of the wound group 6, and has a bottom portion and a side portion. Thereafter, the lead piece 9 is connected and fixed to the bottom of the flange 7 by ultrasonic welding. The lead piece 9 led out from the negative electrode plate and the bottom of the flange 7 on the negative electrode side are similarly connected and fixed. The negative electrode side flange portion 7 is integrally formed so as to protrude from the periphery of the pole column (negative electrode external terminal 1 ′) substantially on the extension line of the axis of the wound group 6, and has a bottom portion and a side portion.

その後、粘着テープを用い、正極外部端子1側の鍔部7の側部および負極外部端子1’の鍔部7の側部を覆い、絶縁被覆8を形成した。同様に、捲回群6の外周にも絶縁被覆8を形成した。例えば、この粘着テープを、正極外部端子1側の鍔部7の側部から捲回群6の外周面に亘って、さらに、捲回群6の外周面から負極外部端子1’側の鍔部7の側部に亘って、何重にも巻くことにより絶縁被覆8を形成する。絶縁被覆(粘着テープ)8としては、基材がポリイミドで、その片面にヘキサメタアクリレートからなる粘着材を塗布した粘着テープを用いた。捲回群6の最大径部がステンレス製の電池容器5の内径よりも僅かに小さくなるように絶縁被覆8の厚さ(粘着テープの巻き数)を調整し、捲回群6を電池容器5内に挿入した。なお、電池容器5の外径は67mm、内径は66mmのものを用いた。   Thereafter, an insulating coating 8 was formed using an adhesive tape to cover the side portion of the flange portion 7 on the positive electrode external terminal 1 side and the side portion of the flange portion 7 of the negative electrode external terminal 1 ′. Similarly, an insulating coating 8 was formed on the outer periphery of the wound group 6. For example, this adhesive tape is stretched from the side of the flange 7 on the positive electrode external terminal 1 side to the outer peripheral surface of the winding group 6 and further from the outer periphery of the winding group 6 to the negative electrode external terminal 1 ′ side. Insulating coating 8 is formed by winding several times over the side of 7. As the insulating coating (adhesive tape) 8, an adhesive tape in which the base material was polyimide and an adhesive material made of hexamethacrylate was applied on one surface thereof was used. The thickness of the insulating coating 8 (the number of windings of the adhesive tape) is adjusted so that the maximum diameter portion of the wound group 6 is slightly smaller than the inner diameter of the battery case 5 made of stainless steel. Inserted inside. The battery container 5 had an outer diameter of 67 mm and an inner diameter of 66 mm.

次いで、図1に示すように、セラミックワッシャ3’を、先端が正極外部端子1を構成する極柱および先端が負極外部端子1’を構成する極柱にそれぞれ嵌め込む。セラミックワッシャ3’は、アルミナ製であり、電池蓋4の裏面と当接する部分の厚さが2mm、内径16mm、外径25mmである。次いで、セラミックワッシャ3を電池蓋4に載置した状態で、正極外部端子1をセラミックワッシャ3に通し、また、他のセラミックワッシャ3を他の電池蓋4に載置した状態で、負極外部端子1’を他のセラミックワッシャ3に通す。セラミックワッシャ3は、アルミナ製であり、厚さ2mm、内径16mm、外径28mmの平板状である。   Next, as shown in FIG. 1, the ceramic washer 3 ′ is fitted into a pole column whose tip constitutes the positive electrode external terminal 1 and a pole column whose tip constitutes the negative electrode external terminal 1 ′. The ceramic washer 3 ′ is made of alumina, and the thickness of the portion in contact with the back surface of the battery lid 4 is 2 mm, the inner diameter is 16 mm, and the outer diameter is 25 mm. Next, with the ceramic washer 3 placed on the battery lid 4, the positive external terminal 1 is passed through the ceramic washer 3, and with the other ceramic washer 3 placed on the other battery lid 4, the negative external terminal Pass 1 'through another ceramic washer 3. The ceramic washer 3 is made of alumina and has a flat plate shape with a thickness of 2 mm, an inner diameter of 16 mm, and an outer diameter of 28 mm.

その後、電池蓋4の周端面を電池容器5の開口部に嵌合し、双方の接触部の全域をレーザー溶接する。このとき、正極外部端子1および負極外部端子1’は、それぞれ電池蓋4の中心にある穴(孔)を貫通して電池蓋4の外部に突出している。電池蓋4には、電池の内圧上昇に応じて開裂する開裂弁10が設けられている。なお、開裂弁10の開裂圧は、13〜18kg/cmとした。Thereafter, the peripheral end surface of the battery lid 4 is fitted into the opening of the battery container 5 and the entire area of both contact portions is laser welded. At this time, the positive electrode external terminal 1 and the negative electrode external terminal 1 ′ pass through a hole (hole) in the center of the battery cover 4 and project outside the battery cover 4. The battery lid 4 is provided with a cleavage valve 10 that cleaves in response to an increase in the internal pressure of the battery. The cleavage pressure of the cleavage valve 10 was 13 to 18 kg / cm 2 .

