KR20200135301A - Lithium ion secondary battery, and its operation method - Google Patents

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KR20200135301A
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켄지 카키아게
요헤이 아오야마
히로미 타케노우치
유타 노하라
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가부시키가이샤 아데카
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Abstract

본 발명은 황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극을 가지는 리튬 이온 이차전지로서, 음극의 충전 하한 전위가 0.1V(vs.Li/Li+) 이상이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만인 리튬 이온 이차전지이다. 또한 본 발명은 황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극을 가지는 리튬이온 이차전지로서, 음극의 충전 하한 전위를 적어도 0.1V(vs.Li/Li+)이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만으로 하는 리튬이온 이차전지의 작동 방법이다. 황변성 폴리아크릴로니트릴의 황 함유량이 25질량%∼60질량%인 것이 바람직하다.The present invention is a lithium ion secondary battery having a negative electrode made of a yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material, wherein the lower charging potential of the negative electrode is 0.1V (vs.Li/Li + ) or more and 1.0V (vs.Li/Li + ). It is less than a lithium ion secondary battery. In addition, the present invention is a lithium ion secondary battery having a negative electrode made of yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material, wherein the lower charging potential of the negative electrode is at least 0.1V (vs.Li/Li + ) and 1.0V (vs.Li/Li +) It is a method of operating a lithium ion secondary battery that is less than ). It is preferable that the sulfur content of the yellow-modified polyacrylonitrile is 25% by mass to 60% by mass.

Description

리튬이온 이차전지, 및 그의 작동 방법 Lithium ion secondary battery, and its operation method

본 발명은 황변성 폴리아크릴로니트릴을 전극 활물질로 하는 리튬이온 이차전지, 및 그의 작동 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a lithium ion secondary battery using yellow-modified polyacrylonitrile as an electrode active material, and a method of operating the same.

리튬이온 이차전지 등의 비수전해질 이차전지는 소형이고 경량이며, 또한 에너지 밀도가 높고, 더욱이 반복 충방전이 가능하며, 휴대용 컴퓨터, 핸디 비디오카메라, 정보단말 등의 휴대 전자기기의 전원으로서 널리 이용되고 있다. 또한, 환경문제의 관점에서 비수전해질 이차전지를 사용한 전기자동차나, 동력의 일부에 전력을 이용한 하이브리드차의 실용화가 실시되고 있다. 그 때문에, 최근에는 이차전지의 한층 더한 성능 향상이 요구되고 있다. Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries are compact and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are widely used as power sources for portable electronic devices such as portable computers, handy video cameras, and information terminals. have. In addition, from the viewpoint of environmental issues, electric vehicles using non-aqueous electrolyte secondary batteries or hybrid vehicles using electric power as part of the power have been put to practical use. Therefore, in recent years, further improvement of the performance of the secondary battery is required.

비수전해질 이차전지의 특성은 그의 구성 부재인 전극, 세퍼레이터, 전해질 등에 의존하고, 각 구성 부재의 연구 개발이 활발하게 실시되고 있다. 전극에서는 바인더, 집전재 등과 함께 전극 활물질이 중요하고, 전극 활물질의 연구 개발이 활발하게 실시되고 있다. The characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery depend on an electrode, a separator, an electrolyte, etc., which are constituent members thereof, and research and development of each constituent member is actively conducted. In an electrode, an electrode active material is important along with a binder and a current collector, and research and development of electrode active materials are actively conducted.

폴리아크릴로니트릴과 황의 혼합물을 비산화성 분위기 하에서 열처리함으로써 얻어지는 황변성 폴리아크릴로니트릴은 큰 충방전 용량을 가지며, 충방전 반복에 따른 충방전 용량의 저하(이하, 사이클 특성이라고 하는 경우가 있음)가 적은 전극 활물질로서 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1~3을 참조). 황변성 폴리아크릴로니트릴은 양극의 활물질로 사용되고 있는데, 음극의 활물질로도 검토되고 있다(예를 들면, 특허문헌 3을 참조). Yellow-modified polyacrylonitrile obtained by heat treatment of a mixture of polyacrylonitrile and sulfur in a non-oxidizing atmosphere has a large charge and discharge capacity, and a decrease in charge and discharge capacity due to repeated charge and discharge (hereinafter, sometimes referred to as cycle characteristics) It is known as an electrode active material with few (for example, see Patent Documents 1 to 3). Although yellow-denatured polyacrylonitrile is used as an active material for a positive electrode, it is also being studied as an active material for a negative electrode (see, for example, Patent Document 3).

