KR20190108477A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 비수 전해질 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery.
코인형의 비수 전해질 이차 전지는, 회로 기판에 대한 탑재시의 납땜의 효율을 올리기 위해 리플로우 납땜이 채용된다. 리플로우 납땜에 있어서의 내열성을 구비하기 위해서, 이러한 종류의 이차 전지에 있어서는 전해액이나 개스킷 등, 여러 가지의 내열성의 부재가 채용되고 있다. 이 중, 전해액에 대해서는, 비점이 높은 술폰계나 글라임(glyme)계의 용매가 이용되는 일이 많다. 예를 들면, 하기 선행 기술 문헌 1에서는, 전해액의 용매로서 폴리에틸렌글리콜디알킬에테르 및 에틸렌글리콜디알킬에테르를 소정 비율 함유함으로써, 리플로우 납땜에 견딜 수 있는 내열성을 가짐과 더불어, 저온 환경에 있어서도 방전 용량을 유지하는 것이 나타나고 있다.The coin-type nonaqueous electrolyte secondary battery employs reflow soldering to increase the efficiency of soldering at the time of mounting on a circuit board. In order to provide heat resistance in reflow soldering, various types of heat resistant members, such as electrolyte solution and gasket, are employed in this type of secondary battery. Among these, a sulfone-based or glyme-based solvent having a high boiling point is often used. For example, in the following prior art document 1, a polyethylene glycol dialkyl ether and an ethylene glycol dialkyl ether are contained as a solvent of an electrolyte solution, thereby having heat resistance to withstand reflow soldering and discharging even in a low temperature environment. Maintaining capacity has been shown.
이러한 리플로우 대응 비수 전해질 이차 전지에 있어서는, 양극 활물질로서 스피넬형 리튬망간 산화물을 채용하고, 음극 활물질로서 리튬-알루미늄 합금을 채용함으로써, 고용량으로 할 수 있다.In such a reflow-compatible nonaqueous electrolyte secondary battery, a high capacity can be obtained by employing a spinel-type lithium manganese oxide as a positive electrode active material and a lithium-aluminum alloy as a negative electrode active material.
한편, 이러한 전지에 있어서 더욱 용량을 높이는 것이 요구되어 오고 있다. 예를 들면, 음극 합금의 양을 늘리거나, 혹은, 이론 용량이 큰 산화 규소를 음극 활물질로서 이용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같이 전극을 변경하는 경우에, 충방전의 안정성을 확보하고, 전극이나 전해액의 예기치 못한 반응을 억제하는 것이 필요로 된다.On the other hand, there is a demand for further increasing the capacity in such a battery. For example, it is possible to increase the amount of the negative electrode alloy or to use silicon oxide having a large theoretical capacity as the negative electrode active material. However, when changing an electrode in this way, it is necessary to ensure stability of charge and discharge, and to suppress unexpected reaction of an electrode or electrolyte solution.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여, 소형이면서 고용량이며, 리플로우 납땜에 견디는 내열성을 가짐과 더불어, 비수 전해질 이차 전지에 있어서의 안정성을 높이는 것을 과제로 한다.In view of such a problem, the present invention aims to improve the stability in a nonaqueous electrolyte secondary battery while having a small size, high capacity, heat resistance to withstand reflow soldering.
「1」 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 형태와 관련되는 비수 전해질 이차 전지는, 양극과, 음극과, 지지염 및 용매를 포함하는 전해액과, 세퍼레이터가, 양극 캔과 음극 캔에 의해서 구성된 수용 용기에 수용되어 이루어지는 비수 전해질 이차 전지로서,"1" In order to solve the said subject, the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on one form of this invention is an electrolyte solution containing a positive electrode, a negative electrode, a supporting salt, and a solvent, and a separator consists of a positive electrode can and a negative electrode can. A nonaqueous electrolyte secondary battery that is housed in a configured container,
상기 용매가, 글라임계 용매에 에틸렌카보네이트(EC)와 비닐렌카보네이트(VC)를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The solvent is characterized by containing ethylene carbonate (EC) and vinylene carbonate (VC) in a glame-based solvent.
본 형태에서는, 테트라글라임 등을 포함하는 글라임계 용매에 디에톡시에탄과 에틸렌카보네이트와 비닐렌카보네이트를 포함하기 때문에, 리플로우 납땜시의 가열에 견디는 내열성을 얻을 수 있고, 전극과 전해액의 열화를 억제할 수 있는 특징을 갖는다.In this embodiment, since diethoxy ethane, ethylene carbonate, and vinylene carbonate are included in the glyme solvent including tetraglyme and the like, heat resistance to withstand the heating during reflow soldering can be obtained, and deterioration of the electrode and the electrolyte solution is prevented. It has a feature that can be suppressed.
「2」 상기 한 형태의 비수 전해질 이차 전지에서는, 상기 용매가, 주용매로서 테트라글라임(TEG)을, 부용매로서 디에톡시에탄(DEE)을 포함하는 것이 바람직하다."2" In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the above aspect, it is preferable that the solvent contains tetraglyme (TEG) as the main solvent and diethoxyethane (DEE) as the subsolvent.
용매로서 테트라글라임과 디에톡시에탄을 주체로서 포함하는 글라임계의 용매라면, 이들 용매의 비점이 높은 것에 기인하여 내열성을 높일 수 있다.If the solvent is a glyme-based solvent containing tetraglyme and diethoxyethane as a solvent, the heat resistance can be improved due to the high boiling point of these solvents.
「3」 상기 한 형태의 비수 전해질 이차 전지에서는, 상기 용매 중에 비닐렌카보네이트가 2질량% 이상, 13질량% 이하 포함되어 있는 것이 바람직하다."3" In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the above-mentioned aspect, it is preferable that 2 mass% or more and 13 mass% or less of vinylene carbonate is contained in the said solvent.
본 형태의 비수 전해질 이차 전지에 있어서, 테트라글라임 등을 포함하는 글라임계 용매에 적당량의 비닐렌카보네이트를 포함하기 때문에, 리플로우 납땜에 견딜 수 있는 내열성을 가지고, 리플로우 납땜에 수반되는 가열을 받았다 하더라도, 용매가 기화할 우려가 적고, 수용 용기의 내압이 상승할 우려가 적으며, 수용 용기에 팽출 등의 변형을 일으키기 어려운 구성을 제공할 수 있다. 또한, 이 범위의 비닐렌카보네이트 첨가량이면, 비수 전해질 이차 전지로서의 내부 저항을 작게 할 수 있으므로, 고용량화가 가능하며, 수용 용기의 팽출을 억제할 수 있으므로, 전극이나 전해액의 열화를 일으키지 않은 비수 전해질 이차 전지를 제공할 수 있다.In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment, since a suitable amount of vinylene carbonate is contained in a glyme solvent including tetraglyme, etc., the non-aqueous electrolyte secondary battery has heat resistance that can withstand reflow soldering, and the heating accompanying reflow soldering is prevented. Even if it is received, it is possible to provide a configuration in which the solvent is less likely to evaporate, the internal pressure of the storage container is less likely to rise, and the deformation of the storage container is less likely to occur. In addition, if the amount of vinylene carbonate added in this range can reduce the internal resistance of the nonaqueous electrolyte secondary battery, high capacity can be achieved, and swelling of the containing container can be suppressed, so that nonaqueous electrolyte secondary which does not cause deterioration of the electrode or the electrolyte solution can be obtained. A battery can be provided.
「4」 상기 한 형태의 비수 전해질 이차 전지에서는, 상기 용매 중에 비닐렌카보네이트가 2.5질량% 이상, 10질량% 이하 포함되어 있는 것이 바람직하다."4" In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the above aspect, it is preferable that vinylene carbonate is contained in the solvent in an amount of 2.5% by mass or more and 10% by mass or less.