次いで、図1に示すように、金属ワッシャ11を、正極外部端子1および負極外部端子1’にそれぞれ嵌め込む。これによりセラミックワッシャ3上に金属ワッシャ11が配置される。金属ワッシャ11は、ナット2の底面より平滑な材料よりなる。   Next, as shown in FIG. 1, the metal washer 11 is fitted into the positive external terminal 1 and the negative external terminal 1 ′. Thereby, the metal washer 11 is disposed on the ceramic washer 3. The metal washer 11 is made of a material smoother than the bottom surface of the nut 2.

次いで、金属製のナット2を正極外部端子1および負極外部端子1’にそれぞれ螺着し、セラミックワッシャ3、金属ワッシャ11、セラミックワッシャ3’を介して電池蓋4を鍔部7とナット2との間で締め付けることにより固定する。このときの締め付けトルク値は70kgf・cmとした。なお、締め付け作業が終了するまで金属ワッシャ11は回転しなかった。この状態では、電池蓋4の裏面と鍔部7との間に介在させたゴム(EPDM)製のOリング12の圧縮により電池容器5の内部の発電要素は外気から遮断されている。   Next, the metal nut 2 is screwed to the positive electrode external terminal 1 and the negative electrode external terminal 1 ′, and the battery lid 4 is connected to the flange portion 7 and the nut 2 through the ceramic washer 3, the metal washer 11, and the ceramic washer 3 ′. Secure by tightening between. The tightening torque value at this time was 70 kgf · cm. The metal washer 11 did not rotate until the tightening operation was completed. In this state, the power generation element inside the battery container 5 is shielded from the outside air by the compression of the rubber (EPDM) O-ring 12 interposed between the back surface of the battery lid 4 and the flange 7.

その後、電池蓋4に設けられた注液口13から電解液を所定量電池容器5内に注入、すなわち収容し、その後、注液口13を封止することにより円筒形リチウムイオン電池20を完成させた。   Thereafter, a predetermined amount of electrolyte is injected into the battery container 5 from the injection port 13 provided in the battery lid 4, that is, accommodated, and then the injection port 13 is sealed to complete the cylindrical lithium ion battery 20. I let you.

電解液としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートを、それぞれの体積比2:3:2で混合した混合溶液中へ、6フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1.2mol/L溶解したものを用いた。なお、本実施例で作製した円筒形リチウムイオン電池20には、電池容器5の内圧の上昇に応じて電流を遮断するように作動する電流遮断機構は設けられていない。As an electrolytic solution, 1.2 mol / L of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in a mixed solution in which ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 2: 3: 2. What was done was used. Note that the cylindrical lithium ion battery 20 manufactured in this example is not provided with a current interrupting mechanism that operates to interrupt the current in accordance with the increase in the internal pressure of the battery container 5.

[電池特性(放電特性)の評価]
このように作製したリチウムイオン電池の電池特性を、下記に示す方法で評価した。
[Evaluation of battery characteristics (discharge characteristics)]
The battery characteristics of the lithium ion battery produced in this way were evaluated by the methods shown below.

LFP混合比(X/Y)、正極合材の密度(正極合材密度)および集電体の片面当たりの正極合材の塗布量(正極合材塗布量)を変化させたリチウムイオン電池について、その各電流値における放電特性を評価した。   About the lithium ion battery in which the LFP mixing ratio (X / Y), the density of the positive electrode mixture (positive electrode mixture density) and the coating amount of the positive electrode mixture (positive electrode mixture coating amount) per side of the current collector were changed, The discharge characteristics at each current value were evaluated.

放電試験においては、まず、25℃の環境下において4.2〜2.0Vの電圧範囲で、0.5Cの電流値による充放電サイクルを2回繰り返した。さらに4.2Vまで電池を充電後、0.5Cおよび3Cの各電流値で終止電圧2.0Vの定電流放電による充放電を行った。   In the discharge test, first, a charge / discharge cycle with a current value of 0.5 C was repeated twice in a voltage range of 4.2 to 2.0 V in an environment of 25 ° C. Further, after charging the battery to 4.2 V, charging and discharging were performed by constant current discharging with a final voltage of 2.0 V at each current value of 0.5 C and 3 C.

