KR20170061620A - Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20170061620A
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히로시 아베
세이지 이시자와
도시히로 아베
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히다치 막셀 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 고용량이고 충방전 사이클 특성이 우수한 리튬 이온 이차전지와, 그 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단] 본 발명의 리튬 이온 이차전지는, 양극, 음극 및 세퍼레이터에 의해 구성되는 적층 전극체의, 양극, 음극 및 세퍼레이터의 적층 방향에 평행한 단면과, 음극으로의 Li 이온의 도프에 이용하는 제 3 전극의 적어도 일부가 대향하도록 배치되어 있고, (1) 0.1C의 방전 전류 레이트로 전압이 2.0V에 도달할 때까지 방전하였을 때, 상기 양극 활물질에 포함되는 Li와 Li 이외의 금속 M의 몰비(Li/M)가 0.8∼1.05이거나, 또는 (2) 상기 제 3 전극으로서, 상기 적층 전극체의 단면과 대향하는 위치에 Li 공급원을 가지는 것을 사용하고, 상기 제 3 전극에 도통함으로써 Li 공급원으로부터 공급된 Li 이온이 음극에 도프되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
[PROBLEMS] To provide a lithium ion secondary battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics, and a manufacturing method thereof.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A lithium ion secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery comprising a laminated electrode body composed of a positive electrode, a negative electrode and a separator, a cross section parallel to the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode and the separator, (1) when discharged at a discharge current rate of 0.1 C until the voltage reaches 2.0 V, the potential of the metal M other than Li and Li contained in the cathode active material (Li / M) is 0.8 to 1.05, or (2) the third electrode has a Li supply source at a position facing the end face of the laminated electrode body and is electrically connected to the third electrode, And Li ions supplied from the cathode are doped to the cathode.

Description

리튬 이온 이차전지 및 그 제조 방법{LITHIUM ION SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lithium ion secondary battery,

본 발명은, 고용량이고 충방전 사이클 특성이 우수한 리튬 이온 이차전지와, 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics, and a manufacturing method thereof.

전기 화학 소자의 1종인 리튬 이온 이차전지는, 에너지 밀도가 높다는 특징으로부터, 휴대기기, 자동차, 전동 공구, 전동 의자나 가정용, 업무용의 전력 저장 시스템으로의 적용이 검토되고 있다. 특히 휴대기기로서는, 휴대전화나 스마트폰, 또는 태블릿형 PC 등의 전원으로서 널리 이용되고 있다.BACKGROUND ART Lithium ion secondary batteries, which are one type of electrochemical devices, are being applied to portable storage devices, automobiles, power tools, power storage systems for electric chairs, households, and businesses because of their high energy density. Particularly, portable devices are widely used as power sources for mobile phones, smart phones, tablet PCs, and the like.

그리고, 리튬 이온 이차전지에는, 그 적용 기기의 확대 등에 따라, 고용량화와 함께 각종 전지 특성을 향상시키는 것이 요구되고 있다. 특히 이차전지이기 때문에, 충방전 사이클 특성의 향상은 강하게 요구되고 있다.In addition, lithium ion secondary batteries are required to have high capacity and to improve various battery characteristics in accordance with the expansion of the applicable equipment and the like. Particularly, since it is a secondary battery, improvement of the charge-discharge cycle characteristics is strongly demanded.

통상, 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질에는, 리튬(Li) 이온을 삽입 및 탈리 가능한, 흑연 등의 탄소 재료가 널리 이용되고 있다. 한편, 보다 많은 Li 이온을 삽입 및 탈리 가능한 재료로서 Si 또는 Sn, 또는 이러한 원소를 포함하는 재료도 검토되어, 특히 Si의 미립자가 SiO2 중에 분산된 구조인 SiOx가 주목을 받고 있다. 또한, 이러한 재료는 도전성이 낮기 때문에, 그 입자의 표면에 탄소 등의 도전체를 피복한 구조로 하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1, 2).Generally, a carbon material such as graphite, which is capable of inserting and removing lithium (Li) ions, is widely used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery. On the other hand, Si or Sn, or a material containing such an element as a material capable of inserting and removing more Li ions has also been studied, and in particular, SiO x, which is a structure in which fine particles of Si are dispersed in SiO 2 , is attracting attention. Further, since such a material has low conductivity, it has been proposed to have a structure in which a conductive material such as carbon is coated on the surface of the particles (Patent Documents 1 and 2).

또한, Si를 포함하는 음극 재료는 불가역 용량이 비교적 높기 때문에, 예를 들면 금속 Li를 Li원(源)으로서 미리 음극측에 Li 이온을 도입하는 것이 바람직하다. 종래의 방법에서는, Li를 양음극의 합제층면과 대면시켜 배치함으로써, 음극에 Li 이온을 도입시키고 있다(특허문헌 3∼6).In addition, since the negative electrode material containing Si has a relatively high irreversible capacity, it is preferable to introduce Li ions to the cathode side in advance, for example, using Li as a source of metal Li. In the conventional method, Li ions are introduced into the negative electrode by arranging Li opposite to the positive electrode mixture layer side (Patent Documents 3 to 6).

또한, 알칼리 금속 이온을 전극에 프리 도프하는 수단으로서, 양극 및 음극과 알칼리 금속 이온원을 가지는 보전용(補塡用) 전극을, 알칼리 금속 이온이 용출된 프리 도프용 액에 침지하도록 배치하고, 전지 전극과 보충용 전극의 사이에 직류 전원을 접속하여, 직류 전류에 의한 전계의 방향이, 전지 전극의 전극면의 방향과 동일해지도록 하는 방법의 제안도 있다(특허문헌 7).As a means for pre-doping the alkali metal ions to the electrode, a method of arranging the electrodes for positive electrode and negative electrode and the electrode having an alkali metal ion source so as to be immersed in the pre-doping solution in which the alkali metal ions have eluted, A direct current power source is connected between the battery electrode and the supplementary electrode so that the direction of the electric field by the direct current becomes equal to the direction of the electrode surface of the battery electrode (Patent Document 7).

일본 공개특허 특개2004-47404호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-47404 일본 공개특허 특개2005-259697호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-259697 국제공개 WO 98/033227호 공보International Publication WO 98/033227 국제공개 WO 2007/072713호 공보International Publication WO 2007/072713 일본 공개특허 특개2007-299698호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-299698 일본 공개특허 특개2015-060881호 공보Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2015-060881 일본 공개특허 특개2015-088437호 공보Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2015-088437

그러나, Si를 포함하는 음극 재료의 재료(S)를 음극 활물질로서 이용하여 특허문헌 3, 4, 6에 기재되어 있는 바와 같이 양음극의 합제층면과 대면시켜 Li 이온의 도입을 행하면, 재료(S)가 Li 이온을 받아들여 극도로 팽창하기 때문에, 음극 합제층이 음극 집전체로부터 탈락해버리는 경우가 있다.However, when Li ion is introduced to face the mixed layer surface of the positive and negative electrodes as described in Patent Documents 3, 4 and 6 by using the material (S) of the anode material containing Si as the anode active material, ) Absorbs Li ions and expands extremely, so that the negative electrode material mixture layer may fall off from the negative electrode current collector.

또한, 특허문헌 7과 같이 전지 전극을 프리 도프용 액에 침지하고 나서 프리 도프를 행하고, 그 후 전지를 조립(組立)하게 되면, 번잡하여 작업성이 좋지 않다. 또한, 전극을 통째로 프리 도프용 액에 침지하면 탭부에 Li가 석출될 우려가 있다.Further, when the battery electrode is immersed in the pre-doping solution as in Patent Document 7 and pre-doping is performed, and then the battery is assembled, the workability is troublesome. Further, if the electrode is entirely immersed in the pre-doping solution, Li may be precipitated in the tab portion.

본 발명은, 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 고용량이고 충방전 사이클 특성에도 우수한 리튬 이온 이차전지와, 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery excellent in charge capacity and charge / discharge cycle characteristics, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 리튬 이온 이차전지는, 양극 및 음극이 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 이루어지는 적층 전극체와, 상기 음극으로의 Li 이온의 도프에 이용되는 제 3 전극을 가지고 있고, 상기 적층 전극체는, 평면과, 상기 양극, 상기 음극 및 상기 세퍼레이터의 적층 방향에 평행한 단면(端面)을 가지고 있고, 상기 음극은, 음극 활물질을 함유하는 음극 합제층을, 음극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지고 있고, 상기 음극 활물질은, Si를 포함하는 재료(S)를 함유하고, 상기 음극 합제층 중에 포함되는 전체 음극 활물질의 합계를 100질량%로 한 경우, 상기 재료(S)의 함유율이 5질량% 이상이고, 상기 양극은, Li와 Li 이외의 금속 M으로 구성되는 금속 산화물을 양극 활물질로서 함유하는 양극 합제층을, 양극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지고 있고, 상기 제 3 전극은, 그 적어도 일부가 상기 적층 전극체의 단면과 대향하도록 배치되어 있고, 0.1C의 방전 전류 레이트로 전압이 2.0V에 도달할 때까지 방전하였을 때, 상기 양극 활물질에 포함되는 Li와 Li 이외의 금속 M의 몰비(Li/M)가 0.8∼1.05인 것을 특징으로 하는 것이다.The lithium ion secondary battery of the present invention has a laminated electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator and a third electrode used for doping Li ions to the negative electrode, And an end face parallel to the lamination direction of the positive electrode, the negative electrode and the separator. The negative electrode has a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material on at least one surface of the negative electrode collector, Wherein the negative electrode active material contains a material (S) containing Si and the content of the material (S) is 5 mass% or more when the total amount of the negative electrode active materials contained in the negative electrode material mixture layer is 100 mass% , The positive electrode has a positive electrode mixture layer containing a metal oxide as a positive electrode active material composed of a metal M other than Li and Li on at least one surface of the positive electrode collector, Is disposed such that at least a part thereof is opposed to the end face of the laminated electrode body and when discharging is performed until the voltage reaches 2.0 V at a discharge current rate of 0.1 C, And the molar ratio (Li / M) of the metal M is 0.8 to 1.05.

또한, 본 발명의 리튬 이온 이차전지의 다른 양태는, 양극 및 음극이 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 이루어지는 적층 전극체와, 상기 음극으로의 Li 이온의 도프에 이용되는 제 3 전극을 가지고 있고, 상기 적층 전극체는, 평면과, 상기 양극, 상기 음극 및 상기 세퍼레이터의 적층 방향에 평행한 단면을 가지고 있고, 상기 음극은, 음극 활물질을 함유하는 음극 합제층을, 음극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지고 있고, 상기 음극 활물질은, Si를 포함하는 재료(S)를 함유하고, 상기 음극 합제층 중에 포함되는 전체 음극 활물질의 합계를 100질량%로 한 경우, 상기 재료(S)의 함유율이 5질량% 이상이고, 상기 양극은, Li와 Li 이외의 금속 M으로 구성되는 금속 산화물을 양극 활물질로서 함유하는 양극 합제층을, 양극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지고 있고, 상기 제 3 전극에는 Li 공급원을 가지는 것을 사용하고, 또한 상기 제 3 전극을, 그 상기 Li 공급원이 상기 적층 전극체의 단면과 대향하도록 배치하고, 상기 음극에는, 상기 제 3 전극에 도통함으로써 상기 Li 공급원으로부터 공급된 Li 이온이 도프되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.Another aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery comprising a laminated electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator and a third electrode used for doping Li ions to the negative electrode, The electrode body has a plane and a cross section parallel to the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode and the separator. The negative electrode has a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material on at least one surface of the negative electrode collector And the content of the material (S) is 5% by mass or less and the total content of the negative electrode active materials contained in the negative electrode active material layer is 100% by mass, the content of the material (S) And the positive electrode has a positive electrode mixture layer containing a metal oxide composed of Li and a metal M other than Li as a positive electrode active material on at least one surface of the positive electrode collector, Wherein the third electrode is provided with a Li source and the third electrode is disposed such that the Li supply source faces the end face of the laminated electrode body and the cathode is made conductive to the third electrode, And Li ions supplied from a supply source are doped.

본 발명의 리튬 이온 이차전지의 제조 방법은, Si를 포함하는 재료(S)를 음극 활물질로서 함유하는 음극 합제층을 음극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지는 음극과, 양극이, 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 이루어지는 적층 전극체와, 상기 음극으로의 Li 이온의 도프에 이용되는 제 3 전극을 가지는 리튬 이온 이차전지를 제조하는 방법으로서, 상기 적층 전극체는, 평면과, 상기 양극, 상기 음극 및 상기 세퍼레이터의 적층 방향에 평행한 단면을 가지고 있고, 상기 제 3 전극에는 Li 공급원을 가지는 것을 사용하고, 또한 상기 제 3 전극을, 그 상기 Li 공급원이 상기 적층 전극체의 단면과 대향하도록 배치하고, 상기 제 3 전극에 도통함으로써 상기 Li 공급원으로부터 상기 음극으로 Li 이온을 도프하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.A manufacturing method of a lithium ion secondary battery of the present invention is a manufacturing method of a lithium ion secondary battery comprising a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a material (S) containing Si as a negative electrode active material on at least one surface of an anode current collector, A method of manufacturing a lithium ion secondary battery having a stacked electrode body and a third electrode used for doping Li ions into the negative electrode, wherein the laminate electrode body has a planar surface, Wherein the third electrode has a cross section parallel to the stacking direction of the separator and the third electrode has a Li supply source and the third electrode is disposed such that the Li supply source faces the end face of the laminated electrode body, And a step of conducting Li ions to the cathode from the Li source by conducting to the third electrode.

본 발명에 의하면, 고용량임과 동시에 충방전 사이클 특성이 우수한 리튬 이온 이차전지와, 그 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a lithium ion secondary battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics, and a manufacturing method thereof.

도 1은, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 양극의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 음극의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 적층 전극체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 제 3 전극의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 도 3에 나타내는 적층 전극체와 도 4에 나타내는 제 3 전극을 조합한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 전극체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 리튬 이온 이차전지의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은, 도 7의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.
도 9는, 비교예 1에서 이용한 제 3 전극을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of an anode relating to a lithium ion secondary battery of the present invention. FIG.
2 is a plan view schematically showing an example of a cathode relating to the lithium ion secondary battery of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing an example of a laminated electrode body related to the lithium ion secondary battery of the present invention.
4 is a perspective view schematically showing an example of a third electrode related to the lithium ion secondary battery of the present invention.
5 is a perspective view showing a state in which the laminated electrode body shown in Fig. 3 and the third electrode shown in Fig. 4 are combined.
6 is a perspective view schematically showing an example of an electrode body related to the lithium ion secondary battery of the present invention.
7 is a plan view schematically showing an example of the lithium ion secondary battery of the present invention.
8 is a sectional view taken along the line I-I in Fig.
Fig. 9 is a plan view schematically showing the third electrode used in Comparative Example 1. Fig.

본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 음극에는, 음극 활물질이나 바인더 등을 함유하는 음극 합제층을, 집전체의 편면 또는 양면에 가지는 구조의 것이 사용된다.As the negative electrode relating to the lithium ion secondary battery of the present invention, a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material, a binder, or the like is used, which has a structure having one side or both sides of the current collector.

본 발명에 있어서의 음극 활물질은 Si를 포함하는 재료(S)를 함유하고 있다. Si는 Li와 합금화함으로써 Li 이온이 도입되는 것이 알려져 있으나, 동시에 Li 도입시의 체적 팽창이 큰 것으로도 알려져 있다.The negative electrode active material in the present invention contains a material (S) containing Si. It is known that Si is alloyed with Li to introduce Li ions, but it is also known that the volume expansion at the time of introducing Li is large.

재료(S)는, 1000mAh/g 이상의 용량을 나타내고, 흑연의 이론 용량이라 불리는 372mAh/g을 대폭 상회하는 것이 특징이다. 한편, 일반적인 흑연의 충방전 효율(90% 이상)과 비교하여, 재료(S)에서는 초회의 충방전 효율이 80%를 하회하는 것이 많아, 불가역 용량이 증가하기 때문에, 충방전 사이클 특성에 문제가 있었다. 그래서, 미리 Li 이온을 음극에 도입하는 것이 요망된다.The material (S) exhibits a capacity of 1000 mAh / g or more and is characterized in that it greatly exceeds 372 mAh / g, which is the theoretical capacity of graphite. On the other hand, as compared with general charge / discharge efficiency (90% or more) of general graphite, the initial charge / discharge efficiency of the material (S) is less than 80% and irreversible capacity increases. there was. Therefore, it is desired to introduce Li ions into the cathode in advance.

음극 활물질에 Li 이온을 도입하는 방법으로서, 음극 합제층에 금속 리튬박을 첩부(貼付)하거나, 음극 합제층에 Li 증착층을 형성하는 등 하여, 음극 합제층을 형성한 후에 이 합제층과 면대향하도록 Li원을 배치하고, 전기 화학적 접촉(단락)시켜 Li 이온을 도입하는 방법이 일반적이었다. 그런데, 합제층과 면대향시켜 Li 이온을 도입시키면, 적층 전극체 내의 음극 합제층마다 Li원을 배치하지 않으면 안되어, 생산 효율이 떨어진다. 그래서, 양극 및 음극의 합제층의 지지체가 되는 금속박(집전체)에, 일방의 면으로부터 타방의 면으로 관통하는 구멍을 가지는 것을 사용한다. 그렇게 하면, 적층 전극체의 적층 방향의 최외면에만 Li원을 면대향시킴으로써, 금속박의 관통 구멍을 통과하여 적층 전극체 전체에 Li 이온이 확산되어, 모든 음극에 Li 이온을 도입할 수 있다.As a method of introducing Li ions into the negative electrode active material, there is a method in which a negative electrode material mixture layer is formed by sticking a metal lithium foil to the negative electrode material mixture layer or by forming an Li deposition layer on the negative electrode material mixture layer, A method of disposing a Li source so as to oppose and introducing Li ions by electrochemical contact (short circuit) was common. However, when Li ions are introduced in a face-to-face relationship with the compounded layer, it is necessary to dispose an Li source in each of the negative electrode mixture layers in the laminated electrode body, and the production efficiency deteriorates. Therefore, a metal foil (current collector) serving as a support for the mixed layer of the positive electrode and the negative electrode has a hole penetrating from one surface to the other surface. By doing so, Li ions are introduced into all the cathodes by passing the Li source across the outermost surface in the stacking direction of the laminated electrode body, through the through holes of the metal foil, and diffusing Li ions into the entire laminated electrode body.