본 형태의 비수 전해질 이차 전지에 있어서, 테트라글라임 등을 포함하는 글라임계 용매에 의해 바람직한 양의 비닐렌카보네이트를 포함하기 때문에, 리플로우 납땜에 견딜 수 있는 내열성을 가지고, 리플로우 납땜에 수반되는 가열을 받았다 하더라도, 용매가 기화할 우려가 적고, 수용 용기의 내압이 상승할 우려가 적으며, 수용 용기에 거의 변형을 일으키지 않는 구성을 제공할 수 있다. 또한, 이 범위의 비닐렌카보네이트 첨가량이면, 비수 전해질 이차 전지로서의 내부 저항을 보다 작게 할 수 있으므로, 고용량화가 가능하며, 수용 용기의 팽출도 더욱 억제할 수 있으므로, 전극이나 전해액의 열화를 일으키지 않은 비수 전해질 이차 전지를 제공할 수 있다.In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment, since a preferred amount of vinylene carbonate is contained by a glyme solvent including tetraglyme or the like, the nonaqueous electrolyte secondary battery has heat resistance to withstand reflow soldering and is accompanied by reflow soldering. Even if it is heated, there is little possibility that a solvent will vaporize, there is little possibility that the internal pressure of a storage container may rise, and the structure which hardly produces deformation in a storage container can be provided. In addition, if the amount of vinylene carbonate added in this range can reduce the internal resistance of the nonaqueous electrolyte secondary battery, the capacity can be increased and the swelling of the containing container can be further suppressed. An electrolyte secondary battery can be provided.
「5」 상기 한 형태의 비수 전해질 이차 전지에서는, 상기 양극이, 양극 활물질로서 리튬망간 산화물을 함유하고, 상기 음극이, 음극 활물질로서 실리콘 산화물 또는 리튬알루미늄 합금을 함유하여 이루어지는 것이 바람직하다."5" In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the above aspect, it is preferable that the positive electrode contains lithium manganese oxide as the positive electrode active material, and the negative electrode contains silicon oxide or a lithium aluminum alloy as the negative electrode active material.
양극 활물질로서 리튬망간 산화물을 이용할 수 있고, 음극 활물질로서 실리콘 산화물 또는 리튬알루미늄 합금을 이용할 수 있다. 리튬망간 산화물의 양극 활물질과 리튬알루미늄 합금의 음극 활물질의 조합이라면, 고용량의 비수 전해질 이차 전지를 제공할 수 있다.Lithium manganese oxide can be used as a positive electrode active material, and a silicon oxide or a lithium aluminum alloy can be used as a negative electrode active material. The combination of the positive electrode active material of lithium manganese oxide and the negative electrode active material of lithium aluminum alloy can provide a high capacity nonaqueous electrolyte secondary battery.
「6」 상기 한 형태의 비수 전해질 이차 전지에서는, 바닥이 있는 원통형의 양극 캔과, 상기 양극 캔의 개구부 내측에 개스킷을 개재하여 고정되고, 상기 양극 캔과의 사이에 수용 공간을 형성하는 음극 캔을 구비하며, 상기 양극 캔의 개구부를 상기 음극 캔측에 코킹한 코킹부를 설치함으로써 상기 수용 용기가 밀봉되고, 상기 수용 용기에 양극과 음극과 세퍼레이터와 상기 전해액이 수용된 것이 바람직하다."6" In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the above aspect, a negative electrode can having a cylindrical cylindrical bottomed bottom and a gasket fixed inside a opening of the positive electrode can via a gasket to form a receiving space therebetween. And a caulking portion caulking the opening of the cathode can on the cathode can side to seal the container, and the cathode, the cathode, the separator and the electrolyte are accommodated in the container.
양극 캔의 개구부를 음극 캔측에 코킹하여 수용 용기를 밀봉한 구조의 경우, 내부에 수용하고 있는 용매의 성분에 따라서는 리플로우 납땜시의 가열에 의해서 용매의 일부가 기화하여 수용 용기의 내부 압력이 상승하고, 수용 용기가 부풀어 오를 우려가 있다. 상술의 글라임계 용매에 적당량의 비닐렌카보네이트를 포함하는 용매라면, 리플로우 납땜에 의한 가열을 거쳤다 하더라도, 수용 용기가 크게 부풀어 오를 우려가 적고, 리플로우 납땜 후의 전극 열화를 일으키지 않으며, 전해액의 열화도 생기기 어려운 비수 전해질 이차 전지를 제공할 수 있다.In the case of the structure in which the opening of the positive electrode can is sealed on the negative electrode can side to seal the container, a part of the solvent vaporizes by heating during reflow soldering depending on the component of the solvent contained therein so that the internal pressure of the container is increased. There is a fear that the container will rise and swell. If a solvent containing an appropriate amount of vinylene carbonate is contained in the above-mentioned glame-based solvent, even if the heating is performed by reflow soldering, there is little possibility that the receiving container will swell greatly, and the electrode degradation after reflow soldering will not be caused, and the electrolyte solution will be deteriorated. It is possible to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery that is unlikely to occur.
본 형태에 의하면, 테트라글라임 등을 포함하는 글라임계 용매에 디에톡시에탄과 에틸렌카보네이트와 비닐렌카보네이트를 포함하기 때문에, 리플로우 납땜시의 가열에 견딜 수 있고, 전극과 전해액의 열화를 억제할 수 있는 비수 전해질 이차 전지를 제공할 수 있다.According to this embodiment, since the dietary solvent including tetraglyme and the like contains diethoxyethane, ethylene carbonate and vinylene carbonate, it is able to withstand the heating during reflow soldering and to suppress deterioration of the electrode and the electrolyte solution. A nonaqueous electrolyte secondary battery can be provided.
도 1은, 제1 실시 형태와 관련되는 비수 전해질 이차 전지를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 제2 실시 형태와 관련되는 비수 전해질 이차 전지를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 실시예에서 제작한 복수의 용매를 이용하여 구성한 복수의 비수 전해질 이차 전지에 대해 리플로우 납땜에 상당하는 열처리를 가했을 경우의 전지 두께의 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 실시예에서 제작한 복수의 용매를 이용하여 구성한 복수의 비수 전해질 이차 전지에 대해 내부 저항(교류 임피던스)을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a cross-sectional view showing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the first embodiment.
2 is a cross-sectional view showing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to a second embodiment.
3 is a graph showing the amount of change in battery thickness when a heat treatment corresponding to reflow soldering is applied to a plurality of nonaqueous electrolyte secondary batteries constructed using a plurality of solvents prepared in Examples.
4 is a graph showing the results of measuring internal resistance (AC impedance) for a plurality of nonaqueous electrolyte secondary batteries constructed using a plurality of solvents prepared in Examples.
이하, 본 발명의 실시 형태인 비수 전해질 이차 전지의 예를 들어, 그 구성에 대해 도 1 및 도 2를 참조하면서 상술한다. 또한, 본 발명에서 설명하는 비수 전해질 이차 전지란, 양극 또는 음극으로서 이용하는 활물질과 세퍼레이터가 수용 용기 내에 수용되어 이루어지는 이차 전지이다. 또한, 이하의 설명에 이용하는 도면에서는, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 각 부재의 축척을 적절히 변경하여 표시하고 있기 때문에, 각 부재의 상대적인 크기가 도면에 나타내는 형태에 한정되지 않는 것은 물론이다.Hereinafter, the structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. In addition, the nonaqueous electrolyte secondary battery demonstrated by this invention is a secondary battery in which the active material and separator which are used as a positive electrode or a negative electrode are accommodated in the accommodating container. In addition, in the drawings used for the following description, in order to make each member into a recognizable size, since the scale of each member is changed and displayed suitably, of course, the relative size of each member is not limited to the form shown by drawing. .