(実施例1〜96)
表2〜表4に示すように、LFP混合比(X/Y)、正極合材密度および正極合材塗布量を変化させた正極合材を作製し、捲回群径65mm、外形67mm、内径66mmの電池を作製した。各電流値(0.5Cおよび3C)における電池容量(放電容量)を評価し、各電流値(0.5Cおよび3C)における電池容量から出力特性(電流値3Cにおける電池容量/電流値0.5Cにおける電池容量)を評価した。また、電流値0.5Cにおける体積エネルギー密度を評価した。
(Examples 1 to 96)
As shown in Tables 2 to 4, a positive electrode mixture was produced by changing the LFP mixing ratio (X / Y), the positive electrode mixture density, and the positive electrode mixture application amount, and the wound group diameter was 65 mm, the outer diameter was 67 mm, the inner diameter was A 66 mm battery was produced. The battery capacity (discharge capacity) at each current value (0.5C and 3C) is evaluated, and the output characteristics (battery capacity / current value 0.5C at current value 3C) are determined from the battery capacity at each current value (0.5C and 3C). Battery capacity). Moreover, the volume energy density in electric current value 0.5C was evaluated.

結果を表2〜表4に示す。なお、表中の上を示す矢印(↑)は、上の欄と同じ数値であることを示す。   The results are shown in Tables 2-4. In addition, the arrow (↑) which shows the upper part in a table | surface shows that it is the same numerical value as the upper column.

(実施例97〜101)
表5に示すように、LFP混合比(X/Y)、正極合材密度および正極合材塗布量を変化させた正極合材を作製し、捲回群径65mm、外形67mm、内径66mmの電池を作製した。なお、負極活物質として、実施例1〜96において用いた非晶質炭素に代え、日立化成工業株式会社製の黒鉛系の材料である表面被覆黒鉛SMG−KB1を用いた。各電流値(0.5Cおよび3C)における電池容量(放電容量)を評価し、各電流値(0.5Cおよび3C)における電池容量から出力特性(電流値3Cにおける電池容量/電流値0.5Cにおける電池容量)を評価した。また、電流値0.5Cにおける体積エネルギー密度を評価した。
(Examples 97 to 101)
As shown in Table 5, a positive electrode mixture in which the LFP mixing ratio (X / Y), the positive electrode mixture density, and the positive electrode mixture application amount were changed was prepared, and a battery having a wound group diameter of 65 mm, an outer diameter of 67 mm, and an inner diameter of 66 mm Was made. In addition, it replaced with the amorphous carbon used in Examples 1-96 as surface active graphite SMG-KB1 which is a graphite-type material by Hitachi Chemical Co., Ltd. as a negative electrode active material. The battery capacity (discharge capacity) at each current value (0.5C and 3C) is evaluated, and the output characteristics (battery capacity / current value 0.5C at current value 3C) are determined from the battery capacity at each current value (0.5C and 3C). Battery capacity). Moreover, the volume energy density in electric current value 0.5C was evaluated.

結果を表5に示す。なお、表中の上を示す矢印(↑)は、上の欄と同じ数値であることを示す。   The results are shown in Table 5. In addition, the arrow (↑) which shows the upper part in a table | surface shows that it is the same numerical value as the upper column.

(比較例1〜5)
表6に示すように、LFP混合比(X/Y)、正極合材密度および正極合材塗布量を変化させた正極合材を作製し、捲回群径65mm、外形67mm、内径66mmの電池を作製した。各電流値(0.5Cおよび3C)における電池容量(放電容量)を評価し、各電流値(0.5Cおよび3C)における電池容量から出力特性(電流値3Cにおける電池容量/電流値0.5Cにおける電池容量)を評価した。また、電流値0.5Cにおける体積エネルギー密度を評価した。
(Comparative Examples 1-5)
As shown in Table 6, a positive electrode mixture in which the LFP mixing ratio (X / Y), the positive electrode mixture density, and the positive electrode mixture application amount was changed was produced, and a battery having a wound group diameter of 65 mm, an outer diameter of 67 mm, and an inner diameter of 66 mm Was made. The battery capacity (discharge capacity) at each current value (0.5C and 3C) is evaluated, and the output characteristics (battery capacity / current value 0.5C at current value 3C) are determined from the battery capacity at each current value (0.5C and 3C). Battery capacity). Moreover, the volume energy density in electric current value 0.5C was evaluated.

結果を表6に示す。なお、表中の上を示す矢印(↑)は、上の欄と同じ数値であることを示す。   The results are shown in Table 6. In addition, the arrow (↑) which shows the upper part in a table | surface shows that it is the same numerical value as the upper column.

Figure 2015005228
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Figure 2015005228
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表2〜表5に示す実施例1〜101について、表6に示す比較例1〜5との比較において、電池特性が向上することが確認できた。以下に、詳細に説明する。   In Examples 1 to 101 shown in Tables 2 to 5, it was confirmed that the battery characteristics were improved in comparison with Comparative Examples 1 to 5 shown in Table 6. This will be described in detail below.

