JPWO2016068258A1 - Positive electrode and non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

Positive electrode and non-aqueous electrolyte battery Download PDF

Info

Publication number
JPWO2016068258A1
JPWO2016068258A1 JP2016556638A JP2016556638A JPWO2016068258A1 JP WO2016068258 A1 JPWO2016068258 A1 JP WO2016068258A1 JP 2016556638 A JP2016556638 A JP 2016556638A JP 2016556638 A JP2016556638 A JP 2016556638A JP WO2016068258 A1 JPWO2016068258 A1 JP WO2016068258A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
electrolyte battery
electrode layer
nonaqueous electrolyte
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016556638A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
祐輝 渡邉
祐輝 渡邉
博道 栗山
博道 栗山
哲郎 鹿野
哲郎 鹿野
秀郷 猿渡
秀郷 猿渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of JPWO2016068258A1 publication Critical patent/JPWO2016068258A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

1つの実施形態によると、正極が提供される。この正極は、正極集電体と、この正極集電体上に形成された正極層とを具備する。正極層は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。正極層は、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を含む。複数の領域が正極層に占める割合は、4%以上20%以下である。正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれている複数の領域の平均面積は、0μm2より大きく0.2μm2未満である。According to one embodiment, a positive electrode is provided. The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode layer formed on the positive electrode current collector. The positive electrode layer includes a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder. The positive electrode layer includes a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less. The proportion of the plurality of regions in the positive electrode layer is 4% or more and 20% or less. The average area of the plurality of regions included in the mapping image obtained by scanning probe microscope observation of the positive electrode layer is greater than 0 μm 2 and less than 0.2 μm 2.

Description

本発明の実施形態は、正極及び非水電解質電池に関する。   Embodiments described herein relate generally to a positive electrode and a nonaqueous electrolyte battery.

電池の高エネルギー密度化及び高容量化に伴い、導電助剤等の副部材の低減又は電極の高密度化が求められる。しかしながら、導電助剤の量を低減させた場合、何の対策も講じないと、出力特性、サイクル特性等の電池性能が低下し得ることが予想される。この理由の1つとしては、電極中の導電助剤の量が少ないと、電極中の導電助剤の分散状態が不均一となり得ることが挙げられる。電極中の導電助剤の分散状態が不均一であると、電極中の導電ネットワークが欠如する箇所が現れ、その結果、充放電中に利用される活物質に偏りが生じる可能性がある。活物質の利用率に偏りが生じると、充放電利用頻度が高い活物質に対する負担が大きくなり、繰り返し使用した際の電池の劣化を加速させる要因となる。また、導電ネットワークが欠如している箇所が増加すると、大電流を放電したときに過電圧が増加し、その結果、出力特性が低下することも予想される。このように、電極中の導電助剤の量の低減による電極の高エネルギー密度化は、電極中の導電助剤の分散状態の不均一化をもたらし得るため、他の電池特性、例えば入出力特性及びサイクル特性とのトレードオフの関係になり得る。   With the increase in energy density and capacity of batteries, there is a need to reduce the number of auxiliary members such as conductive additives or increase the density of electrodes. However, when the amount of the conductive additive is reduced, it is expected that battery performance such as output characteristics and cycle characteristics may be deteriorated if no measures are taken. One reason for this is that if the amount of the conductive additive in the electrode is small, the dispersed state of the conductive additive in the electrode may be non-uniform. If the dispersion state of the conductive auxiliary agent in the electrode is not uniform, a portion where the conductive network in the electrode is absent appears, and as a result, the active material used during charging and discharging may be biased. When the utilization rate of the active material is biased, the burden on the active material having a high charge / discharge frequency is increased, which becomes a factor of accelerating the deterioration of the battery when repeatedly used. In addition, when the number of places where the conductive network is lacking increases, it is expected that the overvoltage increases when a large current is discharged, resulting in a decrease in output characteristics. As described above, increasing the energy density of the electrode by reducing the amount of the conductive additive in the electrode can lead to non-uniform dispersion of the conductive additive in the electrode, and thus other battery characteristics such as input / output characteristics. And a trade-off relationship with cycle characteristics.

このようなトレードオフの関係を解消する方策、すなわち電池性能を確保しながら導電助剤の量を少なくする方策としては、活物質と導電助剤とを電極中に均一に分散させることが挙げられる。   A measure for eliminating such a trade-off relationship, that is, a measure for reducing the amount of the conductive aid while ensuring the battery performance, is to uniformly disperse the active material and the conductive aid in the electrode. .

特開2011−192620号公報JP 2011-192620 A 特開2011−146284号公報JP 2011-146284 A 特開2012−243415号公報JP2012-243415A 特開2011−238461号公報JP2011-238461A

高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができる非水電解質電池を実現することができる正極と、このような非水電解質電池とを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a positive electrode capable of realizing a non-aqueous electrolyte battery capable of exhibiting high energy density, excellent input / output characteristics, and excellent cycle characteristics, and such a non-aqueous electrolyte battery.

第1の実施形態によると、正極が提供される。この正極は、正極集電体と、この正極集電体上に形成された正極層とを具備する。正極層は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。正極層は、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を含む。抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合は、4%以上20%以下である。正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が、0μm2より大きく0.2μm2未満である。According to a first embodiment, a positive electrode is provided. The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode layer formed on the positive electrode current collector. The positive electrode layer includes a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder. The positive electrode layer includes a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less. The ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less to the positive electrode layer is 4% or more and 20% or less. The average area of the plurality of areas the resistance value included in the mapping image obtained by scanning probe microscopy of the positive electrode layer is not more than 1GΩ is a large 0.2μm less than 2 than 0 .mu.m 2.

第2の実施形態によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、第1の実施形態に係る正極と、負極と、非水電解質とを具備する。   According to the second embodiment, a nonaqueous electrolyte battery is provided. The nonaqueous electrolyte battery includes a positive electrode according to the first embodiment, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte.

第3の実施形態によると、正極が提供される。この正極は、正極集電体と、この正極集電体上に形成された正極層とを具備する。正極層は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。正極層は、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を含む。抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める体積割合は、4%以上20%以下である。正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の各々の平均面積が、0μm2より大きく0.2μm2未満である。According to a third embodiment, a positive electrode is provided. The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode layer formed on the positive electrode current collector. The positive electrode layer includes a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder. The positive electrode layer includes a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less. The volume ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less in the positive electrode layer is 4% or more and 20% or less. The average area of each of the plurality of areas the resistance value included in the mapping image obtained by scanning probe microscopy is below 1GΩ the positive electrode layer, a large 0.2μm less than 2 than 0 .mu.m 2.

図1は、第1の実施形態に係る一例の正極の正極層についての走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像の一例である。FIG. 1 is an example of a mapping image obtained by observation with a scanning probe microscope about the positive electrode layer of the positive electrode of the example according to the first embodiment. 図2は、第1の実施形態に係る一例の正極の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example positive electrode according to the first embodiment. 図3は、第2の実施形態に係る一例の非水電解質電池の一部切欠き概略斜視図である。FIG. 3 is a partially cutaway schematic perspective view of an example nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment. 図4は、図3の非水電解質電池のA部の拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view of part A of the nonaqueous electrolyte battery of FIG. 図5は、第2の実施形態に係る第2の例の非水電解質電池の一部切欠き斜視図である。FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of a non-aqueous electrolyte battery of a second example according to the second embodiment.

以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to a common structure through embodiment and the overlapping description is abbreviate | omitted. Each figure is a schematic diagram for promoting explanation and understanding of the embodiment, and its shape, dimensions, ratio, etc. are different from the actual device, but these are the following explanations and known techniques. The design can be changed as appropriate.

[第1の実施形態]
第1の実施形態によると、正極が提供される。この正極は、正極集電体と、この正極集電体上に形成された正極層とを具備する。正極層は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。正極層は、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を含む。抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合は、4%以上20%以下である。正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が、0μm2より大きく0.2μm2未満である。
[First Embodiment]
According to a first embodiment, a positive electrode is provided. The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode layer formed on the positive electrode current collector. The positive electrode layer includes a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder. The positive electrode layer includes a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less. The ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less to the positive electrode layer is 4% or more and 20% or less. The average area of the plurality of areas the resistance value included in the mapping image obtained by scanning probe microscopy of the positive electrode layer is not more than 1GΩ is a large 0.2μm less than 2 than 0 .mu.m 2.

先に説明したように、電池特性を良好に保ちつつも導電助剤の量を減らしてエネルギー密度を高める手段として、活物質と導電助剤とを均一に分散させることが挙げられる。そのような分散手法としては、ロールミルや超音波型分散等の装置を用いた例などが挙げられる。そして、従来、電極中の構成材料の分散状態の判別には、エネルギー分散型X線分光装置(Energy Dispersive X-ray Spectrometer:EDX)を備えた走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)による観察(SEM−EDX)が多く利用されてきた。   As described above, as a means for increasing the energy density by reducing the amount of the conductive assistant while maintaining good battery characteristics, it is possible to uniformly disperse the active material and the conductive assistant. Examples of such a dispersion method include an example using an apparatus such as a roll mill or an ultrasonic dispersion. Conventionally, in order to determine the dispersion state of the constituent materials in the electrode, an observation using a scanning electron microscope (SEM) equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) is used. (SEM-EDX) has been widely used.

ロールミルや超音波型分散等の装置を用いて実際に作製した電極の断面をSEM−EDXで観察して画像解析を行うと、導電助剤が均一に分散している状態を確認することができる。しかしながら、導電助剤がこのような状態にある正極を利用した電池であっても、電池特性の評価の結果、乏しい出力特性及びサイクル特性が確認される場合がある。   When the cross section of the electrode actually produced using an apparatus such as a roll mill or ultrasonic dispersion is observed with SEM-EDX and image analysis is performed, it can be confirmed that the conductive auxiliary agent is uniformly dispersed. . However, even in a battery using a positive electrode in which the conductive additive is in such a state, poor output characteristics and cycle characteristics may be confirmed as a result of evaluation of battery characteristics.

発明者らは、鋭意研究の結果、このような結果は、導電助剤の分散状態をSEM−EDX観察結果で判断していることにあることを見出した。具体的には以下の通りである。
SEM‐EDX観察結果に基づくマッピング解析は、元素ごとの識別が可能であるため、電極断面に存在する導電助剤を判別することが可能である。しかしながら、SEM−EDX観察は面分析であるため、電極中の導電助剤が導電ネットワークを形成しているか否かを判別することが難しく、電気的に孤立して充放電時に関与しない導電助剤も電極中で導電ネットワークを形成している成分に含まれてしまう。そのため、SEM画像から得られる結果から一見すると導電助剤が均一に分散されている電極を用いた非水電解質電池には、出力特性及びサイクル特性などの電池特性が優れないものも含まれ得る。これらの考察から、発明者らは、電池特性に優れた非水電解質電池を実現することができる電極であるか否かを見極めるためには、分散状態において導電ネットワークを形成している導電助剤のみを識別することが必要であることを見出した。発明者らは、この発見から出発して、第1の実施形態に係る正極を実現させた。
As a result of intensive studies, the inventors have found that such a result is that the dispersion state of the conductive additive is judged by the SEM-EDX observation result. Specifically, it is as follows.
Since the mapping analysis based on the SEM-EDX observation result can identify each element, it is possible to determine the conductive auxiliary agent present in the electrode cross section. However, since the SEM-EDX observation is a surface analysis, it is difficult to determine whether or not the conductive auxiliary agent in the electrode forms a conductive network, and the conductive auxiliary agent that is electrically isolated and does not participate in charge / discharge Are also included in the component forming the conductive network in the electrode. Therefore, at first glance from the results obtained from the SEM image, the nonaqueous electrolyte battery using the electrode in which the conductive auxiliary agent is uniformly dispersed may include batteries having poor battery characteristics such as output characteristics and cycle characteristics. From these considerations, in order to determine whether the electrode is an electrode capable of realizing a nonaqueous electrolyte battery having excellent battery characteristics, the conductive assistant that forms a conductive network in a dispersed state is used. Only found that it is necessary to identify. The inventors realized the positive electrode according to the first embodiment, starting from this discovery.

第1の実施形態に係る正極は、正極層が抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を含む。この複数の領域が正極層に占める割合は4%以上20%以下である。また、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が、0μm2より大きく0.2μm2未満である。このような第1の実施形態に係る正極は、正極層が十分な量の導電助剤を含むことができ、正極層において導電ネットワークを形成した導電助剤が正極層中に均一に分散している。そのおかげで、第1の実施形態に係る正極は、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができる非水電解質電池を実現することができる。その理由を以下に詳細に説明する。The positive electrode according to the first embodiment includes a plurality of regions in which the positive electrode layer has a resistance value of 1 GΩ or less. The proportion of the plurality of regions in the positive electrode layer is 4% or more and 20% or less. The average area of the plurality of areas the resistance value included in the mapping image obtained by scanning probe microscopy of the positive electrode layer is not more than 1GΩ is a large 0.2μm less than 2 than 0 .mu.m 2. In the positive electrode according to the first embodiment, the positive electrode layer can contain a sufficient amount of a conductive additive, and the conductive additive that forms a conductive network in the positive electrode layer is uniformly dispersed in the positive electrode layer. Yes. Thanks to this, the positive electrode according to the first embodiment can realize a non-aqueous electrolyte battery that can exhibit high energy density, excellent input / output characteristics, and excellent cycle characteristics. The reason will be described in detail below.

抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合と、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積とは、以下に説明する走査型プルーブ顕微鏡(Scanning Probe Microscopy:SPM)による観察結果から算出することができる。   The ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less to the positive electrode layer and the average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by scanning probe microscopy of the positive electrode layer are: It can calculate from the observation result by the scanning probe microscope (Scanning Probe Microscopy: SPM) demonstrated below.

SPMによる正極の観察では、正極を試料としてバイアス電圧を印加し、導電性探針を通して流れる電流をワイドレンジ対数アンプによって計測し、抵抗分布を得る。これにより、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合、具体的には面積割合を知ることができる。抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が4%以上20%以下を占めている正極層は、導電助剤を過不足なく含むことができる。抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の割合が4%よりも少ないと、導電ネットワークを形成する導電助剤の量が正極層において不足し、正極層内で導電ネットワークが欠如しやすくなる。このような正極を用いた非水電解質電池では、正極における活物質の利用率の偏りや過電圧の増大が起こり、電池特性が低下する。一方、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の割合が20%よりも大きいと、正極層における導電助剤が過剰となり、エネルギー密度の低下が起こる。抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合は、好ましくは、10%以上15%以下である。   In the observation of the positive electrode by SPM, a bias voltage is applied using the positive electrode as a sample, the current flowing through the conductive probe is measured by a wide range logarithmic amplifier, and a resistance distribution is obtained. Thereby, it is possible to know the ratio, specifically the area ratio, of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less in the positive electrode layer. The positive electrode layer in which a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less occupy 4% or more and 20% or less can contain the conductive additive without excess or deficiency. When the ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less is less than 4%, the amount of the conductive auxiliary agent that forms the conductive network is insufficient in the positive electrode layer, and the conductive network is likely to be lacking in the positive electrode layer. In a non-aqueous electrolyte battery using such a positive electrode, an uneven utilization rate of the active material in the positive electrode and an increase in overvoltage occur, and the battery characteristics deteriorate. On the other hand, when the ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less is larger than 20%, the conductive additive in the positive electrode layer becomes excessive, and the energy density is lowered. The proportion of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less in the positive electrode layer is preferably 10% or more and 15% or less.

また、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が4%以上20%以下を占める正極層を具備する正極であっても、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0μm2である正極、又は上記複数の領域の平均面積が0.2μm2以上である正極を用いた非水電解質電池は、以下の理由により、優れた電池特性を示すことができない。In addition, even in the case of a positive electrode including a positive electrode layer in which a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less occupy 4% or more and 20% or less, the resistance value included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope observation of the positive electrode layer A non-aqueous electrolyte battery using a positive electrode having an average area of 0 μm 2 in a plurality of regions having an area of 1 GΩ or less, or a positive electrode having an average area of 0.2 μm 2 or more in the plurality of regions is excellent for the following reasons. Battery characteristics cannot be exhibited.

まず、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積は、正極層における導電助剤の分散状態の指標である。   First, the average area of a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in a mapping image obtained by observation of the positive electrode layer with a scanning probe microscope is an indicator of the state of dispersion of the conductive additive in the positive electrode layer.