그러나, 재료(S)는 Li 이온을 많이 받아들일 수 있는 만큼, Li 이온 수용에 따른 팽창이 현저하기 때문에, Li원과 가장 가까운 음극의 음극 합제층은, 가장 많은 Li 이온을 받아들여 크게 팽창하고, 음극 집전체와의 접착 상태를 유지할 수 없게 되어 탈락해버리는 경우가 있다.However, since the material S can receive a large amount of Li ions, the expansion due to the Li ions is remarkable. Therefore, the negative electrode material mixture layer of the negative electrode closest to the Li source receives the largest amount of Li ions and greatly expands , The state of adhesion with the negative electrode current collector can not be maintained, and the battery may fall off.

그래서, 본 발명에서는, 양극과 음극을 세퍼레이터를 개재하여 적층함으로써 형성한 적층 전극체를 사용하고, 그 단면(즉, 양극, 음극 및 세퍼레이터의 적층 방향에 평행하고, 이러한 요소의 단면이 겹쳐 쌓여서 형성된 면)에, 음극으로의 Li 이온의 도프용의 Li 공급원을 배치하는 것으로 하고, 이로 인해, 전지 내에 Li 공급원을 배치하는 개소를 가급적 적게 하는 것을 가능하게 하여, 이것을 배치하는 것의 번잡성을 배제하고, 또한 일부의 음극에 관련되는 음극 합제층이 과도하게 팽창하여 집전체와의 접착 상태가 손상되어 버리는 것을 억제할 수 있도록 하였다. 또한, 본 발명에서는, 양극 및 음극의 집전체에 있어서, 관통 구멍의 형성이 불필요해지기 때문에, 특히 음극의 집전체를, 전지의 충방전에 따른 음극 활물질의 팽창 수축, 나아가서는 음극 합제층의 팽창 수축에 충분히 견딜 수 있는 구성의 것을 적용할 수 있도록 하였다.Therefore, in the present invention, a laminated electrode body formed by laminating an anode and a cathode with a separator interposed therebetween is used, and the cross section (that is, the anode, the cathode, and the separator are stacked in parallel) The Li supply source for Li ion doping into the cathode is disposed on the surface of the battery. This makes it possible to reduce the number of places in which the Li supply source is disposed in the battery as much as possible, , And that the negative electrode mixture layer related to some of the negative electrodes is excessively expanded to deteriorate the adhesion state with the current collector. Further, in the present invention, since the formation of the through holes is not required in the current collector for the positive electrode and the negative electrode, particularly, the current collector of the negative electrode is required to be expanded and contracted by the charge / discharge of the negative electrode active material, So that it is possible to apply a structure which can withstand the expansion and contraction sufficiently.

또한, 음극에 Li 이온을 도프한 것은, 전지를 0.1C의 방전 전류 레이트로 전압이 2.0V에 도달할 때까지 방전하였을 때에, 양극 활물질에 포함되는 Li와 Li 이외의 금속 M의 몰비(Li/M)에 의해 파악할 수 있다. 본 발명의 리튬 이온 이차전지의 실시형태의 하나에 있어서는, 몰비(Li/M)가 0.8 이상 1.05 이하이다. 재료(S)를 음극 활물질로 하고, 음극에 Li 이온을 도프하고 있지 않은 전지에 있어서는, 몰비(Li/M)가 상기 하한값보다 작아진다.The reason why the negative electrode is doped with Li ions is that when the battery is discharged at a discharge current rate of 0.1 C until the voltage reaches 2.0 V, the molar ratio (Li / Li) of Li contained in the positive electrode active material to the metal M other than Li, M). In one embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention, the molar ratio (Li / M) is 0.8 or more and 1.05 or less. The molar ratio (Li / M) becomes smaller than the lower limit value in the case where the material (S) is used as the negative electrode active material and the negative electrode is not doped with Li ions.

0.1C의 방전 전류 레이트로 전압이 2.0V에 도달할 때까지 방전하였을 때의 양극 활물질의 조성 분석은, ICP(Inductive Coupled Plasma)법을 이용하여 이하와 같이 행할 수 있다. 먼저, 측정 대상이 되는 양극 활물질을 0.2g 채취하여 100mL 용기에 넣는다. 그 후, 순수 5mL, 왕수 2mL, 순수 10mL를 순서대로 첨가하여 가열 용해하고, 냉각 후에 추가로 순수로 25배로 희석하고, JARRELASH사 제품의 ICP 분석 장치 「ICP-757」을 이용하여, 검량선법에 의해 조성을 분석한다. 얻어진 결과로부터 조성량을 도출할 수 있다. 후술하는 실시예에 기재된 몰비(Li/M)는 이 방법에 의해 구한 값이다.The analysis of the composition of the cathode active material when discharged at a discharge current rate of 0.1 C until the voltage reached 2.0 V can be performed as follows using the ICP (Inductive Coupled Plasma) method. First, 0.2 g of the cathode active material to be measured is sampled and placed in a 100-mL vessel. Thereafter, 5 mL of pure water, 2 mL of aqua regia and 10 mL of pure water were added in this order, and the mixture was dissolved by heating. After cooling, the mixture was further diluted 25 times with pure water and analyzed by a calibration curve method using an ICP analyzer "ICP-757" manufactured by JARRELASH The composition is analyzed. The composition amount can be derived from the obtained results. The molar ratio (Li / M) described in the following Examples is a value obtained by this method.

재료(S)는 Si를 포함하는 음극 재료이다. 재료(S)의 구체예로서는, Si 분말과 탄소를 복합화한 재료나 이것에 추가로 탄소 재료를 피복한 재료, Si 분말을 그래핀 또는 인편상(鱗片狀) 흑연으로 끼워 넣은 재료, Si와 O를 구성 원소에 포함하는, 조성식 SiOx(단, Si에 대한 O의 원자비 x는 0.5≤x≤1.5이다)로 나타내어지는 재료 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 SiOx를 이용하는 것이 바람직하다.The material (S) is a negative electrode material containing Si. Specific examples of the material (S) include a material obtained by compounding Si powder and carbon, a material coated with carbon material, a material obtained by sandwiching Si powder with graphene or flake graphite, Si and O A material represented by a composition formula SiO x (where the atomic ratio x of O to Si is 0.5? X? 1.5) contained in the constituent elements. Of these, it is preferable to use SiO x .

상기 SiOx는, Si의 미결정 또는 비정질상을 포함하고 있어도 되고, 이 경우, Si와 O의 원자비는, Si의 미결정 또는 비정질상의 Si를 포함한 비율이 된다. 즉, SiOx에는, 비정질의 SiO2 매트릭스 중에 Si(예를 들면, 미결정 Si)가 분산된 구조의 것이 포함되고, 이 비정질의 SiO2와 그 중에 분산되어 있는 Si를 합쳐, 상기 원자비 x가 0.5≤x≤1.5를 만족하고 있으면 된다. 예를 들면, 비정질의 SiO2 매트릭스 중에, Si가 분산된 구조에서, SiO2와 Si의 몰비가 1:1인 재료의 경우, x=1이므로, 구조식으로서는 SiO로 표기된다. 이와 같은 구조의 재료의 경우, 예를 들면, X선 회절 분석에서는, Si(미결정 Si)의 존재에 기인하는 피크가 관찰되지 않는 경우도 있으나, 투과형 전자 현미경으로 관찰하면, 미세한 Si의 존재를 확인할 수 있다.The SiO x may contain a microcrystalline or amorphous phase of Si. In this case, the atomic ratio of Si and O is a ratio of Si to the microcrystalline or amorphous phase containing Si. That is, SiO x includes a structure in which Si (for example, microcrystalline Si) is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix, and the amorphous SiO 2 and Si dispersed therein are combined so that the atomic ratio x 0.5? X? 1.5. For example, in the case of a material in which Si is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix and a molar ratio of SiO 2 to Si is 1: 1, x = 1, and hence the structural formula is expressed by SiO 2. In the case of the material having such a structure, for example, in X-ray diffraction analysis, a peak due to the presence of Si (microcrystalline Si) may not be observed in some cases, but when observed with a transmission electron microscope, .

그리고, SiOx는, 탄소 재료와 복합화한 복합체인 것이 바람직하고, 예를 들면, SiOx의 표면이 탄소 재료로 피복되어 있는 것이 바람직하다. 통상, SiOx는 도전성이 부족하기 때문에, 이것을 음극 활물질로 이용할 때에는, 양호한 전지 특성 확보의 관점에서, 도전성 재료(도전조제)를 사용하고, 음극 내에 있어서의 SiOx와 도전성 재료와의 혼합·분산을 양호하게 하여, 우수한 도전 네트워크를 형성할 필요가 있다. SiOx를 탄소 재료와 복합화한 복합체이면, 예를 들면, 단지 SiOx와 탄소 재료 등의 도전성 재료를 혼합하여 얻어진 재료를 이용한 경우보다, 음극에 있어서의 도전 네트워크가 양호하게 형성된다.The SiO x is preferably a complex compounded with a carbon material. For example, it is preferable that the surface of SiO x is coated with a carbon material. In general, when SiO x is used as an anode active material, it is necessary to use a conductive material (conductive auxiliary agent) and to mix and disperse SiO x and a conductive material in the cathode, It is necessary to form a good conductive network. A composite in which SiO x is complexed with a carbon material can form a conductive network in the negative electrode better than, for example, a material obtained by mixing only a conductive material such as SiO x with a carbon material.

즉, SiOx의 비저항값은 통상 103∼107kΩ㎝인 것에 비해, 상기 예시의 탄소 재료의 비저항값은 통상 10-5∼10kΩ㎝이고, SiOx와 탄소 재료를 복합화함으로써, SiOx의 도전성을 향상시킬 수 있다.That is, the specific resistance value of the SiO x is usually 10 3-10 7 kΩ㎝ compared to the specific resistance value of the carbon material of the foregoing is by the composite is usually from 10 -5 ~10kΩ㎝, SiO x and the carbon material, SiO x The conductivity can be improved.

상기 SiOx와 탄소 재료의 복합체로서는, 상기와 같이, SiOx의 표면을 탄소 재료로 피복한 것 외에, SiOx와 탄소 재료의 조립체(造粒體) 등을 들 수 있다.As the complex of the SiO x and the carbon material, an SiO x and an assembly of a carbon material (granulated body) and the like can be mentioned as well as the surface of the SiO x is coated with a carbon material as described above.

상기 SiOx와의 복합체의 형성에 이용할 수 있는 상기 탄소 재료로서는, 예를 들면, 저결정성 탄소, 카본 나노 튜브, 기상 성장 탄소 섬유 등의 탄소 재료가 바람직한 것으로 들 수 있다.The carbon material that can be used for forming the composite with SiO x is preferably a carbon material such as low crystalline carbon, carbon nanotube, vapor grown carbon fiber, or the like.

상기 탄소 재료의 상세로서는, 섬유 형상 또는 코일 형상의 탄소 재료, 카본 블랙(아세틸렌 블랙, 케첸 블랙을 포함한다.), 인조 흑연, 이흑연화(易黑鉛化) 탄소 및 난흑연화(難黑鉛化) 탄소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 재료가 바람직하다. 섬유 형상 또는 코일 형상의 탄소 재료는, 도전 네트워크를 형성하기 쉽고, 또한 표면적이 큰 점에 있어서 바람직하다. 카본 블랙(아세틸렌 블랙, 케첸 블랙을 포함한다.), 이흑연화 탄소 및 난흑연화 탄소는, 높은 전기 전도성, 높은 보액성(保液性)을 가지고 있고, 또한, SiOx 입자가 팽창·수축하여도, 그 입자와의 접촉을 유지하기 쉬운 성질을 가지고 있는 점에 있어서 바람직하다.Examples of the carbon material include a carbon material in the form of a fiber or a coil, carbon black (including acetylene black and Ketjen black), artificial graphite, graphitized carbon and hard graphite And carbon) is preferable. The fibrous or coil-shaped carbon material is preferable in that it is easy to form a conductive network and has a large surface area. Carbon black (including acetylene black and Ketjen black), graphitized carbon and non-graphitized carbon have high electrical conductivity and high liquid retentivity, and SiO x particles expand and shrink Is also preferable in that it has a property of easily maintaining contact with the particles.

상기 예시의 탄소 재료 중에서도, SiOx와의 복합체가 조립체인 경우에 이용하는 것으로서는, 섬유 형상의 탄소 재료가 특히 바람직하다. 섬유 형상의 탄소 재료는, 그 형상이 가는 실 형상이고 유연성이 높기 때문에 전지의 충방전에 따른 SiOx의 팽창·수축에 추종할 수 있고, 또한, 부피 밀도가 크기 때문에, SiOx 입자와 많은 접합점을 가질 수 있기 때문이다. 섬유 형상의 탄소로서는, 예를 들면, 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 기상 성장 탄소 섬유, 카본 나노 튜브 등을 들 수 있고, 이들의 어느 것을 이용해도 된다.Among the above-mentioned carbon materials, a fibrous carbon material is particularly preferable for use when the composite with SiO x is an assembly. Since the fibrous carbon material has a thin shape and a high flexibility, it can follow the expansion and contraction of SiO x as the battery is charged and discharged. Further, since the bulk density is large, the SiO x particles and many junction points . ≪ / RTI > Examples of the fibrous carbon include polyacrylonitrile (PAN) carbon fibers, pitch carbon fibers, vapor-grown carbon fibers, and carbon nanotubes, and any of them may be used.

음극에 SiOx와 탄소 재료의 복합체를 사용하는 경우, SiOx와 탄소 재료의 비율은, 탄소 재료와의 복합화에 의한 작용을 양호하게 발휘시키는 관점에서, SiOx:100질량부에 대하여 탄소 재료가 5질량부 이상인 것이 바람직하고, 10질량부 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 복합체에 있어서, SiOx와 복합화하는 탄소 재료의 비율이 지나치게 많으면, 음극 합제층 중의 SiOx량의 저하로 연결되어, 고용량화의 효과가 작아질 우려가 있다는 점에서, SiOx:100질량부에 대하여 탄소 재료는 50질량부 이하인 것이 바람직하고, 40질량부 이하인 것이 보다 바람직하다.When using the SiO x and the composite of the carbon material in the negative electrode, the ratio of the SiO x and the carbon material, from the viewpoint of satisfactorily exert the effect of the composite with the carbon material, SiO x: based on 100 parts by mass of a carbon material More preferably 5 parts by mass or more, and more preferably 10 parts by mass or more. In the above composite, is connected to the SiO x and the proportion of the carbon material composite is too large, the cathode reduction in SiO x content in the material mixture layer, and in that the concerned be small, the effect of high capacity, SiO x: 100 by weight The carbon material is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less.

상기의 SiOx와 탄소 재료의 복합체는, 예를 들면 하기의 방법에 의해 얻을 수 있다.The complex of the above-mentioned SiO x and the carbon material can be obtained, for example, by the following method.

SiOx의 표면을 탄소 재료로 피복하여 복합체로 하는 경우에는, 예를 들면, SiOx 입자와 탄화수소계 가스를 기상 중에서 가열하여, 탄화수소계 가스의 열분해에 의해 생긴 탄소를, 입자의 표면 상에 퇴적시킨다. 이와 같이, 기상 성장(CVD)법에 의하면, 탄화수소계 가스가 SiOx 입자의 구석구석에까지 널리 퍼져, 입자의 표면에 도전성을 가지는 탄소 재료를 포함하는 얇고 균일한 피막(탄소 재료 피복층)을 형성할 수 있다는 점에서, 소량의 탄소 재료에 의해 SiOx 입자에 양호한 균일성으로 도전성을 부여할 수 있다.In the case where the surface of SiO x is coated with a carbon material to form a composite, for example, the SiO x particles and the hydrocarbon-based gas are heated in a gas phase to cause carbon generated by pyrolysis of the hydrocarbon gas to be deposited on the surface of the particles . As described above, according to the vapor phase growth (CVD) method, the hydrocarbon-based gas widely spreads to every corner of the SiO x particles to form a thin uniform coating film (carbon material coating layer) containing a carbon material having conductivity on the surface of the particles It is possible to impart conductivity to SiO x particles with good uniformity by a small amount of carbon material.

탄소 재료로 피복된 SiOx의 제조에 있어서, CVD법의 처리 온도(분위기 온도)에 대해서는, 탄화수소계 가스의 종류에 따라서도 다르나, 통상, 600∼1200℃가 적당하고, 그 중에서도 700℃ 이상인 것이 바람직하며, 800℃ 이상인 것이 더 바람직하다. 처리 온도가 높은 쪽이 불순물의 잔존이 적고, 또한 도전성이 높은 탄소를 포함하는 피복층을 형성할 수 있기 때문이다.In the production of SiO x coated with a carbon material, the treatment temperature (atmospheric temperature) of the CVD method varies depending on the kind of the hydrocarbon-based gas, but is usually in the range of 600 to 1200 캜, More preferably 800 DEG C or higher. This is because a coating layer containing carbon having a small amount of impurities and having high conductivity can be formed at a higher treatment temperature.