表2の実施例11、27、表3の実施例43、59、表4の実施例75、91および表6の比較例1の比較により、正極合材密度がそれぞれ2.10g/cmで同じであり、かつ、正極合材塗布量がそれぞれ150g/mで同じであっても、互いに異なる平均粒径を有する2種類のオリビン型リン酸鉄リチウム(LFP)を混合することで、電流値3Cにおける電池容量が向上し、出力特性が改善することがわかる。According to the comparison between Examples 11 and 27 in Table 2, Examples 43 and 59 in Table 3, Examples 75 and 91 in Table 4, and Comparative Example 1 in Table 6, the positive electrode mixture density was 2.10 g / cm 3 , respectively. Even if the coating amount of the positive electrode mixture is the same at 150 g / m 2 , the current can be reduced by mixing two kinds of olivine type lithium iron phosphate (LFP) having different average particle diameters. It can be seen that the battery capacity at the value 3C is improved and the output characteristics are improved.

同様に、表2の実施例15および表6の比較例2を比較すると、LFP混合比(X/Y)がそれぞれ20/80で同じであり、かつ、正極合材塗布量がそれぞれ150g/mで同じであっても、正極合材密度を1.80g/cmから1.90g/cmへ増加させることで、電池容量および体積エネルギー密度が増加することがわかる。また、正極合材密度を1.80g/cmから1.90g/cmへ増加させることで、出力特性も改善することがわかる。Similarly, when Example 15 in Table 2 and Comparative Example 2 in Table 6 are compared, the LFP mixing ratio (X / Y) is 20/80, respectively, and the positive electrode mixture application amount is 150 g / m. 2 shows that the battery capacity and the volume energy density are increased by increasing the positive electrode mixture density from 1.80 g / cm 3 to 1.90 g / cm 3 . It can also be seen that increasing the positive electrode mixture density from 1.80 g / cm 3 to 1.90 g / cm 3 improves the output characteristics.

さらに、表2の実施例9〜12および表6の比較例3を比較すると、LFP混合比(X/Y)がそれぞれ20/80で同じであり、かつ、正極合材密度がそれぞれ2.10g/cmで同じであっても、正極合材塗布量を200g/mから180g/m以下に減少させることで、出力特性が改善することがわかる。Further, when Examples 9 to 12 in Table 2 and Comparative Example 3 in Table 6 are compared, the LFP mixing ratio (X / Y) is 20/80, respectively, and the positive electrode mixture density is 2.10 g. Even if it is the same at / cm 3 , it can be seen that the output characteristics are improved by reducing the coating amount of the positive electrode mixture from 200 g / m 2 to 180 g / m 2 or less.

また、表3の実施例45および表6の比較例4を比較すると、LFP混合比(X/Y)がそれぞれ40/60で同じであり、かつ、正極合材密度が1.90g/cmで同じであっても、正極合材塗布量を60g/mから80g/mへ増加させることで、出力特性を維持しながら電池容量かつ体積エネルギー密度が増加することがわかる。Further, when Example 45 in Table 3 and Comparative Example 4 in Table 6 are compared, the LFP mixing ratio (X / Y) is 40/60, respectively, and the positive electrode mixture density is 1.90 g / cm 3. Even if the same, the battery capacity and the volume energy density increase while maintaining the output characteristics by increasing the coating amount of the positive electrode mixture from 60 g / m 2 to 80 g / m 2 .

表3の実施例51および表6の比較例5を比較すると、LFP混合比(X/Y)がそれぞれ60/40で同じであり、かつ、正極合材塗布量が150g/mで同じであっても、正極合材密度を2.50g/cmから2.40g/cmまで減少させることで、出力特性が改善することがわかる。When Example 51 in Table 3 and Comparative Example 5 in Table 6 are compared, the LFP mixing ratio (X / Y) is the same at 60/40, respectively, and the positive electrode mixture application amount is the same at 150 g / m 2 . even, by decreasing the positive electrode density from 2.50 g / cm 3 to 2.40 g / cm 3, it can be seen that the output characteristics are improved.

また、表5の実施例97〜101に示すように、負極活物質を非晶質炭素から黒鉛系に変更した場合においても、電池の放電特性には影響を及ぼさないことがわかる。   Further, as shown in Examples 97 to 101 in Table 5, it can be seen that even when the negative electrode active material is changed from amorphous carbon to graphite, the discharge characteristics of the battery are not affected.