[비수 전해질 이차 전지의 제1 실시 형태][First Embodiment of Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery]
도 1에 나타내는 본 실시 형태의 비수 전해질 이차 전지(1)는, 이른바 코인(버튼)형의 전지이다. 이 비수 전해질 이차 전지(1)는, 바닥이 있는 원통형의 양극 캔(12)과, 양극 캔(12)의 개구부를 막는 뚜껑이 있는 원통형의 뚜껑형의 음극 캔(22)과, 양극 캔(12)의 내주면을 따라서 설치된 개스킷(40)을 가지고, 양극 캔(12)의 개구부 주연을 내측에 코킹하여 구성된 박형(편평형)의 수납 용기(2)를 구비하고 있다. 수납 용기(2) 내에는, 양극 캔(12)과 음극 캔(22)에 둘러싸인 수용 공간이 형성되고, 이 수용 공간에 양극(10)과 음극(20)이 세퍼레이터(30)를 개재하여 대향 배치되고, 추가로 전해액(50)이 충전되어 있다.The nonaqueous electrolyte secondary battery 1 of this embodiment shown in FIG. 1 is a so-called coin (button) type battery. The nonaqueous electrolyte secondary battery 1 includes a cylindrical cylindrical canned
양극 캔(12)의 재질로서, 종래 공지의 것이 이용되고, 예를 들면, SUS316L이나 SUS329JL, 혹은, NAS64 등의 스테인리스강을 들 수 있다.As a material of the positive electrode can 12, a conventionally well-known thing is used, For example, stainless steel, such as SUS316L, SUS329JL, or NAS64, is mentioned.
음극 캔(22)의 재질은, 양극 캔(12)의 재질과 마찬가지로, 종래 공지의 스테인리스강을 들 수 있고, 예를 들면, SUS316L이나 SUS329JL, 혹은, SUS304-BA 등을 들 수 있다.As the material of the negative electrode can 22, the conventionally well-known stainless steel can be mentioned similarly to the material of the positive electrode can 12, For example, SUS316L, SUS329JL, SUS304-BA, etc. are mentioned.
(양극)(anode)
본 형태에 있어서 양극(10)은, 양극 집전체(14)를 개재하여 양극 캔(12)의 내면에 전기적으로 접속되고, 음극(20)은, 음극 집전체(24)를 개재하여 음극 캔(22)의 내면에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 양극 집전체(14)와 음극 집전체(24)는 이들을 생략하고, 양극(10)을 직접 양극 캔(12)에 접속하여 양극 캔(12)에 집전체의 기능을 갖게 하여도 되고, 음극(12)을 직접 음극 캔(12)에 접속하여 음극 캔(22)에 집전체의 기능을 갖게 하여도 된다.In this embodiment, the
개스킷(40)은, 세퍼레이터(30)의 외주와 접속되며, 개스킷(40)이 세퍼레이터(30)를 유지하고 있다. 양극(10), 음극(20) 및 세퍼레이터(30)에는, 수납 용기(2) 내에 충전된 전해액(50)이 함침되어 있다.The
양극(10)에 있어서, 양극 활물질의 종류는 특별히 한정되지 않는데, 예를 들면, 양극 활물질로서 리튬망간 산화물을 함유하는 것을 이용하는 것이 바람직하다.In the
양극(10) 중의 양극 활물질의 함유량은, 비수 전해질 이차 전지(1)에 요구되는 방전 용량 등을 감안하여 결정되며, 50~95질량%의 범위로 할 수 있다. 양극 활물질의 함유량이 상기 바람직한 범위의 하한값 이상이면, 충분한 방전 용량을 얻기 쉽고, 바람직한 상한값 이하이면, 양극(10)을 성형하기 쉽다.Content of the positive electrode active material in the
양극(10)은, 바인더(이하, 양극(10)에 이용되는 바인더를 「양극 바인더」라고 하는 경우가 있다)를 함유해도 된다.The
양극 바인더로서, 종래 공지의 물질을 이용할 수 있고, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 스티렌부타디엔고무(SBR), 폴리아크릴산(PA), 카복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐알코올(PVA) 등을 선택할 수 있다.As a positive electrode binder, a conventionally well-known substance can be used, For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylic acid (PA), carboxymethylcellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), etc. can be selected.
또한, 양극 바인더는, 상기 중 1종을 단독으로 이용해도 되고, 혹은, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 양극(10)에 있어서 양극 바인더의 함유량은, 예를 들면, 1~20질량%로 할 수 있다.In addition, a positive electrode binder may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type. Content of the positive electrode binder in the
양극 집전체(14)로서, 종래 공지의 것을 이용할 수 있고, 탄소를 도전성 필러로 하는 도전성 수지 접착제 등을 들 수 있다.As the positive electrode
또한, 본 실시 형태에서는, 양극 활물질로서, 상기의 리튬망간 산화물에 더하여, 다른 양극 활물질을 함유하고 있어도 되며, 예를 들면, 몰리브덴 산화물, 리튬철인산 화합물, 리튬코발트 산화물, 리튬니켈 산화물, 바나듐 산화물 등, 다른 산화물의 어느 1종 이상을 함유하고 있어도 된다.In addition, in this embodiment, in addition to said lithium manganese oxide, you may contain another positive electrode active material as a positive electrode active material, For example, molybdenum oxide, a lithium iron phosphate compound, lithium cobalt oxide, a lithium nickel oxide, vanadium oxide. It may contain any one or more of other oxides.
(음극)(cathode)
음극(20)에 있어서, 음극 활물질의 종류는 특별히 한정되지 않는데, 예를 들면, 음극 활물질로서 실리콘 산화물 또는 알루미늄 합금을 함유하는 것이 바람직하다.Although the kind of negative electrode active material in the
또한, 음극(20)에 있어서, 음극 활물질이 SiOx(0≤x<2)로 나타내지는 실리콘 산화물로 이루어지는 것이 바람직하다. 음극(20)에 있어서, 음극 활물질에 리튬알루미늄 합금을 이용할 수도 있다. 음극 활물질에 리튬알루미늄 합금을 이용하는 경우의 구조에 대해서는 후술의 제2 실시 형태에 있어서 설명한다.Moreover, in the
또한, 음극(20)은, 음극 활물질로서, 상기의 SiOx(0≤x<2)에 더하여, 다른 음극 활물질을 함유하고 있어도 되며, 예를 들면, Si, C 등, 다른 음극 활물질을 함유하고 있어도 된다.In addition, the
음극 활물질로서 입상의 SiOx(0≤x<2)를 이용하는 경우, 이들의 입자 지름(D50)은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 0.1~30μm의 범위를 선택할 수 있고, 1~10μm의 범위를 선택할 수 있다. SiOx의 입자 지름(D50)이, 상기 범위의 하한값 미만이면, 예를 들면, 비수 전해질 이차 전지(1)를 가혹한 고온 고습 환경하 에 있어서 보관·사용했을 경우나, 리플로우 처리에 의한 반응성이 높아지고, 전지 특성이 손상될 우려가 있으며, 또한, 상한값을 넘으면, 방전 레이트가 저하할 우려가 있다.When granular SiOx (0 ≦ x <2) is used as the negative electrode active material, these particle diameters (D50) are not particularly limited, and for example, a range of 0.1 to 30 μm can be selected, and a range of 1 to 10 μm is used. Can be selected. If the particle diameter (D50) of SiOx is less than the lower limit of the said range, for example, when the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 is stored and used in severe high temperature, high humidity environment, reactivity will become high by reflow process, The battery characteristics may be impaired, and if the upper limit is exceeded, the discharge rate may be lowered.