상기 탄화수소계 가스의 액체 소스로서는, 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 메시틸렌 등을 이용할 수 있으나, 취급하기 쉬운 톨루엔이 특히 바람직하다. 이들을 기화시킴(예를 들면, 질소 가스로 버블링한다)으로써 탄화수소계 가스를 얻을 수 있다. 또한, 메탄 가스나 아세틸렌 가스 등을 이용할 수도 있다.As the liquid source of the hydrocarbon-based gas, toluene, benzene, xylene, mesitylene and the like can be used, but toluene which is easy to handle is particularly preferable. The hydrocarbon-based gas can be obtained by vaporizing them (for example, by bubbling them with nitrogen gas). Methane gas, acetylene gas, or the like may also be used.

또한, SiOx와 탄소 재료의 조립체를 제작하는 경우에는, SiOx가 분산매에 분산된 분산액을 준비하고, 그것을 분무하고 건조하여, 복수의 입자를 포함하는 조립체를 제작한다. 분산매로서는, 예를 들면, 에탄올 등을 이용할 수 있다. 분산액의 분무는 통상 50∼300℃의 분위기 내에서 행하는 것이 적당하다. 상기 방법 이외에도, 진동형이나 유성형의 볼밀이나 로드밀 등을 이용한 기계적인 방법에 의한 조립(造粒) 방법에 있어서도, SiOx와 탄소 재료의 조립체를 제작할 수 있다.In the case of manufacturing an assembly of SiO x and a carbon material, a dispersion in which SiO x is dispersed in a dispersion medium is prepared, sprayed, and dried to produce an assembly containing a plurality of particles. As the dispersion medium, for example, ethanol and the like can be used. The spraying of the dispersion liquid is suitably carried out usually in an atmosphere of 50 to 300 캜. In addition to the above method, an assembly of SiO x and a carbon material can also be produced in a method of granulation by a mechanical method using a vibrating or planetary ball mill or rod mill.

음극 합제층 중에 포함되는 전체 음극 활물질의 합계를 100질량%로 한 경우, 재료(S)(예를 들면, SiOx와 탄소 재료의 복합체)의 함유율은 5질량% 이상이고, 10질량% 이상인 것이 바람직하고, 50질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 재료(S)는 상술한 바와 같이, 흑연에 비해 비약적으로 고용량화를 실현할 수 있는 재료이므로, 음극 활물질 중에 소량이라도 포함됨으로써, 전지의 용량 향상 효과를 얻을 수 있다. 반면에 더 비약적으로 전지의 고용량화를 실현하기 위해서는, 음극 활물질 전량 중에, 재료(S)는 10질량% 이상 포함되어 있는 것이 바람직하다. 다양한 전지의 용도, 요구되는 특성에 맞춰 재료(S)의 함유량을 조정하면 된다. 또한, 후술하는 흑연 A 및 흑연 B에 의한 Li의 도입 효과(Li와 음극의 전기 화학적 접촉에 의한)를 발휘시키기 위해, 재료(S)의 비율은 99질량% 이하인 것이 바람직하고, 90질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 80질량% 이하인 것이 더 바람직하다.Not less than the sum of the negative electrode active material contained in the negative electrode material mixture layer when the 100% by weight, the material (S) content (for example, SiO x and a complex of a carbon material) is at least 5% by weight, 10% by weight And more preferably 50 mass% or more. As described above, the material S is a material capable of achieving a significantly high capacity as compared with graphite, so that even when a small amount of the material S is included in the negative electrode active material, the capacity improving effect of the battery can be obtained. On the other hand, in order to further realize the high capacity of the battery, it is preferable that the total amount of the negative electrode active material contains 10 mass% or more of the material (S). The content of the material (S) may be adjusted in accordance with the application of the various batteries and the required characteristics. The ratio of the material (S) is preferably 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, in order to exhibit the effect of introducing Li by electrochemical contact between Li and the cathode by graphite A and graphite B More preferably 80% by mass or less.

재료(S)의 평균 입자 지름은, 지나치게 작으면 재료(S)의 분산성이 저하하여 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않게 될 우려가 있다는 점, 재료(S)는 전지의 충방전에 따른 체적 변화가 크기 때문에, 평균 입자 지름이 지나치게 크면 팽창·수축에 의한 재료(S)의 붕괴가 생기기 쉬워진다(이 현상은 재료(S)의 용량 열화로 연결된다)는 점에서, 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.When the average particle diameter of the material (S) is too small, the dispersibility of the material (S) deteriorates and the effect of the present invention may not be sufficiently obtained. The material (S) An excessively large average particle diameter makes it easy for the material S to collapse due to expansion and contraction (this phenomenon is linked to the deterioration of the capacity of the material S.) Or less.

음극에는, 전술한 재료(S) 외에, 흑연 등의, Li의 전기 화학적인 흡장 및 방출이 가능한 탄소 재료를 함께 이용해도 된다. 특히, 평균 입자 지름이 15㎛ 초과 25㎛ 이하의 흑연 A와, 평균 입자 지름이 8㎛ 이상 15㎛ 이하이고, 흑연 입자의 표면이 비정질 탄소로 피복되어 있는 흑연 B를 병용하는 것이 바람직하다.In addition to the above-described material (S), a carbon material capable of electrochemically intercalating and deintercalating Li, such as graphite, may be used for the cathode. Particularly, graphite A having an average particle diameter of more than 15 μm and not more than 25 μm and graphite B having an average particle diameter of 8 μm or more and 15 μm or less and the surface of graphite particles coated with amorphous carbon are preferably used in combination.

흑연 A로서는, 통상의 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질로서 이용되는 천연 흑연이나 인조 흑연을 들 수 있다. 인조 흑연으로서는, 예를 들면, 코크스 또는 유기물을 2800℃ 이상에서 소성한 것, 또는 천연 흑연과 상기 코크스 또는 유기물을 혼합하여, 2800℃ 이상에서 열처리를 실시한 것, 나아가서는 코크스 또는 유기물을 2800℃ 이상에서 소성한 것을 상기 천연 흑연의 표면에 피복시킨 것 등을 들 수 있고, 아르곤 이온 레이저 라만 스펙트럼에 있어서의 1570∼1590㎝-1로 나타내어지는 피크 강도에 대한 1340∼1370㎝-1로 나타내어지는 피크 강도비인 R값이 0.05∼0.2가 되는 흑연을 사용할 수 있다. 또한, 평균 입자 지름이 전술한 범위 내에 있으면, 상기 흑연 A에는 2종 이상의 흑연을 병용해도 상관없다.Examples of the graphite A include natural graphite and artificial graphite which are used as a negative electrode active material of a conventional lithium ion secondary battery. Examples of the artificial graphite include those obtained by baking coke or an organic material at 2800 DEG C or higher or a mixture of natural graphite and the coke or an organic material and performing heat treatment at 2800 DEG C or higher, in and the like having been coated on the surface of the natural graphite that the firing, the argon ion laser Raman represented by 1340~1370㎝ -1 to the peak intensity expressed by 1570~1590㎝ -1 in the spectrum peak Graphite having an R value of 0.05 to 0.2 which is an intensity ratio can be used. When the average particle diameter is within the above-mentioned range, two or more types of graphite may be used in combination with the graphite A.

흑연 B는, 모입자가 되는 흑연 입자와, 그 표면을 피복하는 비정질 탄소로 구성되어 있다. 구체적으로는, 아르곤 이온 레이저 라만 스펙트럼에 있어서의 1570∼1590㎝-1로 나타내어지는 피크 강도에 대한 1340∼1370㎝-1로 나타내어지는 피크 강도비인 R값이 0.1∼0.7이 되는 흑연이다. R값은, 비정질 탄소의 충분한 피복량을 확보하기 위해, 0.3 이상이 보다 바람직하다. 또한, R값은, 비정질 탄소의 피복량이 지나치게 많으면 불가역 용량이 증대하므로, 0.6 이하가 바람직하다. 이와 같은 흑연 B는, 예를 들면 d002가 0.338㎚ 이하인 천연 흑연 또는 인조 흑연을 구형상으로 부형(賦形)한 흑연을 모재(모입자)로 하고, 그 표면을 유기 화합물로 피복하여, 800∼1500℃에서 소성한 후, 해쇄하고, 체를 통해 정립(整粒)함으로써 얻을 수 있다. 또한, 상기 모재를 피복하는 유기 화합물로서는, 방향족 탄화수소; 방향족 탄화수소를 가열 가압하에서 중축합하여 얻어지는 타르 또는 피치류; 방향족 탄화수소의 혼합물을 주성분으로 하는 타르, 피치 또는 아스팔트류; 등을 들 수 있다. 상기 모재를 상기 유기 화합물로 피복하기 위해서는, 상기 유기 화합물에 상기 모재를 함침·혼날(混捏)하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 프로판이나 아세틸렌 등의 탄화수소 가스를 열분해에 의해 탄소화하고, 이것을 d002가 0.338㎚ 이하인 흑연의 표면에 퇴적시키는 기상법에 의해서도, 흑연 B를 제작할 수 있다.Graphite B is composed of graphite particles that become the parent particles and amorphous carbon that covers the surface. Specifically, it is a graphite having an R value of 0.1 to 0.7 which is a peak intensity ratio expressed by 1340 to 1370 cm -1 with respect to a peak intensity expressed by 1570 to 1590 cm -1 in an argon ion laser Raman spectrum. The R value is more preferably 0.3 or more so as to secure a sufficient covering amount of the amorphous carbon. The R value is preferably 0.6 or less because the irreversible capacity increases when the amount of coating of amorphous carbon is excessively large. Such graphite B is, for example, natural graphite having a d 002 of 0.338 nm or less or graphite obtained by shaping artificial graphite into a spherical shape as a base material (parent particle), and its surface is coated with an organic compound to obtain 800 Firing at ~ 1500 ° C, followed by shredding, and sieving through a sieve. Examples of the organic compound coating the base material include aromatic hydrocarbons; Tar or pitch obtained by polycondensing aromatic hydrocarbons under heating and pressure; Tar, pitch or asphalt mainly containing a mixture of aromatic hydrocarbons; And the like. In order to coat the base material with the organic compound, a method of impregnating and kneading the base material with the organic compound may be employed. Graphite B can also be produced by a vapor phase method in which a hydrocarbon gas such as propane or acetylene is carbonized by thermal decomposition and deposited on the surface of graphite having d 002 of 0.338 nm or less.

또한, 상기의 흑연 B는, Li 이온의 수용성(受容性)(예를 들면, 전체 충전 용량에 대한 정전류 충전 용량의 비율로 수치화할 수 있다)이 높다. 따라서, 흑연 B를 병용한 경우의 리튬 이온 이차전지는, Li 이온의 수용성이 양호하고, 충방전 사이클 특성도 더 양호한 것이 된다. 전술한 바와 같이, 전기 화학적 접촉(단락)을 시킴으로써 재료(S)를 포함하는 음극에 Li를 도입시키는 경우, 상기 흑연 B를 병용하면, Li 도입의 불균일화를 억제할 수 있어 전지 특성의 개선이 도모되는 것이라고 생각하였다.The graphite B has a high water solubility (for example, it can be quantified in terms of the ratio of the constant current charging capacity to the total charging capacity) of the Li ion. Therefore, the lithium ion secondary battery in which graphite B is used in combination is excellent in water solubility of Li ions and has better charge / discharge cycle characteristics. As described above, when Li is introduced into the negative electrode containing the material (S) by electrochemical contact (short circuit), unevenness of introduction of Li can be suppressed when the graphite B is used in combination, I thought that it was planned.

그러나, 흑연 B를 단체(單體)로 이용하는 것만으로는 충분한 전지 특성의 개선을 얻을 수 없음을 알았다. 그것은 흑연 B가 전술과 같이 구형상으로 부활(賦活)한 흑연을 모재로 하고 있기 때문에, 흑연 B 단체에서는 입자간의 접점을 충분히 확보할 수 없는 개소가 존재하고, 이것이 원인으로 Li의 도입에 불균일이 발생하여, 음극 전체의 Li 이온의 수용성이 향상하지 않아, 전지 특성의 큰 개선에 이르지 않았다고 추측된다. 여기에서, 본 발명자들은, 평균 입자 지름이 흑연 B보다 높은, 구체적으로는 15㎛ 초과 25㎛ 이하인 흑연 A를 흑연 B와 병용함으로써, 전지 특성이 대폭 개선되는 것을 발견하였다. 구체적으로는, 음극이 함유하는 전체 음극 활물질 중에 있어서의 흑연 A 및 흑연 B의 합계 함유량을 20질량% 이상 99질량% 이하로 하고, 음극이 함유하는 전체 음극 활물질 중에 있어서의 흑연 B에 대한 흑연 A의 함유 비율(A/B)이 0.5 이상 4.5 이하로 한다. 이와 같이 흑연 A와 흑연 B를 병용함으로써, 흑연 B의 접점을 확보할 수 없는 개소가 감소하고, 즉 음극으로의 Li 이온의 도입 불균일이 감소함으로써, 흑연 B를 단체로 이용하는 것보다 Li 이온의 수용성이 높아진 것이 이유라고 추측하고 있다.However, it has been found that sufficient improvement of battery characteristics can not be obtained by simply using graphite B as a single material. Since graphite B is made of graphite activated as spherical in the above-described manner as described above, there is a place in graphite B that can not sufficiently secure the contact points between particles, and this causes the unevenness in the introduction of Li So that the water solubility of the Li ion in the whole of the negative electrode did not improve and it was presumed that the improvement of the battery characteristics did not reach a great improvement. Here, the inventors of the present invention have found that by using graphite A having an average particle diameter larger than graphite B, specifically, greater than 15 탆 and 25 탆 or less, with graphite B, battery characteristics are significantly improved. Specifically, the total content of graphite A and graphite B in the entire negative electrode active material contained in the negative electrode is 20 mass% or more and 99 mass% or less, and the graphite A to the graphite B in the total negative electrode active material contained in the negative electrode (A / B) of not less than 0.5 and not more than 4.5. By using the graphite A and the graphite B in combination in this manner, the points where the contact points of the graphite B can not be secured are reduced, that is, the nonuniformity of introduction of Li ions into the negative electrode is reduced, Is the reason for the increase.

또한, 흑연 A는, 입경(粒徑)이 지나치게 작으면, 비표면적이 과도하게 커지는(불가역 용량이 증대한다) 점에서, 그 입경이 너무 작지 않은 것이 바람직하다. 따라서, 흑연 A로서는 평균 입자 지름이 15㎛ 초과인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 흑연 B도, 입경이 지나치게 작으면, 표면을 피복하는 비정질 탄소의 피복량 등이 불규칙하고, 흑연 B의 특장을 충분히 발휘할 수 없게 되는 등의 이유가 있다는 점에서, 그 입경이 너무 작지 않은 것이 바람직하다. 따라서, 흑연 B로서는 평균 입자 지름이 8㎛ 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the particle size of the graphite A is not too small as the specific surface area becomes excessively large (the irreversible capacity increases) if the particle diameter is too small. Therefore, it is preferable to use graphite A having an average particle diameter of more than 15 mu m. In addition, graphite B has too small a particle diameter, and the coating amount of amorphous carbon covering the surface is irregular, and it is impossible to sufficiently exhibit the feature of graphite B, . Therefore, it is preferable to use graphite B having an average particle diameter of 8 mu m or more.

흑연(흑연 A, 흑연 B, 및 이들 이외의 흑연) 및 재료(S)의 평균 입자 지름은, 예를 들면, 레이저 산란 입도 분포계(예를 들면, 니키소주식회사 제품 마이크로 트랙 입도 분포 측정 장치 「HRA9320」)를 이용하여, 이들을 용해하거나 팽윤하거나 하지 않는 매체에, 이들의 입자를 분산시켜 측정한 입도 분포가 작은 입자로부터 적분 체적을 구하는 경우의 체적 기준의 적산분률에 있어서의 50% 지름의 값(D50%) 메디안 지름이다.The average particle diameter of graphite (graphite A, graphite B and other graphite) and the material S can be measured by a laser scattering particle size distribution meter (for example, a microtrack particle size distribution measuring apparatus " HRA9320 " manufactured by Hitachi Kasei Kogyo Co., Ltd.), a value of a 50% diameter in the integrated fraction based on the volume when the integral volume is obtained from the particles having a small particle size distribution measured by dispersing these particles in a medium which does not dissolve or swell them (D 50% ) is the median diameter.

흑연 A 및 흑연 B의 비표면적(BET법에 따른다. 장치예는 니혼벨사 제품 「벨소프미니」 등)은 1.0㎡/g 이상인 것이 바람직하고, 또한, 5.0㎡/g 이하인 것이 바람직하다.The specific surface area of graphite A and graphite B (according to the BET method) is preferably 1.0 m 2 / g or more, more preferably 5.0 m 2 / g or less, in the case of a device such as "Bellows Mini"

또한, 흑연 A 및 흑연 B의 결정 구조에 있어서의 c축 방향의 결정자의 크기:Lc는, 3㎚ 이상인 것이 바람직하고, 8㎚ 이상인 것이 보다 바람직하며, 25㎚ 이상인 것이 더 바람직하다. 이 범위이면 리튬 이온의 흡장·탈리가 보다 용이해지기 때문이다. 흑연의 Lc의 상한값은 특별히 한정되지 않으나, 통상 200㎚ 정도이다.The crystallite size in the c-axis direction in the crystal structure of graphite A and graphite B: Lc is preferably 3 nm or more, more preferably 8 nm or more, and still more preferably 25 nm or more. This range is preferable because the storage and removal of lithium ions are easier. The upper limit value of Lc of graphite is not particularly limited, but is usually about 200 nm.