SPMによる正極層の観察によると、正極層において導電ネットワークを形成している導電助剤の分布を調べることができる。具体的には、正極層のSPM観察により得られるマッピング画像において、導電ネットワークを形成している導電助剤の領域は、抵抗値が1GΩ以下となる。一方、導電ネットワークを形成せずに孤立している導電助剤の領域は抵抗値が1GΩよりも大きくなる。そのため、SPMによる正極の観察によると、導電ネットワークを形成している導電助剤を、孤立している導電助剤から区別することができる。   According to the observation of the positive electrode layer by SPM, it is possible to examine the distribution of the conductive additive forming the conductive network in the positive electrode layer. Specifically, in the mapping image obtained by SPM observation of the positive electrode layer, the resistance value of the region of the conductive additive forming the conductive network is 1 GΩ or less. On the other hand, the region of the conductive assistant that is isolated without forming a conductive network has a resistance value greater than 1 GΩ. Therefore, according to the observation of the positive electrode by SPM, the conductive auxiliary agent forming the conductive network can be distinguished from the isolated conductive auxiliary agent.

抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が4%以上20%以下を占め、且つ正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0μm2より大きく0.2μm2未満である正極では、導電ネットワークを形成している導電助剤が正極活物質の近傍に高い確率で存在する。そのおかげで、第1の実施形態に係る正極は、正極層において、正極活物質に十分に関与できる導電ネットワークを有することができる。一方、マッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0μm2である正極は、導電助剤が正極中に含まれない状態であるため、電池として機能することができない。また、マッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.2μm2以上である正極は、導電助剤の凝集が起きており、正極活物質の近傍に存在する導電助剤が不足している状態にある。そのため、このような正極は、正極層において、正極活物質に十分に関与できる導電ネットワークを有することができない。結果、この正極を具備する非水電解質電池は乏しい電池特性を呈することになる。正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積は、好ましくは0μm2より大きく0.09μm2以下であり、より好ましくは0.02μm2以上0.09μm2以下である
正極層における抵抗値が1GΩ以下である領域は、導電ネットワークを形成している導電助剤を十分に含んでいる領域ということができる。この領域は、例えば、10mΩ以上の抵抗を示すことができる。一方、抵抗値が10mΩ未満である領域は、例えば、集電箔などに由来する金属片不純物であると類推できる。また、抵抗値が1GΩよりも大きい領域は、導電ネットワークを形成している導電助剤を十分に含んでいない又は全く含んでいない領域であって、例えば正極活物質及び/又はバインダからなる領域であるということができる。
A plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less occupy 4% or more and 20% or less, and an average area of a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by scanning probe microscope observation of the positive electrode layer In the positive electrode in which is larger than 0 μm 2 and smaller than 0.2 μm 2 , the conductive auxiliary forming the conductive network is present in the vicinity of the positive electrode active material with a high probability. Thanks to this, the positive electrode according to the first embodiment can have a conductive network that can sufficiently participate in the positive electrode active material in the positive electrode layer. On the other hand, a positive electrode in which the average area of a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image is 0 μm 2 is in a state where the conductive additive is not included in the positive electrode, and thus cannot function as a battery. . In addition, in the positive electrode in which the average area of a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image is 0.2 μm 2 or more, aggregation of the conductive auxiliary agent occurs, and the conductivity present in the vicinity of the positive electrode active material. There is a shortage of auxiliaries. Therefore, such a positive electrode cannot have a conductive network that can sufficiently participate in the positive electrode active material in the positive electrode layer. As a result, the nonaqueous electrolyte battery including this positive electrode exhibits poor battery characteristics. The average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope observation of the positive electrode layer is preferably larger than 0 μm 2 and smaller than 0.09 μm 2 , more preferably 0.8. area resistance value is less 1GΩ in 02Myuemu 2 or 0.09 .mu.m 2 or less is the positive electrode layer, a conductive auxiliary agent which forms a conductive network can be referred to as a region that contains sufficient. This region can exhibit a resistance of 10 mΩ or more, for example. On the other hand, it can be inferred that the region having a resistance value of less than 10 mΩ is a metal piece impurity derived from, for example, a current collector foil. In addition, the region where the resistance value is larger than 1 GΩ is a region that does not contain the conductive auxiliary agent forming the conductive network sufficiently or does not contain at all, for example, a region made of a positive electrode active material and / or a binder. It can be said that there is.

次に、第1の実施形態に係る一例の正極の正極層のマッピング画像について説明する。   Next, an example of the mapping image of the positive electrode layer of the positive electrode according to the first embodiment will be described.

正極層のマッピング画像は、以下の手順で得ることができる。まず、非水電解質電池をアルゴンで満たしたグローブボックス内で分解し、測定対象たる正極を非水電解質電池から取り出す。次いで、取り出した正極を、メチルエチルカーボネート(MEC)で洗浄する。次いで、洗浄した正極を、100℃及びゲージ圧−75kPaの雰囲気下で乾燥させる。乾燥させた正極を、厚さ1μm〜100μm、幅0.5cm〜1.5cm及び高さ1.5〜2.5cmに切り出し、測定サンプルとする。   The mapping image of the positive electrode layer can be obtained by the following procedure. First, the nonaqueous electrolyte battery is decomposed in a glove box filled with argon, and the positive electrode to be measured is taken out from the nonaqueous electrolyte battery. Next, the taken out positive electrode is washed with methyl ethyl carbonate (MEC). Next, the cleaned positive electrode is dried under an atmosphere of 100 ° C. and a gauge pressure of −75 kPa. The dried positive electrode is cut into a thickness of 1 μm to 100 μm, a width of 0.5 cm to 1.5 cm, and a height of 1.5 to 2.5 cm to obtain a measurement sample.

かくして作製した測定サンプルを、走査型プルーブ顕微鏡測定装置において観察する。測定装置には、日立ハイテクサイエンス社(旧SIIナノテクノロジー)製E-sweepを用いる。測定サンプルとホルダーの接続は、測定サンプルの正極集電体のうち表面上に正極層が形成されていない部分をそのままホルダーにねじ止めすることによって行う。測定条件としては、印加電圧を0.2〜0.5Vとし、保護抵抗を10MΩとする。また、探針は先端径が20nmであるものを用いる。   The measurement sample thus prepared is observed with a scanning probe microscope measuring apparatus. E-sweep manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. (formerly SII Nanotechnology) is used as the measuring device. The measurement sample and the holder are connected by screwing the portion of the positive electrode current collector of the measurement sample where the positive electrode layer is not formed on the surface to the holder as it is. The measurement conditions are an applied voltage of 0.2 to 0.5 V and a protective resistance of 10 MΩ. A probe having a tip diameter of 20 nm is used.

測定により、例えば図1に示すマッピング画像を得ることができる。図1に示すマッピング画像において、白色の部分3cが抵抗値が1GΩ以下である領域を示している。   By the measurement, for example, a mapping image shown in FIG. 1 can be obtained. In the mapping image shown in FIG. 1, a white portion 3c indicates a region having a resistance value of 1 GΩ or less.

次いで、このようにして得られた電流像を複数のピクセルに分割し、2値化処理する。2値化処理の閾値は1GΩとする。例えば、予め測定したノイズの最大値より20%高い値とすることができる。閾値以下のピクセルを1とし、閾値を超えたピクセルを0とし、0及び1からなる行列を作成する。このようにして得られた行列から、抵抗値が1GΩ以下である領域を以下の例に示すように確認する。   Next, the current image thus obtained is divided into a plurality of pixels and binarized. The threshold value for the binarization process is 1 GΩ. For example, it can be 20% higher than the maximum noise value measured in advance. A pixel consisting of 0 and 1 is created with 1 being the pixel below the threshold and 0 being the pixel exceeding the threshold. From the matrix thus obtained, a region having a resistance value of 1 GΩ or less is confirmed as shown in the following example.

以下の表1及び表2に、縦3ピクセル×横3ピクセルの電流像の解析例を示す。   Tables 1 and 2 below show analysis examples of current images of 3 vertical pixels × 3 horizontal pixels.

抵抗値が1GΩ以下である領域の定義は、行列において「0」のピクセルに囲まれた「1」のピクセルの集合とする。例えば、表1に示す行列では、「1」のピクセルが1個存在し、このピクセルと隣り合うピクセルは全て「0」である。よって、表1に示す行列では、抵抗値が1GΩ以下である領域は1個存在する。一方、表2に示す行列では、「1」のピクセルが3個存在する。この中で行列の左上に位置する2個の「1」のピクセルは、互いに隣り合っている。そして、これらの2個の「1」のピクセルは、「0」のピクセルに囲まれている。よって、これらのピクセルによって表される抵抗値が1GΩ以下である領域の数は1個とみなす。一方、下方に位置する1個の「1」のピクセルが隣り合うピクセルが全て「0」である。よって、下方に位置するこの1個の「1」のピクセルが示す抵抗値が1GΩ以下である領域の数は1個とみなす。すなわち、表2に示す行列では、抵抗値が1GΩ以下である領域は2個存在する。このような方法を得られた電流像の視野全体に適用することによって、得られた視野における1GΩ以下である複数の領域の面積、及び得られた視野に含まれる1GΩ以下である領域の個数を知ることができる。   A region having a resistance value of 1 GΩ or less is defined as a set of “1” pixels surrounded by “0” pixels in a matrix. For example, in the matrix shown in Table 1, there is one “1” pixel, and all the pixels adjacent to this pixel are “0”. Therefore, in the matrix shown in Table 1, there is one region where the resistance value is 1 GΩ or less. On the other hand, in the matrix shown in Table 2, there are three “1” pixels. Among them, two “1” pixels located at the upper left of the matrix are adjacent to each other. These two “1” pixels are surrounded by “0” pixels. Therefore, the number of regions in which the resistance value represented by these pixels is 1 GΩ or less is regarded as one. On the other hand, all the pixels adjacent to one “1” pixel located below are “0”. Therefore, the number of regions in which the resistance value indicated by the one “1” pixel located below is 1 GΩ or less is regarded as one. That is, in the matrix shown in Table 2, there are two regions having a resistance value of 1 GΩ or less. By applying such a method to the entire field of view of the current image obtained, the area of a plurality of regions that are 1 GΩ or less in the obtained field of view and the number of regions that are 1 GΩ or less included in the obtained field of view are obtained. I can know.

マッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積は、具体的には以下のようにして求めることができる。正極層から3000μm2の視野を30点選び出し、これらの視野に対応するマッピング画像、すなわち電流像を上記のようにして解析する。かくして得られた抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の総面積を、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の個数で割った値を、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積とする。Specifically, the average area of a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image can be obtained as follows. 30 fields of 3000 μm 2 are selected from the positive electrode layer, and mapping images corresponding to these fields, that is, current images, are analyzed as described above. The average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less is obtained by dividing the total area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less by the number of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less. And

次に、第1の実施形態に係る正極をより詳細に説明する。   Next, the positive electrode according to the first embodiment will be described in more detail.

第1の実施形態に係る正極は、正極集電体を具備する。
正極集電体としては、電気伝導性の高い材料を含むシートを使用することができる。例えば、正極集電体としては、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を使用することができる。アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を使用する場合、その厚さは、例えば20μm以下であり、好ましくは15μm以下である。アルミニウム合金箔には、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等を含めることができる。また、アルミニウム合金箔に含まれる、鉄、銅、ニッケル、クロムといった遷移金属の含有量は1%以下であることが好ましい。
The positive electrode according to the first embodiment includes a positive electrode current collector.
As the positive electrode current collector, a sheet containing a material having high electrical conductivity can be used. For example, an aluminum foil or an aluminum alloy foil can be used as the positive electrode current collector. When using aluminum foil or aluminum alloy foil, the thickness is 20 micrometers or less, for example, Preferably it is 15 micrometers or less. The aluminum alloy foil can include magnesium, zinc, silicon and the like. Moreover, it is preferable that content of transition metals, such as iron, copper, nickel, and chromium contained in aluminum alloy foil, is 1% or less.

第1の実施形態に係る正極は、正極集電体上に形成された正極層を更に具備する。正極層は、正極集電体の片面に形成されていても良いし、又は両面に形成されていても良い。正極集電体は、表面に正極層を担持していない部分を含むこともできる。この部分は、例えば、正極集電タブとして働くこともできる。或いは、第1の実施形態に係る正極は、正極集電体とは別体の、正極集電タブを含むこともできる。   The positive electrode according to the first embodiment further includes a positive electrode layer formed on the positive electrode current collector. The positive electrode layer may be formed on one side of the positive electrode current collector, or may be formed on both sides. The positive electrode current collector can also include a portion that does not carry the positive electrode layer on the surface. This portion can also serve as, for example, a positive electrode current collecting tab. Or the positive electrode which concerns on 1st Embodiment can also contain the positive electrode current collection tab separate from a positive electrode current collector.

正極層は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。
正極活物質は、特に限定されない。正極活物質の例としては、ニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えば、Lia Ni1-x-yCoxMny2(添字x及びyは、0<x≦0.30及び0<y≦0.45を満たし、0.9≦a≦1.25である))、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLiMn24又はLiMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-xCox2、0<x≦1)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnxCo1-x2、0<x≦1)、リチウムリン酸鉄(例えばLiFePO4)、及びリチウム複合リン酸化合物(例えばLiMnxFe1-xPO4、0<x≦1)が挙げられる。
The positive electrode layer includes a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder.
The positive electrode active material is not particularly limited. Examples of the positive electrode active material, nickel-cobalt-manganese composite oxide (e.g., Li a Ni 1-xy Co x Mn y O 2 ( subscripts x and y, 0 <x ≦ 0.30 and 0 <y ≦ 0. 45, 0.9 ≦ a ≦ 1.25)), lithium manganese composite oxide (eg LiMn 2 O 4 or LiMnO 2 ), lithium nickel composite oxide (eg LiNiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide (for example, LiNi 1-x Co x O 2 , 0 <x ≦ 1), lithium manganese cobalt composite oxide (for example, LiMn x Co 1-x O 2 , 0 <x ≦ 1), lithium iron phosphate (for example, LiFePO 4 ), and lithium composite phosphate compound (for example, LiMn x Fe 1-x PO 4 , 0 <x ≦ 1).

導電助剤は、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー及びグラファイトからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。   The conductive aid preferably contains at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, and graphite.

バインダは、正極活物質と正極集電体とを結合するために用いられる。バインダの例は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、アクリル系共重合体を主成分とするバインダ及びカルボキシメチルセルロース(CMC)である。   The binder is used to bond the positive electrode active material and the positive electrode current collector. Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), polypropylene (PP), polyethylene (PE), and acrylic copolymer as the main component. And binder and carboxymethylcellulose (CMC).

正極層に含まれる正極活物質、導電助剤及びバインダの割合は、それぞれ、80〜95重量%、3〜20重量%及び2〜7重量%であることが好ましい。   The proportions of the positive electrode active material, conductive additive and binder contained in the positive electrode layer are preferably 80 to 95% by weight, 3 to 20% by weight and 2 to 7% by weight, respectively.

第1の実施形態に係る正極は、例えば、以下に示す各実施例で説明する方法によって得ることができる。特に、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合、及び正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積は、例えば、正極層における導電助剤の分散状態及び導電助剤の種類に依存する。そのため、これらのパラメータは、例えば、導電助剤の選択、及び正極層を形成するための正極塗料の分散条件などの影響を大きく受ける。例えば、実施例において説明するように、これらの変更できる条件を複合的に調整することによって、第1の実施形態に係る正極を作製することができる。   The positive electrode according to the first embodiment can be obtained, for example, by a method described in each example shown below. In particular, the ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less to the positive electrode layer, and the average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope observation of the positive electrode layer are as follows: For example, it depends on the dispersion state of the conductive additive in the positive electrode layer and the type of conductive additive. Therefore, these parameters are greatly influenced by, for example, the selection of the conductive additive and the dispersion condition of the positive electrode paint for forming the positive electrode layer. For example, as described in Examples, the positive electrode according to the first embodiment can be manufactured by adjusting these conditions that can be changed in a complex manner.

以下に示す各実施例では、具体的には以下の手順で、正極層を形成するための正極塗料を調製した。まず、正極活物質をバインダとともに分散して溶液Aを調製した。また、溶液Aとは別に、導電助剤をバインダとともに分散して溶液Bを調製した。次に、このように調製した溶液Aと溶液Bとを混合して混合溶液を調製した。次に、この混合溶液をロールミルで処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   In each of the following examples, specifically, a positive electrode paint for forming a positive electrode layer was prepared by the following procedure. First, the positive electrode active material was dispersed together with a binder to prepare a solution A. Separately from the solution A, a conductive additive was dispersed together with a binder to prepare a solution B. Next, the solution A and the solution B prepared as described above were mixed to prepare a mixed solution. Next, this mixed solution was processed with a roll mill to prepare a paste-like positive electrode paint.