US2011/200875 A1US2011/200875 A1 US2013/029222 A1US2013/029222 A1 US2014/134485 A1US2014/134485 A1

음극 활물질에 대한 충전 하한 전위가 낮으면 충방전 용량을 크게 할 수 있는데, 지나치게 충전 하한 전위가 낮은 경우에는 음극에 대한 리튬금속의 석출 위험성이 있다. 이 때문에, 예를 들면, 특허문헌 3에서는 황변성 폴리아크릴로니트릴의 Li 흡장 시의 평균 전위를 1.8V(Li 기준), 즉 1.8V(vs.Li/Li+)로 하고 있기 때문에, 황변성 폴리아크릴로니트릴을 가지는 음극의 충전 하한 전위는 1.0V(vs.Li/Li+) 정도로 추정된다(특허문헌 3을 참조). If the charge lower limit potential for the negative electrode active material is low, the charge/discharge capacity can be increased, but if the charge lower limit potential is too low, there is a risk of precipitation of lithium metal on the negative electrode. For this reason, for example, in Patent Document 3, since the average potential at the time of Li occlusion of yellow-denatured polyacrylonitrile is set to 1.8 V (Li reference), that is, 1.8 V (vs.Li/Li + ), yellowing The charging lower limit potential of the negative electrode having polyacrylonitrile is estimated to be about 1.0 V (vs. Li/Li + ) (refer to Patent Document 3).

비수전해질 이차전지, 특히 전기자동차나 하이브리드차에 사용되는 비수전해질 이차전지에서는 고출력이고 사이클 특성이 뛰어나며, 더욱이 경량·소형화된 리튬이온 이차전지가 요구되고 있다. Non-aqueous electrolyte secondary batteries, particularly non-aqueous electrolyte secondary batteries used in electric vehicles or hybrid vehicles, have high output and excellent cycle characteristics, and furthermore, lightweight and miniaturized lithium ion secondary batteries are required.

본 발명자들은 예의검토를 실시한 결과, 황변성 폴리아크릴로니트릴을 음극 활물질로 하는 비수전해질 이차전지에서 음극의 충전 하한 전위를 1.0V(vs.Li/Li+)보다 낮추어도 전지 성능의 저하가 낮고, 안전하게 충방전이 가능하며, 사이클 특성의 저하도 낮은 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은 황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극을 가지는 리튬이온 이차전지로서, 음극의 충전 하한 전위가 0.1V(vs.Li/Li+) 이상이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만인 리튬이온 이차전지이다. The present inventors conducted a thorough review, and as a result, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using yellow-denatured polyacrylonitrile as a negative electrode active material, even when the lower charging limit potential of the negative electrode is lower than 1.0 V (vs.Li/Li + ), the degradation of battery performance is low. , It was found that charging and discharging was possible safely, and that the decrease in cycle characteristics was also low, and the present invention was completed. That is, the present invention is a lithium ion secondary battery having a negative electrode made of yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material, and the lower charging potential of the negative electrode is 0.1V (vs.Li/Li + ) or more and 1.0V (vs.Li/Li). It is a lithium ion secondary battery less than + ).

또한 본 발명은 황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극을 가지는 리튬이온 이차전지의 작동 방법으로서, 음극의 충전 하한 전위를 0.1V(vs.Li/Li+) 이상이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만으로 하는 리튬이온 이차전지의 작동 방법을 제공하는 것이다. In addition, the present invention is a method of operating a lithium ion secondary battery having a negative electrode made of yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material, wherein the lower charge limit potential of the negative electrode is 0.1V (vs.Li/Li + ) or more and 1.0V (vs.Li + ). /Li + ) to provide a method of operating a lithium ion secondary battery less than.