(実施例102〜104、比較例6および7)
表7に示すように、正極合材中の導電材の配合比(正極配合比)を変更した正極合材を作製し、捲回群径65mm、外径67mm、内径66mmの電池を作製した。このとき正極合材塗布量を150g/mとし、正極合材密度を1.90g/cmとした。各電流値(0.5Cおよび3C)における電池容量(放電容量)を評価し、各電流値(0.5Cおよび3C)における電池容量から出力特性(電流値3Cにおける電池容量/電流値0.5Cにおける電池容量)を評価した。また、電流値0.5Cにおける体積エネルギー密度を評価した。結果を表7に示す。なお、実施例102〜104、比較例6および7では、LFP混合比(X/Y)を50/50とした。
(Examples 102 to 104, Comparative Examples 6 and 7)
As shown in Table 7, a positive electrode mixture in which the blending ratio of the conductive material in the positive electrode mixture (positive electrode blending ratio) was changed was prepared, and a battery having a wound group diameter of 65 mm, an outer diameter of 67 mm, and an inner diameter of 66 mm was manufactured. At this time, the positive electrode mixture application amount was 150 g / m 2 , and the positive electrode mixture density was 1.90 g / cm 3 . The battery capacity (discharge capacity) at each current value (0.5C and 3C) is evaluated, and the output characteristics (battery capacity / current value 0.5C at current value 3C) are determined from the battery capacity at each current value (0.5C and 3C). Battery capacity). Moreover, the volume energy density in electric current value 0.5C was evaluated. The results are shown in Table 7. In Examples 102 to 104 and Comparative Examples 6 and 7, the LFP mixing ratio (X / Y) was 50/50.

Figure 2015005228
Figure 2015005228

表7の実施例102〜104に示すように、正極合材中の導電材の含有量を増加させることで、導電材による導電パスが形成され、電池の出力特性が向上することがわかる。一方、比較例6では導電材による導電パスが形成されず、電池の内部抵抗が高抵抗になり充放電することができない。また、比較例7に示すように、正極合材中の導電材の含有量を増加させることで、出力特性は向上するものの、電池容量が低下し、体積エネルギー密度が大きく低下する。   As shown in Examples 102 to 104 in Table 7, it can be seen that increasing the content of the conductive material in the positive electrode mixture forms a conductive path by the conductive material and improves the output characteristics of the battery. On the other hand, in Comparative Example 6, a conductive path made of a conductive material is not formed, and the internal resistance of the battery becomes high and cannot be charged / discharged. Further, as shown in Comparative Example 7, although the output characteristics are improved by increasing the content of the conductive material in the positive electrode mixture, the battery capacity is reduced and the volume energy density is greatly reduced.

以上の結果から、電池の出力特性と体積エネルギー密度を両立するためには、正極合材中の導電材の含有量は、2.5〜10.0wt%の範囲内であることが好ましいことがわかる。すなわち、集電体の両面に塗布された正極合材中の導電材の含有量は、2.5〜10.0wt%の範囲内であることが好ましい。   From the above results, in order to achieve both the output characteristics of the battery and the volume energy density, the content of the conductive material in the positive electrode mixture is preferably in the range of 2.5 to 10.0 wt%. Recognize. That is, the content of the conductive material in the positive electrode mixture applied to both surfaces of the current collector is preferably in the range of 2.5 to 10.0 wt%.

[スラリー特性(チクソ性))の評価]
次にリチウムイオン電池の正極を作製するに際し、LFP混合比とスラリー性状の関係を確認した。LFP混合比を変化させた正極合材のスラリーを作製し、その後、東機産業株式会社製のE型粘度計TVE−35によりスラリーの粘度(スラリー粘度)を測定した。測定の際の回転速度を0.5rpmおよび5rpmのいずれかとし、回転速度を5rpmとしたときのスラリー粘度に対する、回転速度を0.5rpmとしたときのスラリー粘度の比、すなわち「0.5rpm粘度/5rpm粘度」を、TI(チクソインデックス)値とし、スラリー性状を評価した。また、すべてのスラリーについて、スラリー中の固形分の比率は、45%とした。
[Evaluation of slurry properties (thixotropic properties)]
Next, when producing the positive electrode of a lithium ion battery, the relationship between LFP mixing ratio and slurry property was confirmed. A slurry of the positive electrode mixture in which the LFP mixing ratio was changed was prepared, and then the viscosity of the slurry (slurry viscosity) was measured with an E-type viscometer TVE-35 manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. The ratio of the slurry viscosity when the rotation speed is 0.5 rpm to the slurry viscosity when the rotation speed at the time of measurement is either 0.5 rpm or 5 rpm and the rotation speed is 5 rpm, that is, “0.5 rpm viscosity” The "/ 5 rpm viscosity" was defined as a TI (thixo index) value, and the slurry properties were evaluated. For all the slurries, the ratio of the solid content in the slurry was 45%.