このように正極活物質を含んだ溶液Aと導電助剤を含んだ溶液Bとを別途先に分散する、すなわち先分散溶液を調製した理由を以下に説明する。   The reason why the solution A containing the positive electrode active material and the solution B containing the conductive additive are separately dispersed, that is, the pre-dispersed solution is prepared will be described below.

粒子径が大きく且つ量の多い正極活物質と、正極活物質に比べて粒子径が小さく且つ量の少ない導電助剤とを、バインダとともに分散した場合、体積の大きな活物質が、体積の小さな導電助剤の分散を阻害する。一方、正極活物質と混合する前に、導電助剤をバインダと共に分散した場合では、導電助剤の分散を阻害する要因を少なくすることができる。そのため、導電助剤の先分散によって得られた溶液Bは、導電助剤の分散状態に優れる。導電助剤の分散状態に優れる先分散溶液Bを、正極活物質を含んだ溶液Aとともに更に分散させることにより、導電助剤の分散に優れた正極ペーストを調製することができる。   When a positive electrode active material having a large particle size and a large amount and a conductive assistant having a small particle size and a small amount compared to the positive electrode active material are dispersed together with a binder, the large volume active material has a small volume of the conductive material. Inhibits dispersion of auxiliaries. On the other hand, when the conductive additive is dispersed together with the binder before mixing with the positive electrode active material, it is possible to reduce the factor that inhibits the dispersion of the conductive aid. Therefore, the solution B obtained by the prior dispersion of the conductive assistant is excellent in the dispersion state of the conductive assistant. By further dispersing the pre-dispersion solution B, which is excellent in the dispersion state of the conductive auxiliary agent, together with the solution A containing the positive electrode active material, a positive electrode paste excellent in the dispersion of the conductive auxiliary agent can be prepared.

次に、第1の実施形態に係る正極の一例を、図面を参照しながら説明する。
図2は、第1の実施形態に係る一例の正極の概略断面図である。
図2に示す正極3は、帯状の正極集電体3aを具備している。正極3は、帯状の正極集電体3aの両面上に形成された、正極層3bを更に具備している。
Next, an example of the positive electrode according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example positive electrode according to the first embodiment.
A positive electrode 3 shown in FIG. 2 includes a strip-shaped positive electrode current collector 3a. The positive electrode 3 further includes a positive electrode layer 3b formed on both surfaces of a strip-shaped positive electrode current collector 3a.

第1の実施形態に係る正極は、正極層が抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を含む。この領域が正極層に占める割合は4%以上20%以下である。また、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積は0μm2より大きく0.2μm2未満である。そのおかげで、第1の実施形態に係る正極は、正極層において、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を、十分に分散した状態で、十分な量含むことができる。その結果、第1の実施形態に係る正極は、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができる非水電解質電池を実現することができる。The positive electrode according to the first embodiment includes a plurality of regions in which the positive electrode layer has a resistance value of 1 GΩ or less. The proportion of this region in the positive electrode layer is 4% or more and 20% or less. The average area of the plurality of areas the resistance value is less 1GΩ included in the mapping image obtained by scanning probe microscopy of the positive electrode layer is larger 0.2μm less than 2 than 0 .mu.m 2. Thanks to this, the positive electrode according to the first embodiment can include a sufficient amount of a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less in the positive electrode layer in a sufficiently dispersed state. As a result, the positive electrode according to the first embodiment can realize a nonaqueous electrolyte battery that can exhibit high energy density, excellent input / output characteristics, and excellent cycle characteristics.

[第2の実施形態]
第2の実施形態によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、第1の実施形態に係る正極と、負極と、非水電解質とを具備する。
[Second Embodiment]
According to the second embodiment, a nonaqueous electrolyte battery is provided. The nonaqueous electrolyte battery includes a positive electrode according to the first embodiment, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte.

次に、第2の実施形態に係る非水電解質電池を、より詳細に説明する。   Next, the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment will be described in more detail.

第2の実施形態に係る非水電解質電池は、第1の実施形態に係る正極を具備する。   The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment includes the positive electrode according to the first embodiment.

第2の実施形態に係る非水電解質電池は、負極を更に具備する。
この負極は、負極集電体と、負極集電体上に設けられた負極層とを具備することができる。
The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment further includes a negative electrode.
The negative electrode can include a negative electrode current collector and a negative electrode layer provided on the negative electrode current collector.

負極層は、負極集電体の何れか一方の面に設けられていてもよいし又はその両面に設けられていてもよい。   The negative electrode layer may be provided on any one surface of the negative electrode current collector, or may be provided on both surfaces thereof.

負極層は、負極活物質、導電助剤及びバインダを含むことができる。   The negative electrode layer can include a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder.

負極集電体は、表面に負極層を担持していない部分を含むこともできる。この部分は、例えば、負極集電タブとして働くこともできる。或いは、負極は、負極集電体とは別体の負極集電タブを含むこともできる。   The negative electrode current collector can also include a portion that does not carry the negative electrode layer on the surface. This portion can also serve as a negative electrode current collecting tab, for example. Alternatively, the negative electrode can include a negative electrode current collector tab that is separate from the negative electrode current collector.

負極は、例えば、負極活物質、バインダ及び導電助剤を適切な溶媒に懸濁して負極塗料を調製し、この塗料を負極集電体の表面に塗布し、乾燥して負極層を形成した後、プレスを施すことにより作製することができる。   For example, the negative electrode is prepared by suspending a negative electrode active material, a binder, and a conductive additive in a suitable solvent to prepare a negative electrode paint, applying the paint on the surface of the negative electrode current collector, and drying to form a negative electrode layer. It can be produced by applying a press.

正極及び負極は、正極層と負極層とが対向するように配置されて、電極群を構成することができる。正極層と負極層との間には、リチウムイオンは透過させるが電気を通さない部材、例えばセパレータを配置することができる。   The positive electrode and the negative electrode can be arranged such that the positive electrode layer and the negative electrode layer face each other to constitute an electrode group. Between the positive electrode layer and the negative electrode layer, a member that transmits lithium ions but does not conduct electricity, such as a separator, can be disposed.

電極群は、様々な構造を有することができる。電極群は、スタック型構造を有していても良いし、又は捲回型構造を有していても良い。スタック型構造は、例えば、複数の負極及び複数の正極を、負極と正極との間にセパレータを挟んで積層させた構造を有する。捲回型構造の電極群は、例えば、負極及び正極をこれらの間にセパレータを挟んで積層させたものを捲回した缶型構造体でも良いし、又はこの缶型構造体をプレスすることによって得られる扁平型構造体でも良い。   The electrode group can have various structures. The electrode group may have a stacked structure or a wound structure. The stack type structure has, for example, a structure in which a plurality of negative electrodes and a plurality of positive electrodes are stacked with a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode. The electrode group having a wound structure may be, for example, a can-type structure in which a negative electrode and a positive electrode are laminated with a separator interposed therebetween, or by pressing the can-type structure. The resulting flat structure may be used.

正極集電タブは、正極端子に電気的に接続することができる。同様に、負極集電タブは、負極端子に電気的に接続することができる。正極端子及び負極端子は、電極群から延出することができる。   The positive electrode current collecting tab can be electrically connected to the positive electrode terminal. Similarly, the negative electrode current collecting tab can be electrically connected to the negative electrode terminal. The positive electrode terminal and the negative electrode terminal can extend from the electrode group.

電極群は、外装部材に収納され得る。外装部材は、正極端子及び負極端子をその外側に延出させることができるような構造を有していても良い。或いは、外装部材は、2つの外部端子を具備し、これらのそれぞれが正極端子及び負極端子のそれぞれに電気的に接続されるように構成されていても良い。或いは、外装部材自体が、正極端子又は負極端子の何れかとして働くこともできる。   The electrode group can be housed in the exterior member. The exterior member may have a structure that allows the positive electrode terminal and the negative electrode terminal to extend outward. Alternatively, the exterior member may include two external terminals, each of which is electrically connected to each of the positive terminal and the negative terminal. Alternatively, the exterior member itself can serve as either a positive terminal or a negative terminal.

第2の実施形態に係る非水電解質電池は、非水電解質を更に具備する。非水電解質は、電極群に含浸され得る。また、非水電解質は、外装部材に収納され得る。   The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment further includes a nonaqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte can be impregnated in the electrode group. The nonaqueous electrolyte can be stored in the exterior member.

以下、第2の実施形態に係る非水電解質電池において用いることができる各部材の材料について、説明する。   Hereinafter, the material of each member that can be used in the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment will be described.

1.正極
正極の材料としては、例えば、第1の実施形態において説明したものを用いることができる。
1. Positive electrode As the material of the positive electrode, for example, those described in the first embodiment can be used.

2.負極
負極集電体としては、電気伝導性の高く、負極の作動電位範囲において腐食を抑えることができる材料を含むシートを使用することができる。例えば、負極集電体としては、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を使用することができる。アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を使用する場合、その厚さは、例えば20μm以下であり、好ましくは15μm以下である。アルミニウム合金箔には、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等を含めることができる。また、アルミニウム合金箔に含まれる、鉄、銅、ニッケル、クロムといった遷移金属の含有量は1%以下であることが好ましい。
2. Negative electrode As the negative electrode current collector, a sheet containing a material having high electrical conductivity and capable of suppressing corrosion in the working potential range of the negative electrode can be used. For example, an aluminum foil or an aluminum alloy foil can be used as the negative electrode current collector. When using aluminum foil or aluminum alloy foil, the thickness is 20 micrometers or less, for example, Preferably it is 15 micrometers or less. The aluminum alloy foil can include magnesium, zinc, silicon and the like. Moreover, it is preferable that content of transition metals, such as iron, copper, nickel, and chromium contained in aluminum alloy foil, is 1% or less.

負極活物質は、1種以上の負極活物質を含むことができる。負極活物質としては、例えば、金属、金属合金、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、黒鉛質材料、炭素質材料などを用いることができる。金属酸化物としては、例えば、チタンを含む物質、例えばチタン酸化物(例えば、単斜晶型二酸化チタンTiO2(B))、リチウムチタン複合酸化物(例えば、スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウム(例えばLi4+sTi512(sは、充電状態により0≦s≦3の範囲内で変化する))及びラムスデライト型の結晶構造を有するチタン酸リチウム(例えばLi2+lTi37(lは充放電反応により−1≦l≦3の範囲で変化する)))及びニオブチタン複合酸化物(例えば、単斜晶型の結晶構造を有するニオブチタン複合酸化物(例えば、Nb2TiO7))を用いることができる。金属硫化物としては、例えば、例えばTiS2のような硫化チタン、例えばMoS2のような硫化モリブデン、例えばFeS、FeS2、LixFeS2のような硫化鉄が挙げられる。黒鉛質材料及び炭素質材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、気相成長炭素繊維、メソフェーズピッチ系炭素繊維、球状炭素、樹脂焼成炭素を挙げることができる。The negative electrode active material can include one or more negative electrode active materials. As the negative electrode active material, for example, metals, metal alloys, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, graphite materials, carbonaceous materials, and the like can be used. Examples of the metal oxide include titanium-containing substances such as titanium oxide (for example, monoclinic titanium dioxide TiO 2 (B)) and lithium titanium composite oxide (for example, titanic acid having a spinel crystal structure). Lithium (for example, Li 4 + s Ti 5 O 12 (s varies within the range of 0 ≦ s ≦ 3 depending on the state of charge)) and lithium titanate having a ramsdellite type crystal structure (for example, Li 2 + l Ti 3 O 7 (l changes within a range of −1 ≦ l ≦ 3 by charge / discharge reaction)) and niobium titanium composite oxide (for example, niobium titanium composite oxide having a monoclinic crystal structure (for example, Nb 2 TiO 7 )) can be used. Examples of the metal sulfide include titanium sulfide such as TiS 2 , molybdenum sulfide such as MoS 2 , and iron sulfide such as FeS, FeS 2 , and LixFeS 2 . Examples of the graphite material and the carbonaceous material include natural graphite, artificial graphite, coke, vapor grown carbon fiber, mesophase pitch carbon fiber, spherical carbon, and resin-fired carbon.

負極層が含むことができる導電助剤としては、例えば、炭素材料を用いることができる。炭素材料の例としては、例えば、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛等を挙げることができる。   As the conductive additive that can be included in the negative electrode layer, for example, a carbon material can be used. Examples of the carbon material include carbon black, coke, carbon fiber, and graphite.

バインダは、負極活物質と負極集電体とを結合するために用いられる。負極層が含むことができるバインダとしては、正極層で用いることができるものと同様のものを用いることができる。   The binder is used to bond the negative electrode active material and the negative electrode current collector. As the binder that can be included in the negative electrode layer, the same binders that can be used in the positive electrode layer can be used.

負極層に含まれる負極活物質、導電助剤及びバインダは、それぞれ70質量%以上96質量%以下、2質量%以上20質量%以下及び2質量%以上10質量%以下の割合で配合することが好ましい。導電助剤の量を2質量%以上とすることにより、負極層の集電性能を向上させることができる。また、バインダの量を1質量%以上とすることにより、負極層と負極集電体との結着性を高めることができ、優れたサイクル特性を期待できる。一方、導電助剤及びバインダはそれぞれ16質量%以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。   The negative electrode active material, the conductive additive and the binder contained in the negative electrode layer may be blended at a ratio of 70% by mass to 96% by mass, 2% by mass to 20% by mass and 2% by mass to 10% by mass, respectively. preferable. The current collection performance of the negative electrode layer can be improved by setting the amount of the conductive auxiliary to 2% by mass or more. Further, by setting the amount of the binder to 1% by mass or more, the binding property between the negative electrode layer and the negative electrode current collector can be improved, and excellent cycle characteristics can be expected. On the other hand, the conductive assistant and the binder are each preferably 16% by mass or less in order to increase the capacity.

3.セパレータ
セパレータは、絶縁性材料からなり、正極と負極との電気的な接触を防止することができる。好ましくは、セパレータは、非水電解質が通過できる材料からなるか、又は非水電解質が通過できる形状を有する。セパレータの例は、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、セルロース、ビニロンの中から1種類又は2種類から成る多孔質フィルム又は不織布のセパレータである。
3. Separator The separator is made of an insulating material and can prevent electrical contact between the positive electrode and the negative electrode. Preferably, the separator is made of a material through which the non-aqueous electrolyte can pass, or has a shape through which the non-aqueous electrolyte can pass. Examples of the separator are a porous film or a nonwoven fabric separator made of one or two kinds of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, cellulose, and vinylon.

4.非水電解質
非水電解質は、例えば、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質及び任意の添加剤とを含むことができる。
4). Nonaqueous Electrolyte The nonaqueous electrolyte can include, for example, a nonaqueous solvent, an electrolyte dissolved in the nonaqueous solvent, and optional additives.

非水溶媒は、非水電解質電池に用いられる公知の非水溶媒であってよい。非水溶媒の第1例は、エチレンカーボネート(EC)及びプロピレンカーボネート(PC)といった環状カーボネートである。非水溶媒の第2例は、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートといった鎖状カーボネート;γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル;テトラヒドロフラン及び2−メチルテトラヒドロフランといった環状エーテル;並びに、ジメトキシエタン及びジエトキシエタンといった鎖状エーテルである。第2例の溶媒は、第1例の溶媒と比較して一般に低粘度である。また、非水溶媒は、上記の第1例の溶媒と、第2例の溶媒とを混合した溶媒であってよい。   The non-aqueous solvent may be a known non-aqueous solvent used for non-aqueous electrolyte batteries. A first example of a non-aqueous solvent is a cyclic carbonate such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). Second examples of non-aqueous solvents are linear carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate; gamma-butyrolactone, acetonitrile, methyl propionate, ethyl propionate; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; and dimethoxy Chain ethers such as ethane and diethoxyethane. The solvent of the second example generally has a lower viscosity than the solvent of the first example. The non-aqueous solvent may be a solvent obtained by mixing the solvent of the first example and the solvent of the second example.