또한, 음극 활물질에는, 전술한 재료(S)나 흑연 A 및 흑연 B 이외의 음극 활물질(예를 들면, 흑연 A와 동종의 것이고, 평균 입자 지름이 15㎛ 미만이거나, 또는 25㎛를 초과하는 흑연과 같이, 흑연 A 및 흑연 B에 해당하지 않는 흑연 등)이나, Si 또는 Sn의 단체, Si 또는 Sn을 포함하는 합금, Si 또는 Sn을 포함하는 산화물을, 본 발명의 효과를 저해하지 않을 정도로 사용할 수도 있다.The negative electrode active material is not limited to the above-described material (S), the negative electrode active material other than graphite A and graphite B (for example, graphite A which is the same kind as graphite A and has an average particle diameter of less than 15 mu m, , Graphite which does not correspond to graphite A and graphite B), an alloy of Si or Sn, an alloy containing Si or Sn, or an oxide containing Si or Sn to such an extent as not to impair the effect of the present invention It is possible.

음극 합제층에 관련되는 바인더로서는, 예를 들면, 음극의 사용 전위 범위에 있어서, Li에 대하여 전기 화학적으로 불활성이고, 다른 물질에 가능한 한 영향을 미치지 않는 재료가 선택된다. 구체적으로는, 예를 들면, 스티렌부타디엔고무(SBR), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐알코올(PVA), 메틸셀룰로오스, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리아크릴산, 및 이들의 유도체나 공중합체 등을 적합한 것으로서 들 수 있다. 이러한 바인더는 1종만을 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.As the binder related to the negative electrode material mixture layer, for example, a material which is electrochemically inactive to Li and does not affect other materials as much as possible in the range of the potential of the negative electrode is selected. Concretely, there can be mentioned, for example, styrene butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), carboxymethylcellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), methylcellulose, polyimide, polyamideimide, And derivatives and copolymers thereof, and the like. These binders may be used alone or in combination of two or more.

음극 합제층에는 추가로 도전조제로서 도전성 재료를 첨가해도 된다. 이와 같은 도전성 재료로서는, 전지 내에서 있어서 화학 변화를 일으키지 않는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 카본 블랙(서멀 블랙, 퍼니스 블랙, 채널 블랙, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙 등), 탄소 섬유, 금속 분말(구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 분말), 금속 섬유, 폴리페닐렌 유도체(일본 공개특허 특개소 59-20971호 공보에 기재된 것) 등의 재료를 1종 또는 2종 이상 이용할 수 있다. 이들 중에서도 카본 블랙을 이용하는 것이 바람직하고, 케첸 블랙이나 아세틸렌 블랙이 보다 바람직하다.A conductive material may be further added to the negative electrode mixture layer as a conductive auxiliary agent. Examples of such a conductive material include carbon black (thermal black, furnace black, channel black, ketjen black, acetylene black and the like), carbon fiber, metal powder (Such as copper, nickel, aluminum, and silver powder), metal fibers, and polyphenylene derivatives (described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-20971). Of these, carbon black is preferably used, and ketjen black and acetylene black are more preferable.

음극은, 예를 들면, 음극 활물질 및 바인더, 나아가서는 필요에 따라 도전조제를, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)이나 물 등의 용제에 분산시킨 음극 합제 함유 조성물을 조제하고(단, 바인더는 용제에 용해되어 있어도 된다), 이것을 집전체의 편면 또는 양면에 도포하여, 건조한 후에, 필요에 따라 캘린더 처리를 실시하는 공정을 거쳐 제조된다. 단, 음극의 제조 방법은, 상기의 방법에 제한되는 것이 아니며, 다른 제조 방법으로 제조해도 된다.The negative electrode is prepared by preparing a composition containing a negative electrode mixture in which a negative active material and a binder and, if necessary, a conductive auxiliary agent are dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) , And the binder may be dissolved in a solvent), and this is coated on one side or both sides of the current collector, dried, and then subjected to calendering if necessary. However, the method for producing the negative electrode is not limited to the above method, and may be produced by another manufacturing method.

음극 합제층의 두께는, 집전체의 편면당 10∼100㎛인 것이 바람직하다. 또한, 음극 합제층의 밀도(집전체에 적층한 단위 면적당의 음극 합제층의 질량과, 두께로부터 산출된다)는, 전지의 고용량화를 도모하는 의미에서 1.0g/㎤ 이상인 것이 바람직하고, 1.2g/㎤ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 음극 합제층의 밀도가 지나치게 높으면 비수전해액의 침투성이 저하되는 등의 악영향이 생기므로, 1.6g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 음극 합제층의 조성으로서는, 예를 들면, 음극 활물질의 양이 80∼99질량%인 것이 바람직하고, 바인더의 양이 0.5∼10질량%인 것이 바람직하며, 도전조제를 사용하는 경우에는 그 양이 1∼10질량%인 것이 바람직하다.The thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 10 to 100 占 퐉 per one side of the current collector. The density of the negative electrode material mixture layer (calculated from the mass and thickness of the negative electrode material mixture layer per unit area stacked on the current collector) is preferably 1.0 g / cm 3 or more, more preferably 1.2 g / Cm < 3 > or more. If the density of the negative electrode material mixture layer is too high, adverse effects such as lowering of the permeability of the nonaqueous electrolyte solution occur, and therefore, it is preferably 1.6 g / cm 3 or less. The composition of the negative electrode material mixture layer is preferably, for example, 80 to 99 mass% of the negative electrode active material, and preferably 0.5 to 10 mass% of the binder, The amount is preferably 1 to 10% by mass.

음극의 집전과 음극 합제층을 지지하기 위한 음극 집전체로서는, 예를 들면, 구리제나 니켈제의 박 등을 이용할 수 있다. 또한, 음극 집전체의 일방의 면으로부터 타방의 면으로 관통하는 관통 구멍을 가진 구리제나 니켈제의 박이나, 펀칭 메탈, 망, 익스팬드 메탈을 이용해도 된다. 음극 집전체의 두께의 상한은 30㎛인 것이 바람직하고, 기계적 강도를 확보하기 위해 하한은 4㎛인 것이 바람직하다.As the negative electrode collector for supporting the negative electrode collector and the negative electrode mixture layer, for example, a copper foil or a nickel foil can be used. It is also possible to use a copper or nickel foil having a through hole penetrating from one surface of the negative electrode current collector to the other surface, a punching metal, a mesh, or an expanded metal. The upper limit of the thickness of the negative electrode current collector is preferably 30 占 퐉, and the lower limit is preferably 4 占 퐉 to secure the mechanical strength.

집전체에 관통 구멍이 없는 박을 이용하면, 음극 합제층과 음극 집전체의 접촉 면적이 보다 커지기 때문에 음극 합제층이 팽창 수축하여 보다 양호하게 탈락을 방지할 수 있는 데다가, 기계적 강도를 확보할 수도 있기 때문에 바람직하다.When a foil having no through hole in the collector is used, since the contact area between the negative electrode mixture layer and the negative electrode collector becomes larger, the negative electrode material mixture layer expands and shrinks to prevent dropout more preferably, Therefore, it is desirable.

또한, 음극에는, 필요에 따라, 리튬 이온 이차전지 내의 다른 부재와 전기적으로 접속하기 위한 리드체를 통상의 방법에 따라 형성해도 된다.Further, a lead body for electrically connecting to another member in the lithium ion secondary battery may be formed on the cathode in accordance with a usual method, if necessary.

본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 양극에는, 예를 들면, 양극 활물질, 도전조제 및 바인더를 함유하는 양극 합제층을, 양극 집전체의 편면 또는 양면에 가지는 구조의 것을 사용할 수 있다.As the positive electrode relating to the lithium ion secondary battery of the present invention, for example, a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive auxiliary agent and a binder may be used in one side or both sides of the positive electrode current collector.

양극에 이용하는 양극 활물질은, Li와 Li 이외의 금속 M(Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Ge, Cr 등)으로 구성되는 금속 산화물(리튬 함유 천이 금속 산화물)이 사용된다. 이와 같은 리튬 함유 천이 금속 산화물의 구체예로서는, 예를 들면, LixCoO2, LixNiO2, LixMnO2, LixCoyNi1 - yO2, LixCoyM1 - yO2, LixNi1 - yMyO2, LixMnyNizCo1-y-zO2, LixMn2O4, LixMn2 - yMyO4 등을 들 수 있다. 단, 상기의 각 구조식 중에 있어서, M은 Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Ge 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 원소이고, 0≤x≤1.1, 0<y<1.0, 1.0<z<2.0이다.The positive electrode active material used for the positive electrode is a metal oxide (lithium-containing transition metal oxide) composed of Li and a metal M (Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Ge, Cr, Is used. Specific examples of such lithium-containing transition metal oxides include Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x Co y Ni 1 - y O 2 , Li x Co y M 1 - y O 2 , Li x Ni 1 - y M y O 2 , Li x Mn y Ni z Co 1 -yz O 2 , Li x Mn 2 O 4 , and Li x Mn 2 - y M y O 4 . In the above structural formulas, M is at least one metal element selected from the group consisting of Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Ge and Cr, 1.1, 0 < y < 1.0 and 1.0 < z < 2.0.

양극에 이용하는 도전조제로서는, 전지 내에서 화학적으로 안정한 것이면 된다. 예를 들면, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 그라파이트; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(상품명), 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본 블랙; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 알루미늄 가루 등의 금속 분말; 불화탄소; 산화아연; 티탄산 칼륨 등으로 이루어지는 도전성 위스커; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 유기 도전성 재료; 등을 들 수 있고, 이들을 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도 도전성이 높은 그라파이트와, 흡액성이 우수한 카본 블랙이 바람직하다. 또한, 도전조제의 형태로서는, 1차 입자에 한정되지 않고, 2차 응집체나, 체인 스트럭처 등의 집합체의 형태인 것도 이용할 수 있다. 이와 같은 집합체 쪽이 취급이 용이하여, 생산성이 양호해진다.The conductive auxiliary used for the positive electrode may be any one that is chemically stable in the battery. For example, graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as acetylene black, Ketjen black (trade name), channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as aluminum powder; Carbon fluoride; Zinc oxide; Conductive whiskers composed of potassium titanate and the like; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Organic conductive materials such as polyphenylene derivatives; These may be used singly or in combination of two or more kinds. Among these, graphite having high conductivity and carbon black having excellent liquid-absorbing property are preferable. As the form of the conductive auxiliary agent, not only primary particles but also secondary aggregates and aggregates such as chain structures can be used. Such assemblies are easy to handle, and productivity is improved.

또한, 양극 합제층에 관련되는 바인더에는, PVDF, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌〔P(VDF-CTFE)〕, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), SBR 등을 이용할 수 있다.PVDF, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene [P (VDF-CTFE)], polytetrafluoroethylene (PTFE), SBR and the like can be used as the binder relating to the positive electrode material mixture layer.

양극은, 예를 들면, 전술한 양극 활물질, 도전조제 및 바인더를, NMP 등의 용제에 분산시킨 페이스트상(狀)이나 슬러리상의 양극 합제 함유 조성물을 조제하고(단, 바인더는 용제에 용해되어 있어도 된다), 이것을 집전체의 편면 또는 양면에 도포하고, 건조한 후에, 필요에 따라 캘린더 처리를 실시하는 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 양극의 제조 방법은, 상기의 방법으로 제한되는 것은 아니며, 다른 제조 방법으로 제조할 수도 있다.The positive electrode is prepared by preparing a composition containing a positive electrode active material mixture in the form of a paste or slurry in which the above-mentioned positive electrode active material, conductive auxiliary agent and binder are dispersed in a solvent such as NMP (provided that the binder is dissolved in a solvent ), Which is then coated on one side or both sides of the current collector, dried, and subjected to calendering if necessary. The production method of the anode is not limited to the above method, but may be produced by another production method.

양극 합제층의 두께는, 예를 들면, 집전체의 편면당 10∼100㎛인 것이 바람직하다. 또한, 양극 합제층의 조성으로서는, 예를 들면, 양극 활물질의 양이 65∼95질량%인 것이 바람직하고, 바인더의 양이 1∼15질량%인 것이 바람직하며, 도전조제의 양이 3∼20질량%인 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness of the positive electrode material mixture layer is, for example, 10 to 100 占 퐉 per one side of the current collector. The amount of the positive electrode active material is preferably 65 to 95 mass%, the amount of the binder is preferably 1 to 15 mass%, and the amount of the conductive auxiliary is 3 to 20 % By mass.

양극 집전체는, 예를 들면 알루미늄제의 박 등을 들 수 있다. 또한, 양극 집전체의 일방의 면으로부터 타방의 면으로 관통하는 관통 구멍을 가진 알루미늄제의 박이나, 펀칭 메탈, 망, 익스팬드 메탈을 이용해도 된다. 양극 집전체의 두께의 상한은 30㎛인 것이 바람직하고, 기계적 강도를 확보하기 위해 하한은 4㎛인 것이 바람직하다.Examples of the positive electrode current collector include a foil made of aluminum and the like. It is also possible to use a foil made of aluminum, a punching metal, a mesh, or an expanded metal having a through hole penetrating from one surface to the other surface of the positive electrode collector. The upper limit of the thickness of the positive electrode collector is preferably 30 占 퐉, and the lower limit is preferably 4 占 퐉 to secure the mechanical strength.

또한, 양극에는, 필요에 따라, 리튬 이온 이차전지 내의 다른 부재와 전기적으로 접속하기 위한 리드체를, 통상의 방법에 따라 형성해도 된다.Further, a lead body for electrically connecting to another member in the lithium ion secondary battery may be formed on the anode by a conventional method, if necessary.

세퍼레이터는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트나 공중합 폴리에스테르 등의 폴리에스테르; 등으로 구성된 다공질막인 것이 바람직하다. 또한, 세퍼레이터는, 100∼140℃에 있어서, 그 구멍이 폐색되는 성질(즉 셧다운 기능)을 가지고 있는 것이 바람직하다. 그 때문에, 세퍼레이터는 융점, 즉, JⅠS K 7121의 규정에 준하여, 시차 주사 열량계(DSC)를 이용하여 측정되는 융해 온도가, 100∼140℃인 열가소성 수지를 성분으로 하는 것이 보다 바람직하고, 폴리에틸렌을 주성분으로 하는 단층의 다공질막이거나, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 2∼5층 적층한 적층 다공질막 등의 다공질막을 구성 요소로 하는 적층 다공질막인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 등의 폴리에틸렌보다 융점이 높은 수지를 혼합 또는 적층하여 이용하는 경우에는, 다공질막을 구성하는 수지로서 폴리에틸렌이 30질량% 이상인 것이 바람직하고, 50질량% 이상인 것이 보다 바람직하다.Examples of the separator include polyolefins such as polyethylene, polypropylene and ethylene-propylene copolymer; Polyesters such as polyethylene terephthalate and copolymerized polyesters; And the like. It is preferable that the separator has a property of closing the hole at 100 to 140 占 폚 (that is, a shutdown function). Therefore, it is more preferable that the separator comprises a thermoplastic resin having a melting point, that is, a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) of 100 to 140 占 폚, in accordance with JIS K 7121, Or a laminated porous film having as a constituent a porous film such as a laminated porous film in which two to five layers of polyethylene and polypropylene are laminated. In the case of mixing or laminating a resin having a melting point higher than that of polyethylene such as polyethylene and polypropylene, it is preferable that the resin constituting the porous film is polyethylene in an amount of 30 mass% or more, more preferably 50 mass% or more.

이와 같은 수지 다공질막으로서는, 예를 들면, 종래부터 알려져 있는 리튬 이온 이차전지 등에서 사용되고 있는 상기 예시의 열가소성 수지로 구성된 다공질막, 즉, 용제 추출법, 건식 또는 습식 연신법 등에 의해 제작된 이온 투과성의 다공질막을 이용할 수 있다.Examples of such a resin porous film include a porous film composed of the above-mentioned thermoplastic resin used in a conventionally known lithium ion secondary battery or the like, that is, an ion permeable porous film produced by a solvent extraction method, a dry or wet drawing method, Film can be used.

세퍼레이터의 평균 공경(孔徑)은 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이상이며, 바람직하게는 1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다.The average pore diameter of the separator is preferably 0.01 占 퐉 or more, more preferably 0.05 占 퐉 or more, preferably 1 占 퐉 or less, and more preferably 0.5 占 퐉 or less.

또한, 세퍼레이터의 특성으로서는, JIS P 8117에 준거한 방법으로 행하여지고, 0.879g/㎟의 압력하에서 100ml의 공기가 막을 투과하는 초수로 나타내어지는 걸리값이 10∼500sec인 것이 바람직하다. 투기도가 지나치게 크면 이온 투과성이 작아지고, 반면, 지나치게 작으면 세퍼레이터의 강도가 작아지는 경우가 있다. 또한, 세퍼레이터의 강도로서는, 직경 1㎜의 니들을 이용한 찌름 강도로 50g 이상인 것이 바람직하다. 이러한 찌름 강도가 지나치게 작으면, 리튬의 덴드라이트 결정이 발생한 경우에, 세퍼레이터의 찢어짐에 의한 단락이 발생하는 경우가 있다.The characteristics of the separator are preferably in accordance with JIS P 8117, and it is preferable that the gel value represented by the number of seconds that 100 ml of air permeates through the membrane under a pressure of 0.879 g / mm 2 is 10 to 500 seconds. If the air permeability is too large, the ion permeability becomes small. On the other hand, if the air permeability is too small, the strength of the separator may be reduced. The strength of the separator is preferably 50 g or more as the stamper strength using a needle having a diameter of 1 mm. If the penetration strength is too small, a short circuit may occur due to tearing of the separator when lithium dendrite crystals are generated.

상기 세퍼레이터로서, 열가소성 수지를 주체로 하는 다공질층(Ⅰ)과, 내열 온도가 150℃ 이상인 필러를 주체로서 포함하는 다공질층(Ⅱ)을 가지는 적층형의 세퍼레이터를 사용해도 된다. 상기 세퍼레이터는, 셧다운 특성과 내열성(내열 수축성) 및 높은 기계적 강도를 겸비하고 있다. 이 세퍼레이터가 나타내는 높은 기계적 강도가 충방전 사이클에 따른 음극의 팽창·수축에 대해 높은 내성을 나타내고, 세퍼레이터의 꼬임을 억제하여 음극과 세퍼레이터와 양극과의 사이의 밀착성을 유지하는 것이 기대된다.As the separator, a laminate type separator having a porous layer (I) mainly composed of a thermoplastic resin and a porous layer (II) containing a filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C or higher as a main component may be used. The separator has shutdown characteristics, heat resistance (heat shrinkability) and high mechanical strength. It is expected that the high mechanical strength exhibited by this separator exhibits high resistance to the expansion and contraction of the negative electrode in charge and discharge cycles and that the twisting of the separator is suppressed to maintain the adhesion between the negative electrode and the separator and the positive electrode.