(実施例105〜112、比較例8)
表8に示すように、LFP混合比を変化させた正極合材のスラリーを作製し、作製したスラリーの粘度(スラリー粘度)を測定した。各回転速度(0.5rpmおよび5rpm)でのスラリー粘度、および、スラリーのチクソ性を表すTI値(0.5rpm粘度/5rpm粘度)を評価した。
(Examples 105-112, Comparative Example 8)
As shown in Table 8, a slurry of the positive electrode mixture in which the LFP mixing ratio was changed was produced, and the viscosity (slurry viscosity) of the produced slurry was measured. The slurry viscosity at each rotation speed (0.5 rpm and 5 rpm) and the TI value (0.5 rpm viscosity / 5 rpm viscosity) representing the thixotropy of the slurry were evaluated.

結果を表8に示す。なお、表8では、LFP混合比として、活物質Xの混合比Xa、および、活物質Yの混合比Yaを示す。   The results are shown in Table 8. In Table 8, the mixing ratio Xa of the active material X and the mixing ratio Ya of the active material Y are shown as the LFP mixing ratio.

また、表8に示す結果から、LFP混合比と正極合材のスラリー粘度およびTI値との関係をまとめたグラフを図2に示す。なお、図2の横軸は、LFP混合比として、活物質Yの混合比Yaを示す。また、図2では、回転速度を0.5rpmとしたときのスラリー粘度を示す。   Moreover, the graph which put together the relationship between the LFP mixing ratio, the slurry viscosity of the positive electrode mixture, and the TI value from the results shown in Table 8 is shown in FIG. 2 indicates the mixing ratio Ya of the active material Y as the LFP mixing ratio. FIG. 2 shows the slurry viscosity when the rotation speed is 0.5 rpm.

Figure 2015005228
Figure 2015005228

表8に示すように、小粒径の活物質Xのみを使用した比較例8に比べ、小粒径の活物質Xに大粒径の活物質Yを混合した実施例105〜112で、スラリー中の固形分の比率が同一であるにもかかわらず、スラリーの流動性が上昇した。すなわち、図2にも示すように、活物質Yの混合比Ya(LFP混合比Ya)の増加に伴って、スラリー粘度は低下した。この結果から、小粒径の活物質Xに大粒径の活物質Yを混合した場合、小粒径の活物質Xを単独で使用した場合に比べ、粘度を等しくするという条件のもとで、固形分の比率を増加させることができるものと考えられる。   As shown in Table 8, in Examples 105 to 112, in which active material Y having a large particle size was mixed with active material X having a small particle size, compared with Comparative Example 8 using only the active material X having a small particle size, Despite the same solid content ratio, the fluidity of the slurry increased. That is, as shown in FIG. 2, the slurry viscosity decreased as the mixing ratio Ya (LFP mixing ratio Ya) of the active material Y increased. From this result, when the active material Y having a large particle size is mixed with the active material X having a small particle size, the viscosity is made equal under the condition that the active material X having a small particle size is used alone. It is considered that the solid content ratio can be increased.

一方、表8に示すように、大粒径の活物質Yの混合比Yaを増加させることで、スラリーのチクソ性を表すTI(チクソインデックス)値が減少する傾向が見られた。すなわち、図2にも示すように、活物質Yの混合比Ya(LFP混合比Ya)の増加に伴って、TI値は低下した。   On the other hand, as shown in Table 8, the TI (thixo index) value indicating the thixotropy of the slurry tended to decrease by increasing the mixing ratio Ya of the active material Y having a large particle size. That is, as shown in FIG. 2, the TI value decreased as the mixing ratio Ya (LFP mixing ratio Ya) of the active material Y increased.

チクソ性は、主として凝集分散系で観測されるものであり、粒子間の化学的引力に起因するものとされている。このため、粒子間の距離が短く、粒子間に働く引力が強い小粒径の粒子がスラリーに含まれる場合には、小粒径の粒子の含有量がチクソ性に大きな影響を及ぼすと考えられる。   Thixotropic properties are mainly observed in an agglomerated dispersion system, and are attributed to chemical attraction between particles. For this reason, when a small particle size particle having a short distance between particles and a strong attractive force acting between the particles is contained in the slurry, it is considered that the content of the small particle size greatly affects the thixotropy. .