電解質は、例えばアルカリ塩であり、好ましくはリチウム塩である。電解質は、アニオンのファンデルワールスイオン半径が0.25nm以上0.4nm以下である少なくとも1種類のリチウム塩を含むことが好ましい。このようなリチウム塩の例は、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、六フッ化ヒ素リチウム(LiAsF6)、およびトリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)である。好ましくは、電解質は、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)である。非水電解質中の電解質の濃度は、好ましくは0.5〜2モル/Lである。The electrolyte is, for example, an alkali salt, preferably a lithium salt. The electrolyte preferably contains at least one lithium salt having an van der Waals ionic radius of an anion of 0.25 nm to 0.4 nm. Examples of such lithium salts are lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), and lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ). Preferably, the electrolyte is lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). The concentration of the electrolyte in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.5 to 2 mol / L.

添加剤は、例えば、その分子構造中にスルホニル基(R1−S(=O)2−R2)、スルフォンアミド基(R1−SO2−NR23)、スルトン基(R1−S(=O)2−OR2)、硫酸エステル基(R1O−SO2−OR2)、亜硫酸エステル基(R1O−SO−OR2)からなる群より選択することができる。このような添加剤の例は、スルホニル基を有する化合物として、ジメチルスルホン(DMS)、エチルメチルスルホン(EMS)、ジフェニルスルホン(DPS)、スルフォラン(SL)があり、スルフォンアミド基を有する化合物として、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(LiBETI)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiTFS)、スルトン基を有する化合物として、1,2−エタンスルトン(1,2-ES)、1,3−プロパンスルトン(1,3−PS)、1,4−ブタンスルトン(1,4−BS)、1,5−ペンタンスルトン(1,5−PS)、1,3−プロペンスルトン(1,3−PRS)および1,4−ブテンスルトン(1,4−BRS)、硫酸エステル基を有する化合物としてジメチルサルフェート(DMSFA)、亜硫酸エステル基を有する化合物としてジメチルサルファイト(DMSF)、ジプロピルサルファイト(DPSF)、エチレンサルファイト(ESF)である。添加剤の濃度は、好ましくは0.5質量%以上3.0質量%以下である。The additive may be, for example, a sulfonyl group (R 1 —S (═O) 2 —R 2 ), a sulfonamide group (R 1 —SO 2 —NR 2 R 3 ), a sultone group (R 1 —) in its molecular structure. S (═O) 2 —OR 2 ), a sulfate group (R 1 O—SO 2 —OR 2 ), and a sulfite group (R 1 O—SO—OR 2 ). Examples of such additives include dimethyl sulfone (DMS), ethyl methyl sulfone (EMS), diphenyl sulfone (DPS), sulfolane (SL) as compounds having a sulfonyl group, and as compounds having a sulfonamide group, Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (LiBETI), lithium trifluoromethanesulfonate (LiTFS), 1,2-ethanesultone (1,2) as a compound having a sultone group -ES), 1,3-propane sultone (1,3-PS), 1,4-butane sultone (1,4-BS), 1,5-pentane sultone (1,5-PS), 1,3-propene Sultone (1,3-PRS) and 1,4-butenesulfur Ton (1,4-BRS), dimethyl sulfate (DMSFA) as a compound having a sulfate ester group, dimethyl sulfite (DMSF), dipropyl sulfite (DPSF), ethylene sulfite (ESF) as a compound having a sulfite group It is. The concentration of the additive is preferably 0.5% by mass or more and 3.0% by mass or less.

5.負極集電タブ、正極集電タブ、負極端子及び正極端子
負極集電タブ、正極集電タブ、負極端子及び正極端子は、電気伝導性の高い材料から形成されていることが好ましい。集電体に接続する場合、接触抵抗を低減させるために、これらの部材は、集電体と同様の材料からなるものであることが好ましい。
5. Negative electrode current collecting tab, positive electrode current collecting tab, negative electrode terminal and positive electrode terminal It is preferable that the negative electrode current collecting tab, the positive electrode current collecting tab, the negative electrode terminal and the positive electrode terminal are formed of a material having high electrical conductivity. When connecting to a current collector, these members are preferably made of the same material as the current collector in order to reduce contact resistance.

6.外装材
外装材としては、例えば金属製容器又はラミネートフィルム製容器を用いることができるが、特に限定されない。
6). Exterior Material As the exterior material, for example, a metal container or a laminate film container can be used, but it is not particularly limited.

外装材として金属製容器を用いることにより、耐衝撃性及び長期信頼性に優れた非水電解質電池を実現することができる。外装材としてラミネートフィルム製容器を用いることにより、耐腐食性に優れた非水電解質電池を実現することができると共に、非水電解質電池の軽量化を図ることができる。   By using a metal container as the exterior material, a nonaqueous electrolyte battery excellent in impact resistance and long-term reliability can be realized. By using a laminate film container as the exterior material, it is possible to realize a non-aqueous electrolyte battery excellent in corrosion resistance and to reduce the weight of the non-aqueous electrolyte battery.

金属製容器は、例えば、厚さが0.2〜5mmの範囲内にあるものを用いることができる。金属製容器は、厚さが0.5mm以下であることがより好ましい。   For example, a metal container having a thickness in the range of 0.2 to 5 mm can be used. More preferably, the metal container has a thickness of 0.5 mm or less.

金属製容器は、Fe、Ni、Cu、Sn及びAlからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいることが好ましい。金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から作ることができる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は1重量%以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性及び耐衝撃性を飛躍的に向上させることができる。   The metal container preferably contains at least one selected from the group consisting of Fe, Ni, Cu, Sn, and Al. The metal container can be made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The aluminum alloy is preferably an alloy containing elements such as magnesium, zinc, and silicon. When the alloy contains a transition metal such as iron, copper, nickel, or chromium, the content is preferably 1% by weight or less. Thereby, long-term reliability and impact resistance in a high temperature environment can be dramatically improved.

ラミネートフィルム製容器は、例えば、厚さが0.1〜2mmの範囲内にあるものを用いることができる。ラミネートフィルムの厚さは0.2mm以下であることがより好ましい。
ラミネートフィルムは、金属層と、この金属層を挟み込んだ樹脂層を含む多層フィルムが用いられる。金属層は、Fe、Ni、Cu、Sn及びAlからなる群より選択される少なくとも1種を含む金属を含むことが好ましい。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂層は、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装材の形状に成形することができる。
For example, a laminate film container having a thickness in the range of 0.1 to 2 mm can be used. The thickness of the laminate film is more preferably 0.2 mm or less.
As the laminate film, a multilayer film including a metal layer and a resin layer sandwiching the metal layer is used. The metal layer preferably contains a metal including at least one selected from the group consisting of Fe, Ni, Cu, Sn, and Al. The metal layer is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil for weight reduction. For the resin layer, for example, a polymer material such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, polyethylene terephthalate (PET) can be used. The laminate film can be molded into the shape of an exterior material by sealing by heat sealing.

外装材の形状としては、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等が挙げられる。外装材は、用途に応じて様々な寸法を採ることができる。例えば、第2の実施形態に係る非水電解質電池が携帯用電子機器の用途に用いられる場合は、外装材は搭載する電子機器の大きさに合わせて小型のものにすることができる。或いは、二輪乃至四輪の自動車等に積載される非水電解質電池である場合、容器は大型電池用容器であり得る。   Examples of the shape of the exterior material include a flat type (thin type), a square type, a cylindrical type, a coin type, and a button type. An exterior material can take various dimensions according to a use. For example, when the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment is used for a portable electronic device, the exterior material can be made small in accordance with the size of the mounted electronic device. Alternatively, in the case of a non-aqueous electrolyte battery mounted on a two-wheel or four-wheel automobile, the container may be a large battery container.

次に、第2の実施形態に係る非水電解質電池の例を、図面を参照しながら更に詳細に説明する。   Next, an example of the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment will be described in more detail with reference to the drawings.

図3は、第2の実施形態に係る第1の例の非水電解質電池の一部切欠斜視図である。図4は、図3に示す非水電解質電池のA部の拡大断面図である。   FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the first example nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment. 4 is an enlarged cross-sectional view of part A of the nonaqueous electrolyte battery shown in FIG.

図3及び図4に示す非水電解質電池100は、扁平型の電極群1を具備する。   A nonaqueous electrolyte battery 100 shown in FIGS. 3 and 4 includes a flat electrode group 1.

扁平型の電極群1は、負極2と、正極3と、セパレータ4とを含む。   The flat electrode group 1 includes a negative electrode 2, a positive electrode 3, and a separator 4.

負極2は、図4に示すように、負極集電体2aと、負極集電体2a上に担持された負極層2bとを具備する。正極3は、図4に示すように、正極集電体3aと、正極集電体3a上に担持された正極層3bとを具備する。すなわち、正極3は、図2に示す第1の実施形態に係る一例の正極と同様の構造を有している。   As shown in FIG. 4, the negative electrode 2 includes a negative electrode current collector 2a and a negative electrode layer 2b carried on the negative electrode current collector 2a. As shown in FIG. 4, the positive electrode 3 includes a positive electrode current collector 3a and a positive electrode layer 3b supported on the positive electrode current collector 3a. That is, the positive electrode 3 has the same structure as the positive electrode of the example according to the first embodiment shown in FIG.

電極群1では、図4に示すように、負極2と正極3とが、負極層2bと正極層3bとの間にセパレータ4が介在した状態で積層されている。このような電極群1は、以下の手順により得ることができる。まず、一枚の平板状の負極2と一枚の平板状の正極3とを間にセパレータ4を介在させて積層させる。次に、もう一枚のセパレータ4を負極2に対向していない方の正極層3bに積層させて、積層体を作る。この積層体を、負極2を外側にして巻回する。ついで、巻き芯を抜いたのち、プレスして、扁平形状にする。かくして、図3及び図4に示す電極群1を得ることができる。   In the electrode group 1, as shown in FIG. 4, the negative electrode 2 and the positive electrode 3 are laminated with the separator 4 interposed between the negative electrode layer 2b and the positive electrode layer 3b. Such an electrode group 1 can be obtained by the following procedure. First, one flat negative electrode 2 and one flat positive electrode 3 are laminated with a separator 4 interposed therebetween. Next, another separator 4 is laminated on the positive electrode layer 3b not facing the negative electrode 2 to make a laminate. The laminate is wound with the negative electrode 2 facing outside. Next, after removing the winding core, press to make it flat. Thus, the electrode group 1 shown in FIGS. 3 and 4 can be obtained.

負極2には帯状の負極端子5が電気的に接続されている。正極3には帯状の正極端子6が電気的に接続されている。   A strip-shaped negative electrode terminal 5 is electrically connected to the negative electrode 2. A belt-like positive electrode terminal 6 is electrically connected to the positive electrode 3.

図3及び図4に示す非水電解質電池100は、容器としてのラミネートフィルム製の外装袋7を更に具備している。   The nonaqueous electrolyte battery 100 shown in FIGS. 3 and 4 further includes an outer package bag 7 made of a laminate film as a container.

電極群1は、ラミネートフィルム製の外装袋7内に負極端子5及び正極端子6の端部を外装袋7から延出させた状態で収容されている。ラミネートフィルム製外装袋7内には、図示しない非水電解質が収容されている。非水電解質は、電極群1に含浸されている。外装袋7は、周縁部がヒートシールされており、それにより、電極群1及び非水電解質を封止している。   The electrode group 1 is accommodated in an outer bag 7 made of a laminate film with the ends of the negative electrode terminal 5 and the positive electrode terminal 6 extended from the outer bag 7. A non-aqueous electrolyte (not shown) is accommodated in the laminated film-made outer bag 7. The nonaqueous electrolyte is impregnated in the electrode group 1. The outer bag 7 is heat-sealed at the periphery, thereby sealing the electrode group 1 and the nonaqueous electrolyte.

次に、第2の実施形態に係る非水電解質電池の第2の例を、図5を参照しながら詳細に説明する。   Next, a second example of the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図5は、第2の実施形態に係る第2の例の非水電解質電池の一部切欠き斜視図である。   FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of a non-aqueous electrolyte battery of a second example according to the second embodiment.

図5に示す非水電解質電池100は、外装材が金属製容器7a及び封口板7bから構成されている点で、第1の例の非水電解質電池100と大きく異なる。   The nonaqueous electrolyte battery 100 shown in FIG. 5 is greatly different from the nonaqueous electrolyte battery 100 of the first example in that the exterior material is composed of a metal container 7a and a sealing plate 7b.

図5に示す非水電解質電池100は、第1の例の非水電解質電池100の電極群1と同様の電極群1を具備する。第1の例との相違点は、図5に示す第2の例では、第1の例で負極端子5として用いていた部材5aを負極タブとして用いている点と、第1の例で正極端子6として用いていた部材6aを正極タブとして用いている点とにある。   A nonaqueous electrolyte battery 100 shown in FIG. 5 includes an electrode group 1 similar to the electrode group 1 of the nonaqueous electrolyte battery 100 of the first example. The difference from the first example is that, in the second example shown in FIG. 5, the member 5a used as the negative electrode terminal 5 in the first example is used as the negative electrode tab, and the positive electrode in the first example. The member 6a used as the terminal 6 is used as a positive electrode tab.

図5に示す非水電解質電池100では、このような電極群1が、金属製容器7aの中に収容されている。金属製容器7aは、非水電解質を更に収納している。金属製容器7aは、金属製の封口板7bにより封止されている。   In the nonaqueous electrolyte battery 100 shown in FIG. 5, such an electrode group 1 is accommodated in a metal container 7a. The metal container 7a further stores a nonaqueous electrolyte. The metal container 7a is sealed with a metal sealing plate 7b.

封口板7bには、負極端子5及び正極端子6が備え付けられている。正極端子6と封口板7bとの間には、絶縁部材7cが配されている。それにより、正極端子6と封口板7bとが電気的に絶縁されている。   The sealing plate 7 b is provided with a negative electrode terminal 5 and a positive electrode terminal 6. An insulating member 7c is disposed between the positive terminal 6 and the sealing plate 7b. Thereby, the positive electrode terminal 6 and the sealing board 7b are electrically insulated.

負極端子5は、図5に示すように、負極タブ5aに接続されている。同様に、正極端子6は、正極タブ6aに接続されている。   As shown in FIG. 5, the negative electrode terminal 5 is connected to the negative electrode tab 5a. Similarly, the positive electrode terminal 6 is connected to the positive electrode tab 6a.

第2の実施形態に係る非水電解質電池は、第1の実施形態に係る正極を具備する。そのおかげで、第2の実施形態に係る非水電解質電池は、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができる。   The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment includes the positive electrode according to the first embodiment. Thanks to this, the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment can exhibit high energy density, excellent input / output characteristics, and excellent cycle characteristics.

[実施例]
以下、実施例に基づいて上記実施形態をさらに詳細に説明する。
[Example]
Hereinafter, based on an Example, the said embodiment is described in detail.

(実施例1−1)
実施例1−1では、以下の手順により、図5に示す構造と同様の構造を有する、実施例1−1の非水電解質電池を作製した。
(Example 1-1)
In Example 1-1, the nonaqueous electrolyte battery of Example 1-1 having the same structure as that shown in FIG.

(1)正極の作製
正極活物質として、LiNi1/3Co1/3Mn1/32と、バインダとしてポリフッ化ビニリデンとを用意した。これらを、活物質:バインダの重量比が100:1となるように、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして得られた溶液を、ビーズミル分散機であるビーズ式湿式微粒分散粉砕機「サンドグラインダー」に投入した。このビーズミル分散機において、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、羽の回転数を800rpmに設定し、60分間分散を実施した。このようにして、溶液Aを得た。
(1) Production of positive electrode LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 was prepared as a positive electrode active material, and polyvinylidene fluoride as a binder. These were dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent so that the weight ratio of active material: binder was 100: 1. The solution thus obtained was charged into a bead-type wet fine particle dispersion pulverizer “sand grinder” which is a bead mill disperser. In this bead mill disperser, glass beads having a diameter of 2 mm were used, the number of blade rotations was set to 800 rpm, and dispersion was performed for 60 minutes. Thus, Solution A was obtained.

一方、導電助剤としてのグラファイト及びアセチレンブラック(重量比2:1)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンとを用意した。グラファイト及びアセチレンブラックの平均粒子径は、それぞれ、5μm及び40nmであった。これらを、導電助剤(グラファイト及びアセチレンブラックの合計):バインダの重量比が3:1となるように、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして得られた溶液を、溶液Aの調製に用いたサンドグラインダーにより、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、回転数800rpmで60分間処理した。このようにして、溶液Bを得た。   On the other hand, graphite and acetylene black (weight ratio 2: 1) as conductive aids and polyvinylidene fluoride as a binder were prepared. The average particle sizes of graphite and acetylene black were 5 μm and 40 nm, respectively. These were dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent so that the weight ratio of conductive assistant (total of graphite and acetylene black): binder was 3: 1. The solution thus obtained was treated with a sand grinder used for preparing the solution A using glass beads having a diameter of 2 mm at a rotation speed of 800 rpm for 60 minutes. In this way, Solution B was obtained.