음극(20) 중의 음극 활물질, 즉, SiOx(0≤x<2)의 함유량은, 비수 전해질 이차 전지(1)에 요구되는 방전 용량 등을 감안하여 결정되며, 50질량% 이상의 범위를 선택할 수 있고, 60~70질량%의 범위를 선택할 수 있다.The content of the negative electrode active material in the
음극(20)에 있어서, 상기 원소로 이루어지는 음극 활물질의 함유량이, 상기 범위의 하한값 이상이면, 충분한 방전 용량을 얻기 쉽고, 또한, 상한값 이하이면, 음극(20)을 성형하기 쉽다.In the
음극(20)은, 도전조제(이하, 음극(20)에 이용되는 도전조제를 「음극 도전조제」라고 하는 경우가 있다)를 함유해도 된다. 음극 도전조제는, 양극 도전조제와 같은 것이다.The
음극(20)은, 바인더(이하, 음극(20)에 이용되는 바인더를 「음극 바인더」라고 하는 경우가 있다)를 함유해도 된다.The
음극 바인더로서, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 스티렌부타디엔고무(SBR), 폴리아크릴산(PA), 카복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리이미드(PI), 폴리이미드아미드(PAI) 등을 선택할 수 있다.As the negative electrode binder, polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylic acid (PA), carboxymethyl cellulose (CMC), polyimide (PI), polyimideamide (PAI) and the like can be selected.
또한, 음극 바인더는, 상기 중 1종을 단독으로 이용해도 되고, 혹은, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 또한, 음극 바인더에 폴리아크릴산을 이용하는 경우에는, 폴리아크릴산을, 미리, pH3~10으로 조정해 둘 수 있다. 이 경우의 pH의 조정에는, 예를 들면, 수산화리튬 등의 알칼리 금속 수산화물이나 수산화마그네슘 등의 알칼리 토류 금속 수산화물을 이용할 수 있다.In addition, a negative electrode binder may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type. In addition, when polyacrylic acid is used for a negative electrode binder, polyacrylic acid can be adjusted to pH3-10 previously. In this case, for example, alkaline earth metal hydroxides such as alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide and magnesium hydroxide can be used to adjust the pH.
음극(20) 중의 음극 바인더의 함유량은, 예를 들면 1~20질량%의 범위로 된다.Content of the negative electrode binder in the
또한, 본 형태에 있어서 음극(20)의 크기, 두께에 대해서는, 양극(10)의 크기, 두께와 같게 형성할 수 있다.In this embodiment, the size and thickness of the
또한, 도 1에 나타내는 비수 전해질 이차 전지(1)에 있어서는, 도시를 생략하고 있는데, 음극(20)의 표면, 즉, 음극(20)과 후술의 세퍼레이터(30)의 사이에, 리튬 포일 등의 리튬체(60)를 설치한 구성을 채용할 수 있다.In addition, although the illustration is abbreviate | omitted in the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 shown in FIG. 1, between the surface of the
「전해액」`` Electrolyte amount ''
전해액(50)은, 통상, 지지염을 비수 용매에 용해시킨 것이다.The
본 형태의 비수 전해질 이차 전지(1)에 있어서는, 전해액(50)을 이루는 비수 용매가, 테트라글라임(TEG)을 주용매로 하고, 디에톡시에탄(DEE)을 부용매로 하며, 추가로 에틸렌카보네이트(EC) 및 비닐렌카보네이트(VC)를 첨가제로서 함유하는 것이다. 비수 용매는, 통상, 전해액(50)에 요구되는 내열성이나 점도 등을 감안하여 결정되는데, 본 형태에 있어서는, 상기의 각 용매로 이루어지는 것을 이용한다.In the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 of this embodiment, the nonaqueous solvent constituting the
글라임계 용매를 구성하기 위한 주용매는, 테트라글라임, 트리글라임, 펜타글라임, 디글라임 등을 이용할 수 있다.Tetraglyme, triglyme, pentaglyme, diglyme and the like can be used as the main solvent for constituting the glyme solvent.
본 형태에서는, 에틸렌카보네이트(EC), 테트라글라임(TEG) 및 디에톡시에탄(DEE)을 함유하는 비수 용매를 이용한 전해액(50)을 채용하고 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 지지염을 이루는 Li 이온에, DEE 및 TEG가 용매화한다.In this embodiment, the
이 때, DEE가 TEG보다 도너 넘버가 높기 때문에, DEE가 선택적으로 Li 이온과 용매화한다. 이와 같이, 지지염을 이루는 Li 이온에 DEE 및 TEG가 용매화하여, Li 이온을 보호한다. 이것에 의해, 가령, 고온 고습 환경하에 있어서 비수 전해질 이차 전지의 내부에 수분이 침입했을 경우여도, 수분과 Li가 반응하는 것을 방지할 수 있으므로, 방전 용량이 저하하는 것을 억제하여, 보존 특성이 향상하는 효과를 얻을 수 있다.At this time, since DEE has a donor number higher than TEG, DEE selectively solvates with Li ion. In this way, DEE and TEG are solvated to Li ions forming the supporting salt, thereby protecting Li ions. As a result, even if moisture enters the inside of the nonaqueous electrolyte secondary battery in a high temperature and high humidity environment, the reaction between the moisture and Li can be prevented, so that the discharge capacity is reduced and the storage characteristics are improved. You can get the effect.
전해액(50) 중의 비수 용매에 있어서의 상기 각 용매의 비율은, 특별히 한정되지 않는데, 예를 들면, TEG:30질량% 이상 48.5질량% 이하, DEE:30질량% 이상 48.5질량% 이하, EC:0.5질량% 이상 10질량% 이하, VC:2질량% 이상 13% 이하의 범위(토탈 100%)의 범위를 선택할 수 있다.Although the ratio of each said solvent in the nonaqueous solvent in the
비수 용매에 포함되는 TEG와 DEE와 EC의 비율이 상기 범위이면, 상술한, DEE가 Li 이온에 용매화함으로써 Li 이온이 보호되는 작용이 얻어진다.If the ratio of TEG, DEE, and EC contained in the nonaqueous solvent is within the above range, the above-described action of solvating the Li ions to Li ions results in the effect of protecting Li ions.
상술의 범위여도, VC의 함유량에 대해서, 2.5질량% 이상 10질량%의 범위가 바람직하고, 5.0질량% 이상 7.5질량%의 범위가 보다 바람직하다. TEG와 DEE의 함유량의 상한값에 대해서는, 48.25질량% 이하가 바람직하며, 48질량% 이하가 보다 바람직하다.Even if it is the above-mentioned range, the range of 2.5 mass% or more and 10 mass% is preferable with respect to content of VC, and the range of 5.0 mass% or more and 7.5 mass% is more preferable. About the upper limit of content of TEG and DEE, 48.25 mass% or less is preferable, and 48 mass% or less is more preferable.
VC의 함유량이 2질량% 이상 13% 이하의 범위의 경우, 리플로우 납땜시의 가열을 받았다 하더라도 양극 캔(12)과 음극 캔(22)으로 이루어지는 수용 용기(2)에 생기는 두께의 변화가 작고, 내부 저항의 증가도 작게 할 수 있다. 또한, VC의 함유량이 2.5질량% 이상 10.0질량% 이하의 범위의 경우, 리플로우 납땜시의 가열을 받았다 하더라도 수용 용기(2)에 생기는 두께의 변화를 보다 작게 할 수 있고, 내부 저항의 증가도 보다 작게 할 수 있다. 이들의 범위 내여도, VC의 함유량이 5.0질량% 이상 7.5질량% 이하의 범위가 가장 바람직하다.When the content of VC is in the range of 2% by mass or more and 13% or less, even if it is heated during reflow soldering, there is a small change in the thickness of the
지지염은, 비수 전해질 이차 전지의 전해액에 지지염으로서 이용되는 공지의 Li 화합물을 이용할 수 있고, 예를 들면, LiCH3SO3, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiN(CF3SO3)2, LiN(FSO2)2 등의 유기산 리튬염;LiPF6, LiBF4, LiB(C6H5)4, LiCl, LiBr 등의 무기산 리튬염 등의 리튬염 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 리튬 이온 도전성을 갖는 화합물인 리튬염이 바람직하고, LiN(CF3SO2)2, LiN(FSO2)2, LiBF4가 보다 바람직하며, 내열성 및 수분과의 반응성이 낮고, 보존 특성을 충분히 발휘할 수 있다는 관점에서부터, LiN(CF3SO2)2가 특히 바람직하다.Supported salts, non-aqueous can be used for the Li compound known to be used as the support salt in the electrolyte solution of the electrolyte secondary battery, for example, LiCH 3 SO 3, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN ( Organic acid lithium salts such as C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 3 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 ; LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) Lithium salts, such as inorganic acid lithium salts, such as 4 , LiCl, LiBr, etc. are mentioned. Among these, a compound of lithium salt having a lithium ion conductivity, and preferably, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (FSO 2) 2, and LiBF preferably 4 more, low reactivity with heat and moisture, and storability LiN (CF 3 SO 2 ) 2 is particularly preferable from the standpoint of being able to sufficiently exhibit.