본 명세서에 있어서, 「내열 온도가 150℃ 이상」이란, 적어도 150℃에 있어서 연화 등의 변형이 보이지 않는 것을 의미하고 있다.In the present specification, "heat-resistant temperature of 150 ° C or higher" means that no deformation such as softening is observed at 150 ° C or more.

세퍼레이터에 관련되는 다공질층(Ⅰ)은, 주로 셧다운 기능을 확보 하기 위한 것이고, 전지가 다공질층(Ⅰ)의 주체가 되는 성분인 열가소성 수지의 융점 이상에 도달하였을 때에는, 다공질층(Ⅰ)과 관련되는 열가소성 수지가 용융하여 세퍼레이터의 공공(空孔)을 막아, 전기 화학 반응의 진행을 억제하는 셧다운을 발생시킨다.The porous layer (I) related to the separator is mainly for securing a shutdown function. When the battery reaches the melting point or higher of the thermoplastic resin which is a main component of the porous layer (I), the porous layer The thermoplastic resin is melted to block the pores of the separator, thereby causing shutdown which suppresses the progress of the electrochemical reaction.

다공질층(Ⅰ)의 주체가 되는 열가소성 수지로서는, 융점, 즉, JⅠS K 7121의 규정에 준하여, 시차 주사 열량계(DSC)를 이용하여 측정되는 융해 온도가 140℃ 이하인 수지가 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들면 폴리에틸렌을 들 수 있다. 또한, 다공질층(Ⅰ)의 형태로서는, 전지용의 세퍼레이터로서 통상 이용되고 있는 미다공막이나, 부직포 등의 기재(基材)에 폴리에틸렌의 입자를 포함하는 분산액을 도포하고, 건조하는 등 하여 얻어지는 것 등의 시트 형상물을 들 수 있다. 여기에서, 다공질층(Ⅰ)의 구성 성분의 전체 체적 중〔공공 부분을 제외한 전체 체적. 세퍼레이터에 관련되는 다공질층(Ⅰ) 및 다공질층(Ⅱ)의 구성 성분의 체적 함유율에 관하여 이하 동일〕에 있어서, 주체가 되는 열가소성 수지의 체적 함유율은 50체적% 이상이고, 70체적% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 예를 들면, 다공질층(Ⅰ)을 상기 폴리에틸렌의 미다공막으로 형성하는 경우는, 열가소성 수지의 체적 함유율이 100체적%가 된다.The thermoplastic resin to be the main component of the porous layer (I) is preferably a resin having a melting point of not higher than 140 DEG C measured by a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with the melting point, that is, according to JIS K 7121, , For example, polyethylene. Examples of the form of the porous layer (I) include those obtained by applying a dispersion containing polyethylene particles to a base material such as a microporous membrane, a nonwoven fabric or the like which is generally used as a separator for a battery, and drying Of a sheet shape. Here, the total volume of the constituent components of the porous layer (I) (total volume excluding the void portion; The same shall apply hereinafter with respect to the volume content of the constituent components of the porous layer (I) and the porous layer (II) related to the separator), the volume content of the thermoplastic resin as a main body is 50% by volume or more and 70% desirable. Further, for example, when the porous layer (I) is formed of the microporous membrane of polyethylene, the volume ratio of the thermoplastic resin is 100 volume%.

세퍼레이터에 관련되는 다공질층(Ⅱ)은, 전지의 내부 온도가 상승하였을 때에도 양극과 음극의 직접 접촉에 의한 단락을 방지하는 기능을 구비한 것이고, 내열 온도가 150℃ 이상인 필러에 의해, 그 기능을 확보하고 있다. 즉, 전지가 고온이 된 경우에는, 비록 다공질층(Ⅰ)이 수축하여도, 수축되기 어려운 다공질층(Ⅱ)에 의해, 세퍼레이터가 열수축한 경우에 발생할 수 있는 양음극의 직접 접촉에 의한 단락을 방지할 수 있다. 또한, 이 내열성의 다공질층(Ⅱ)이 세퍼레이터의 골격으로서 작용하기 때문에, 다공질층(Ⅰ)의 열수축, 즉 세퍼레이터 전체의 열수축 자체도 억제할 수 있다.The porous layer (II) related to the separator has a function of preventing a short circuit due to direct contact between the positive electrode and the negative electrode even when the internal temperature of the battery rises. The function of the filler having a heat resistance temperature of 150 deg. . That is, when the battery is heated to a high temperature, a short circuit due to direct contact of the positive and negative electrodes, which may occur when the separator is thermally shrunk by the porous layer (II) which is difficult to shrink even if the porous layer (I) . Further, since the heat-resistant porous layer (II) acts as a skeleton of the separator, the heat shrinkage of the porous layer (I), that is, the heat shrinkage of the entire separator itself can be suppressed.

다공질층(Ⅱ)에 관련되는 필러는, 내열 온도가 150℃ 이상으로, 전지가 가지는 전해액에 대해 안정적이고, 추가로 전지의 작동 전압 범위에 있어서 산화 환원되기 어려운 전기 화학적으로 안정한 것이면, 무기 입자여도 유기 입자여도 되나, 분산 등의 점에서 미립자인 것이 바람직하고, 또한, 무기 산화물 입자, 보다 구체적으로는 알루미나, 실리카, 베마이트가 바람직하다. 알루미나, 실리카, 베마이트는 내산화성이 높고, 입경이나 형상을 원하는 수치 등으로 조정하는 것이 가능하기 때문에, 다공질층(Ⅱ)의 공공률을 양호한 정밀도로 제어하는 것이 용이해진다. 또한, 내열 온도가 150℃ 이상인 필러는, 예를 들면 상기 예시의 것을 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.The filler relating to the porous layer (II) has a heat-resistant temperature of 150 DEG C or higher and is stable to an electrolyte solution contained in the battery. If the electrolyte is electrochemically stable, which is difficult to be oxidized and reduced in the operating voltage range of the battery, It may be organic particles, but it is preferably fine particles in terms of dispersion and the like, and inorganic oxide particles, more specifically, alumina, silica and boehmite are preferable. Since alumina, silica and boehmite have high oxidation resistance and can adjust the particle size and shape to a desired value, it is easy to control the porosity of the porous layer (II) with good precision. As the filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C or higher, for example, the above-mentioned fillers may be used singly or two or more thereof may be used in combination.

다공질층(Ⅱ)에 있어서 상기 필러는 주체로서 포함되는 것이고, 체적 함유율은, 다공질층(Ⅱ)의 구성 성분의 전체 체적 중, 70체적% 이상이고, 80체적% 이상인 것이 바람직하며, 90체적% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 다공질층(Ⅱ)에는 통상 바인더를 함유시키기 때문에, 다공질층(Ⅱ)에 있어서의 상기 필러의 함유율은, 다공질층(Ⅱ)의 구성 성분의 전체 체적 중, 99체적% 이하인 것이 바람직하다.The content of the filler in the porous layer (II) is preferably 70 vol% or more, preferably 80 vol% or more, more preferably 90 vol% or more, Or more. The content of the filler in the porous layer (II) is preferably 99% by volume or less of the total volume of the constituent components of the porous layer (II), because the porous layer (II) usually contains a binder.

다공질층(Ⅱ)의 바인더에는 불소 수지(PVDF 등), 불소계 고무, SBR, CMC, 히드록시에틸셀룰로오스(HEC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리 N-비닐아세트아미드, 가교 아크릴 수지, 폴리우레탄, 에폭시 수지 등을 이용할 수 있다.The binder of the porous layer (II) may contain at least one selected from the group consisting of fluororesins (such as PVDF), fluorinated rubbers, SBR, CMC, hydroxyethyl cellulose (HEC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVP), poly N-vinylacetamide, crosslinked acrylic resin, polyurethane, epoxy resin and the like.

세퍼레이터(상기 적층형 세퍼레이터 및 그 이외의 세퍼레이터)의 두께는, 양극과 음극을 보다 확실하게 격리하는 관점에서 6㎛ 이상인 것이 바람직하고, 10㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 세퍼레이터가 지나치게 두꺼우면, 전지의 에너지 밀도가 저하되어 버리는 경우가 있기 때문에, 그 두께는 50㎛ 이하인 것이 바람직하고, 30㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.The thickness of the separator (the laminated separator and the other separator) is preferably 6 占 퐉 or more, more preferably 10 占 퐉 or more from the viewpoint of separating the positive electrode and the negative electrode more reliably. On the other hand, if the separator is too thick, the energy density of the battery may be lowered. Therefore, the thickness is preferably 50 탆 or less, more preferably 30 탆 or less.

또한, 다공질막(Ⅰ)의 두께〔다공질막(Ⅰ)이 복수 존재하는 경우에는 그 총 두께〕는 5∼30㎛인 것이 바람직하다. 또한, 다공질층(Ⅱ)의 두께〔다공질층(Ⅱ)이 복수 존재하는 경우에는 그 총 두께〕는 1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 2㎛ 이상인 것이 보다 바람직하며, 4㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 또한, 20㎛ 이하인 것이 바람직하고, 10㎛ 이하인 것이 보다 바람직하며, 6㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.It is preferable that the thickness of the porous membrane (I) (the total thickness when a plurality of porous membranes (I) exist) is 5 to 30 占 퐉. The thickness of the porous layer (II) (the total thickness when a plurality of porous layers (II) exist) is preferably at least 1 mu m, more preferably at least 2 mu m, even more preferably at least 4 mu m, , And preferably 20 m or less, more preferably 10 m or less, and even more preferably 6 m or less.

리튬 이온 이차전지에 관련되는 비수전해액에는, 리튬염을 유기 용매에 용해한 비수전해액을 사용할 수 있다.As the non-aqueous electrolyte relating to the lithium ion secondary battery, a nonaqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent can be used.

상기 비수전해액에 이용하는 유기 용매로서는, 상기의 리튬염을 용해하고, 전지로서 사용되는 전압 범위에서 분해 등의 부반응을 일으키지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌 카보네이트 등의 고리 형상 카보네이트; 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트 등의 사슬 형상 카보네이트; 프로피온산 메틸 등의 사슬 형상 에스테르; γ-부티로락톤 등의 고리 형상 에스테르; 디메톡시에탄, 디에틸에테르, 1,3-디옥소란, 디글라임, 트리글라임, 테트라글라임 등의 사슬 형상 에테르; 디옥산, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 고리 형상 에테르; 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 메톡시프로피오니트릴 등의 니트릴류; 에틸렌글리콜설파이트 등의 아황산 에스테르류; 등을 들 수 있고, 이들은 2종 이상 혼합하여 이용할 수도 있다. 보다 양호한 특성의 전지로 하기 위해서는, 에틸렌카보네이트와 사슬 형상 카보네이트의 혼합 용매 등과 같이, 높은 도전율을 얻을 수 있는 조합으로 이용하는 것이 바람직하다.The organic solvent used in the nonaqueous electrolyte solution is not particularly limited as long as it dissolves the lithium salt described above and does not cause side reactions such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate; Chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate; Chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as? -butyrolactone; Chain ethers such as dimethoxyethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; Cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; Nitriles such as acetonitrile, propionitrile and methoxypropionitrile; Sulfurous acid esters such as ethylene glycol sulfite; These may be used in combination of two or more. In order to obtain a cell having better characteristics, it is preferable to use a combination such that a high conductivity can be obtained, such as a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate.

상기 비수전해액에 이용하는 리튬염으로서는, 용매 중에서 해리하여 리튬 이온을 형성하고, 전지로서 사용되는 전압 범위에서 분해 등의 부반응을 일으키기 어려운 것이면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiSbF6 등의 무기 리튬염; LiCF3SO3, LiCF3CO2, Li2C2F4(SO3)2, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiCnF2n + 1SO3(2≤n≤7), LiN(RfOSO2)2〔여기서, Rf는 플루오로알킬기〕 등의 유기 리튬염; 등을 이용할 수 있다.The lithium salt used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form lithium ions and it is difficult to cause side reactions such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 and LiSbF 6 ; LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, Li 2 C 2 F 4 (SO 3) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiC (CF 3 SO 2) 3, LiC n F 2n + 1 SO 3 (2 ≤n≤7), LiN (RfOSO 2) 2 [wherein, Rf is a fluoroalkyl group] the organic lithium salts such as; .

이 리튬염의 비수전해액 중의 농도로서는 0.5∼1.5mol/L로 하는 것이 바람직하고, 0.9∼1.25mol/L로 하는 것이 보다 바람직하다.The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 to 1.5 mol / L, more preferably 0.9 to 1.25 mol / L.

또한, 비수전해액에는, 충방전 사이클 특성의 가일층의 개선이나, 고온 저장성이나 과충전 방지 등의 안전성을 향상시킬 목적으로, 비닐렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트, 무수산, 술폰산에스테르, 디니트릴, 1,3-프로판술톤, 디페닐디술피드, 시클로헥실벤젠, 비페닐, 플루오로벤젠, t-부틸벤젠, 포스포노아세테이트류 화합물, 1,3-디옥산 등의 첨가제(이들의 유도체도 포함한다)를 적절히 추가할 수도 있다.The nonaqueous electrolytic solution may contain at least one selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, anhydrous acid, sulfonic acid ester, dinitrile, 1,3-diol, 1,3-propanediol, (Including derivatives thereof) such as benzene, toluene, xylene, propane, propane, diphenyl disulfide, cyclohexylbenzene, biphenyl, fluorobenzene, t-butylbenzene, phosphonoacetate compounds and 1,3- It can also be added.

또한, 비수전해액에는, 폴리머 등의 공지의 겔화제를 첨가하여 겔화한 것(겔상 전해질)을 이용할 수도 있다.A non-aqueous electrolyte solution may also be prepared by adding a known gelling agent such as a polymer to gelation (gel electrolyte).

종래의 리튬 이온 이차전지에 있어서, 음극과 양극은, 세퍼레이터를 개재하여 포갠 적층체(적층 전극체)나, 이 적층체를 추가로 소용돌이 형상으로 권회(卷回)한 권회체(권회 전극체)가 이용되고 있다. 적층 전극체의 경우에는, 권회 전극체에 비해, 전지의 충방전에 의해 음극의 체적이 변화하여도, 양극과의 사이의 거리를 유지하기 쉽기 때문에, 전지 특성이 보다 양호하게 유지된다. 이러한 이유로, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에서는 적층 전극체를 사용한다.In a conventional lithium ion secondary battery, the negative electrode and the positive electrode are laminated by a separator (laminated electrode body), a wound body (wound electrode body) obtained by further winding the laminate in a spiral shape, Is used. In the case of the laminated electrode body, even when the volume of the negative electrode is changed by charging / discharging of the battery, the distance between the electrode and the positive electrode is easier to maintain, so that battery characteristics are better maintained. For this reason, in the lithium ion secondary battery of the present invention, a laminated electrode body is used.

본 발명의 리튬 이온 이차전지는, 음극(음극 합제층)으로 Li 이온을 도프하기 위한 제 3 전극을 가지고 있다. 제 3 전극은, 적어도 일부가 적층 전극체의 상기 단면과 대향하도록 배치되고, 음극과 전기적으로 도통하고 있다. 그리고, 전지의 조립(組立)에 사용되는 단계의 제 3 전극은, 적층 전극체의 상기 단면과 대향하는 것이 예정되는 위치에, Li 이온 도프용의 Li 공급원을 가지고 있다.The lithium ion secondary battery of the present invention has a third electrode for doping Li ions into a negative electrode (negative electrode mixture layer). The third electrode is disposed so that at least a part of the third electrode faces the end face of the laminated electrode body, and is electrically connected to the cathode. The third electrode in the step of assembling the battery has a Li source for Li ion doping at a position where it is intended to face the end face of the laminated electrode body.

여기에서, 적층 전극체에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 1에는, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 양극의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도를 나타내고, 도 2에는, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 음극의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도를 나타내고 있다. 도 1에 나타내는 양극(10)은, 양극 집전체(12)(알루미늄제의 금속박 등)의 양면에 양극 합제층(11)을 가지고 있고, 양극 탭부(13)를 가지고 있다. 또한, 도 2에 나타내는 음극(20)은, 음극 집전체(22)(구리제의 금속박 등)의 양면에 음극 합제층(21)을 가지고 있고, 음극 탭부(23)를 가지고 있다.Here, the laminated electrode body will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a plan view schematically showing an example of an anode related to the lithium ion secondary battery of the present invention, and Fig. 2 is a plan view schematically showing an example of a cathode relating to the lithium ion secondary battery of the present invention Respectively. The positive electrode 10 shown in Fig. 1 has a positive electrode mixture layer 11 on both surfaces of a positive electrode collector 12 (a metal foil made of aluminum or the like), and has a positive electrode tab portion 13. The negative electrode 20 shown in Fig. 2 has a negative electrode mixture layer 21 on both surfaces of a negative electrode collector 22 (a metal foil made of copper, etc.) and has a negative electrode tab portion 23.