以上のようにして調製した溶液A及び溶液Bを、正極活物質、導電助剤及びバインダの重量比が100:3:2になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤及びバインダの重量比が0:3:1である溶液Bとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   The solution A and the solution B prepared as described above were mixed so that the weight ratio of the positive electrode active material, the conductive additive and the binder was 100: 3: 2. Specifically, a solution A in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and a solution in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent and binder is 0: 3: 1 B was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

このペースト状の正極塗料を、帯状の厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる正極集電体の表裏両面に均一に塗布し、塗膜を乾燥させた。塗料の塗工量は100g/m2とした。また、塗布の際、正極集電体に、表裏いずれにも塗料が塗布されていない領域を残した。塗料乾燥後の塗膜及び正極集電体をプレスし、所定の寸法に切断した。次いで、正極塗料未塗工部に、正極タブを溶接した。かくして、正極集電体と、正極集電体の両面上に形成された正極層とを具備した正極が得られた。The paste-like positive electrode paint was uniformly applied to both the front and back surfaces of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a band thickness of 15 μm, and the coating film was dried. The coating amount of the paint was 100 g / m 2 . Moreover, the area | region where the coating material was not apply | coated to both front and back was left to the positive electrode collector at the time of application | coating. The coating film after drying the paint and the positive electrode current collector were pressed and cut into predetermined dimensions. Next, a positive electrode tab was welded to the positive electrode paint uncoated portion. Thus, a positive electrode including a positive electrode current collector and a positive electrode layer formed on both surfaces of the positive electrode current collector was obtained.

(2)負極の作製
まず、負極活物質としてのチタン酸リチウムLi4Ti512と、導電助剤としてのグラファイトと、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンとを用意した。これらの材料を、活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:5:5になるように混合した。かくして得られた混合物を、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして、ペースト状の負極塗料を調製した。
(2) Production of negative electrode First, lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12 as a negative electrode active material, graphite as a conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride as a binder were prepared. These materials were mixed so that the weight ratio of active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 5: 5. The mixture thus obtained was dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent. Thus, a paste-like negative electrode paint was prepared.

このペースト状の負極塗料を、帯状の厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる負極集電体の表裏両面に均一に塗布し、塗膜を乾燥させた。塗料の塗工量は100g/m2とした。また、塗布の際、負極集電体に、表裏いずれにも塗料が塗布されていない領域を残した。塗料乾燥後の塗膜及び負極集電体をプレスし、所定の寸法に切断した。次いで、負極塗料未塗工部に、負極タブを溶接した。かくして、負極集電体と、負極集電体の両面上に形成された負極層とを具備した負極が得られた。This paste-like negative electrode paint was uniformly applied to both the front and back surfaces of a negative electrode current collector made of an aluminum foil having a band-like thickness of 15 μm, and the coating film was dried. The coating amount of the paint was 100 g / m 2 . Moreover, the area | region where the coating material was not apply | coated to both the front and back was left in the negative electrode collector at the time of application | coating. The coating film after drying the paint and the negative electrode current collector were pressed and cut into predetermined dimensions. Subsequently, the negative electrode tab was welded to the negative electrode paint uncoated part. Thus, a negative electrode including a negative electrode current collector and a negative electrode layer formed on both surfaces of the negative electrode current collector was obtained.

(3)電極群の作製
上記のようにして得られた正極及び負極を、間にセパレータを介して捲回した。セパレータとしては、厚さが20μmのポリエチレンフィルムを2枚用いた。かくして、捲回型構造を有する電極群を作製した。
(3) Production of electrode group The positive electrode and the negative electrode obtained as described above were wound with a separator interposed therebetween. As the separator, two polyethylene films having a thickness of 20 μm were used. Thus, an electrode group having a wound structure was produced.

(4)非水電解質の調製
非水溶媒として、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒を用意した。この混合溶媒において、EC:EMCの重量比は1:2であった。この混合溶媒に、電解質として六フッ化リン酸リチウムLiPF6を1.0Mの濃度で溶解させた。かくして、非水電解質を調製した。
(4) Preparation of non-aqueous electrolyte As a non-aqueous solvent, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) was prepared. In this mixed solvent, the weight ratio of EC: EMC was 1: 2. In this mixed solvent, lithium hexafluorophosphate LiPF 6 as an electrolyte was dissolved at a concentration of 1.0M. Thus, a non-aqueous electrolyte was prepared.

(5)非水電解質電池の組み立て
次に、幅が80mmであり、高さが110mmであり、厚さが3mmであり、開口部を有するラミネートフィルム製の容器と、正極端子及び負極端子を備えた封口体とを用意した。封口体は、注液口及び安全弁を更に具備していた。
(5) Assembling the nonaqueous electrolyte battery Next, the container is made of a laminate film having a width of 80 mm, a height of 110 mm, a thickness of 3 mm, and having an opening, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. A prepared sealing body was prepared. The sealing body further had a liquid injection port and a safety valve.

次に、封口体の正極端子に、先に作製した電極群の正極タブを接続した。同様に、封口体の負極端子に、先に作製した電極群の負極タブを接続した。   Next, the positive electrode tab of the electrode group produced previously was connected to the positive electrode terminal of the sealing body. Similarly, the negative electrode tab of the electrode group produced previously was connected to the negative electrode terminal of the sealing body.

次に、電極群を、用意した容器内に収納した。次いで、容器の開口部を封口体で封止した。次いで、封口体の注液口を通して、先に調製した非水電解質を、容器内に注入し、電極群に含浸させた。
かくして、実施例1−1の角型非水電解質電池を作製した。
Next, the electrode group was accommodated in the prepared container. Next, the opening of the container was sealed with a sealing body. Next, the previously prepared non-aqueous electrolyte was injected into the container through the injection port of the sealing body and impregnated in the electrode group.
Thus, a square nonaqueous electrolyte battery of Example 1-1 was produced.

(実施例1−2)
実施例1−2では、正極の導電助剤として、グラファイト代わりにカーボンナノチューブを用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、実施例1−2の非水電解質電池を作製した。カーボンナノチューブの平均径は2nmで、平均長さは6μmであった。
(Example 1-2)
In Example 1-2, the nonaqueous electrolyte battery of Example 1-2 was fabricated by the same procedure as in Example 1-1, except that carbon nanotubes were used instead of graphite as the conductive assistant for the positive electrode. The average diameter of the carbon nanotubes was 2 nm and the average length was 6 μm.

(実施例1−3)
実施例1−3では、正極の作製の際の正極活物質、導電助剤及びバインダの混合比を、重量比で100:4:3としたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、実施例1−3の非水電解質電池を作製した。
(Example 1-3)
In Example 1-3, the mixture ratio of the positive electrode active material, the conductive additive, and the binder at the time of producing the positive electrode was set to 100: 4: 3 by weight, and the same procedure as in Example 1-1 was performed. A nonaqueous electrolyte battery of Example 1-3 was produced.

具体的には、実施例1−3では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   Specifically, in Example 1-3, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、実施例1−3では、溶液Bの代わりに、以下の手順で溶液Cを調製した。まず、導電助剤としてのグラファイト及びアセチレンブラック(重量比2:1)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンとを用意した。これらは、実施例1−1で用いたものと同じものとした。これらを、導電助剤(グラファイト及びアセチレンブラックの合計):バインダの重量比が4:2となるように、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして得られた溶液を、溶液Aの調製に用いたサンドグラインダーにより、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、回転数800rpmで60分間処理した。このようにして、溶液Cを得た。   On the other hand, in Example 1-3, instead of Solution B, Solution C was prepared according to the following procedure. First, graphite and acetylene black (weight ratio 2: 1) as conductive assistants and polyvinylidene fluoride as a binder were prepared. These were the same as those used in Example 1-1. These were dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent so that the weight ratio of conductive assistant (total of graphite and acetylene black): binder was 4: 2. The solution thus obtained was treated with a sand grinder used for preparing the solution A using glass beads having a diameter of 2 mm at a rotation speed of 800 rpm for 60 minutes. In this way, Solution C was obtained.

次に、以上のようにして調製した溶液A及び溶液Cを、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:4:3になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:4:2である溶液Cとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   Next, the solution A and the solution C prepared as described above were mixed so that the weight ratio of the positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 4: 3. Specifically, a solution A in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and a solution in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 0: 4: 2 C was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

実施例1−3では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Example 1-3, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1-1 except that this paste-like positive electrode paint was used.

(比較例1−1)
比較例1−1では、正極塗料の調製において、正極活物質、導電助剤及びバインダを、フィルミックス(登録商標)(40−40型、プライミクス社製)において、同時に混合したこと以外は実施例1−1と同様の手順により、比較例1−1の非水電解質電池を作製した。フィルミックス(登録商標)による混合は、25m/sec、3分間の条件で行った。
(Comparative Example 1-1)
In Comparative Example 1-1, in the preparation of the positive electrode coating material, the positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder were all mixed at the same time in Fillmix (registered trademark) (40-40 type, manufactured by Primix). A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-1 was produced by the same procedure as 1-1. Mixing with Fillmix (registered trademark) was performed under conditions of 25 m / sec and 3 minutes.

(比較例1−2)
比較例1−2では、正極の作製の際の正極活物質、導電助剤及びバインダの混合比を、重量比で100:0.5:5としたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、比較例1−2の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 1-2)
In Comparative Example 1-2, the mixture ratio of the positive electrode active material, the conductive additive and the binder at the time of producing the positive electrode was the same as that of Example 1-1 except that the weight ratio was 100: 0.5: 5. The nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-2 was produced by the procedure.

具体的には、比較例1−2では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   Specifically, in Comparative Example 1-2, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、比較例1−2では、溶液Bの代わりに、以下の手順で溶液Dを調製した。まず、導電助剤としてのグラファイト及びアセチレンブラック(重量比2:1)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンとを用意した。これらは、実施例1−1で用いたものと同じものとした。これらを、導電助剤(グラファイト及びアセチレンブラックの合計):バインダの重量比が0.5:4となるように、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして得られた溶液を、溶液Aの調製に用いたサンドグラインダーにより、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、回転数800rpmで60分間処理した。このようにして、溶液Dを得た。   On the other hand, in Comparative Example 1-2, instead of Solution B, Solution D was prepared by the following procedure. First, graphite and acetylene black (weight ratio 2: 1) as conductive assistants and polyvinylidene fluoride as a binder were prepared. These were the same as those used in Example 1-1. These were dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent so that the weight ratio of conductive assistant (total of graphite and acetylene black): binder was 0.5: 4. The solution thus obtained was treated with a sand grinder used for preparing the solution A using glass beads having a diameter of 2 mm at a rotation speed of 800 rpm for 60 minutes. In this way, Solution D was obtained.

以上のようにして調製した溶液A及び溶液Dを、正極活物質、導電助剤及びバインダの重量比が100:0.5:5になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:0.5:4である溶液Dとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   The solution A and the solution D prepared as described above were mixed so that the weight ratio of the positive electrode active material, the conductive additive and the binder was 100: 0.5: 5. Specifically, the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and the positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder weight ratio is 0: 0.5: 4. A solution D was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

比較例1−2では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Comparative Example 1-2, a positive electrode was produced by the same procedure as in Example 1-1 except that this paste-like positive electrode paint was used.

(実施例2−1)
実施例2−1では、以下の手順で正極を作製したこと以外は実施例1−1と同様の手順により、実施例2−1の非水電解質電池を作製した。
(Example 2-1)
In Example 2-1, the nonaqueous electrolyte battery of Example 2-1 was produced by the same procedure as Example 1-1 except that the positive electrode was produced by the following procedure.

実施例2−1では、溶液Aの代わりに、以下の手順で溶液Eを調製した。まず、正極活物質としてリチウムマンガン複合酸化物LiMn24を準備した。この正極活物質と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンとを、100:1の重量比で、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして得られた溶液を、実施例1−1で溶液Aの調製で用いたのと同様のサンドグラインダーに投入した。このビーズミル分散機において、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、羽の回転数を600rpmに設定し、50分間に亘って分散を実施した。このようにして、溶液Eを得た。In Example 2-1, instead of Solution A, Solution E was prepared by the following procedure. First, lithium manganese composite oxide LiMn 2 O 4 was prepared as a positive electrode active material. This positive electrode active material and polyvinylidene fluoride as a binder were dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent at a weight ratio of 100: 1. The solution thus obtained was put into a sand grinder similar to that used in the preparation of solution A in Example 1-1. In this bead mill disperser, glass beads having a diameter of 2 mm were used, the number of rotations of the wings was set to 600 rpm, and dispersion was performed for 50 minutes. In this way, Solution E was obtained.

一方で、実施例1−1と同様の手順により、溶液Bを調製した。   On the other hand, Solution B was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

以上のようにして調製した溶液E及び溶液Bを、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:3:2になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Eと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:3:1である溶液Bとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   Solution E and solution B prepared as described above were mixed so that the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 3: 2. Specifically, a solution E in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and a solution in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 0: 3: 1 B was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

実施例2−1では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Example 2-1, a positive electrode was produced in the same procedure as in Example 1-1 except that this paste-like positive electrode paint was used.

(比較例2−1)
比較例2−1では、正極塗料の調製において、正極活物質、導電助剤及びバインダを、プラネタリーミキサー(3D−5型、プライミクス社製)において、同時に混合したこと以外は実施例2−1と同様の手順により、比較例2−1の非水電解質電池を作製した。プラネタリーミキサーによる混合は、50rpm、1時間の条件で行った。
(Comparative Example 2-1)
In Comparative Example 2-1, in preparing the positive electrode paint, Example 2-1 except that the positive electrode active material, the conductive additive, and the binder were mixed at the same time in a planetary mixer (3D-5 type, manufactured by Primex). A non-aqueous electrolyte battery of Comparative Example 2-1 was produced by the same procedure as described above. Mixing with a planetary mixer was performed under conditions of 50 rpm and 1 hour.

(実施例3−1)
実施例3−1では、以下の点以外は実施例1−1と同様の手順により、実施例3−1の非水電解質電池を作製した。
(Example 3-1)
In Example 3-1, the nonaqueous electrolyte battery of Example 3-1 was produced in the same procedure as in Example 1-1, except for the following points.

まず、実施例3−1では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   First, in Example 3-1, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、実施例3−1では、溶液Bの代わりに、以下の点以外は溶液Bの調製手順と同様の手順で調製した溶液Fを用いた。実施例3−1では、導電助剤を含んだN−メチルピロリドン溶液の分散を、実施例1−1で用いたのと同様のサンドグラインダーにおいて、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、羽の回転数を700rpmに設定し、分散時間を60分間として実行して、溶液Fを調製した。このような条件での分散により得られた溶液Fにおいて、グラファイト及びアセチレンブラックの重量の合計と、ポリフッ化ビニリデンの重量との比は、3:1であった。   On the other hand, in Example 3-1, instead of the solution B, the solution F prepared by the same procedure as the preparation procedure of the solution B except for the following points was used. In Example 3-1, the dispersion of the N-methylpyrrolidone solution containing the conductive assistant was made of glass beads having a diameter of 2 mm in the same sand grinder as used in Example 1-1. Solution F was prepared by setting the rotation speed of the wings to 700 rpm and performing the dispersion time for 60 minutes. In the solution F obtained by dispersion under such conditions, the ratio of the total weight of graphite and acetylene black to the weight of polyvinylidene fluoride was 3: 1.

次に、以上のようにして調製した溶液A及び溶液Fを、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:3:2になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:3:1である溶液Fとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。このようにして得られた正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順で、正極を作製した。   Next, the solution A and the solution F prepared as described above were mixed so that the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 3: 2. Specifically, a solution A in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and a solution in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 0: 3: 1 F was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint. A positive electrode was produced in the same procedure as in Example 1-1 except that the positive electrode paint thus obtained was used.

また、実施例3−1では、負極活物質として、チタン酸リチウムの代わりにMCF(メソフェーズピッチ系カーボンファイバー)を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順で、負極を作製した。   In Example 3-1, a negative electrode was produced in the same procedure as in Example 1-1 except that MCF (mesophase pitch carbon fiber) was used as the negative electrode active material instead of lithium titanate.