上記実施例105〜112において、活物質Yの粒径は活物質Xの粒径よりも大きいので、活物質Yが混合された混合活物質の粒子間の距離が長くなり、粒子間の化学的引力が抑制されるものと考えられる。したがって、活物質Yの混合比Yaを増加させることで、混合活物質の粒子間に働く引力、すなわち粒子間の凝集力が小さくなるので、せん断力の弱い低回転速度でのスラリーの流動性が上昇し、スラリーのチクソ性が低下したと考えられる。   In the above Examples 105 to 112, since the particle size of the active material Y is larger than the particle size of the active material X, the distance between the particles of the mixed active material in which the active material Y is mixed becomes longer, and the chemical between the particles is increased. It is considered that the attractive force is suppressed. Therefore, by increasing the mixing ratio Ya of the active material Y, the attractive force acting between the particles of the mixed active material, that is, the cohesive force between the particles is reduced, so that the fluidity of the slurry at a low rotational speed with a low shear force is achieved. It is considered that the thixotropy of the slurry was lowered.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and does not depart from the gist of the invention. Various changes can be made.

例えば、上記実施の形態および上記各実施例では、活物質Xおよび活物質Yを含む正極合材が集電体の両面に塗布された正極が、当該正極と負極とセパレータとを捲回した電極捲回群を電池容器内に収容した捲回式の電池に適用された例を示して説明した。しかし、活物質Xおよび活物質Yを含む正極合材が集電体の両面に塗布された1枚の正極が、当該1枚の正極と1枚の負極とがセパレータを介して積層された電極群を電池容器内に収容した電池に適用された場合であっても、捲回式の電池に適用された場合と同様の効果が得られる。また、活物質Xおよび活物質Yを含む正極合材が集電体の両面に塗布された複数枚の正極が、当該複数枚の正極と複数枚の負極とがセパレータを介して交互に積層された電極群を電池容器内に収容した電池に適用された場合であっても、捲回式の電池に適用された場合と同様の効果が得られる。   For example, in the above embodiment and each of the above examples, a positive electrode in which a positive electrode mixture containing an active material X and an active material Y is applied to both surfaces of a current collector is an electrode obtained by winding the positive electrode, the negative electrode, and the separator. The example applied to the winding type battery in which the winding group is accommodated in the battery container has been described. However, one positive electrode in which a positive electrode mixture containing an active material X and an active material Y is applied to both surfaces of a current collector is an electrode in which the single positive electrode and a single negative electrode are stacked via a separator. Even when the group is applied to a battery accommodated in a battery container, the same effect as that obtained when applied to a wound battery can be obtained. In addition, a plurality of positive electrodes in which a positive electrode mixture containing an active material X and an active material Y is applied to both surfaces of a current collector are alternately stacked with the plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes through separators. Even when applied to a battery in which the electrode group is accommodated in a battery container, the same effect as that obtained when applied to a wound battery can be obtained.

このような場合、正極、負極およびセパレータを捲回した電極捲回群を形成する工程に代え、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極群を形成する工程を行うことになる。また、電極捲回群を電池容器内に挿入する工程に代え、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極群を電池容器内に挿入する工程を行うことになる。   In such a case, it replaces with the process of forming the electrode winding group which wound the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and performs the process of forming the electrode group by which the positive electrode and the negative electrode were laminated | stacked through the separator. Moreover, it replaces with the process of inserting an electrode winding group in a battery container, and performs the process of inserting the electrode group by which the positive electrode and the negative electrode were laminated | stacked through the separator in a battery container.

本発明は、リチウムイオン電池に適用して有効である。   The present invention is effective when applied to a lithium ion battery.

1 正極外部端子
1’ 負極外部端子
2 ナット
3 セラミックワッシャ
3’ セラミックワッシャ
4 電池蓋
5 電池容器
6 捲回群
7 鍔部
8 絶縁被覆
9 リード片
10 開裂弁
11 金属ワッシャ
12 Oリング
13 注液口
20 円筒形リチウムイオン電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode external terminal 1 'Negative electrode external terminal 2 Nut 3 Ceramic washer 3' Ceramic washer 4 Battery cover 5 Battery container 6 Winding group 7 鍔 part 8 Insulation coating 9 Lead piece 10 Cleavage valve 11 Metal washer 12 O ring 13 Injection port 20 Cylindrical lithium ion battery

Claims (6)