지지염은, 상기 중 1종을 단독으로 이용해도 되고, 혹은, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.A supporting salt may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
전해액(50) 중의 지지염의 함유량은, 지지염의 종류 등을 감안하여 결정할 수 있고, 예를 들면, 0.1~3.5mol/L가 바람직하고, 0.5~3mol/L가 보다 바람직하며, 1~2.5mol/L가 특히 바람직하다. 전해액(50) 중의 지지염 농도가 너무 높아도, 혹은 너무 낮아도, 전도도의 저하가 일어나, 전지 특성에 악영향을 미칠 우려가 있다.Content of the supporting salt in
(세퍼레이터)(Separator)
세퍼레이터(30)는, 양극(10)과 음극(20)의 사이에 개재되고, 큰 이온 투과도를 가지며, 또한, 기계적 강도를 갖는 절연막이 이용된다.The
세퍼레이터(30)로서는, 종래부터 비수 전해질 이차 전지의 세퍼레이터에 이용되는 것을 아무런 제한 없이 적용할 수 있고, 예를 들면, 알칼리 유리, 붕규산 유리, 석영 유리, 납 유리 등의 유리, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리아미드, 폴리이미드(PI) 등의 수지로 이루어지는 부직포 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 유리제 부직포가 바람직하고, 붕규산 유리제 부직포가 보다 바람직하다. 유리제 부직포는, 기계 강도가 뛰어남과 더불어, 큰 이온 투과도를 갖기 때문에, 내부 저항을 저감하여 방전 용량의 향상을 도모할 수 있다.As the
세퍼레이터(30)의 두께는, 비수 전해질 이차 전지(1)의 크기나, 세퍼레이터(30)의 재질 등을 감안하여 결정되고, 예를 들면 5~300μm로 할 수 있다.The thickness of the
(개스킷)(Gasket)
개스킷(40)은, 예를 들면, 열변형 온도 230℃ 이상의 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 개스킷(40)에 이용하는 수지 재료의 열변형 온도가 230℃ 이상이면, 리플로우 땜납 처리나 비수 전해질 이차 전지(1)의 사용 중의 가열에 의해서 개스킷이 현저하게 변형하고, 전해액(50)이 누출하는 것을 방지할 수 있다.It is preferable that the
개스킷(40)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 양극 캔(12)의 내주면을 따라서 원환형으로 형성되고, 그 환상 홈(41)의 내부에 음극 캔(22)의 외주 단부(22a)가 배치되어 있다.As shown in FIG. 1, the
개스킷(40)은, 양극 캔(12)의 개구부 내주측에 간극없이 삽입되는 외경을 갖는 링형의 외연부(40A)와, 링형의 내연부(40B)와, 이들 외연부(40A) 및 내연부(40B)의 하단부끼리를 접속한 저벽부(40C)로 이루어진다. 따라서, 개스킷(40)의 외주연 상면측에는 음극 캔(22)의 외주 단부(22a)를 삽입 가능한 환상 홈(41)이 형성되어 있다.The
도 1에 나타내는 양극 캔(12)의 개구부(12a)의 주연부(12b)를 내측, 즉, 음극 캔(22)측에 코킹하는 것으로 개스킷(40)을 사이에 둠으로써 수용 공간을 밀봉한 구조의 수납 용기(2)가 구성되어 있다.In the structure which sealed the accommodating space by interposing the
이상과 같은 개스킷(40)의 재질로서는, 예를 들면, 폴리페닐설파이드(PPS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아미드, 액정 폴리머(LCP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합 수지(PFA), 폴리에테르에테르케톤 수지(PEEK), 폴리에테르니트릴 수지(PEN), 폴리에테르케톤 수지(PEK), 폴리아릴레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT), 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에테르술폰 수지(PES), 폴리아미노비스말레이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 불소 수지등을 들 수 있다. 또한, 이들 재료에 유리 섬유, 운모 위스커, 세라믹 미분말 등을, 30질량% 이하의 첨가량으로 첨가한 것을 적합하게 이용할 수 있다. 이러한 재질을 이용함으로써, 가열에 의해서 개스킷이 현저하게 변형하고, 전해액(50)이 누출하는 것을 방지할 수 있다.As a material of the
이상 설명한 본 형태의 비수 전해질 이차 전지(1)에 의하면, 비수 용매가, 테트라글라임(TEG)과 디에톡시에탄(DEE)을 주체로서 포함하고, 에틸렌카보네이트(EC)와 상술의 적당량 범위의 비닐렌카보네이트(VC)를 적당량 범위 포함하는 전해액(50)을 구비하고 있으므로, 리플로우 납땜에 견딜 수 있는 내열성을 가지고, 리플로우 납땜에 수반되는 가열을 받았다 하더라도, 용매가 기화할 우려가 적고, 수용 용기(2)의 내압이 상승할 우려가 적으며, 수용 용기(2)에 변형을 일으키기 어려운 구성을 제공할 수 있다.According to the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment described above, the nonaqueous solvent mainly contains tetraglyme (TEG) and diethoxyethane (DEE), and includes ethylene carbonate (EC) and vinyl in the appropriate amount range described above. Since the
또한, 용매로서 테트라글라임과 디에톡시에탄을 주체로서 포함하는 글라임계의 용매이면, 이들 용매의 비점이 높은 것에 기인하여 전해액의 내열성을 높일 수 있다.If the solvent is a glyme-based solvent containing tetraglyme and diethoxyethane as a solvent, the heat resistance of the electrolyte can be improved due to the high boiling point of these solvents.