(比較例3−1)
比較例3−1では、正極の作製の際の正極活物質、導電助剤及びバインダの混合比を、重量比で100:1:5としたこと以外は実施例3−1と同様の手順により、比較例3−1の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 3-1)
In Comparative Example 3-1, the mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive additive and the binder in the production of the positive electrode was 100: 1: 5 in the same procedure as in Example 3-1, except that the mixing ratio was 100: 1: 5. A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 3-1 was produced.

具体的には、比較例3−1では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   Specifically, in Comparative Example 3-1, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、比較例3−1では、溶液Bの代わりに、以下の手順で溶液Gを調製した。まず、導電助剤としてのグラファイト及びアセチレンブラック(重量比2:1)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンとを用意した。これらは、実施例1−1で用いたものと同じものとした。これらを、導電助剤(グラファイト及びアセチレンブラックの合計):バインダの重量比が1:4となるように、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして得られた溶液を、溶液Aの調製に用いたサンドグラインダーにより、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、回転数700rpmで60分間に亘って処理した。このようにして、溶液Gを得た。   On the other hand, in Comparative Example 3-1, a solution G was prepared in the following procedure instead of the solution B. First, graphite and acetylene black (weight ratio 2: 1) as conductive assistants and polyvinylidene fluoride as a binder were prepared. These were the same as those used in Example 1-1. These were dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent so that the weight ratio of conductive assistant (total of graphite and acetylene black): binder was 1: 4. The solution thus obtained was treated with a sand grinder used for the preparation of the solution A using glass beads having a diameter of 2 mm at a rotation speed of 700 rpm for 60 minutes. In this way, Solution G was obtained.

次に、以上のようにして調製した溶液A及び溶液Gを、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:1:5になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:1:4である溶液Gとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   Next, the solution A and the solution G prepared as described above were mixed so that the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 1: 5. Specifically, a solution A in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and a solution in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 0: 1: 4 G was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

比較例3−1では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例3−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Comparative Example 3-1, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 3-1, except that this paste-like positive electrode paint was used.

[評価]
<出荷状態への調整>
実施例1−1〜1−3、及び2−1、並びに比較例1−1、1−2、及び2−1の非水電解質電池を、以下の手順により、出荷状態に調整した。
[Evaluation]
<Adjustment to the shipment status>
The nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-3, 2-1 and Comparative Examples 1-1, 1-2, and 2-1 were adjusted to the shipment state according to the following procedure.

まず、各非水電解質電池を、25℃の環境下及び1Cのレートで、電池電圧が2.8Vに達するまで初充電を行った。次いで、各非水電解質電池を、1Cのレートで、電池電圧が1.3Vに達するまで放電した。この際に放電された容量を、定格容量とした。この定格容量に平均作動電圧をかけて得られた積を電池重量で除したもの(単位:Wh/kg)を、各非水電解質電池のエネルギー密度とした。各非水電解質電池のエネルギー密度を以下の表3に示す。   First, each nonaqueous electrolyte battery was initially charged in a 25 ° C. environment and at a rate of 1 C until the battery voltage reached 2.8V. Each non-aqueous electrolyte battery was then discharged at a rate of 1C until the battery voltage reached 1.3V. The capacity discharged at this time was defined as the rated capacity. The product obtained by applying the average operating voltage to the rated capacity divided by the battery weight (unit: Wh / kg) was used as the energy density of each nonaqueous electrolyte battery. The energy density of each nonaqueous electrolyte battery is shown in Table 3 below.

次いで、各非水電解質電池を、SOC50%に達するまで1Cのレートで充電した。SOC50%の非水電解質電池を出荷状態とした。   Each non-aqueous electrolyte battery was then charged at a rate of 1 C until SOC 50% was reached. A non-aqueous electrolyte battery with 50% SOC was set to the shipping state.

実施例1−3並びに比較例3−1の非水電解質電池については、以下の手順により、出荷状態に調整した。   About the nonaqueous electrolyte battery of Example 1-3 and Comparative Example 3-1, it adjusted to the shipment state with the following procedures.

まず、各非水電解質電池を、25℃の環境下及び0.1Cのレートで、電池電圧が4.3Vに達するまで初充電を行った。次いで、各非水電解質電池を、1Cのレートで、電池電圧が3.0Vに達するまで放電した。この際に放電された容量を、定格容量とした。この定格容量に平均作動電圧をかけて得られた積を電池重量で除したもの(単位:Wh/kg)を、各非水電解質電池のエネルギー密度とした。各非水電解質電池のエネルギー密度を以下の表3に示す。   First, each nonaqueous electrolyte battery was initially charged at 25 ° C. and at a rate of 0.1 C until the battery voltage reached 4.3V. Each nonaqueous electrolyte battery was then discharged at a rate of 1C until the battery voltage reached 3.0V. The capacity discharged at this time was defined as the rated capacity. The product obtained by applying the average operating voltage to the rated capacity divided by the battery weight (unit: Wh / kg) was used as the energy density of each nonaqueous electrolyte battery. The energy density of each nonaqueous electrolyte battery is shown in Table 3 below.

次いで、各非水電解質電池を、SOC50%に達するまで1Cのレートで充電した。SOC50%の非水電解質電池を出荷状態とした。   Each non-aqueous electrolyte battery was then charged at a rate of 1 C until SOC 50% was reached. A non-aqueous electrolyte battery with 50% SOC was set to the shipping state.

<低温出力試験>
出荷状態にある各非水電解質電池を、以下の手順で低温出力試験に供した。
<Low temperature output test>
Each nonaqueous electrolyte battery in the shipping state was subjected to a low-temperature output test according to the following procedure.

まず、非水電解質電池を、出荷状態からSOC30%まで25℃の環境下で1Cで放電した。次いで、環境温度を−20℃にして3時間待機した。セル温度が−20℃になったことを確認した後、6Wの定電力試験を行った。   First, the nonaqueous electrolyte battery was discharged at 1 C in an environment of 25 ° C. from the shipment state to SOC 30%. Next, the environmental temperature was set to −20 ° C., and the system was waited for 3 hours. After confirming that the cell temperature became −20 ° C., a 6 W constant power test was performed.

得られた出力時間を以下の表3に示す。   The resulting output time is shown in Table 3 below.

<サイクル特性評価試験>
低温出力試験に供した各非水電解質電池を、次いで、2Cのレートでの充放電サイクルに500回供した。実施例1−1〜1−3及び2−1、並びに比較例1−1、1−2及び2−1の非水電解質電池については、サイクル試験における電圧範囲を2.7V〜1.5Vとした。一方、実施例3−1及び比較例3−1の非水電解質電池については、サイクル試験における電圧範囲を4.2V〜3.0Vとした。各非水電解質電池について、500サイクル後の容量を確認した。確認した500サイクル後の容量の定格容量に対する相対値を、容量維持率として、以下の表3に示す。
<Cycle characteristic evaluation test>
Each non-aqueous electrolyte battery subjected to the low temperature output test was then subjected to 500 charge / discharge cycles at a rate of 2C. For the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-3 and 2-1, and Comparative Examples 1-1, 1-2, and 2-1, the voltage range in the cycle test was 2.7 V to 1.5 V. did. On the other hand, for the nonaqueous electrolyte batteries of Example 3-1 and Comparative Example 3-1, the voltage range in the cycle test was set to 4.2 V to 3.0 V. About each nonaqueous electrolyte battery, the capacity | capacitance after 500 cycles was confirmed. The relative values of the confirmed capacity after 500 cycles with respect to the rated capacity are shown in Table 3 below as capacity retention rates.

<正極層の走査型プルーブ顕微鏡による観察>
先に説明した各種評価試験に供した各非水電解質電池から、先に説明したようにして正極を取り出した。次いで、同じく先に説明したように、取り出した正極から正極の測定サンプルを作製した。作製した測定サンプルを、測定装置として日立ハイテクサイエンス社(旧SIIナノテクノロジー)製E-sweepを用いて、走査型プルーブ顕微鏡観察に供した。
<Observation of positive electrode layer with scanning probe microscope>
As described above, the positive electrode was taken out from each non-aqueous electrolyte battery subjected to the various evaluation tests described above. Next, as described above, a positive electrode measurement sample was prepared from the extracted positive electrode. The prepared measurement sample was subjected to scanning probe microscope observation using E-sweep manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. (formerly SII nanotechnology) as a measuring device.

図1に示すマッピング画像は、実施例1−1の非水電解質電池の正極についての1つのマッピング画像である。実施例1−1の非水電解質電池の正極について得られたマッピング画像から先に説明した方法に従って解析することより、実施例1−1の非水電解質電池の正極においては、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合が12%であり、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.03μm2であることが分かった。The mapping image shown in FIG. 1 is one mapping image for the positive electrode of the nonaqueous electrolyte battery of Example 1-1. By analyzing according to the method demonstrated previously from the mapping image obtained about the positive electrode of the nonaqueous electrolyte battery of Example 1-1, in the positive electrode of the nonaqueous electrolyte battery of Example 1-1, the resistance value is 1 GΩ or less. The ratio of the plurality of regions to the positive electrode layer is 12%, and the average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope observation of the positive electrode layer is 0.03 μm. It turned out to be 2 .

実施例1−1〜1−3、2−1及び3−1、並びに比較例1−1、1−2、2−1及び3−1の非水電解質電池についての、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合と、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積とを、以下の表3に示す。   With respect to the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-3, 2-1, and 3-1, and Comparative Examples 1-1, 1-2, 2-1, and 3-1, the resistance value is 1 GΩ or less. Table 3 below shows the proportion of the plurality of regions in the positive electrode layer and the average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by observation with the scanning probe microscope of the positive electrode layer. .

表3の結果から、実施例1−1〜1−3の各非水電解質電池は、比較例1−1及び1−2の各非水電解質電池よりも電池特性に優れていることが分かる。すなわち、実施例1−1〜1−3の各非水電解質電池は、比較例1−1及び1−2の各非水電解質電池に比して、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができたことが分かる。   From the results in Table 3, it can be seen that the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-3 are superior in battery characteristics to the nonaqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 1-1 and 1-2. That is, each of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-3 has a high energy density, excellent input / output characteristics, and the nonaqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 1-1 and 1-2. It can be seen that excellent cycle characteristics could be exhibited.

比較例1−1は、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.2μm2以上であった。そのため、比較例1−1の非水電解質電池では、正極層において導電ネットワークを形成している導電助剤が、正極活物質の近傍に十分に存在していなかったと考えられる。これが、比較例1−1の非水電解質電池が実施例1−1〜1−3の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていた原因であると考えられる。In Comparative Example 1-1, the average area of a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by observation of the positive electrode layer with a scanning probe microscope was 0.2 μm 2 or more. Therefore, in the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-1, it is considered that the conductive auxiliary agent forming a conductive network in the positive electrode layer was not sufficiently present in the vicinity of the positive electrode active material. This is considered to be the reason why the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-1 was inferior to the battery characteristics of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-3.

比較例1−2は、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合が4未満であった。そのため、比較例1−2では、導電ネットワークを形成する導電助剤の量が正極層において不足し、正極層内で導電ネットワークが欠如したと考えられる。これが、比較例1−2の非水電解質電池が実施例1−1〜1−3の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていた原因であると考えられる。   In Comparative Example 1-2, the ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less to the positive electrode layer was less than 4. Therefore, in Comparative Example 1-2, it is considered that the amount of the conductive auxiliary agent that forms the conductive network is insufficient in the positive electrode layer, and the conductive network is lacking in the positive electrode layer. This is considered to be the reason why the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-2 was inferior to the battery characteristics of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-3.

また、表3の結果から、実施例2−1の非水電解質電池は、出力時間、エネルギー密度及び容量維持率について、比較例2−1の非水電解質電池よりも優れていることが分かる。   Moreover, from the results in Table 3, it can be seen that the nonaqueous electrolyte battery of Example 2-1 is superior to the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 2-1 in terms of output time, energy density, and capacity retention rate.

比較例2−1は、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.2μm2以上であった。そのため、比較例2−1の非水電解質電池では、正極層において導電ネットワークを形成している導電助剤が、正極活物質の近傍に十分に存在していなかったと考えられる。これが、比較例2−1の非水電解質電池が実施例2−1の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていた原因であると考えられる。In Comparative Example 2-1, the average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by observation with the scanning probe microscope of the positive electrode layer was 0.2 μm 2 or more. Therefore, in the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 2-1, it is considered that the conductive auxiliary agent forming the conductive network in the positive electrode layer was not sufficiently present in the vicinity of the positive electrode active material. This is considered to be the reason why the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 2-1 was inferior to the battery characteristics of the nonaqueous electrolyte battery of Example 2-1.

更に、表3の結果から、実施例3−1の非水電解質電池は、出力時間、エネルギー密度及び容量維持率について、比較例3−1の非水電解質電池よりも優れていることが分かる。   Furthermore, it can be seen from the results in Table 3 that the nonaqueous electrolyte battery of Example 3-1 is superior to the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 3-1 in terms of output time, energy density, and capacity retention rate.

比較例3−1は、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合が4%未満であった。そのため、比較例3−1では、導電ネットワークを形成する導電助剤の量が正極層において不足し、正極層内で導電ネットワークが欠如したと考えられる。これが、比較例3−1の非水電解質電池が、実施例3−1の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていた原因であると考えられる。   In Comparative Example 3-1, the ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less to the positive electrode layer was less than 4%. Therefore, in Comparative Example 3-1, it is considered that the amount of the conductive auxiliary agent forming the conductive network is insufficient in the positive electrode layer, and the conductive network is lacking in the positive electrode layer. This is considered to be the reason why the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 3-1 was inferior to the battery characteristics of the nonaqueous electrolyte battery of Example 3-1.

そして、表3に示す結果及び先の考察から、実施例2−1の非水電解質電池と比較例2−1の非水電解質電池との間の電池特性の差異は、実施例1−1の非水電解質電池と比較例1−1の非水電解質電池との間の電池特性の差異と同様であることが分かる。この事実から、実施例1−1及び実施例2−1の非水電解質電池は、正極活物質の種類が異なっていても、同様に、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができたことが分かる。   And from the results shown in Table 3 and the previous discussion, the difference in battery characteristics between the non-aqueous electrolyte battery of Example 2-1 and the non-aqueous electrolyte battery of Comparative Example 2-1 is the same as that of Example 1-1. It turns out that it is the same as the difference of the battery characteristic between a nonaqueous electrolyte battery and the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-1. From this fact, the non-aqueous electrolyte batteries of Example 1-1 and Example 2-1 are similarly high energy density, excellent input / output characteristics, and excellent cycle even if the type of the positive electrode active material is different. It turns out that the characteristic was able to be shown.

同様に、表3に示す結果及び先の考察から、実施例3−1の非水電解質電池と比較例3−1の非水電解質電池との間の電池特性の差異は、実施例1−1の非水電解質電池と比較例1−2の非水電解質電池との間の電池特性の差異と同様であることが分かる。この事実から、実施例1−1及び実施例3−1の非水電解質電池は、負極活物質の種類が異なっていても、同様に、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができたことが分かる。   Similarly, from the results shown in Table 3 and the previous discussion, the difference in battery characteristics between the non-aqueous electrolyte battery of Example 3-1 and the non-aqueous electrolyte battery of Comparative Example 3-1 is similar to Example 1-1. It turns out that it is the same as that of the difference of the battery characteristic between the nonaqueous electrolyte battery of this, and the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-2. From this fact, the non-aqueous electrolyte batteries of Example 1-1 and Example 3-1 have the same high energy density, excellent input / output characteristics, and excellent cycle even if the types of the negative electrode active materials are different. It turns out that the characteristic was able to be shown.

(実施例1−4)
実施例1−4では、正極の作製の際の正極活物質、導電助剤及びバインダの混合比を、重量比で100:5:2としたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、実施例1−4の非水電解質電池を作製した。
(Example 1-4)
In Example 1-4, the mixture ratio of the positive electrode active material, the conductive additive, and the binder in the production of the positive electrode was set to 100: 5: 2 by weight, and the same procedure as in Example 1-1 was performed. The nonaqueous electrolyte battery of Example 1-4 was produced.