도 3은, 본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 적층 전극체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 적층 전극체(50)는, 도 2에 나타내는 형태의 음극(20), 세퍼레이터(40), 도 1에 나타내는 형태의 양극(10), 세퍼레이터(40), 음극(20)·····과, 양극(10)과 음극(20)이 세퍼레이터(40)를 개재하여 적층되어 형성되어 있다. 여기에서, 적층 전극체(50)의 단면이란, 양극(10), 음극(20) 및 세퍼레이터(40)의 적층 방향과 평행한 면이다(예를 들면 도 3에서는 점선의 가상면(210)으로 나타내고 있다). 또한, 적층 전극체의 적층 방향과 수직한 면을 적층 전극체의 평면(도 3 중의 면 211)이라고 부른다. 도 3에 나타내는 적층 전극체(50)에서는, 세퍼레이터(40)는 양극(10)과 음극(20)의 사이에 1매씩 배치하고 있으나, 장척(長尺) 형상의 세퍼레이터를 Z자 모양으로 절곡하여, 그 사이에 양극 및 음극을 배치하도록 해도 된다. 또한, 적층 전극체에 있어서의 전극의 매수도, 도 3에 나타내는 바와 같이 음극 3매 및 양극 2매로 한정되는 것은 아니다. 또한, 복수의 양극 탭부(13) 및 음극 탭부(23)는, 각각 양극 외부 단자 및 음극 외부 단자에 접속되어 있어도 되나, 도 3(및 후기하는 도 5)에서는 생략하고 있다.3 is a perspective view schematically showing an example of a laminated electrode body related to the lithium ion secondary battery of the present invention. The laminated electrode assembly 50 includes a negative electrode 20, a separator 40, a positive electrode 10, a separator 40, a negative electrode 20, , And an anode 10 and a cathode 20 are laminated via a separator 40. As shown in Fig. Here, the cross section of the laminated electrode body 50 is a plane parallel to the lamination direction of the positive electrode 10, the negative electrode 20 and the separator 40 (for example, in FIG. 3, Respectively. The plane perpendicular to the lamination direction of the laminated electrode bodies is referred to as a plane (the plane 211 in Fig. 3) of the laminated electrode body. In the laminated electrode assembly 50 shown in Fig. 3, the separators 40 are disposed one by one between the positive electrode 10 and the negative electrode 20, but the elongated separator is bent in a Z- , And the anode and the cathode may be disposed therebetween. The number of electrodes in the laminated electrode body is not limited to three cathodes and two anodes as shown in Fig. The plurality of positive electrode tab portions 13 and the negative electrode tab portions 23 may be connected to the positive electrode outer terminal and the negative electrode outer terminal, respectively, but they are omitted in FIG. 3 (and later FIG. 5).

도 3에서는, 적층 전극체(50)의 단면(210) 및 평면(211)은, 각각 1면씩밖에 나타내고 있지 않으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 적층 전극체(50)의 단면(210)은 도 3의 점선 가상면의 반대면에도 존재하고, 적층 전극체(50)의 평면(211)도 그러하다. 적층 전극체의 단면은, 도 3에서는 평면이나, 전극의 형상에 따라서는 곡면이어도 된다. 적층 전극체의 평면은 양극, 음극, 세퍼레이터의 어느 것의 편면이 그것에 해당하게 된다.3, the cross section 210 of the laminated electrode body 50 and the plane 211 are shown only on one side, but the present invention is not limited thereto. For example, the cross section 210 of the laminated electrode body 50 3, and the plane 211 of the laminated electrode body 50 is also the same. The cross section of the laminated electrode body may be a plane in Fig. 3, or a curved surface depending on the shape of the electrode. The plane of the laminated electrode body corresponds to one of the positive electrode, the negative electrode and the separator.

또한, 도 3에서는, 적층 전극체(50)의 최외층의 2매의 전극을 모두 음극(20)으로 하고 있으나, 어느 일방을 양극으로 하거나, 양방을 양극으로 할 수도 있다.In Fig. 3, the two electrodes on the outermost layer of the laminated electrode body 50 are all made of the cathode 20, but either one of them may be used as a positive electrode, or both electrodes may be used as a positive electrode.

도 4에는, 제 3 전극의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도를 나타내고 있다. 제 3 전극(30)은, 제 3 전극 집전체(32)와 2개의 Li 공급원(33, 33)을 가지고 있다. 그리고, 제 3 전극 집전체(32)는, 2개의 Li 공급원(33, 33)이 각각 내측이 되도록, 알파벳 C자 형상으로 절곡되어 있다. 또한, 도면 중 좌측의 Li 공급원(33)은 점선으로 나타내고 있는데, 이것은, 도시하고 있는 제 3 전극 집전체(32)의 이면에 Li 공급원(33)이 배치되어 있는 것을 의미하고 있다. 또한, 도 4에 나타내는 제 3 전극 집전체(32)는 제 3 전극 탭부(31)를 가지고 있다.Fig. 4 is a perspective view schematically showing an example of the third electrode. The third electrode 30 has a third electrode current collector 32 and two Li sources 33 and 33. The third electrode current collector 32 is bent in an alphabet C shape so that the two Li supply sources 33 and 33 are inwardly inward. The Li supply source 33 on the left side in the drawing is indicated by a dotted line, which means that the Li supply source 33 is disposed on the back surface of the third electrode collector 32 shown in the figure. The third electrode collector 32 shown in Fig. 4 has a third electrode tab portion 31. Fig.

도 5에는, 도 3에 나타내는 적층 전극체(50)에 도 4에 나타내는 제 3 전극(30)을 합친 상태를 나타내는 사시도를 나타내고 있다. 제 3 전극(30)은, 2개의 Li 공급원(33, 33)이, 적층 전극체(50)의 2개의 단면의 각각과 대향하도록, 적층 전극체(50)의 외측에 배치되어 있다.Fig. 5 is a perspective view showing a state in which the third electrode 30 shown in Fig. 4 is combined with the laminated electrode body 50 shown in Fig. The third electrode 30 is disposed outside the laminated electrode body 50 such that the two Li supply sources 33 and 33 are opposed to each of the two end faces of the laminated electrode body 50.

또한, 도 4 및 도 5에 있어서는, Li 공급원(33, 33)을 제 3 전극 집전체(32)의 양단면(兩端面)에 각각 배치하고 있으나, 편방의 면에만 배치하고 있어도 되고, 적층 전극체(50)의 상측(도면 중 상측) 또는 하측(도면 중 하측)의 단면과 대향하는 개소에 배치해도 된다.4 and 5, the Li supply sources 33 and 33 are disposed on both end faces of the third electrode current collector 32, but they may be disposed only on the face of the bundle, (The upper side in the figure) or the lower side (the lower side in the figure) of the body 50. [

본 발명과 같이 음극 활물질로서 재료(S)를 이용하는 경우, 재료(S)는 불가역 용량이 비교적 높기 때문에, 미리 Li 이온을 음극에 도입하는 것이 바람직하다. 적층 전극체를 가지는 전기 화학 소자에서는, 통상, 양음극의 합제층을 관통 구멍을 갖는 금속박으로 이루어지는 집전체에 설치하고, 합제층면과 Li를 대면하도록 배치(본 발명에서 말하는 곳의, 적층 전극체의 평면에 Li원을 면대향)시킴으로써, Li 이온이 합제층과 관통 구멍을 갖는 금속박을 통과하여, 적층 전극체의 모든 음극 합제층으로 Li 이온을 도입시켰다. 그 경우 Li 이온은 반드시 Li원과 가장 가까운 음극을 개재하여 전지 내의 다른 음극으로 확산해가게 된다. 재료(S)는 Li 이온을 많이 받아들일 수 있는 만큼, Li 이온 수용에 따른 팽창이 현저하기 때문에, Li 이온의 도입량이 제일 많은 음극(대부분은 Li원에 제일 가까운 음극)의 합제층은, 국소적으로 Li 이온이 도입되어 합제층이 크게 팽창하여 데미지를 받고, 때로는 음극 집전체와 접착 상태를 유지할 수 없게 되어 음극 집전체로부터 탈락한다는 문제가 있었다.When the material (S) is used as the negative electrode active material as in the present invention, the material (S) has a relatively high irreversible capacity, and therefore it is preferable to previously introduce Li ions into the negative electrode. In an electrochemical device having a laminated electrode body, a mixture layer of positive cathodes is usually provided on a current collector made of a metal foil having through holes, and the mixture layer surface is arranged so as to face Li (in the present invention, The Li ion was passed through the metal foil having the mixture layer and the through hole to introduce Li ions into all the negative electrode mixture layers of the laminated electrode body. In this case, Li ions must diffuse to other cathodes in the battery through the cathode closest to the Li source. Since the material S can receive a large amount of Li ions, the expansion due to the Li ions is remarkable. Therefore, the mixed layer of the negative electrode (most of which is the anode closest to the Li source) There is a problem in that Li ion is introduced into the mixture layer and the mixture layer is greatly expanded to be damaged and sometimes can not maintain the state of adhesion with the negative electrode collector and fall off from the negative electrode collector.

그래서, 본 발명에서는, Li 공급원을 적층 전극체의 단면에 배치하는 것으로 하고, 이로 인해 음극 합제층 중에 Li 이온을 도입하는 수단을 발견하였다. 이와 같은 수단을 채용하면, 충방전에 따른 팽창 수축의 현저한 재료를 음극 활물질에 이용하여도, 1개의 음극에 국소적으로 많은 Li 이온이 도입되는 경우가 없기 때문에, 음극 집전체로부터의 음극 합제층의 탈락을 억제할 수 있고, 또한, Li원과 각 음극과의 거리는 동일하여, 극단적으로 팽창의 데미지를 받는 음극이 없기 때문에, 전지의 충방전 사이클 특성의 열화를 억제하는 것이 가능해진다.Thus, in the present invention, a means for introducing Li ions into the negative electrode mixture layer is found by arranging the Li supply source on the end face of the laminated electrode body. When such a means is employed, there is no case where a large amount of Li ions is locally introduced into one negative electrode even when a material having a significant expansion and shrinkage due to charging and discharging is used for the negative electrode active material. Therefore, And the distance between the Li source and each of the cathodes is the same, and there is no negative electrode which is extremely damaged by the expansion. Therefore, deterioration of the charge-discharge cycle characteristics of the battery can be suppressed.

또한, 양극, 음극의 집전체에 관통 구멍이 설치되어 있지 않은 금속박을 이용한 경우, 관통 구멍을 설치한 경우와 비교하여 강도가 향상하고, 음극 집전체에 대해서는 합제층과의 접착 면적이 증가하므로 음극 합제층의 탈락의 억제에 기여한다.In the case of using a metal foil in which the through holes are not provided in the collectors of the positive and negative electrodes, the strength is improved as compared with the case where the through holes are provided, And contributes to suppression of dropout of the compound layer.

제 3 전극은, 예를 들면 구리나 니켈 등의 금속박(일방의 면으로부터 타방의 면으로 관통하는 관통 구멍을 가진 것도 포함한다), 펀칭 메탈, 망, 익스팬드 메탈 등을 집전체로 하고, 제 3 전극 집전체에 소정량의 Li박(Li 공급원이 되는 Li박. 금속 Li박과 Li 합금박을 포함한다. 이하 동일)을 압착함으로써 제작할 수 있다. 물론, 제 3 전극 집전체에 Li박을 압착한 후, Li가 소정량이 되도록 제 3 전극 집전체를 잘라냄으로써 제 3 전극을 제작해도 된다.The third electrode may be made of a metal foil such as copper or nickel (including one having a through hole penetrating from one surface to the other surface), a punching metal, a mesh, an expanded metal, A predetermined amount of Li foil (including Li foil, metal Li foil and Li alloy foil, which are sources of Li, is included in the three-electrode current collector, the same applies hereinafter). Of course, after the Li foil is pressed on the third electrode current collector, the third electrode collector may be cut out so that Li is a predetermined amount.

제 3 전극 집전체에 Li박을 압착하여 형성한 제 3 전극은, 예를 들면 제 3 전극 집전체가 가지는 탭부와, 적층 전극체의 음극이 가지는 탭부를 용접함으로써, 적층 전극체의 음극과 전기적으로 도통할 수 있다. 제 3 전극은, 적층 전극체의 음극과 전기적으로 도통되어 있으면, 그 수법이나 형태에 제한은 없고, 용접 이외의 방법으로 전기적 도통이 확보되어 있어도 된다.The third electrode formed by pressing the Li foil on the third electrode collector can be formed by welding a tab portion of a third electrode current collector and a tab portion of a negative electrode of the laminate electrode body to a . As long as the third electrode is electrically connected to the cathode of the laminated electrode body, there is no limitation to the method and the form, and electrical conduction may be ensured by a method other than welding.

음극으로의 Li 이온의 도프가 완료된 리튬 이온 이차전지 내에 있어서는, 제 3 전극은 잔존하고 있으나, 제 3 전극에 설치한 Li 공급원은 일부가 잔존하거나 또는 전부가 소실되어 있다.In the lithium ion secondary battery in which the Li ion doping to the cathode is completed, the third electrode remains, but a part of the Li supply source provided on the third electrode remains or is completely destroyed.

본 발명의 리튬 이온 이차전지에 관련되는 외장체에는, 금속 라미네이트 필름 외장체를 사용하는 것이 바람직하다. 금속 라미네이트 필름 외장체는, 예를 들면 금속제의 외장캔에 비해 변형이 용이하다는 점에서, 전지의 충전에 의해 음극이 팽창하여도, 음극 합제층이나 음극 집전체의 파괴가 발생하기 어렵기 때문이다.It is preferable to use a metal laminate film sheath for an external body related to the lithium ion secondary battery of the present invention. The metal laminate film sheath is easier to deform than, for example, a metal can sheer, and therefore, even if the negative electrode is expanded due to charging of the battery, breakage of the negative electrode mixture layer and the negative electrode collector is unlikely to occur .

금속 라미네이트 필름 외장체를 구성하는 금속 라미네이트 필름으로서는, 예를 들면, 외장 수지층/금속층/내장 수지층으로 이루어지는 3층 구조의 금속 라미네이트 필름이 사용된다.As the metal laminate film constituting the metal laminate film sheath, for example, a metal laminate film having a three-layer structure composed of an outer resin layer / a metal layer / a built-in resin layer is used.

금속 라미네이트 필름에 있어서의 금속층으로서는 알루미늄 필름, 스테인리스강 필름 등이, 내장 수지층으로서는 열융착 수지(예를 들면, 110∼165℃ 정도의 온도에서 열융착성을 발현하는 변성 폴리올레핀 아이오노머 등)로 구성된 필름을 들 수 있다. 또한, 금속 라미네이트 필름의 외장 수지층으로서는, 나일론 필름(나일론 66 필름 등), 폴리에스테르 필름(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등) 등을 들 수 있다.As the metal layer in the metal laminate film, an aluminum film, a stainless steel film, or the like can be used. As the internal resin layer, a thermally fusible resin (for example, a modified polyolefin ionomer that exhibits thermal fusion at a temperature of about 110 to 165 DEG C) And a constituted film. Examples of the exterior resin layer of the metal laminate film include nylon film (nylon 66 film and the like) and polyester film (polyethylene terephthalate film and the like).

금속 라미네이트 필름에 있어서는, 금속층의 두께는 10∼150㎛인 것이 바람직하고, 내장 수지층의 두께는 20∼100㎛인 것이 바람직하며, 외장 수지층의 두께는 20∼100㎛인 것이 바람직하다.In the metal laminate film, the thickness of the metal layer is preferably 10 to 150 mu m, the thickness of the built-in resin layer is preferably 20 to 100 mu m, and the thickness of the external resin layer is preferably 20 to 100 mu m.

외장체의 형상에 대해서는 특별히 제한은 없으나, 예를 들면, 평면에서 볼 때 3각형, 4각형, 5각형, 6각형, 7각형, 8각형 등의 다각형인 것을 들 수 있고, 평면에서 볼 때 4각형(직사각형 또는 정방형)이 일반적이다. 또한, 외장체의 사이즈에 대해서도 특별히 제한은 없고, 소위 박형(薄形)이나 대형 등의 다양한 사이즈로 할 수 있다.The shape of the outer body is not particularly limited, and examples thereof include polygons such as triangular, tetragonal, pentagonal, hexagonal, hexagonal, and octagonal in plan view. Squares (rectangles or squares) are common. The size of the outer body is not particularly limited, and various sizes such as a so-called thin shape and a large size can be used.

금속 라미네이트 필름 외장체는, 1매의 금속 라미네이트 필름을 둘로 접어 구성한 것이어도 되고, 2매의 금속 라미네이트 필름을 포개어 구성한 것이어도 된다.The metal laminate film sheath may be formed by folding one metal laminate film in two, or by stacking two metal laminate films.

또한, 외장체의 평면 형상이 다각형인 경우, 양극 외부 단자를 인출하는 변과 음극 외부 단자를 인출하는 변은 동일한 변이어도 되고, 다른 변이어도 된다.When the planar shape of the casing is polygonal, the sides for drawing out the positive and negative external terminals may be the same or different.

외장체에 있어서의 열융착부의 폭은 5∼20㎜로 하는 것이 바람직하다.The width of the heat-sealed portion in the outer body is preferably 5 to 20 mm.

본 발명의 리튬 이온 이차전지는, 종래의 리튬 이온 이차전지와 동일하게 충전의 상한 전압을 4.2V 정도로 하여 사용할 수도 있으나, 충전의 상한 전압을, 이보다 높은 4.4V 이상으로 설정하여 사용하는 것도 가능하고, 이로 인해 고용량화를 도모하면서, 장기에 걸쳐 반복 사용하여도, 안정적으로 우수한 특성을 발휘하는 것이 가능하다. 또한, 리튬 이온 이차전지의 충전의 상한 전압은 4.7V 이하인 것이 바람직하다.In the lithium ion secondary battery of the present invention, the upper limit voltage of charging may be set to about 4.2 V as in the conventional lithium ion secondary battery, but it is also possible to set the upper limit voltage of charging to 4.4 V or higher Thus, it is possible to stably exhibit excellent characteristics even when repeatedly used for a long period of time while aiming at high capacity. The upper limit of the charging of the lithium ion secondary battery is preferably 4.7 V or less.