본 발명에서는 리튬이온 이차전지의 음극의 충전 하한 전위를 0.1V(vs.Li/Li+) 이상이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만으로 하는 것에 하나의 특징을 가진다. 본 발명에서 단위 V(vs.Li/Li+)는 리튬금속 기준 전위이다. 음극의 충전 하한 전위는 낮은 것이 바람직하지만 0.1V(vs.Li/Li+)보다도 낮은 경우에는 전지의 사이클 특성의 저하가 커진다. 본 발명에서의 음극의 충전 하한 전위는 0.15V(vs.Li/Li+) 이상이고 0.9V(vs.Li/Li+) 이하가 바람직하며, 0.17V(vs.Li/Li+) 이상이고 0.85V(vs.Li/Li+) 이하가 더 바람직하며, 0.25V(vs.Li/Li+) 이상이고 0.8V(vs.Li/Li+) 이하가 특히 바람직하다. 음극의 충전 하한 전위를 상기 범위로 하기 위해서는 예를 들면 양극과 음극의 단위면적당 활물질 중량(㎎/㎠)의 비율을, 전극 코팅 두께를 변경하는 등으로 조정하면 된다. 음극의 단위면적당 활물질 중량의 비율이 양극에 대하여 낮아질수록 음극의 충전 하한 전위는 낮아진다. In the present invention, there is one characteristic in that the charging lower limit potential of the negative electrode of the lithium ion secondary battery is 0.1 V (vs. Li/Li + ) or more and less than 1.0 V (vs. Li/Li + ). In the present invention, the unit V(vs.Li/Li + ) is a lithium metal reference potential. It is preferable that the lower charging limit potential of the negative electrode is lower than 0.1 V (vs. Li/Li + ), the deterioration of the cycle characteristics of the battery increases. In the present invention, the lower charging potential of the negative electrode is 0.15V (vs.Li/Li + ) or more and 0.9V (vs.Li/Li + ) or less is preferable, and 0.17V (vs.Li/Li + ) or more and 0.85 V (vs.Li/Li +) or less, and more preferably, 0.25V (vs.Li/Li +) or more and is preferably not more than 0.8V (vs.Li/Li +) in particular. In order to make the lower charging limit potential of the negative electrode within the above range, for example, the ratio of the weight of the active material per unit area (mg/cm2) of the positive electrode and the negative electrode may be adjusted by changing the electrode coating thickness or the like. As the ratio of the weight of the active material per unit area of the negative electrode decreases with respect to the positive electrode, the lower charging limit potential of the negative electrode decreases.

황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극의 충방전 용량은 황변성 폴리아크릴로니트릴의 황 함량에 따라 다소 다른데, 충전 하한 전위가 1.0V(vs.Li/Li+)인 경우에 대하여, 0.5V(vs.Li/Li+)에서 30~50% 정도, 0.2V(vs.Li/Li+)에서 60~80% 정도 증가하고, 그 증가 분량만큼 황변성 폴리아크릴로니트릴의 사용량을 줄이는 것이 가능하다. 충전 하한 전위를 낮추어서 음극의 활물질을 감소시킴으로써, 리튬이온 이차전지를 경량화, 소형화하는 것이 가능해진다. 한편, 충전 하한 전위의 설정이 1.0V(vs.Li/Li+) 미만인 설계의 리튬이온 이차전지를 충전 하한 전위가 1.0V(vs.Li/Li+) 이상에서 사용하는 것은 충분한 충방전 용량이 얻어지지 않아 바람직하지 않다. The charging/discharging capacity of the negative electrode using yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material is slightly different depending on the sulfur content of the yellow-denatured polyacrylonitrile, but for the case where the lower charging potential is 1.0V (vs.Li/Li + ), 0.5 V (vs.Li/Li +) increased by 30 to 50%, about 60% to 80% at 0.2V (vs.Li/Li +) from, and to reduce the amount of the increase as acrylonitrile, sulfur-modified polyacrylonitrile amount It is possible. By lowering the charge lower limit potential to reduce the active material of the negative electrode, it becomes possible to reduce the weight and size of the lithium ion secondary battery. On the other hand, using a lithium-ion secondary battery with a design with a lower charging limit of less than 1.0V (vs.Li/Li + ) with a lower charging limit of 1.0V (vs.Li/Li + ) has sufficient charge and discharge capacity. It is not obtained and is not preferable.