具体的には、実施例1−4では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   Specifically, in Example 1-4, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、実施例1−4では、溶液Bの代わりに、以下の手順で溶液Hを調製した。まず、導電助剤としてのグラファイト及びアセチレンブラック(重量比2:1)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンとを用意した。これらは、実施例1−1で用いたものと同じものとした。これらを、導電助剤(グラファイト及びアセチレンブラックの合計):バインダの重量比が5:1となるように、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして得られた溶液を、溶液Aの調製に用いたサンドグラインダーにより、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、回転数800rpmで60分間処理した。このようにして、溶液Hを得た。   On the other hand, in Example 1-4, instead of Solution B, Solution H was prepared by the following procedure. First, graphite and acetylene black (weight ratio 2: 1) as conductive assistants and polyvinylidene fluoride as a binder were prepared. These were the same as those used in Example 1-1. These were dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent so that the weight ratio of conductive assistant (total of graphite and acetylene black): binder was 5: 1. The solution thus obtained was treated with a sand grinder used for preparing the solution A using glass beads having a diameter of 2 mm at a rotation speed of 800 rpm for 60 minutes. In this way, Solution H was obtained.

次に、以上のようにして調製した溶液A及び溶液Hを、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:5:2になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:5:1である溶液Hとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   Next, the solution A and the solution H prepared as described above were mixed so that the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 5: 2. Specifically, a solution A having a positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder weight ratio of 100: 0: 1 and a positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder weight ratio of 0: 5: 1 H was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

実施例1−4では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Example 1-4, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1-1 except that this paste-like positive electrode paint was used.

(実施例1−5)
実施例1−5では、以下の点以外は実施例1−1と同様の手順により、実施例1−5の非水電解質電池を作製した。
(Example 1-5)
In Example 1-5, a nonaqueous electrolyte battery according to Example 1-5 was produced in the same manner as in Example 1-1, except for the following points.

具体的には、実施例1−5では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   Specifically, in Example 1-5, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、実施例1−5では、溶液Bの代わりに、溶液Iを用いた。溶液Iは、分散条件以外は溶液Bの調製方法と同様の手順により調製した。溶液Iを調製するための分散は、溶液Bと同じくサンドグラインダーによって行った。分散は、径が1mmであるガラス製のビーズを用い、羽の回転数を800rpmに設定し、60分間に亘って行った。このような条件での分散により得られた溶液Iにおいて、グラファイト及びアセチレンブラックの重量の合計と、ポリフッ化ビニリデンの重量との比は、3:1であった。   On the other hand, in Example 1-5, the solution I was used instead of the solution B. Solution I was prepared by the same procedure as the preparation method of Solution B except for the dispersion conditions. Dispersion for preparing the solution I was carried out by a sand grinder like the solution B. Dispersion was carried out over 60 minutes using glass beads with a diameter of 1 mm, with the wing rotation speed set to 800 rpm. In solution I obtained by dispersion under such conditions, the ratio of the total weight of graphite and acetylene black to the weight of polyvinylidene fluoride was 3: 1.

次に、以上のようにして調製した溶液A及び溶液Iを、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:3:2になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:3:1である溶液Iとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   Next, the solution A and the solution I prepared as described above were mixed so that the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 3: 2. Specifically, a solution A in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and a solution in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 0: 3: 1 I was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

実施例1−5では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Example 1-5, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1-1 except that this paste-like positive electrode paint was used.

(比較例1−3)
比較例1−3では、正極の作製の際の正極活物質、導電助剤及びバインダの混合比を、重量比で100:15:2としたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、比較例1−3の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 1-3)
In Comparative Example 1-3, the mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive additive and the binder at the time of producing the positive electrode was the same as that of Example 1-1 except that the weight ratio was 100: 15: 2. The nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-3 was produced.

具体的には、比較例1−3では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   Specifically, in Comparative Example 1-3, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、比較例1−3では、溶液Bの代わりに、以下の手順で溶液Jを調製した。まず、導電助剤としてのグラファイト及びアセチレンブラック(重量比2:1)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデンとを用意した。これらは、実施例1−1で用いたものと同じものとした。これらを、導電助剤(グラファイト及びアセチレンブラックの合計):バインダの重量比が15:1となるように、溶媒としてのN−メチルピロリドン中に溶解させ、混合させた。かくして得られた溶液を、溶液Aの調製に用いたサンドグラインダーにより、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、回転数800rpmで60分間に亘って処理した。このようにして、溶液Jを得た。   On the other hand, in Comparative Example 1-3, instead of Solution B, Solution J was prepared by the following procedure. First, graphite and acetylene black (weight ratio 2: 1) as conductive assistants and polyvinylidene fluoride as a binder were prepared. These were the same as those used in Example 1-1. These were dissolved and mixed in N-methylpyrrolidone as a solvent so that the weight ratio of conductive assistant (total of graphite and acetylene black): binder was 15: 1. The solution thus obtained was treated with a sand grinder used for the preparation of the solution A using glass beads having a diameter of 2 mm at a rotation speed of 800 rpm for 60 minutes. In this way, Solution J was obtained.

次に、以上のようにして調製した溶液A及び溶液Jを、正極活物質、導電助剤及びバインダの重量比が100:15:2になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:15:1である溶液Jとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   Next, the solution A and the solution J prepared as described above were mixed so that the weight ratio of the positive electrode active material, the conductive additive and the binder was 100: 15: 2. Specifically, a solution A having a positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder weight ratio of 100: 0: 1 and a positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder weight ratio of 0: 15: 1. J was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

比較例1−3では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Comparative Example 1-3, a positive electrode was produced by the same procedure as in Example 1-1, except that this paste-like positive electrode paint was used.

(比較例1−4)
比較例1−4では、以下の点以外は実施例1−1と同様の手順により、比較例1−4の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 1-4)
In Comparative Example 1-4, a nonaqueous electrolyte battery according to Comparative Example 1-4 was produced according to the same procedure as Example 1-1 except for the following points.

具体的には、比較例1−4では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   Specifically, in Comparative Example 1-4, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、比較例1−4では、溶液Bの代わりに、溶液Kを用いた。溶液Kは、分散条件以外は溶液Bの調製方法と同様の手順により調製した。溶液Kを調製するための分散は、溶液Bと同じくサンドグラインダーによって行った。分散は、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、羽の回転数を100rpmに設定し、60分間に亘って行った。このような条件での分散により得られた溶液Kにおいて、グラファイト及びアセチレンブラックの重量の合計と、ポリフッ化ビニリデンの重量との比は、3:1であった。   On the other hand, in Comparative Example 1-4, the solution K was used instead of the solution B. Solution K was prepared by the same procedure as the preparation method of Solution B except for the dispersion conditions. Dispersion for preparing the solution K was performed by a sand grinder as in the case of the solution B. Dispersion was performed over 60 minutes by using glass beads having a diameter of 2 mm, setting the number of wing rotations to 100 rpm. In the solution K obtained by dispersion under such conditions, the ratio of the total weight of graphite and acetylene black to the weight of polyvinylidene fluoride was 3: 1.

次に、以上のようにして調製した溶液A及び溶液Kを、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:3:2になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:3:1である溶液Kとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   Next, the solution A and the solution K prepared as described above were mixed so that the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 3: 2. Specifically, a solution A in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and a solution in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 0: 3: 1 K was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

比較例1−4では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Comparative Example 1-4, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1-1 except that this paste-like positive electrode paint was used.

(比較例1−5)
比較例1−5では、以下の点以外は実施例1−1と同様の手順により、比較例1−5の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 1-5)
In Comparative Example 1-5, a nonaqueous electrolyte battery according to Comparative Example 1-5 was produced in the same manner as in Example 1-1, except for the following points.

具体的には、比較例1−5では、以下の手順でペースト状の正極塗料を調製した。   Specifically, in Comparative Example 1-5, a paste-like positive electrode paint was prepared by the following procedure.

まず、実施例1−1と同様の手順により、溶液Aを調製した。   First, a solution A was prepared by the same procedure as in Example 1-1.

一方、比較例1−5では、溶液Bの代わりに、溶液Lを用いた。溶液Lは、分散条件以外は溶液Bの調製方法と同様の手順により調製した。溶液Lを調製するための分散は、溶液Bと同じくサンドグラインダーによって行った。分散は、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、羽の回転数を800rpmに設定し、10分間に亘って行った。このような条件での分散により得られた溶液Lにおいて、グラファイト及びアセチレンブラックの重量の合計と、ポリフッ化ビニリデンの重量との比は、3:1であった。   On the other hand, in Comparative Example 1-5, the solution L was used instead of the solution B. Solution L was prepared by the same procedure as the preparation method of Solution B except for the dispersion conditions. Dispersion for preparing the solution L was performed by a sand grinder in the same manner as the solution B. Dispersion was carried out over 10 minutes using glass beads having a diameter of 2 mm, setting the number of wing rotations to 800 rpm. In the solution L obtained by dispersion under such conditions, the ratio of the total weight of graphite and acetylene black to the weight of polyvinylidene fluoride was 3: 1.

次に、以上のようにして調製した溶液A及び溶液Lを、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:3:2になるように混合した。具体的には、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が100:0:1である溶液Aと、正極活物質:導電助剤:バインダの重量比が0:3:1である溶液Lとを、1:1の重量比で混合した。かくして得られた混合溶液を、2本のロールミルで、50℃の環境下において、回転数50rpmで1時間処理し、ペースト状の正極塗料を調製した。   Next, the solution A and the solution L prepared as described above were mixed so that the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder was 100: 3: 2. Specifically, a solution A in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 100: 0: 1 and a solution in which the weight ratio of positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder is 0: 3: 1 L was mixed in a 1: 1 weight ratio. The mixed solution thus obtained was treated with two roll mills at 50 ° C. for 1 hour in an environment of 50 ° C. to prepare a paste-like positive electrode paint.

比較例1−5では、このペースト状の正極塗料を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、正極を作製した。   In Comparative Example 1-5, a positive electrode was produced in the same procedure as in Example 1-1 except that this paste-like positive electrode paint was used.

(実施例4−1)
実施例4−1では、負極活物質として、チタン酸リチウムの代わりにチタン酸化物TiO2(B)を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、実施例4−1の非水電解質電池を作製した。
(Example 4-1)
In Example 4-1, the same procedure as in Example 1-1 was used except that titanium oxide TiO 2 (B) was used instead of lithium titanate as the negative electrode active material. A water electrolyte battery was prepared.

(比較例4−1)
比較例4−1では、負極活物質として、チタン酸リチウムの代わりにチタン酸化物TiO2(B)を用いたこと以外は比較例1−4と同様の手順により、比較例4−1の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 4-1)
In Comparative Example 4-1, the same procedure as in Comparative Example 1-4 was performed except that titanium oxide TiO 2 (B) was used as the negative electrode active material instead of lithium titanate. A water electrolyte battery was prepared.

すなわち、比較例4−1では、溶液Aと溶液Kとを1:1の重量比で混合して、ペースト状の正極塗料を得た。溶液Kを調製するための分散は、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、羽の回転数を100rpmに設定し、60分間に亘って行った。   That is, in Comparative Example 4-1, the solution A and the solution K were mixed at a weight ratio of 1: 1 to obtain a paste-like positive electrode paint. Dispersion for preparing the solution K was performed for 60 minutes by using glass beads having a diameter of 2 mm and setting the rotation speed of the wings to 100 rpm.

(実施例5−1)
実施例5−1では、負極活物質として、チタン酸リチウムの代わりに、ニオブチタン複合酸化物Nb2TiO7を用いたこと以外は実施例1−1と同様の手順により、実施例5−1の非水電解質電池を作製した。
(Example 5-1)
In Example 5-1, the same procedure as in Example 1-1 was performed except that niobium titanium composite oxide Nb 2 TiO 7 was used as the negative electrode active material instead of lithium titanate. A nonaqueous electrolyte battery was produced.

(比較例5−1)
比較例5−1では、負極活物質として、チタン酸リチウムの代わりに、ニオブチタン複合酸化物Nb2TiO7を用いたこと以外は比較例1−5と同様の手順により、比較例5−1の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 5-1)
In Comparative Example 5-1, the same procedure as in Comparative Example 5-1 was performed except that niobium titanium composite oxide Nb 2 TiO 7 was used as the negative electrode active material instead of lithium titanate. A nonaqueous electrolyte battery was produced.

すなわち、比較例5−1では、溶液Aと溶液Lとを1:1の重量比で混合して、ペースト状の正極塗料を得た。溶液Lを調製するための分散は、径が2mmであるガラス製のビーズを用い、羽の回転数を800rpmに設定し、10分間に亘って行った。   That is, in Comparative Example 5-1, the solution A and the solution L were mixed at a weight ratio of 1: 1 to obtain a paste-like positive electrode paint. Dispersion for preparing the solution L was performed for 10 minutes by using glass beads having a diameter of 2 mm and setting the rotation speed of the wings to 800 rpm.

[評価]
<出荷状態への調製>
実施例1−4及び1−5、比較例1−3〜1−5、実施例4−1、比較例4−1、実施例5−1、及び比較例5−1の非水電解質電池を、実施例1−1の非水電解質電池の集荷状態への調整の際に行った手順と同様の手順により、出荷状態に調整した。この手順の途中で測定した各非水電解質電池のエネルギー密度を、以下の表4に示す。
[Evaluation]
<Preparation to shipment>
The nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-4 and 1-5, Comparative Examples 1-3 to 1-5, Example 4-1, Comparative Example 4-1, Example 5-1, and Comparative Example 5-1. The non-aqueous electrolyte battery of Example 1-1 was adjusted to the shipping state by the same procedure as that performed at the time of adjustment to the pickup state. The energy density of each non-aqueous electrolyte battery measured during this procedure is shown in Table 4 below.

<低温出力試験>
出荷状態にある各非水電解質電池を、先に説明した手順で低温出力試験に供した。この試験で得られた各非水電解質電池についての出力時間を以下の表4に示す。
<Low temperature output test>
Each nonaqueous electrolyte battery in the shipping state was subjected to a low-temperature output test according to the procedure described above. The output time for each nonaqueous electrolyte battery obtained in this test is shown in Table 4 below.

<サイクル特性評価試験>
低温出力試験に供した各非水電解質電池を、次いで、先に説明した2Cレートでの充放電サイクルに500回供した。サイクル試験における電圧範囲は、2.7V〜1.5Vとした。
<Cycle characteristic evaluation test>
Each nonaqueous electrolyte battery subjected to the low-temperature output test was then subjected to the charge / discharge cycle at the 2C rate described above 500 times. The voltage range in the cycle test was 2.7 V to 1.5 V.

各非水電解質電池について、500サイクル後の容量を確認した。確認した500サイクル後の容量の定格容量に対する相対値を、容量維持率として、以下の表4に示す。なお、各非水電解質電池の定格容量は、先に説明したように、出荷状態への調整の手順の途中で測定した。   About each nonaqueous electrolyte battery, the capacity | capacitance after 500 cycles was confirmed. The relative values of the confirmed capacity after 500 cycles with respect to the rated capacity are shown in Table 4 below as capacity retention rates. In addition, the rated capacity of each nonaqueous electrolyte battery was measured during the procedure for adjustment to the shipping state as described above.

<正極層の走査型プルーブ顕微鏡による観察>
先に説明した各種評価試験に供した各非水電解質電池から、先に説明した手順で、正極を取り出した。取り出した各正極に対し、先に説明したのと同様の、正極層の走査型プルーブ顕微鏡による観察を行った。走査型プルーブ顕微鏡観察による結果を、以下の表4に示す。
<Observation of positive electrode layer with scanning probe microscope>
The positive electrode was taken out from each non-aqueous electrolyte battery subjected to the various evaluation tests described above by the procedure described above. For each positive electrode taken out, the positive electrode layer was observed with a scanning probe microscope in the same manner as described above. The results of observation with a scanning probe microscope are shown in Table 4 below.

表3及び表4の結果から、実施例1−1〜1−5の各非水電解質電池は、比較例1−1〜1−5の各非水電解質電池よりも電池特性に優れていることが分かる。すなわち、実施例1−1〜1−5の各非水電解質電池は、比較例1−1〜1−5の各非水電解質電池に比して、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができたことが分かる。   From the results of Table 3 and Table 4, each non-aqueous electrolyte battery of Examples 1-1 to 1-5 is superior to each non-aqueous electrolyte battery of Comparative Examples 1-1 to 1-5. I understand. That is, each nonaqueous electrolyte battery of Examples 1-1 to 1-5 has higher energy density, superior input / output characteristics, and more than each nonaqueous electrolyte battery of Comparative Examples 1-1 to 1-5. It can be seen that excellent cycle characteristics could be exhibited.

比較例1−1〜比較例1−3の非水電解質電池が実施例1−1〜1−5の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていたのは、先に詳細に説明したことが原因であると考えられる。   The reason why the nonaqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 1-1 to 1-3 were inferior to the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-5 was described in detail above. It is thought to be the cause.