본 발명의 리튬 이온 이차전지는, 종래부터 알려져 있는 리튬 이온 이차전지와 동일한 용도에 적용할 수 있다.The lithium ion secondary battery of the present invention can be applied to the same application as a conventionally known lithium ion secondary battery.

[실시예][Example]

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 서술한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 또한, 표 1에, 실시예에서 사용한 음극 활물질(SiO, SiO의 표면을 탄소 재료로 피복한 복합체, 및 흑연)의 여러 물성을 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention. Table 1 shows various physical properties of the negative electrode active material (composite material obtained by coating the surfaces of SiO and SiO with a carbon material and graphite) used in Examples.

(실시예 1)(Example 1)

<양극의 제작><Fabrication of positive electrode>

양극 활물질인 LiCoO2:96.5질량부와, 바인더인 P(VDF-CTFE)를 10질량%의 농도로 포함하는 NMP 용액:20질량부와, 도전조제인 아세틸렌 블랙:1.5질량부를, 2축 혼련기를 이용하여 혼련하고, 추가로 NMP를 첨가하여 점도를 조절하여, 양극 합제 함유 페이스트를 조제하였다. 이 페이스트를, 두께가 15㎛인 알루미늄박의 양면에 도포하고, 120℃에서 12시간의 진공 건조를 행하여, 알루미늄박의 양면에 양극 합제층을 형성하고, 프레스 처리를 행하고, 소정의 크기로 절단하여, 띠 형상의 양극을 얻었다. 또한, 알루미늄박으로의 양극 합제 함유 페이스트의 도포시에는, 알루미늄박의 일부가 노출되도록 하고, 표면에서 도포부로 한 개소는 이면도 도포부로 하였다. 얻어진 양극의 양극 합제층의 두께(알루미늄박의 양면에 양극 합제층을 형성한 것에서는 편면당 두께)는 55㎛였다.A LiCoO 2 positive electrode active material: 96.5 parts by weight, NMP solution containing a binder, P (VDF-CTFE) at a concentration of 10% by mass: 20 parts by mass, and a conductive auxiliary agent of acetylene black, 1.5 parts by mass, an twin screw kneading , And further NMP was added to adjust the viscosity to prepare a paste containing the positive electrode mixture. This paste was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 탆 and vacuum dried at 120 캜 for 12 hours to form a positive electrode material mixture layer on both sides of the aluminum foil, Thus, a strip-shaped positive electrode was obtained. When the paste containing the positive electrode material mixture was applied to the aluminum foil, a portion of the aluminum foil was exposed, and a part of the aluminum foil was applied as a coating portion on the surface. The thickness of the positive electrode mixture layer of the obtained positive electrode (the thickness per side of the positive electrode mixture layer formed on both sides of the aluminum foil) was 55 μm.

알루미늄박의 양면에 양극 합제층을 형성한 띠 형상의 양극을, 탭부로 하기 위해 알루미늄박(양극 집전체)의 노출부의 일부가 돌출하도록, 또한 양극 합제층의 형성부가 네 모퉁이를 곡선 형상으로 한 대략 사각형 형상이 되도록 톰슨 칼날로 타발하여, 양극 집전체의 양면에 양극 합제층을 가지고, 도 1에 나타내는 형상의 전지용 양극을 얻었다(단, 양극의 구조의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 1에 나타내는 양극의 사이즈는 반드시 실제의 것과 일치하고 있는 것은 아니다). 양극(10)은, 양극 집전체(12)의 노출부의 일부가 돌출하도록 타발한 탭부(13)를 가지는 형상으로 하고, 양극 합제층(11)의 형성부의 형상을 네 모퉁이를 곡선 형상으로 한 대략 사각형으로 하여, 도면 중 a, b 및 c의 길이를 각각 8㎜, 37㎜ 및 2㎜로 하였다.Shaped anode in which a positive electrode material mixture layer is formed on both surfaces of an aluminum foil is formed so that a part of the exposed portion of the aluminum foil (positive electrode collector) protrudes in order to form a tab portion and the four corners of the formed portion of the positive electrode material mixture layer are curved The battery positive electrode having the shape shown in Fig. 1 was obtained (with the proviso that in order to facilitate understanding of the structure of the positive electrode, Fig. 1 The size of the anode to be represented does not necessarily match the actual one). The positive electrode 10 is formed into a shape having a tab portion 13 so as to protrude so that a part of the exposed portion of the positive electrode collector 12 protrudes and the shape of the portion where the positive electrode mixture layer 11 is formed has a curved shape at four corners And the lengths of a, b, and c in the figure are 8 mm, 37 mm, and 2 mm, respectively.

<음극의 제작><Fabrication of negative electrode>

흑연 A-1(표면을 비정질탄소로 피복하고 있지 않은 흑연):10질량%와, 흑연 B-1(흑연으로 이루어지는 모입자의 표면을, 피치를 탄소원으로 한 비정질 탄소로 피복한 흑연):10질량%와, SiO 표면을 탄소 재료로 피복한 복합체 Si-1(평균 입자 지름이 8㎛, 비표면적이 7.9㎡/g이고, 복합체에 있어서의 탄소 재료의 양이 20질량%):80질량%를, V형 블렌더로 12시간 혼합하여, 음극 활물질을 얻었다.10% by mass of graphite A-1 (graphite whose surface is not coated with amorphous carbon) and 10% by mass of graphite B-1 (graphite coated with amorphous carbon whose surface is coated with mother particles made of graphite) Si-1 (average particle diameter of 8 mu m, specific surface area of 7.9 m &lt; 2 &gt; / g and amount of carbon material in the composite of 20 mass%): 80 mass% Were mixed with a V-type blender for 12 hours to obtain a negative electrode active material.

폴리아크릴산:100질량부를 이온 교환수:500질량부에 투입하여 교반 용해시킨 후, NaOH:70질량부를 첨가하여 pH가 7 이하가 될 때까지 교반 용해시켰다. 추가로 이온 교환수를 첨가하여, 폴리아크릴산의 나트륨염의 5질량% 수용액을 조정하였다. 이 수용액에, 상기 음극 활물질과, CMC의 1질량% 수용액과, 카본 블랙을 첨가하고, 교반 혼합함으로써 음극 합제 함유 페이스트를 얻었다. 또한, 본 페이스트에 있어서의 음극 활물질:카본 블랙:폴리아크릴산의 나트륨염:CMC의 조성비(질량비)는 94:1.5:3:1.5로 하였다.100 parts by mass of polyacrylic acid were added to 500 parts by mass of ion-exchanged water and dissolved by stirring. Then, 70 parts by mass of NaOH was added thereto to dissolve with stirring until the pH became 7 or less. Further, ion-exchanged water was added to adjust a 5 mass% aqueous solution of a sodium salt of polyacrylic acid. To the aqueous solution, the negative electrode active material, a 1 mass% aqueous solution of CMC, and carbon black were added and stirred to obtain a negative electrode material mixture-containing paste. The composition ratio (mass ratio) of the negative electrode active material: carbon black: sodium salt of polyacrylic acid: CMC in this paste was 94: 1.5: 3: 1.5.

상기 음극 합제 함유 페이스트를, 두께가 8㎛인 구리박의 편면 또는 양면에 도포하고 건조를 행하여, 구리박의 표면에 음극 합제층을 형성하고, 프레스 처리를 행하여 음극 합제층의 밀도를 1.4g/㎤로 조정한 후에 소정의 크기로 절단하여, 음극 집전체의 편면의 음극 합제층을 가지는 띠 형상의 음극과, 음극 집전체의 양면에 음극 합제층을 가지는 띠 형상의 음극을 얻었다. 또한, 구리박으로의 음극 합제 함유 페이스트의 도포시에는, 구리박의 일부가 노출되도록 하고, 음극 집전체의 양면에 음극 합제층을 형성한 것에서는, 표면에서 도포부로 한 개소는 이면도 도포부로 하였다. 얻어진 음극의 음극 합제층의 두께(음극 집전체인 구리박의 편면당 두께)는 65㎛였다.The negative electrode material mixture containing paste was applied to one side or both sides of a copper foil having a thickness of 8 占 퐉 and dried to form a negative electrode material mixture layer on the surface of the copper foil and subjected to a press treatment to adjust the density of the negative electrode material mixture layer to 1.4 g / Cm &lt; 3 &gt; and cut to a predetermined size to obtain a strip-shaped negative electrode having a negative electrode mixture layer on one side of the negative electrode collector and a strip-shaped negative electrode having a negative electrode mixture layer on both surfaces of the negative electrode collector. In the case of applying the paste containing the negative electrode material mixture to the copper foil, a portion of the copper foil is exposed and the negative electrode material mixture layer is formed on both surfaces of the negative electrode collector. In this case, Respectively. The thickness of the negative electrode mixture layer of the obtained negative electrode (the thickness per one surface of the copper foil serving as the negative electrode collector) was 65 占 퐉.

상기 띠 형상의 음극을, 탭부로 하기 위해 구리박(음극 집전체)의 노출부의 일부가 돌출하도록, 또한 음극 합제층의 형성부가 네 모퉁이를 곡선 형상으로 한 대략 사각형 형상이 되도록 톰슨 칼날로 타발하여, 도 2에 나타내는 형상의, 음극 집전체의 양면 및 편면에 음극 합제층을 가지는 전지용 음극을 얻었다(단, 음극의 구조의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 2에 나타내는 음극의 사이즈는 반드시 실제의 것과 일치하고 있는 것은 아니다). 음극(20)은, 음극 집전체(22)의 노출부의 일부가 돌출하도록 타발한 탭부(23)를 가지는 형상으로 하고, 음극 합제층(21)의 형성부의 형상을 네 모퉁이를 곡선 형상으로 한 대략 사각형으로 하여, 도면 중 d, e 및 f의 길이를 각각 9㎜, 38㎜ 및 2㎜로 하였다.In order to make the strip-like negative electrode into a tab portion, a part of the exposed portion of the copper foil (negative electrode collector) is projected and the formed portion of the negative electrode material mixture layer is formed into a substantially rectangular shape with four corners curved To obtain a negative electrode for a battery having a negative electrode mixture layer on both surfaces and one surface of the negative electrode collector in the shape shown in Fig. 2 (however, in order to facilitate understanding of the structure of the negative electrode, the size of the negative electrode shown in Fig. And not coinciding with). The negative electrode 20 is formed into a shape having a tab portion 23 so as to protrude so that a part of the exposed portion of the negative electrode current collector 22 protrudes and the shape of the portion of the negative electrode material mixture layer 21 in which the four corners are curved And the lengths of d, e, and f in the figure are 9 mm, 38 mm, and 2 mm, respectively.

<제 3 전극의 제작><Fabrication of Third Electrode>

도 4에 나타내는 형상의 제 3 전극(30)을 이하와 같이 제작하였다. 일방의 면으로부터 타방의 면으로 관통하는 관통 구멍을 가지는 구리박(두께가 10㎛, 관통 구멍의 직경이 0.1㎜, 기공율이 47%)을 45×25㎜의 크기로 절단하고, 가로세로 2×2㎜의 제 3 전극 탭부(31)를 가지는 제 3 전극 집전체(32)를 제작하였다. 또한, 두께가 200㎛이고, 질량이 18mg인 Li박(33)을, 제 3 전극 집전체(32)의 양단 근방에 각각 압착하고, Li박(33, 33)이 내측이 되도록 알파벳의 C자 형상으로 접어 제 3 전극(30)을 얻었다.The third electrode 30 having the shape shown in Fig. 4 was fabricated as follows. (Thickness: 10 mu m, diameter of through-hole: 0.1 mm, porosity: 47%) having through-holes penetrating from one surface to the other surface was cut into a size of 45 x 25 mm, A third electrode current collector 32 having a third electrode tab portion 31 of 2 mm was produced. A Li foil 33 having a thickness of 200 mu m and a mass of 18 mg is compressed in the vicinity of both ends of the third electrode current collector 32 so that the Li foil 33, So that the third electrode 30 was obtained.

<전지의 조립(組立)>&Lt; Assembly of Battery >

음극 집전체의 편면에 음극 합제층을 형성한 전지용 음극 2매, 음극 집전체의 양면에 음극 합제층을 형성한 전지용 음극 16매, 양극 집전체의 양면에 양극 합제층을 형성한 전지용 양극 17매, 및 폴리에틸렌제 세퍼레이터(두께 12㎛)를 이용하여 적층체를 형성하였다. 이 적층체에서는, 최외부에 음극 집전체의 편면에 음극 합제층을 형성한 전지용 음극을 배치하고, 그들의 내측에, 양극 집전체의 양면에 양극 합제층을 형성한 전지용 양극과, 양면에 음극 합제층을 형성한 전지용 음극을 번갈아 배치하였다. 그리고, 각 전지용 양극과 각 전지용 음극의 사이에 상기 세퍼레이터를 1매 개재시켰다. 또한, 전지용 양극 및 전지용 음극을 적층할 때에는, 모든 전지용 양극의 탭부가 동일한 측이 되도록 하고, 모든 전지용 음극 탭부가 동일한 측이며, 또한 전지용 양극의 탭부와는 상이한 측이 되도록 하였다.Two negative electrodes for a battery in which a negative electrode mixture layer was formed on one surface of the negative electrode collector, 16 sheets of negative electrodes for a battery in which a negative electrode mixture layer was formed on both surfaces of the negative electrode collector, and 17 sheets of positive electrodes for a battery in which a positive electrode mixture layer was formed on both surfaces of the positive electrode collector. , And a polyethylene separator (thickness: 12 mu m) were used to form a laminate. In this laminate, a negative electrode for a battery in which a negative electrode mixture layer was formed on one side of an anode current collector at the outermost side was disposed, and a positive electrode mixture layer was formed on both sides of the positive electrode current collector. And a negative electrode for a battery having a layer formed thereon were alternately arranged. Then, one separator was interposed between the positive electrode for each battery and the negative electrode for each battery. When the positive electrode for a battery and the negative electrode for a battery were laminated, the tab portions of all the positive electrodes for the battery were made to be on the same side, and all the negative electrode tab portions for the battery were on the same side and different from the tab portion on the positive electrode for a battery.

다음에, 상기 적층체에 제 3 전극을 포개었다. 상기 적층체에 제 3 전극을 포갤 때에는, 상기 적층체와 제 3 전극의 위치 관계가, 도 5에 나타내는 적층 전극체(50)와 제 3 전극(30)의 위치 관계와 동일해지도록 하였다. 또한, 상기 적층체에 있어서의 각 전지용 양극의 탭부끼리를 용접하여 일체화하고, 이 일체화물을 전지용 양극 외부 단자와 용접하였다. 또한, 상기 적층체에 있어서의 각 전지용 음극의 탭부끼리 및 제 3 전극의 탭부를 용접하여 일체화하고, 이 일체화물을 전지용 음극 외부 단자와 용접하여, 전극체를 얻었다. 도 6에, 얻어진 전극체를 모식적으로 나타내는 사시도를 나타내고 있다. 도 6에서는, 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포개어 구성한 적층체는 도시하고 있지 않으나, 전극체(102)에서는, 상기 적층체의 단면과 Li박(33, 33)이 대향하도록 제 3 전극이 상기 적층체에 포개져 있고, 상기 적층체에 있어서의 모든 양극의 양극 탭부를 모아 용접한 일체화물과 접속된 양극 외부 단자(103), 및 상기 적층체에 있어서의 모든 음극의 음극 탭부 및 제 3 전극의 탭부를 모아 용접한 일체화물과 접속된 음극 외부 단자(104)가, 전극체(102)의 본체로부터 돌출되어 있다.Next, the third electrode was superposed on the laminate. The positional relationship between the stacked body and the third electrode is the same as the positional relationship between the stacked electrode body 50 and the third electrode 30 shown in Fig. 5 when the third electrode is packed in the stacked body. Further, the tab portions of the positive electrode for each battery in the laminate were welded together and integrated, and this integral piece was welded to the positive electrode external terminal for the battery. Further, the tab portions of the negative electrode for each battery and the tab portion of the third electrode in the laminate were welded together and integrated, and this integral piece was welded to a negative electrode external terminal for a battery to obtain an electrode body. Fig. 6 shows a perspective view schematically showing the obtained electrode body. 6, a laminate composed of an anode, a cathode, and a separator is not shown. In the electrode assembly 102, a third electrode is formed on the laminate so that the end face of the laminate and the Li foils 33, A positive electrode external terminal 103 which is connected to an integral piece formed by collecting the positive electrode tab portions of all the positive electrodes of the laminate and welded to the negative electrode tab portion of the negative electrode tab portion and the third electrode tab of all the cathodes in the laminate, And a cathode external terminal 104 connected to the integrally welded portion is welded to the body of the electrode body 102.

그리고, 상기 전극체가 수납되도록 오목부를 형성한 두께:0.15㎜, 폭:34㎜, 높이:50㎜의 알루미늄 라미네이트 필름의, 상기 오목부에 상기 전극체를 삽입하고, 그 위에 상기와 동일한 사이즈의 알루미늄 라미네이트 필름을 두어, 양쪽 알루미늄 라미네이트 필름의 3변을 열용착하였다.Then, the electrode body was inserted into the concave portion of the aluminum laminate film having a thickness of 0.15 mm, a width of 34 mm and a height of 50 mm, in which the concave portion was formed so as to accommodate the electrode body, A laminate film was put thereon, and three sides of both aluminum laminate films were heat-welded.

이어서, 양쪽 알루미늄 라미네이트 필름의 나머지 1변으로부터 비수전해액(에틸렌카보네이트와 디에틸카보네이트의 체적비 3:7의 혼합 용매에, LiPF6을 1mol/l의 농도로 용해시키고, 추가로 비닐렌카보네이트를 3질량%가 되는 양으로 첨가한 용액)을 주입하였다. 그 후, 양쪽 알루미늄 라미네이트 필름의 상기 나머지 1변을 진공열 밀봉하여, 도 7에 나타내는 외관으로, 도 8에 나타내는 단면 구조의 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.Subsequently, LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate at a volume ratio of 3: 7 from the remaining one side of both aluminum laminate films at a concentration of 1 mol / l, and further 3 mass parts of vinylene carbonate %) Was injected into the solution. Thereafter, the remaining one side of each of the two aluminum laminated films was subjected to vacuum heat sealing, and a lithium ion secondary battery having the sectional structure shown in Fig. 8 was produced by the appearance shown in Fig.