「비수 전해질 이차 전지의 제2 실시 형태」"Second Embodiment of Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery"
도 2는 제2 실시 형태의 비수 전해질 이차 전지(11)를 나타내는 것으로, 이 형태의 비수 전해질 이차 전지(11)는, 제1 실시 형태의 비수 전해질 이차 전지(1)와 유사 구조의 코인(버튼)형의 전지이다. 이 비수 전해질 이차 전지(11)는, 양극 캔(12)과, 음극 캔(25)과, 개스킷(42)을 가지며, 양극 캔(12)의 개구부 주연을 내측에 코킹하여 구성된 박형(편평형)의 수납 용기(2)를 구비하고 있는 점에 대해서, 제1 실시 형태의 비수 전해질 이차 전지(1)와 동등한 구조이다.FIG. 2 shows a nonaqueous electrolyte
제2 실시 형태의 음극 캔(25)은, 스테인리스강재와 경질 알루미늄재를 압연 가공으로 서로 붙인 것이며, 외측의 스테인리스층(21)과 내측의 경질 알루미늄층(23)의 2층 구조로 되어 있다.In the negative electrode can 25 of the second embodiment, the stainless steel material and the hard aluminum material are bonded to each other by rolling, and have a two-layer structure of the outer
제2 실시 형태의 비수 전해질 이차 전지(11)에 있어서, 수납 용기(2) 내에, 양극(13)과 음극(26)이 세퍼레이터(30A)를 개재하여 대향 배치되고, 전해액(50)이 밀폐 공간(16)에 충전되어 있다. 그리고, 양극(13), 음극(26) 및 세퍼레이터(30A)에는, 수납 용기(2) 내에 충전된 전해액(50)이 함침되어 있다.In the nonaqueous electrolyte
양극(13)은, 탄소를 도전성 필러로 하는 도전성 수지 접착제로 이루어지는 양극 집전체(14)에 의해, 양극 캔(10)의 내부 저면(10b)에 접착되고, 양극(12)의 상부에는 세퍼레이터(30A)가 재치(載置)되어 있다. 세퍼레이터(30A)의 상부에는, 음극(26)이 재치되고, 음극(26)은, 음극 캔(25)의 내부 윗면(20b), 즉, 경질 알루미늄층(23)에 압착되어 있다.The
양극(13)은 앞의 제1 실시 형태의 양극(10)을 구성하는 재료와 동등한 재료를 적용할 수 있다.As the
음극(26)으로서는, 리튬 박(리튬 포일), 리튬-알루미늄 합금, 리튬을 접촉 또는 전기 화학적으로 도프한 탄소 등을 들 수 있다.Examples of the
세퍼레이터(30A)는, 유리제 섬유로 이루어지고, 예를 들면, 붕규산 유리, 석영 유리, 납 유리 등의 유리제의 부직포를 들 수 있으며, 그 중에서도, 붕규산 유리제 부직포가 보다 바람직하다. 붕규산 유리제 부직포는, 기계 강도가 뛰어남과 더불어, 큰 이온 투과도를 갖기 때문에, 내부 저항을 저감하여 방전 용량의 향상을 도모할 수 있다.The
전해액(50)의 조성은 앞의 제1 실시 형태의 전해액(50)과 동등하다. 테트라글라임(TEG)을 주용매로 하고, 디에톡시에탄(DEE)을 부용매로 하며, 추가로 에틸렌카보네이트(EC)에 더하여, 비닐렌카보네이트(VC)를 첨가제로서 적당량 범위 함유하는 전해액이다. 전해액(50)에 있어서 각 성분의 조성비도 앞의 제1 실시 형태와 동등해도 된다.The composition of the
제2 실시 형태의 구조에 있어서도, 제1 실시 형태의 구조와 마찬가지로, 상술의 적당량 범위의 비닐렌카보네이트(VC)를 포함하는 전해액(50)을 구비하고 있으므로, 리플로우 납땜에 견딜 수 있는 내열성을 가지고, 리플로우 납땜에 수반되는 가열을 받았다 하더라도, 용매가 기화할 우려가 적고, 수용 용기(2)의 내압이 상승할 우려가 적으며, 수용 용기(2)에 변형을 일으키기 어려운 구성을 제공할 수 있다.Also in the structure of 2nd Embodiment, since the
제2 실시 형태의 구조에서는, 음극(25)으로서 리튬 박(리튬 포일), 리튬-알루미늄 합금을 이용하고 있으므로, 고용량화할 수 있다.In the structure of 2nd Embodiment, since lithium foil (lithium foil) and a lithium-aluminum alloy are used as the
제2 실시 형태의 구조에 있어서, 그 외의 구조는 앞의 제1 실시 형태의 구조와 동등하므로, 동등한 작용 효과를 얻을 수 있다.In the structure of 2nd Embodiment, since the other structure is equivalent to the structure of 1st Embodiment, an equivalent effect can be acquired.
또한, 앞의 실시 형태에 있어서, 바람직하게는 스테인리스강제의 양극 캔과 스테인리스강제의 음극 캔을 이용하고, 이들을 코킹한 수납 용기를 구비하는 코인형 구조의 비수 전해질 이차 전지를 예로 들어 설명했는데, 본 형태는 이 구조에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the above embodiment, a coin-type nonaqueous electrolyte secondary battery having a storage container in which a positive electrode can made of stainless steel and a negative electrode can made of stainless steel is caulked using a stainless steel positive electrode can is described as an example. The form is not limited to this structure.
예를 들면, 세라믹스제의 용기 본체의 개구부가, 금속제의 봉구(封口) 부재를 이용한 심 용접 등의 가열 처리에 의해서 세라믹스제의 개체(蓋體)로 봉지된 구조의 비수 전해질 이차 전지에 본 발명 구조를 적용해도 된다.For example, this invention relates to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the structure in which the opening part of the ceramic container main body was sealed by the ceramic individual by heat processing, such as the seam welding using the metal sealing member. You may apply a structure.
실시예Example
도 1에 나타내는 구성의 비수 전해질 이차 전지를 시작(試作)하여, 후술하는 평가 시험을 실시하였다.The nonaqueous electrolyte secondary battery of the structure shown in FIG. 1 was started, and the evaluation test mentioned later was performed.
양극(10)으로서, 우선, 시판의 리튬망간 산화물(Li1.14Co0.06Mn1.80O4)에, 도전조제로서 그라파이트를, 결착제로서 폴리아크릴산을, 리튬망간 산화물:그라파이트:폴리아크릴산=90:8:2(질량비)의 비율로 혼합하여 양극 합제로 하였다. 이 양극 합제 98.6mg을, 2ton/cm2의 가압력으로 가압하여, 직경 4mm의 원반형 펠릿으로 가압 성형하였다.As the
얻어진 펠릿(양극)을, 스테인리스강(SUS316L:t=0.20mm)제의 양극 캔의 내면에, 탄소를 포함하는 도전성 수지 접착제를 이용하여 접착하고, 이들을 일체화하여 양극 유닛을 얻었다. 그 후, 이 양극 유닛을, 대기 중에서 120℃×11시간의 조건에서 감압 가열 건조하였다. 다음으로, 양극 유닛에 있어서의 양극 캔의 개구부의 내측면에 씰제를 도포하였다.The obtained pellets (anode) were adhered to the inner surface of a positive electrode can made of stainless steel (SUS316L: t = 0.20 mm) using a conductive resin adhesive containing carbon, and these were integrated to obtain a positive electrode unit. Then, this positive electrode unit was dried under reduced pressure and heat-dried under the conditions of 120 degreeC x 11 hours in air | atmosphere. Next, the sealing agent was apply | coated to the inner surface of the opening part of the positive electrode can in a positive electrode unit.
다음으로, 음극으로서, 표면 전체에 탄소(C)가 형성된 SiO 분말을 준비하고, 이것을 음극 활물질로 하였다. 그리고, 이 음극 활물질에, 도전제로서 그라파이트를, 결착제로서 폴리아크릴산을, 각각 54:44:2(질량비)의 비율로 혼합하여 음극 합제로 하였다. 이 음극 합제 15.1mg를, 2ton/cm2 가압력으로 가압 성형하여, 직경 4mm의 원반형 펠릿으로 가압 성형하였다.Next, as a negative electrode, the SiO powder in which carbon (C) was formed in the whole surface was prepared, and this was made into the negative electrode active material. Then, graphite was used as the conductive agent and polyacrylic acid was used as the binder in a ratio of 54: 44: 2 (mass ratio), respectively, to form a negative electrode mixture. 15.1 mg of the negative electrode mixture was press-molded at a pressure of 2 ton / cm 2 and press-molded into a disk-shaped pellet having a diameter of 4 mm.