比較例1−3は、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域が正極層に占める割合が20%より多く、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.2μm2以上であった。そのため、比較例1−3の非水電解質電池では、正極層が、正極活物質に対して導電助剤を過剰に含んでいた。その結果、表3及び表4に示すように、比較例1−3の非水電解質電池は、実施例1−1〜1−5の非水電解質電池よりもエネルギー密度が低かった。また、比較例1−3の非水電解質電池では、正極層に占める正極活物質の割合が低かった分、サイクル試験中に正極活物質にかかる負荷が大きくなり、正極活物質が劣化したと考えられる。これが、比較例1−3の非水電解質電池の出力時間及び容量維持率が、実施例1−1〜1−5の非水電解質電池のそれらよりも劣っていた原因であると考えられる。In Comparative Example 1-3, the ratio of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less to the positive electrode layer is more than 20%, and the resistance value included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope observation of the positive electrode layer is 1 GΩ or less. The average area of the plurality of regions was 0.2 μm 2 or more. Therefore, in the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-3, the positive electrode layer included an excessive amount of conductive additive relative to the positive electrode active material. As a result, as shown in Tables 3 and 4, the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-3 had a lower energy density than the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-5. Further, in the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-3, the load on the positive electrode active material during the cycle test was increased due to the low proportion of the positive electrode active material in the positive electrode layer, and the positive electrode active material was deteriorated. It is done. This is considered to be the reason why the output time and capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-3 were inferior to those of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-5.

比較例1−4は、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.2μm2以上であった。そのため、比較例1−4の非水電解質電池では、正極層において導電ネットワークを形成している導電助剤が、正極活物質の近傍に十分に存在していなかったと考えられる。これが、比較例1−4の非水電解質電池が実施例1−1〜1−5の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていた原因であると考えられる。In Comparative Example 1-4, the average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope observation of the positive electrode layer was 0.2 μm 2 or more. Therefore, in the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-4, it is considered that the conductive auxiliary agent forming a conductive network in the positive electrode layer was not sufficiently present in the vicinity of the positive electrode active material. This is considered to be the reason why the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-4 was inferior to the battery characteristics of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-5.

比較例1−5は、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が10mΩ以上1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.2μm2以上であった。そのため、比較例1−5の非水電解質電池では、正極層において導電ネットワークを形成している導電助剤が、正極活物質の近傍に十分に存在していなかったと考えられる。これが、比較例1−5の非水電解質電池が実施例1−1〜1−5の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていた原因であると考えられる。In Comparative Example 1-5, the average area of the plurality of regions in which the resistance value included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope observation of the positive electrode layer was 10 mΩ or more and 1 GΩ or less was 0.2 μm 2 or more. Therefore, in the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-5, it is considered that the conductive auxiliary agent forming the conductive network in the positive electrode layer was not sufficiently present in the vicinity of the positive electrode active material. This is considered to be the reason why the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-5 was inferior to the battery characteristics of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1-1 to 1-5.

また、表4に示す結果から、実施例4−1の非水電解質電池は、出力時間、エネルギー密度及び容量維持率について、比較例4−1の非水電解質電池よりも優れていることが分かる。   From the results shown in Table 4, it can be seen that the nonaqueous electrolyte battery of Example 4-1 is superior to the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 4-1 in terms of output time, energy density, and capacity retention rate. .

比較例4−1は、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.2μm2以上であった。そのため、比較例4−1の非水電解質電池では、正極層において導電ネットワークを形成している導電助剤が、正極活物質の近傍に十分に存在していなかったと考えられる。これが、比較例4−1の非水電解質電池が実施例4−1の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていた原因であると考えられる。In Comparative Example 4-1, the average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope observation of the positive electrode layer was 0.2 μm 2 or more. Therefore, in the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 4-1, it is considered that the conductive auxiliary agent forming a conductive network in the positive electrode layer was not sufficiently present in the vicinity of the positive electrode active material. This is considered to be the reason why the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 4-1 was inferior to the battery characteristics of the nonaqueous electrolyte battery of Example 4-1.

更に、表4に示す結果から、実施例5−1の非水電解質電池は、出力時間、エネルギー密度及び容量維持率について、比較例5−1の非水電解質電池よりも優れていることが分かる。   Furthermore, from the results shown in Table 4, it can be seen that the nonaqueous electrolyte battery of Example 5-1 is superior to the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 5-1 in terms of output time, energy density, and capacity retention rate. .

比較例5−1は、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積が0.2μm2以上であった。そのため、比較例5−1の非水電解質電池では、正極層において導電ネットワークを形成している導電助剤が、正極活物質の近傍に十分に存在していなかったと考えられる。これが、比較例5−1の非水電解質電池が実施例5−1の非水電解質電池よりも電池特性に劣っていた原因であると考えられる。In Comparative Example 5-1, the average area of the plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less included in the mapping image obtained by observation with the scanning probe microscope of the positive electrode layer was 0.2 μm 2 or more. Therefore, in the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 5-1, it is considered that the conductive auxiliary agent forming a conductive network in the positive electrode layer was not sufficiently present in the vicinity of the positive electrode active material. This is considered to be the reason why the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 5-1 was inferior to the battery characteristics of the nonaqueous electrolyte battery of Example 5-1.

そして、表3及び表4に示す結果、並びに先の考察から、実施例4−1の非水電解質電池と比較例4−1の非水電解質電池との電池特性の差異は、実施例1−1の非水電解質電池と比較例1−4の非水電解質電池との電池特性の差異と同様であることが分かる。また、実施例5−1の非水電解質電池と比較例5−1の非水電解質電池との電池特性の差異は、実施例1−1と比較例1−5の非水電解質電池との電池特性の差異と同様であることが分かる。さらに、先にも説明したが、表3に示す結果及び先の考察から、実施例3−1の非水電解質電池と比較例3−1の非水電解質電池との間の電池特性の差異は、実施例1−1の非水電解質電池と比較例1−2の非水電解質電池との間の電池特性の差異と同様であることが分かる。これらの事実から、実施例1−1、実施例3−1、実施例4−1及び実施例5−1のそれぞれの非水電解質電池は、負極活物質の種類が異なっていても、同様に、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができたことが分かる。   And from the results shown in Tables 3 and 4 and the previous discussion, the difference in battery characteristics between the nonaqueous electrolyte battery of Example 4-1 and the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 4-1 is different from Example 1-1. It turns out that it is the same as the difference of the battery characteristic of 1 nonaqueous electrolyte battery and the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-4. Further, the difference in battery characteristics between the non-aqueous electrolyte battery of Example 5-1 and the non-aqueous electrolyte battery of Comparative Example 5-1 is the battery between Example 1-1 and the non-aqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-5. It can be seen that this is the same as the difference in characteristics. Furthermore, as described above, from the results shown in Table 3 and the previous discussion, the difference in battery characteristics between the nonaqueous electrolyte battery of Example 3-1 and the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 3-1 is as follows. It turns out that it is the same as the difference of the battery characteristic between the nonaqueous electrolyte battery of Example 1-1 and the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1-2. From these facts, each of the nonaqueous electrolyte batteries of Example 1-1, Example 3-1, Example 4-1, and Example 5-1 is the same even if the type of the negative electrode active material is different. It can be seen that high energy density, excellent input / output characteristics, and excellent cycle characteristics could be exhibited.

以上に説明した少なくとも一つの実施形態及び実施例に係る正極は、正極層が抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を含む。この領域が正極層に占める割合は4%以上20%以下である。また、正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる抵抗値が1GΩ以下である複数の領域の平均面積は0μm2より大きく0.2μm2未満である。そのおかげで、第1の実施形態に係る正極は、正極層において、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を、十分に分散した状態で、十分な量含むことができる。その結果、この正極は、高エネルギー密度、優れた入出力特性、及び優れたサイクル特性を示すことができる非水電解質電池を実現することができる。The positive electrode according to at least one embodiment and example described above includes a plurality of regions in which the positive electrode layer has a resistance value of 1 GΩ or less. The proportion of this region in the positive electrode layer is 4% or more and 20% or less. The average area of the plurality of areas the resistance value is less 1GΩ included in the mapping image obtained by scanning probe microscopy of the positive electrode layer is larger 0.2μm less than 2 than 0 .mu.m 2. Thanks to this, the positive electrode according to the first embodiment can include a sufficient amount of a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less in the positive electrode layer in a sufficiently dispersed state. As a result, this positive electrode can realize a non-aqueous electrolyte battery that can exhibit high energy density, excellent input / output characteristics, and excellent cycle characteristics.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…電極群、2…負極、2a…負極集電体、2b…負極層、3…正極、3a…正極集電体、3b…正極層、3c…抵抗値が1GΩ以下である領域、4…セパレータ、5…負極端子、5a…負極タブ、6…正極端子、6a…正極タブ、7…外装材、7a…金属製容器、7b…封口板、7c…絶縁部材、100…非水電解質電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode group, 2 ... Negative electrode, 2a ... Negative electrode collector, 2b ... Negative electrode layer, 3 ... Positive electrode, 3a ... Positive electrode collector, 3b ... Positive electrode layer, 3c ... Area | region whose resistance value is 1 Gohm or less, 4 ... Separator, 5 ... Negative electrode terminal, 5a ... Negative electrode tab, 6 ... Positive electrode terminal, 6a ... Positive electrode tab, 7 ... Exterior material, 7a ... Metal container, 7b ... Sealing plate, 7c ... Insulating member, 100 ... Nonaqueous electrolyte battery.

Claims (7)

正極集電体と、
前記正極集電体上に形成され、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含む正極層と、
を具備し、
前記正極層は、抵抗値が1GΩ以下である複数の領域を含み、
前記複数の領域が前記正極層に占める割合は、4%以上20%以下であり、
前記正極層の走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる前記複数の領域の平均面積が、0μm2より大きく0.2μm2未満であることを特徴とする正極。
A positive electrode current collector;
A positive electrode layer formed on the positive electrode current collector and including a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder;
Comprising
The positive electrode layer includes a plurality of regions having a resistance value of 1 GΩ or less,
The proportion of the plurality of regions in the positive electrode layer is 4% or more and 20% or less,
The positive electrode in which the average area of the plurality of areas included in the map image obtained by scanning probe microscopy of the positive electrode layer, characterized in that it is a larger 0.2μm less than 2 than 0 .mu.m 2.
前記正極層の前記走査型プルーブ顕微鏡観察により得られるマッピング画像に含まれる前記複数の領域の前記平均面積が、0μm2より大きく0.09μm2未満であることを特徴とする請求項1に記載の正極。Wherein the average area of the plurality of areas included in the mapping image obtained by the scanning probe microscope of the positive electrode layer, according to claim 1, characterized in that less than 2 greater than 0 .mu.m 2 0.09 .mu.m Positive electrode. 前記複数の領域が前記正極層に占める割合が10%以上15%以下であることを特徴とする請求項2に記載の正極。   The positive electrode according to claim 2, wherein a ratio of the plurality of regions to the positive electrode layer is 10% or more and 15% or less. 前記導電助剤が、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー及びグラファイトからなる群より選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項2に記載の正極。   The positive electrode according to claim 2, wherein the conductive auxiliary agent includes at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, and graphite. 前記正極活物質が、ニッケルコバルトマンガン複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウムリン酸鉄及びリチウム複合リン酸化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項2に記載の正極。   The positive electrode active material is nickel cobalt manganese composite oxide, lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, lithium manganese cobalt composite oxide, lithium iron phosphate, and The positive electrode according to claim 2, comprising at least one selected from the group consisting of lithium composite phosphate compounds. 請求項1〜5の何れか1項に記載の正極と、
負極と、
非水電解質と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。
The positive electrode according to any one of claims 1 to 5,
A negative electrode,
A non-aqueous electrolyte battery comprising: a non-aqueous electrolyte.
前記負極は、チタン酸化物、リチウムチタン複合酸化物及びニオブチタン複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項6に記載の非水電解質電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 6, wherein the negative electrode includes at least one selected from the group consisting of titanium oxide, lithium titanium composite oxide, and niobium titanium composite oxide.
JP2016556638A 2014-10-29 2015-10-29 Positive electrode and non-aqueous electrolyte battery Pending JPWO2016068258A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014220408 2014-10-29
JP2014220408 2014-10-29
PCT/JP2015/080613 WO2016068258A1 (en) 2014-10-29 2015-10-29 Positive electrode and non-aqueous electrolyte battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2016068258A1 true JPWO2016068258A1 (en) 2017-06-29

Family

ID=55857593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016556638A Pending JPWO2016068258A1 (en) 2014-10-29 2015-10-29 Positive electrode and non-aqueous electrolyte battery

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2016068258A1 (en)
WO (1) WO2016068258A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6952784B2 (en) 2017-09-14 2021-10-20 株式会社東芝 Electrodes and non-aqueous electrolyte batteries
WO2019168035A1 (en) * 2018-02-27 2019-09-06 積水化学工業株式会社 Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode active material layer, and lithium ion secondary battery

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003331823A (en) * 2002-05-10 2003-11-21 Japan Storage Battery Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the battery
JP2012243415A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Toyota Motor Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method and evaluation method therefor
JP2013164934A (en) * 2012-02-09 2013-08-22 Toshiba Corp Battery active material, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP2014003030A (en) * 2013-08-26 2014-01-09 Hitachi Vehicle Energy Ltd Lithium ion secondary battery
JP2014041698A (en) * 2010-12-21 2014-03-06 Panasonic Corp Positive electrode plate for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary batter using the same
JP2014081362A (en) * 2012-09-28 2014-05-08 Sumika Chemical Analysis Service Ltd Evaluation method of electrode and evaluation device
JP2014194927A (en) * 2013-02-26 2014-10-09 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd Mixture slurry and production method thereof, and electrode and battery using the mixture slurry

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003331823A (en) * 2002-05-10 2003-11-21 Japan Storage Battery Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the battery
JP2014041698A (en) * 2010-12-21 2014-03-06 Panasonic Corp Positive electrode plate for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary batter using the same
JP2012243415A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Toyota Motor Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method and evaluation method therefor
JP2013164934A (en) * 2012-02-09 2013-08-22 Toshiba Corp Battery active material, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP2014081362A (en) * 2012-09-28 2014-05-08 Sumika Chemical Analysis Service Ltd Evaluation method of electrode and evaluation device
JP2014194927A (en) * 2013-02-26 2014-10-09 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd Mixture slurry and production method thereof, and electrode and battery using the mixture slurry
JP2014003030A (en) * 2013-08-26 2014-01-09 Hitachi Vehicle Energy Ltd Lithium ion secondary battery

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一般財団法人材料科学技術振興財団: "リチウムイオン二次電池正極材料の材質分布評価", MST技術資料NO.C0315, JPN6016002987, 25 July 2013 (2013-07-25), JP, ISSN: 0003797521 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016068258A1 (en) 2016-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6400391B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
CN104766993B (en) Rechargeable nonaqueous electrolytic battery
US20090325074A1 (en) Lithium ion secondary battery
US9735428B2 (en) Negative electrode material for lithium ion secondary batteries, negative electrode for lithium ion secondary batteries, lithium ion secondary battery, method for producing negative electrode material for lithium ion secondary batteries, and method for producing negative electrode for lithium ion secondary batteries
US11967713B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery comprising tungsten coating film, and non-aqueous electrolyte secondary battery
CN111758179B (en) Positive electrode, electrode group and nonaqueous electrolyte battery
JP2018045819A (en) Electrode and nonaqueous electrolyte battery
KR20180133401A (en) Binders for electrochemical devices
JP6428243B2 (en) Non-aqueous lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP6443416B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery manufacturing method and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6250941B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2015215947A (en) Electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2018097961A (en) Positive electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP7106748B2 (en) Electrodes, batteries and battery packs
WO2016068258A1 (en) Positive electrode and non-aqueous electrolyte battery
JP2018060751A (en) Lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same
JP2023080310A (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2017204334A (en) Method for manufacturing electrode, nonaqueous electrolyte secondary battery, and power storage unit
WO2015129376A1 (en) Rolled electrode set and nonaqueous-electrolyte battery
US11967720B2 (en) Electrode and nonaqueous electrolyte battery
JP6629402B2 (en) Positive electrode
JP6360374B2 (en) Method for producing lithium-containing composite metal oxide
JP7199157B2 (en) Electrolyte solution containing lithium iodide, and lithium ion battery using the same
JP5725372B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2016143577A (en) Lithium ion secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170223

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170904

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170905

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180522

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180723

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20181218