황변성 폴리아크릴로니트릴은 폴리아크릴로니트릴과 단체(單體) 황을 비산화성 분위기 중에서 가열 처리하여 얻어지는 화합물이다. 폴리아크릴로니트릴은 아크릴로니트릴과 다른 모노머, 예를 들면, 아크릴산, 아세트산비닐, N-비닐포름아미드, N-N'메틸렌비스(아크릴아미드)의 코폴리머이어도 된다. 단, 아크릴로니트릴의 함량이 낮아지면 전지 성능이 낮아지기 때문에, 아크릴로니트릴과 다른 모노머의 코폴리머인 경우, 상기 코폴리머 중의 아크릴로니트릴의 함량은 90질량% 이상인 것이 바람직하다. 황변성 폴리아크릴로니트릴의 황 함량은 큰 충방전 용량이 얻어지고 본 발명의 작동 방법에서의 사이클 특성의 저하가 적기 때문에 25질량%~60질량%가 바람직하고, 27질량%~50질량%가 더 바람직하며, 30질량%~45질량%가 가장 바람직하다. 한편, 황변성 폴리아크릴로니트릴의 황 함량은 예를 들면, 황 및 산소를 분석할 수 있는 CHN 분석 장치를 이용하여 원소 분석을 실시하고, 황 함유량을 산출하면 된다. Yellow-modified polyacrylonitrile is a compound obtained by heat-treating polyacrylonitrile and simple sulfur in a non-oxidizing atmosphere. Polyacrylonitrile may be a copolymer of acrylonitrile and other monomers, such as acrylic acid, vinyl acetate, N-vinylformamide, and N-N' methylenebis(acrylamide). However, since battery performance decreases when the content of acrylonitrile is lowered, in the case of a copolymer of acrylonitrile and other monomers, the content of acrylonitrile in the copolymer is preferably 90% by mass or more. The sulfur content of the yellow-denatured polyacrylonitrile is preferably 25% by mass to 60% by mass, and 27% by mass to 50% by mass, since a large charge/discharge capacity is obtained and there is little deterioration in cycle characteristics in the operating method of the present invention. It is more preferable, and 30 mass%-45 mass% are most preferable. On the other hand, the sulfur content of the yellow-modified polyacrylonitrile may be subjected to elemental analysis using a CHN analyzer capable of analyzing sulfur and oxygen to calculate the sulfur content.

가열 처리에서의 폴리아크릴로니트릴과 단체 황의 비율은 폴리아크릴로니트릴 100질량부에 대하여 단체 황 100질량부~1500질량부가 바람직하고, 150질량부~1000질량부가 더 바람직하다. 가열 처리 온도는 250℃~550℃가 바람직하고, 350℃~450℃가 더 바람직하다. 미(未)반응의 단체 황은 이차전지의 사이클 특성을 저하시키는 요인이 되기 때문에, 예를 들면 가열, 용매 세정 등에 의해 제거하는 것이 바람직하다. The ratio of polyacrylonitrile and simple sulfur in the heat treatment is preferably 100 parts by mass to 1500 parts by mass of simple sulfur, and more preferably 150 parts by mass to 1000 parts by mass per 100 parts by mass of polyacrylonitrile. The heat treatment temperature is preferably 250°C to 550°C, and more preferably 350°C to 450°C. Since unreacted single sulfur becomes a factor of deteriorating the cycle characteristics of the secondary battery, it is preferable to remove it by, for example, heating or washing with a solvent.