얻어진 펠릿(음극)을, 스테인리스강(SUS316L:t=0.20mm)제의 음극 캔의 내면에, 탄소를 도전성 필러로 하는 도전성 수지 접착제를 이용하여 접착하고, 이들을 일체화하여 음극 유닛을 얻었다. 그 후, 이 음극 유닛을, 대기 중에서 160℃×11시간의 조건에서 감압 가열 건조하였다.The obtained pellet (cathode) was adhered to the inner surface of a negative electrode can made of stainless steel (SUS316L: t = 0.20 mm) using a conductive resin adhesive containing carbon as the conductive filler, and these were integrated to obtain a negative electrode unit. Then, this negative electrode unit was dried under reduced pressure and heat-dried under the conditions of 160 degreeCx11 hours in air | atmosphere.
이 펠릿형의 음극의 위에, 추가로, 직경 4mm, 두께 0.38mm로 구멍을 뚫은 리튬 포일을 압착하여, 리튬-음극 적층 전극으로 하였다.On the pellet-shaped negative electrode, a lithium foil punched with a diameter of 4 mm and a thickness of 0.38 mm was further pressed into a lithium-anode laminated electrode.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 실시 형태의 구조에 나타내는 양극 집전체 및 음극 집전체를 설치하지 않고, 양극 캔에 양극 집전체의 기능을 갖게 함과 더불어, 음극 캔에 음극 집전체의 기능을 갖게 하여, 비수 전해질 이차 전지를 제작하였다.As described above, in the present embodiment, the positive electrode can has the function of the positive electrode current collector without providing the positive electrode current collector and the negative electrode current collector shown in the structure of the embodiment, and the negative electrode can has a negative electrode current collector. It had a function and produced the nonaqueous electrolyte secondary battery.
다음으로, 유리 섬유로 이루어지는 부직포를 건조시킨 후, 직경 4mm의 원반형으로 구멍을 뚫고 세퍼레이터로 하였다. 그리고, 이 세퍼레이터를, 음극 위에 압착된 리튬 포일 상에 재치하고, 음극 캔의 개구부에, 폴리프로필렌제의 개스킷을 배치하였다.Next, after drying the nonwoven fabric which consists of glass fiber, it punched in the disk shape of diameter 4mm, and set it as the separator. And this separator was mounted on the lithium foil crimped | bonded on the negative electrode, and the gasket made of polypropylene was arrange | positioned at the opening part of a negative electrode can.
(전해액의 제작)(Production of electrolyte)
테트라글라임(TEG), 디에톡시에탄(DEE), 에틸렌카보네이트(EC), 및, 비닐렌카보네이트(VC)의 각 용매를 혼합하여 비수 용매로 하고, 얻어진 비수 용매에 지지염으로서 LiTFSI(1M)를 용해시켜서 전해액을 얻었다. 이 때의, 각 용매의 혼합 비율은, 질량%로, TEG:DEE:EC:VC=(41.25~48.25):(41.25~48.25):2.5:(1.0, 2.5, 5, 7.5, 10.0, 15)로 하였다.Each solvent of tetraglyme (TEG), diethoxyethane (DEE), ethylene carbonate (EC), and vinylene carbonate (VC) is mixed to form a nonaqueous solvent, and LiTFSI (1M) as a supporting salt to the obtained nonaqueous solvent. Was dissolved to obtain an electrolyte solution. At this time, the mixing ratio of each solvent was% by mass, and TEG: DEE: EC: VC = (41.25 to 48.25) :( 41.25 to 48.25): 2.5: (1.0, 2.5, 5, 7.5, 10.0, 15) It was set as.
EC는 어느 시료도 2.5질량%로 고정한 배합량으로 하고, VC에 대해서는 1.0질량%, 2.5질량%, 5질량%, 7.5질량%, 10.0질량%, 15질량%의 6단계로 각각으로 변량하고, 잔부를 구성하는 TEG와 DEE는, 서로 1:1의 비율이 되도록 배합하여 복수의 시료를 제작하였다.EC is made into the compounding quantity which fixed all the samples to 2.5 mass%, and about VC is changed into 6 steps of 1.0 mass%, 2.5 mass%, 5 mass%, 7.5 mass%, 10.0 mass%, and 15 mass%, respectively, TEG and DEE which comprise a part were mix | blended so that it might become a ratio of 1: 1, and several samples were produced.
상술과 같이 준비한 양극 캔 및 음극 캔에, 상기 순서로 조정한 각 예의 전해액을, 전지 1개당의 합계로 40μL 충전하였다.The positive electrode can and the negative electrode can prepared as described above were filled with 40 µL of the electrolyte solution of each example adjusted in the above order in a total of one battery.
다음으로, 세퍼레이터가 양극에 당접하도록, 음극 유닛을 양극 유닛에 코킹하였다. 그리고, 양극 캔의 개구부를 감합함으로써 양극 캔과 음극 캔을 밀봉한 후, 25℃에서 7일간 정치(靜置)하고, 비닐렌카보네이트 첨가량이 다른 시료 1~시료 6의 비수 전해질 이차 전지를 얻었다. 양극 캔과 음극 캔을 밀봉하는 개스킷은 폴리에테르에테르케톤 수지(PEEK 수지)로부터 구성하였다.Next, the negative electrode unit was caulked to the positive electrode unit so that the separator abuts on the positive electrode. And after sealing the positive electrode can and the negative electrode can by fitting the opening part of a positive electrode can, it left still at 25 degreeC for 7 days, and obtained the nonaqueous electrolyte secondary battery of the sample 1-the sample 6 in which vinylene carbonate addition amount differs. The gasket for sealing the positive electrode can and the negative electrode can was constructed from polyether ether ketone resin (PEEK resin).
이들, 시료 1~시료 6의 비수 전해질 이차 전지는, 후술하는 표 1에 나타내는 바와 같이 전해액에 포함되는 비닐렌카보네이트의 양이 각각 다른 시료이다.These nonaqueous electrolyte secondary batteries of Sample 1-Sample 6 are samples in which the quantity of the vinylene carbonate contained in electrolyte solution differs, respectively, as Table 1 mentioned later.
「평가 시험」Evaluation test
(전지 두께 변화량 측정)(Measurement of Battery Thickness Change)
시료 1~시료 6의 비수 전해질 이차 전지에 대해서, 160~200℃, 10분간의 예비 가열 후, 260℃, 10초에서 본 가열하는 리플로우 납땜에 상당하는 열처리를 실시한 후, 전지 두께의 변화량(mm)을 측정하였다. 전지 두께의 변화량을 파악함으로써 양극 캔과 음극 캔으로 이루어지는 수용 용기의 내부에 있어서 기화 혹은 분해한 가스에 의해, 어느 정도 내압이 상승하고 있는지 파악할 수 있다.The amount of change in the battery thickness after the heat treatment corresponding to the reflow soldering to be heated at 260 ° C for 10 seconds after the pre-heating at 160 to 200 ° C for 10 minutes for the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Samples 1 to 6 mm) was measured. By grasping the amount of change in the thickness of the battery, it is possible to grasp how much the internal pressure rises due to the gas vaporized or decomposed in the interior of the accommodating container including the positive electrode can and the negative electrode can.
(내부 저항 측정)(Internal resistance measurement)
시료 1~시료 6의 비수 전해질 이차 전지에 대해서, 교류 임피던스(1kHz:내부 저항에 상당)의 측정을 실시하였다.About the nonaqueous electrolyte secondary battery of the sample 1-the sample 6, the alternating current impedance (1kHz: corresponded to internal resistance) was measured.
이상의 측정 결과를 이하의 표 1에 정리하여 나타냄과 더불어, 전지 두께 변화량의 측정 결과를 도 3에 나타내고, 교류 임피던스(내부 저항)의 측정 결과를 도 4에 나타낸다.The above measurement result is put together in the following Table 1, and the measurement result of the battery thickness change amount is shown in FIG. 3, and the measurement result of alternating current impedance (internal resistance) is shown in FIG.