電池容器内に設けられ、正極、負極およびセパレータを捲回した電極捲回群と、
前記電池容器内に収容された電解液と、
を備え、
前記正極は、
集電体と、
前記集電体の両面に塗布された正極合材と、
を有し、
前記正極合材は、
平均粒径として第1粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第1活物質と、
平均粒径として前記第1粒径よりも大きい第2粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第2活物質と、
を含み、
前記第2活物質に対する前記第1活物質の重量比が20/80以上90/10以下である、リチウムイオン電池。
An electrode winding group provided in the battery container and wound around the positive electrode, the negative electrode and the separator;
An electrolyte contained in the battery container;
With
The positive electrode is
A current collector,
A positive electrode mixture applied to both sides of the current collector;
Have
The positive electrode mixture is
A first active material having a first particle size as an average particle size and comprising olivine type lithium iron phosphate;
A second active material having a second particle size larger than the first particle size as an average particle size and made of olivine type lithium iron phosphate;
Including
The lithium ion battery, wherein a weight ratio of the first active material to the second active material is 20/80 or more and 90/10 or less.
請求項1記載のリチウムイオン電池において、
前記第1粒径は、0.1μm以上0.7μm以下であり、
前記第2粒径は、1.0μm以上5.0μm以下である、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 1,
The first particle size is 0.1 μm or more and 0.7 μm or less,
The lithium ion battery, wherein the second particle size is 1.0 μm or more and 5.0 μm or less.
請求項1または請求項2記載のリチウムイオン電池において、
前記正極合材の密度は、1.90g/cm以上2.40g/cm以下であり、かつ、前記集電体の片面当たりの前記正極合材の塗布量は、80g/m以上180g/m以下であり、
前記正極合材は、導電材を含有し、
前記正極合材中の前記導電材の含有量は、2.5wt%以上10wt%以下である、リチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 1 or claim 2,
Density of the positive electrode is, 1.90 g / cm 3 or more 2.40 g / cm 3 or less, and, the coating amount of the positive electrode per one surface of the current collector, 80 g / m 2 or more 180g / M 2 or less,
The positive electrode mixture contains a conductive material,
The lithium ion battery, wherein the content of the conductive material in the positive electrode mixture is 2.5 wt% or more and 10 wt% or less.
(a)平均粒径として第1粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第1活物質と、平均粒径として前記第1粒径よりも大きい第2粒径を有し、オリビン型燐酸鉄リチウムからなる第2活物質とを混合し、前記第1活物質と前記第2活物質とを含む正極合材を作製する工程、
(b)前記正極合材を集電体の両面に塗布し、前記集電体と、前記集電体の両面に塗布された前記正極合材とを有する正極を作製する工程、
(c)前記正極と負極とがセパレータを介して積層された電極群を形成する工程、
(d)前記電極群を電池容器内に挿入する工程、
(e)前記(d)工程の後、前記電池容器内に電解液を収容する工程、
を有し、
前記(a)工程では、前記第1活物質と前記第2活物質とを、前記第2活物質に対する前記第1活物質の重量比が20/80以上90/10以下になるように混合する、リチウムイオン電池の製造方法。
(A) a first active material having a first particle size as an average particle size and comprising an olivine-type lithium iron phosphate; and an olivine type having a second particle size larger than the first particle size as an average particle size Mixing a second active material made of lithium iron phosphate to produce a positive electrode mixture containing the first active material and the second active material;
(B) applying the positive electrode mixture on both sides of a current collector, and producing a positive electrode having the current collector and the positive electrode mixture applied on both sides of the current collector;
(C) forming an electrode group in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via a separator;
(D) inserting the electrode group into a battery container;
(E) After the step (d), a step of storing an electrolytic solution in the battery container;
Have
In the step (a), the first active material and the second active material are mixed so that a weight ratio of the first active material to the second active material is 20/80 or more and 90/10 or less. The manufacturing method of a lithium ion battery.
請求項4記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記第1粒径は、0.1μm以上0.7μm以下であり、
前記第2粒径は、1.0μm以上5.0μm以下である、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 4,
The first particle size is 0.1 μm or more and 0.7 μm or less,
The method for producing a lithium ion battery, wherein the second particle size is 1.0 μm or more and 5.0 μm or less.
請求項4または請求項5記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記(a)工程では、前記第1活物質と、前記第2活物質と、導電材とを混合し、前記第1活物質と、前記第2活物質と、前記導電材とを含む前記正極合材を作製し、
前記(b)工程にて塗布された前記正極合材の密度は、1.90g/cm以上2.40g/cm以下であり、かつ、前記集電体の片面当たりの前記正極合材の塗布量は、80g/m以上180g/m以下であり、
前記(b)工程にて塗布された前記正極合材中の前記導電材の含有量は、2.5wt%以上10wt%以下である、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery of Claim 4 or Claim 5,
In the step (a), the positive electrode containing the first active material, the second active material, and the conductive material by mixing the first active material, the second active material, and the conductive material. Make a compound,
Wherein (b) the density of the positive electrode mixture coated by step, 1.90 g / cm 3 or more 2.40 g / cm 3 or less, and, of the positive electrode per one surface of the current collector The coating amount is 80 g / m 2 or more and 180 g / m 2 or less,
The method for producing a lithium ion battery, wherein the content of the conductive material in the positive electrode mixture applied in the step (b) is 2.5 wt% or more and 10 wt% or less.
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