여기에서, 도 7 및 도 8에 대하여 설명하면, 도 7은 리튬 이온 이차전지를 모식적으로 나타내는 평면도이고, 도 8은 도 7의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다. 리튬 이온 이차전지(100)는, 2매의 알루미늄 라미네이트 필름으로 구성한 알루미늄 라미네이트 필름 외장체(101) 내에, 전극체(102)와, 비수전해액(도시 생략)을 수용하고 있고, 알루미늄 라미네이트 필름 외장체(101)는, 그 외주부에 있어서, 상하의 알루미늄 라미네이트 필름을 열융착함으로써 밀봉되어 있다. 또한, 도 8에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해, 알루미늄 라미네이트 필름 외장체(101)를 구성하고 있는 각 층이나, 전극체를 구성하고 있는 양극, 음극, 세퍼레이터 및 제 3 전극을 구별하여 나타내고 있지 않다.Here, referring to FIGS. 7 and 8, FIG. 7 is a plan view schematically showing a lithium ion secondary battery, and FIG. 8 is a sectional view taken along a line I-I in FIG. The lithium ion secondary battery 100 accommodates an electrode assembly 102 and a nonaqueous electrolyte solution (not shown) in an aluminum laminate film enclosure 101 formed of two aluminum laminate films, and the aluminum laminate film enclosure 101 (101) is sealed by thermally welding the upper and lower aluminum laminate films on the outer peripheral portion thereof. 8, the layers constituting the aluminum laminate film enclosure 101 and the anodes, the cathodes, the separators and the third electrodes constituting the electrode body are separately shown in order to avoid the complication of the drawing not.

전극체(102)가 가지는 각 양극은, 탭부끼리를 용접하여 일체화하고, 이 용접한 탭부의 일체화물을 전지(100) 내에서 양극 외부 단자(103)와 접속하고 있고, 또한, 도시하고 있지 않으나, 전극체(102)가 가지는 각 음극 및 제 3 전극도, 탭부끼리를 용접하여 일체화하고, 이 용접한 탭부의 일체화물을 전지(100) 내에서 음극 외부 단자(104)와 접속하고 있다. 그리고, 양극 외부 단자(103) 및 음극 외부 단자(104)는, 외부의 기기 등과 접속 가능하도록, 편단측(片端側)을 알루미늄 라미네이트 필름 외장체(101)의 외측으로 인출하고 있다.The respective positive electrodes of the electrode assembly 102 are welded to each other to form an integral body and the integral body of the welded tab portion is connected to the positive electrode external terminal 103 in the battery 100, Each of the negative electrode and the third electrode of the electrode assembly 102 is also welded to each other to weld them together and the integral body of the welded tab is connected to the negative electrode external terminal 104 in the battery 100. The positive electrode external terminal 103 and the negative electrode external terminal 104 draw the one end side outward of the aluminum laminated film sheath 101 so as to be connectable with an external device or the like.

이상과 같이 하여 제작한 리튬 이온 이차전지를, 45℃의 항온조 내에서 1주간 보관하였다.The lithium ion secondary battery thus fabricated was stored in a thermostatic chamber at 45 캜 for one week.

(실시예 2∼9)(Examples 2 to 9)

표 1에 나타내는 음극 활물질을 표 2에 나타내는 질량 비율로 혼합하여 사용하고, 제 3 전극에 압착하는 Li박을 표 2에 나타내는 질량(Li량)의 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.The same procedure was followed as in Example 1 except that the negative electrode active material shown in Table 1 was used in a mass ratio shown in Table 2 and the Li foil pressed on the third electrode was changed to the mass (Li amount) Thereby preparing a lithium ion secondary battery.

(실시예 10)(Example 10)

<세퍼레이터의 제작><Fabrication of Separator>

변성 폴리부틸아크릴레이트의 수지 바인더:3질량부와, 베마이트 분말(평균 입자 지름 1㎛):97질량부와, 물:100질량부를 혼합하여 다공질층(Ⅱ) 형성용 슬러리를 제작하였다. 이 슬러리를, 두께 12㎛의 리튬 이온 전지용 폴리에틸렌제 미다공막〔다공질층(Ⅰ)〕의 편면에 도포하고 건조하여, 다공질층(Ⅰ)의 편면에 베마이트를 주체로서 포함하는 다공질층(Ⅱ)을 형성한 세퍼레이터를 얻었다. 또한, 다공질층(Ⅱ)의 두께는 3㎛였다.3 parts by weight of a resin binder of modified polybutyl acrylate, 97 parts by weight of a boehmite powder (average particle size of 1 mu m) and 100 parts by weight of water were mixed to prepare a slurry for forming the porous layer (II). This slurry was applied to one side of a 12 μm-thick polyethylene-made microporous membrane (porous layer (I)) for lithium ion batteries and dried to obtain a porous layer (II) containing boehmite as a main body on one surface of the porous layer (I) A separator was formed. The thickness of the porous layer (II) was 3 m.

이 세퍼레이터를 이용한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 5 except that this separator was used.

(실시예 11)(Example 11)

실시예 10에서 제작한 것과 동일한 세퍼레이터를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the same separator as that produced in Example 10 was used.

(실시예 12)(Example 12)

실시예 10에서 제작한 것과 동일한 세퍼레이터를 이용한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the same separator as that produced in Example 10 was used.

(실시예 13)(Example 13)

실시예 10에서 제작한 것과 동일한 세퍼레이터를 이용한 것 이외에는, 실시예 4와 동일하게 하여 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 4 except that the same separator as that produced in Example 10 was used.

(실시예 14, 15)(Examples 14 and 15)

제 3 전극에 압착하는 Li박을 표 2에 나타내는 질량의 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the Li foil pressed on the third electrode was changed to that of the mass shown in Table 2. [

(비교예 1)(Comparative Example 1)

<제 3 전극의 제작><Fabrication of Third Electrode>

비교예 1의 전지에 사용한 제 3 전극을 모식적으로 나타내는 평면도를 도 9에 나타낸다. 일방의 면으로부터 타방의 면으로 관통하는 관통 구멍을 가진 구리박(두께가 10㎛, 관통 구멍의 직경이 0.1㎜, 공공률이 47%)을 45×25㎜의 크기로 절단하고, 가로세로 2×2㎜의 제 3 전극 탭부(31)를 가지는 제 3 전극 집전체(32)를 제작하였다. 또한, 두께가 200㎛이고, 질량이 36mg인 Li박(33)을, 제 3 전극 집전체(32)의 중앙면에 압착하여 제 3 전극(30B)을 얻었다.Fig. 9 is a plan view schematically showing the third electrode used in the battery of Comparative Example 1. Fig. A copper foil (thickness: 10 mu m, through-hole diameter: 0.1 mm, porosity: 47%) having through-holes penetrating from one surface to the other surface was cut into a size of 45 x 25 mm, A third electrode current collector 32 having a third electrode tab portion 31 of x 2 mm was fabricated. A Li foil 33 having a thickness of 200 mu m and a mass of 36 mg was pressed on the center face of the third electrode current collector 32 to obtain a third electrode 30B.

그리고, 상기의 제 3 전극을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the third electrode was used.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

제 3 전극을 이용하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 리튬 이온 이차전지를 제작하였다.A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the third electrode was not used.

실시예 및 비교예의 각 리튬 이온 이차전지에 대하여 하기의 각 평가를 행하였다.Each of the lithium ion secondary batteries of Examples and Comparative Examples was evaluated in the following manner.

<충방전 사이클 특성 평가>&Lt; Evaluation of Charge /

45℃의 항온조 내에서 1주간 보관한 후의, 실시예 및 비교예의 리튬 이온 이차전지를, 25℃의 항온조 내에 5시간 정치하고, 그 후, 각 전지에 대하여, 0.5C의 전류값으로 4.4V까지 정전류 충전하고, 이어서 4.4V로 정전압 충전하고(정전류 충전과 정전압 충전의 총 충전 시간이 2.5시간), 그 후에 0.2C의 정전류로 2.0V까지 방전을 행하여, 초회 방전 용량을 구하였다. 다음에, 각 전지에 대하여, 1C의 전류값으로 4.4V까지 정전류 충전하고, 이어서 4.4V의 정전압으로 전류값이 0.05C가 될 때까지 충전한 후에, 1C의 전류값으로 2.0V까지 방전하는 일련의 조작을 1사이클로 하여, 이것을 300회 사이클하였다. 그리고, 각 전지에 대하여, 상기의 초회 방전 용량 측정시와 동일한 조건으로 정전류-정전압 충전 및 정전류 방전을 행하여, 방전 용량을 구하였다. 그리고, 이러한 방전 용량을 초회 방전 용량으로 나눈 값을 백분율로 나타내어, 사이클 용량 유지율을 산출하였다.The lithium ion secondary batteries of the examples and comparative examples after being stored in a thermostatic chamber at 45 캜 for one week were allowed to stand in a constant temperature bath at 25 캜 for 5 hours and then each battery was charged with a current value of 0.5 C to 4.4 V Then, the battery was charged at a constant voltage of 4.4 V (the total charging time of the constant current charging and the constant voltage charging was 2.5 hours), and thereafter discharged at a constant current of 0.2 C to 2.0 V to obtain the initial discharging capacity. Next, each battery was charged with a current of 1 C at a constant current up to 4.4 V, then charged at a constant voltage of 4.4 V until the current value reached 0.05 C, and then discharged at a current value of 1 C to 2.0 V Was used as one cycle, and this was cycled 300 times. Then, for each cell, a constant current-constant voltage charge and a constant current discharge were carried out under the same conditions as those for the measurement of the initial discharge capacity to determine the discharge capacity. The value obtained by dividing the discharge capacity by the initial discharge capacity was expressed as a percentage, and the cycle capacity retention rate was calculated.

실시예 및 비교예의 각 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질의 조성 및 제 3 전극에 배치한 Li량(Li박 1매당 질량)을 표 2에 나타내고, 상기의 평가 결과를 표 3에 나타낸다.The composition of the negative electrode active material of each of the lithium ion secondary batteries in Examples and Comparative Examples and the amount of Li (mass per one Li foil) placed on the third electrode are shown in Table 2 and the evaluation results are shown in Table 3.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

10 : 양극
11 : 양극 합제층
12 : 양극 집전체
13 : 탭부
20 : 음극
21 : 음극 합제층
22 : 음극 집전체
23 : 탭부
30 : 제 3 전극
31 : 제 3 전극 탭부
32 : 제 3 전극 집전체
33 : Li 공급원(Li박)
40 : 세퍼레이터
50 : 적층 전극체
100 : 리튬 이온 이차전지
101 : 금속 라미네이트 필름 외장체
102 : 전극체
103 : 양극 외부 단자
104 : 음극 외부 단자
10: anode
11: anode mixture layer
12: anode current collector
13:
20: cathode
21: anode mixture layer
22: cathode collector
23:
30: Third electrode
31: Third electrode tab
32: Third electrode current collector
33: Li source (Li foil)
40: Separator
50: laminated electrode body
100: Lithium ion secondary battery
101: metal laminate film outer body
102: Electrode body
103: Positive external terminal
104: cathode external terminal

Claims (5)

양극 및 음극이 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 이루어지는 적층 전극체와, 상기 음극으로의 Li 이온의 도프에 이용되는 제 3 전극을 가지는 리튬 이온 이차전지로서,
상기 적층 전극체는, 평면과, 상기 양극, 상기 음극 및 상기 세퍼레이터의 적층 방향에 평행한 단면을 가지고 있고,
상기 음극은, 음극 활물질을 함유하는 음극 합제층을, 음극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지고 있고,
상기 음극 활물질은, Si를 포함하는 재료(S)를 함유하고,
상기 음극 합제층 중에 포함되는 전체 음극 활물질의 합계를 100질량%로 한 경우, 상기 재료(S)의 함유율이 5질량% 이상이고,
상기 양극은, Li와 Li 이외의 금속 M으로 구성되는 금속 산화물을 양극 활물질로서 함유하는 양극 합제층을, 양극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지고 있고,
상기 제 3 전극은, 그 적어도 일부가 상기 적층 전극체의 단면과 대향하도록 배치되어 있고,
0.1C의 방전 전류 레이트로 전압이 2.0V에 도달할 때까지 방전하였을 때, 상기 양극 활물질에 포함되는 Li와 Li 이외의 금속 M의 몰비(Li/M)가 0.8∼1.05인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차전지.
A lithium ion secondary battery having a laminated electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator and a third electrode used for doping Li ions into the negative electrode,
Wherein the laminated electrode body has a plane and a cross section parallel to the lamination direction of the positive electrode, the negative electrode and the separator,
The negative electrode has a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material on at least one surface of the negative electrode collector,
Wherein the negative electrode active material contains a material (S) containing Si,
When the total amount of the negative electrode active materials contained in the negative electrode material mixture layer is 100 mass%, the content of the material (S) is 5 mass%
The positive electrode has a positive electrode mixture layer containing a metal oxide composed of Li and a metal M other than Li as a positive electrode active material on at least one surface of the positive electrode collector,
And the third electrode is arranged such that at least a part of the third electrode is opposed to the end face of the laminated electrode body,
(Li / M) of Li and a metal M other than Li contained in the cathode active material is 0.8 to 1.05 when discharged at a discharge current rate of 0.1 C until the voltage reaches 2.0 V. Ion secondary battery.
양극 및 음극이 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 이루어지는 적층 전극체와, 상기 음극으로의 Li 이온의 도프에 이용되는 제 3 전극을 가지는 리튬 이온 이차전지로서,
상기 적층 전극체는, 평면과, 상기 양극, 상기 음극 및 상기 세퍼레이터의 적층 방향에 평행한 단면을 가지고 있고,
상기 음극은, 음극 활물질을 함유하는 음극 합제층을, 음극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지고 있고,
상기 음극 활물질은, Si를 포함하는 재료(S)를 함유하고,
상기 음극 합제층 중에 포함되는 전체 음극 활물질의 합계를 100질량%로 한 경우, 상기 재료(S)의 함유율이 5질량% 이상이고,
상기 양극은, Li와 Li 이외의 금속 M으로 구성되는 금속 산화물을 양극 활물질로서 함유하는 양극 합제층을, 양극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지고 있고,
상기 제 3 전극에는 Li 공급원을 가지는 것을 사용하고, 또한 상기 제 3 전극을, 그 상기 Li 공급원이 상기 적층 전극체의 단면과 대향하도록 배치하고,
상기 음극에는, 상기 제 3 전극에 도통함으로써 상기 Li 공급원으로부터 공급된 Li 이온이 도프되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차전지.
A lithium ion secondary battery having a laminated electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator and a third electrode used for doping Li ions into the negative electrode,
Wherein the laminated electrode body has a plane and a cross section parallel to the lamination direction of the positive electrode, the negative electrode and the separator,
The negative electrode has a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material on at least one surface of the negative electrode collector,
Wherein the negative electrode active material contains a material (S) containing Si,
When the total amount of the negative electrode active materials contained in the negative electrode material mixture layer is 100 mass%, the content of the material (S) is 5 mass%
The positive electrode has a positive electrode mixture layer containing a metal oxide composed of Li and a metal M other than Li as a positive electrode active material on at least one surface of the positive electrode collector,
The third electrode is provided with a Li source, and the third electrode is arranged so that the Li source is opposed to the end face of the laminated electrode body,
And lithium ions supplied from the Li supply source are doped into the cathode through conduction with the third electrode.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 재료(S)로서 SiOx(단, 0.5≤x≤1.5)를 함유하고 있는 리튬 이온 이차전지.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein SiO x (where 0.5? X? 1.5) is contained as the material (S).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세퍼레이터는, 열가소성 수지를 주체로 하는 다공질막(Ⅰ)과, 내열 온도가 150℃ 이상인 필러를 주체로서 포함하는 다공질층(Ⅱ)을 가지고 있는 리튬 이온 이차전지.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the separator has a porous film (I) mainly composed of a thermoplastic resin and a porous layer (II) comprising a filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C or higher as a main component.
Si를 포함하는 재료(S)를 음극 활물질로서 함유하는 음극 합제층을 음극 집전체의 적어도 일방의 면에 가지는 음극과, 양극이, 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 이루어지는 적층 전극체와, 상기 음극으로의 Li 이온의 도프에 이용되는 제 3 전극을 가지는 리튬 이온 이차전지를 제조하는 방법으로서,
상기 적층 전극체는, 평면과, 상기 양극, 상기 음극 및 상기 세퍼레이터의 적층 방향에 평행한 단면을 가지고 있고,
상기 제 3 전극에는 Li 공급원을 가지는 것을 사용하고, 또한 상기 제 3 전극을, 그 상기 Li 공급원이 상기 적층 전극체의 단면과 대향하도록 배치하고,
상기 제 3 전극에 도통함으로써 상기 Li 공급원으로부터 상기 음극으로 Li 이온을 도프하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차전지의 제조 방법.
A laminated electrode body in which a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a material S containing Si as a negative electrode active material on at least one surface of the negative electrode collector and an anode are stacked with a separator interposed therebetween; A method for producing a lithium ion secondary battery having a third electrode used for doping Li ions,
Wherein the laminated electrode body has a plane and a cross section parallel to the lamination direction of the positive electrode, the negative electrode and the separator,
The third electrode is provided with a Li source, and the third electrode is arranged so that the Li source is opposed to the end face of the laminated electrode body,
And a step of conducting lithium ions from the Li source to the cathode by conducting to the third electrode.
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