[표 1]TABLE 1
표 1과 도 3에 나타내는 전지 두께의 변화량 측정 결과로부터 볼 때, 테트라글라임(TEG)과 디에톡시에탄(DEE)을 주체로 하는 글라임계의 용매에, 에틸렌카보네이트에 더하여 비닐렌카보네이트를 적당량 첨가하는 경우, 비닐렌카보네이트의 첨가량이 너무 적거나 너무 많아도 변화량이 커지는 것을 알 수 있었다.From the measurement results of changes in battery thicknesses shown in Table 1 and FIG. 3, an appropriate amount of vinylene carbonate was added to ethylene carbonate in addition to ethylene carbonate in a solvent of a glyme system mainly composed of tetraglyme (TEG) and diethoxyethane (DEE). In this case, it was found that the amount of change increased even if the amount of vinylene carbonate added was too small or too large.
비닐렌카보네이트 첨가량이 1.0질량%의 시료 1과 15.0질량%의 시료 6에서는, 변화량이 0.1mm를 초과하고 있고, 다른 시료에 비해 분명하게 변화량이 크다. 이 결과로부터, 변화량 0.08mm 이하로 한다면, 비닐렌카보네이트 첨가량을 2질량% 이상, 13질량% 이하로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.In the sample 1 of 1.0 mass% and the sample 6 of 15.0 mass%, the amount of change of vinylene carbonate exceeded 0.1 mm, and a change amount is large clearly compared with another sample. From this result, it turns out that it is preferable to set vinylene carbonate addition amount to 2 mass% or more and 13 mass% or less, if the amount of change is 0.08 mm or less.
또한, 시료 2~5의 변화량이 시료 1, 6의 변화량보다 분명하게 작은 것으로부터, 비닐렌카보네이트 첨가량을 2.5질량% 이상 10질량% 이하로 하는 것이 비수 전해질 이차 전지에 있어서 리플로우 땜납 후의 두께 방향의 팽출을 억제하는데 있어서 보다 바람직한 것을 알았다. 또한, 비닐렌카보네이트 첨가량을 5.0질량% 이상 7.5질량% 이하로 하는 것이 가장 바람직한 것을 알 수 있었다.In addition, since the amount of change of samples 2-5 is clearly smaller than the amount of change of samples 1, 6, it is preferable that the amount of vinylene carbonate added is 2.5 mass% or more and 10 mass% or less in the thickness direction after reflow soldering in a nonaqueous electrolyte secondary battery. It turned out that it is more preferable in suppressing bulging of. Moreover, it turned out that it is most preferable to make vinylene carbonate addition amount into 5.0 mass% or more and 7.5 mass% or less.
표 1과 도 4에 나타내는 비수 전해질 이차 전지의 내부 저항의 측정 결과로부터 볼 때, 전지 두께 변화량의 측정 결과와 같은 결론을 얻을 수 있었다.From the measurement result of the internal resistance of the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in Table 1 and FIG. 4, the same conclusion as the measurement result of the battery thickness change amount was obtained.
즉, 비닐렌카보네이트 첨가량이 1.0질량%의 시료 1과 15.0질량%의 시료 6에서는, 내부 저항이 700Ω를 초과하고 있고, 다른 시료에 비해 분명하게 내부 저항이 크다. 이 결과로부터, 내부 저항 700Ω 이하를 얻어 고용량화한다면, 비닐렌카보네이트 첨가량을 2질량% 이상, 13질량% 이하로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.That is, in the sample 1 of 1 mass% of vinylene carbonate, and the sample 6 of 15.0 mass%, internal resistance exceeds 700 ohms, and internal resistance is largely large compared with other samples. From this result, it is understood that when the internal resistance is 700 Ω or less and the capacity is increased, the amount of vinylene carbonate added is preferably 2 mass% or more and 13 mass% or less.
또한, 시료 2~5의 내부 저항이 시료 1, 6의 내부 저항보다 분명하게 작은 것으로부터, 비닐렌카보네이트 첨가량을 2.5질량% 이상 10질량% 이하로 하는 것이 비수 전해질 이차 전지의 내부 저항을 억제하고, 고용량을 얻는데 있어서 보다 바람직한 것을 알았다. 또한, 내부 저항의 면으로부터 볼때도, 비닐렌카보네이트 첨가량을 5.0질량% 이상 7.5질량% 이하로 하는 것이 가장 바람직한 것을 알 수 있었다.In addition, since the internal resistances of
1, 11 비수 전해질 이차 전지, 2 수용 용기, 10 양극, 12 양극 캔, 12a 개구부, 12b 주연부, 13 양극, 14 양극 집전체, 20 음극, 21 스테인리스층, 22 음극 캔, 22a 외주 단부, 23 경질 알루미늄층, 24 음극 집전체, 25 음극 캔, 26 음극, 30 세퍼레이터, 40, 42 개스킷, 41 환상 홈, 50 전해액.1, 11 non-aqueous electrolyte secondary battery, 2 accommodation containers, 10 positive electrode, 12 positive electrode can, 12a opening, 12b peripheral portion, 13 positive electrode, 14 positive electrode current collector, 20 negative electrode, 21 stainless steel layer, 22 negative electrode can, 22a outer end, 23 hard Aluminum layer, 24 negative electrode current collector, 25 negative electrode cans, 26 negative electrodes, 30 separators, 40, 42 gaskets, 41 annular grooves, 50 electrolytes.
Claims (6)
상기 용매가, 글라임(glyme)계 용매에 에틸렌카보네이트(EC)와 비닐렌카보네이트(VC)를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 이차 전지.As a nonaqueous electrolyte secondary battery in which the positive electrode, the negative electrode, the electrolyte solution containing a support salt, and a solvent, and a separator are accommodated in the accommodating container comprised by a positive electrode can and a negative electrode can,
A nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the solvent comprises ethylene carbonate (EC) and vinylene carbonate (VC) in a glycol solvent.
상기 용매가, 주용매로서 테트라글라임(TEG)을, 부용매로서 디에톡시에탄(DEE)을 포함하는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 이차 전지.The method according to claim 1,
A nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the solvent contains tetraglyme (TEG) as a main solvent and diethoxyethane (DEE) as a subsolvent.
상기 용매 중에 비닐렌카보네이트가 2질량% 이상, 13질량% 이하 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 이차 전지.The method according to claim 1 or 2,
2 mass% or more and 13 mass% or less of vinylene carbonate is contained in the said solvent, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
상기 용매 중에 비닐렌카보네이트가 2.5질량% 이상, 10질량% 이하 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 이차 전지.The method according to claim 1 or 2,
A nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the solvent contains 2.5% by mass or more and 10% by mass or less of vinylene carbonate.
상기 양극이, 양극 활물질로서 리튬망간 산화물을 함유하고, 상기 음극이, 음극 활물질로서 실리콘 산화물 또는 리튬알루미늄 합금을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 이차 전지.The method according to any one of claims 1 to 4,
A nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode contains lithium manganese oxide as a positive electrode active material, and the negative electrode contains silicon oxide or a lithium aluminum alloy as a negative electrode active material.
상기 양극 캔이 바닥이 있는 원통형이며,
상기 음극 캔이 상기 양극 캔의 개구부 내측에 개스킷을 개재하여 고정되고,
상기 양극 캔의 개구부를 상기 음극 캔측에 코킹한 코킹부를 설치함으로써 상기 수용 용기가 밀봉되고, 상기 수용 용기에 양극과 음극과 세퍼레이터와 상기 전해액이 수용된 것을 특징으로 하는 비수 전해질 이차 전지.The method according to any one of claims 1 to 5,
The anode can is cylindrical with a bottom,
The cathode can is fixed through a gasket inside the opening of the cathode can,
A nonaqueous electrolyte secondary battery, characterized in that the accommodating container is sealed by providing a caulking portion caulking the opening of the positive electrode can on the negative electrode can side, and the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the electrolyte are accommodated in the accommodating container.
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