본 발명의 황변성 폴리아크릴로니트릴은 사용하는 용도에 맞추어 예를 들면, 이차전지의 전극의 전극 활물질로 사용하는 경우에는 평균 입자경이 0.5㎛~100㎛인 것이 바람직하다. 평균 입자경이란, 레이저 회절 광산란법에 의해 측정된 50% 입자경을 말한다. 입자경은 체적 기준의 직경이며, 레이저 회절 광산란법에서는 2차 입자의 직경이 측정된다. 본 발명의 황변성 폴리아크릴로니트릴의 평균 입자경을 0.5㎛보다도 작게 하기 위해서는 분쇄 등에 매우 큰 노력을 요하지만 전지 성능의 한층 더한 향상은 바랄 수 없고, 100㎛ 이하로 함으로써 평활한 전극 합제층을 얻기 쉽다. 본 발명의 황변성 폴리아크릴로니트릴의 평균 입자경은 0.5㎛~100㎛가 바람직하고, 1㎛~50㎛가 보다 바람직하며, 2㎛~30㎛가 더 바람직하다. When the yellow-denatured polyacrylonitrile of the present invention is used as an electrode active material for an electrode of a secondary battery, for example, according to the intended use, the average particle diameter is preferably 0.5 µm to 100 µm. The average particle diameter means a 50% particle diameter measured by a laser diffraction light scattering method. The particle diameter is a volume-based diameter, and the diameter of the secondary particle is measured in the laser diffraction light scattering method. In order to reduce the average particle diameter of the yellow-denatured polyacrylonitrile of the present invention to less than 0.5 μm, great effort is required for pulverization, etc., but further improvement in battery performance cannot be desired. easy. The average particle diameter of the yellow-modified polyacrylonitrile of the present invention is preferably 0.5 µm to 100 µm, more preferably 1 µm to 50 µm, and still more preferably 2 µm to 30 µm.

황변성 폴리아크릴로니트릴을 전극 활물질로 하는 전극의 알맞은 구성 및 그의 알맞은 제조 방법에 대해 이하에 설명한다. 전극은 집전체 상에 황변성 폴리아크릴로니트릴을 가지는 전극 합제층을 형성시킨다. 전극 합제층은 예를 들면, 황변성 폴리아크릴로니트릴, 바인더 및 도전 조제를 용매에 첨가하여 조제한 슬러리를 집전체 상에 도포하고, 건조함으로써 형성한다. A suitable configuration of an electrode using yellow-modified polyacrylonitrile as an electrode active material and a suitable manufacturing method thereof will be described below. The electrode forms an electrode mixture layer having yellow-denatured polyacrylonitrile on the current collector. The electrode mixture layer is formed by, for example, applying a slurry prepared by adding a yellow-denatured polyacrylonitrile, a binder, and a conductive aid to a solvent on a current collector and drying it.

바인더는 전극의 바인더로서 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌-프로필렌-디엔고무, 불소고무, 스티렌-아크릴산에스테르 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 아크릴로니트릴부타디엔고무, 스티렌-이소프렌고무, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐에테르, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 메틸셀룰로오스, 셀룰로오스나노파이버, 폴리에틸렌옥사이드, 전분, 폴리비닐피롤리돈, 폴리염화비닐, 폴리아크릴산 등을 들 수 있다. As the binder, a known binder may be used as a binder for the electrode. For example, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyamideimide, polyimide, polyacrylonitrile, polyurethane, polyfluoride Vinylidene, polytetrafluoroethylene, ethylene-propylene-diene rubber, fluorine rubber, styrene-acrylic acid ester copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, acrylonitrile butadiene rubber, styrene-isoprene rubber, polymethylmethacrylate, Polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, carboxymethylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, methylcellulose, cellulose nanofiber, polyethylene oxide, starch, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl chloride, polyacrylic acid, and the like. .

바인더로는 환경부하가 낮고 황의 용출이 일어나기 어렵기 때문에 수계 바인더가 바람직하며, 스티렌-부타디엔 고무, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 폴리아크릴산이 더 바람직하다. 바인더는 1종만 사용할 수 있고, 혹은 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 슬러리에서의 바인더의 함유량은 본 발명의 황변성 폴리아크릴로니트릴 100질량부에 대하여 1질량부~30질량부인 것이 바람직하고, 1.5질량부~20질량부인 것이 더 바람직하다. As the binder, since the environmental load is low and the elution of sulfur is difficult to occur, an aqueous binder is preferred, and styrene-butadiene rubber, sodium carboxymethylcellulose, and polyacrylic acid are more preferred. Only one type of binder may be used, or two or more types may be used in combination. The content of the binder in the slurry is preferably 1 part by mass to 30 parts by mass, and more preferably 1.5 parts by mass to 20 parts by mass based on 100 parts by mass of the yellow-modified polyacrylonitrile of the present invention.

도전 조제로는 전극의 도전 조제로서 공지의 것을 사용할 수 있고, 구체적으로는 천연흑연, 인조흑연, 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌블랙, 채널블랙, 퍼니스블랙, 램프블랙, 서멀블랙, 카본나노튜브, 기상법 탄소섬유(Vapor Grown Carbon Fiber: VGCF), 박편화 흑연, 그래핀, 풀러렌, 니들 코크스 등의 탄소 재료; 알루미늄 분말, 니켈 분말, 티탄 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 산화티탄 등의 도전성 금속산화물; La2S3, Sm2S3, Ce2S3, TiS2 등의 황화물을 들 수 있다. 도전 조제의 입자경은 평균 입자경이 0.0001㎛~100㎛가 바람직하고, 0.01㎛~50㎛가 보다 바람직하다. 슬러리에서의 도전 조제의 함유량은 본 발명의 황변성 폴리아크릴로니트릴 100질량부에 대하여 통상 0.1질량부~50질량부이며, 바람직하게는 1질량부~30질량부, 보다 바람직하게는 2질량부~20질량부이다. As the conductive aid, a known conductive aid for the electrode can be used. Specifically, natural graphite, artificial graphite, carbon black, ketjen black, acetylene black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, carbon nanotube, Carbon materials such as vapor grown carbon fiber (VGCF), exfoliated graphite, graphene, fullerene, and needle coke; Metal powders such as aluminum powder, nickel powder, and titanium powder; Conductive metal oxides such as zinc oxide and titanium oxide; Sulfides, such as La 2 S 3 , Sm 2 S 3 , Ce 2 S 3 , and TiS 2 , are mentioned. The particle size of the conductive aid is preferably 0.0001 µm to 100 µm, more preferably 0.01 µm to 50 µm, as for the average particle size. The content of the conductive aid in the slurry is usually 0.1 parts by mass to 50 parts by mass, preferably 1 part by mass to 30 parts by mass, and more preferably 2 parts by mass based on 100 parts by mass of the yellow-modified polyacrylonitrile of the present invention. It is ~20 parts by mass.

슬러리를 조제하기 위한 용매로는 예를 들면 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 테트라하이드로푸란, 2-메틸테트라하이드로푸란, 디옥산, 1,3-디옥솔란, 니트로메탄, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세트산메틸, 아크릴산메틸, 디에틸트리아민, N,N-디메틸아미노프로필아민, 폴리에틸렌옥사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸설폭시드, 설포란, γ-부티로락톤, 물, 알코올 등을 들 수 있다. 용매의 사용량은 슬러리의 도포 방법에 맞추어 조정할 수 있고, 예를 들면, 닥터블레이드법의 경우는 황변성 폴리아크릴로니트릴, 바인더 및 도전 조제의 합계량 100질량부에 대하여 20질량부~300질량부가 바람직하며, 30질량부~200질량부가 더 바람직하다. As a solvent for preparing the slurry, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, acetonitrile, propionitrile , Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolane, nitromethane, N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexa Non, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N,N-dimethylaminopropylamine, polyethylene oxide, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, water, alcohol, etc. are mentioned. . The amount of solvent used can be adjusted according to the application method of the slurry.For example, in the case of the doctor blade method, 20 parts by mass to 300 parts by mass are preferable based on 100 parts by mass of the total amount of yellow-denatured polyacrylonitrile, binder, and conductive aid. And 30 parts by mass to 200 parts by mass are more preferable.

슬러리는 이 밖에 다른 성분을 포함하고 있는 경우가 있다. 다른 성분으로는 예를 들면, 점도 조정제, 보강재, 산화 방지제 등을 들 수 있다. The slurry may contain other ingredients. Other components include, for example, a viscosity modifier, a reinforcing material, and an antioxidant.

슬러리를 조제하는 방법으로는 특별히 제한되지 않는데, 예를 들면, 통상의 볼 밀, 샌드 밀, 비즈 밀, 안료분산기, 뢰궤기, 초음파 분산기, 호모지나이저, 자전·공전 믹서, 플래니터리 믹서, 필믹스(Filmix), 제트 페이스터(Jet Paster) 등을 사용할 수 있다. The method of preparing the slurry is not particularly limited, but for example, a conventional ball mill, sand mill, bead mill, pigment disperser, rotator, ultrasonic disperser, homogenizer, rotation/revolution mixer, planetary mixer, Filmmix, Jet Paster, etc. can be used.

집전체로는 티탄, 티탄 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 니켈, 스테인리스강, 니켈도금강 등의 도전 재료가 사용된다. 이들 도전 재료는 표면이 카본으로 코팅되어 있는 경우가 있다. 집전체의 형상으로는 박(箔) 형상, 판 형상, 메시 형상 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 도전성이나 가격의 관점에서 알루미늄, 구리, 스테인리스강이 바람직하고, 형상은 박 형상이 바람직하다. 박 형상인 경우의 박의 두께는 통상 1~100㎛이다. Conductive materials such as titanium, titanium alloy, aluminum, aluminum alloy, copper, nickel, stainless steel, and nickel plated steel are used as the current collector. These conductive materials may have their surface coated with carbon. The shape of the current collector includes a foil shape, a plate shape, and a mesh shape. Among these, aluminum, copper, and stainless steel are preferable from the viewpoint of conductivity and cost, and the shape is preferably a thin shape. In the case of a foil shape, the thickness of the foil is usually 1 to 100 μm.

슬러리를 집전체에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 다이 코터법, 콤마 코터법, 커튼 코터법, 스프레이 코터법, 그라비아 코터법, 플렉소 코터법, 나이프 코터법, 닥터블레이드법, 리버스 롤법, 솔칠법, 디핑법 등의 각 수법을 이용할 수 있다. 슬러리의 점성 등의 물성 및 건조성에 맞추어 양호한 도포층의 표면 상태를 얻는 것이 가능해지기 때문에, 다이 코터법, 닥터블레이드법, 나이프 코터법이 바람직하다. 도포는 집전체의 편면(片面)에 실시해도 되고, 양면에 실시해도 되며, 집전체의 양면에 도포하는 경우는 편면씩 축차(逐次) 도포할 수 있고, 양면 동시에 도포할 수 있다. 또한, 집전체의 표면에 연속적으로 도포할 수 있고, 또는 간헐적으로 도포할 수 있으며, 스트라이프 형상으로 도포할 수 있다. 전극 합제층의 두께는 통상 1~500㎛이고, 바람직하게는 1~300㎛이며, 보다 바람직하게는 1~150㎛이다. 도포층의 두께, 길이나 폭은 전지의 크기에 따라 적절히 결정할 수 있다. The method of applying the slurry to the current collector is not particularly limited, and the die coater method, comma coater method, curtain coater method, spray coater method, gravure coater method, flexo coater method, knife coater method, doctor blade method, reverse roll method, Each method such as brushing method and dipping method can be used. A die coater method, a doctor blade method, and a knife coater method are preferable because it becomes possible to obtain a satisfactory surface state of the coating layer according to physical properties such as viscosity of the slurry and dryness. Coating may be performed on one side or both sides of the current collector, and when applying to both sides of the current collector, it is possible to apply one by one side by side, and both sides can be applied simultaneously. Further, it can be applied continuously to the surface of the current collector, or can be applied intermittently, and can be applied in a stripe shape. The thickness of the electrode mixture layer is usually 1 to 500 µm, preferably 1 to 300 µm, and more preferably 1 to 150 µm. The thickness, length or width of the coating layer can be appropriately determined according to the size of the battery.

집전체 상에 도포된 슬러리를 건조하는 방법으로는 특별히 한정되지 않고, 온풍, 열풍, 저습풍에 의한 건조, 진공건조, 가열로 등에 정치(靜置)하는, 원적외선, 적외선, 전자선 등의 조사(照射) 등의 각 수법을 이용할 수 있다. 이 건조에 의해, 슬러리의 도막(塗膜)으로부터 용매 등의 휘발 성분이 휘발되고, 집전체 상에 전극 합제층이 형성된다. 이후, 필요에 따라 전극을 프레스 처리해도 된다. 프레스 처리의 방법으로는 예를 들면, 금형 프레스법, 롤 프레스법을 들 수 있다. The method of drying the slurry applied on the current collector is not particularly limited, and is irradiated with far-infrared rays, infrared rays, electron beams, etc., which are allowed to stand in a warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, heating furnace, etc.照射) can be used. By this drying, volatile components such as a solvent are volatilized from the coating film of the slurry, and an electrode mixture layer is formed on the current collector. Thereafter, if necessary, the electrode may be pressed. As a method of press treatment, a die press method and a roll press method are mentioned, for example.

음극의 전극 합제층에서의 황변성 폴리아크릴로니트릴을 일정량 이상으로 하는 경우, 충분한 충방전 용량을 얻기 쉽고, 황변성 폴리아크릴로니트릴을 일정량 이하로 함으로써 도전성이나 집전체와의 밀착성을 충분하게 하기 쉽다. 이들 점으로부터 음극의 전극 합제층에서의 황변성 폴리아크릴로니트릴의 함유량은 30질량%~99.5질량%인 것이 바람직하고, 40질량%~99질량%인 것이 더 바람직하며, 50질량%~98질량%인 것이 가장 바람직하다. When the amount of yellow-denatured polyacrylonitrile in the negative electrode mixture layer is more than a certain amount, it is easy to obtain sufficient charge/discharge capacity, and by making the amount of yellow-denatured polyacrylonitrile less than a certain amount, conductivity and adhesion to the current collector are sufficient. easy. From these points, the content of the yellow-denatured polyacrylonitrile in the electrode mixture layer of the negative electrode is preferably 30% by mass to 99.5% by mass, more preferably 40% by mass to 99% by mass, and 50% by mass to 98% by mass. It is most preferably %.

리튬이온 이차전지는 황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극, 양극, 비수전해질로 구성되고, 필요에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 가진다. 양극은 양극의 활물질로서 공지의 활물질을 가지는 전극을 사용하면 된다. The lithium ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte using yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material, and has a separator between the positive electrode and the negative electrode if necessary. As the positive electrode, an electrode having a known active material may be used as an active material of the positive electrode.

공지의 양극 활물질로는 예를 들면, 리튬 전이금속 복합 산화물, 리튬함유 전이금속 인산 화합물, 리튬함유 규산염 화합물 등을 들 수 있다. 상기 리튬 전이금속 복합 산화물의 전이금속으로는 바나듐, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리 등이 바람직하다. 리튬 전이금속 복합 산화물의 구체예로는 LiCoO2 등의 리튬코발트 복합 산화물, LiNiO2 등의 리튬니켈 복합 산화물, LiMnO2, LiMn2O4, Li2MnO3 등의 리튬망간 복합 산화물, 이들 리튬 전이금속 복합 산화물의 주체가 되는 전이금속 원자의 일부를 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 리튬, 니켈, 구리, 아연, 마그네슘, 갈륨, 지르코늄 등의 다른 금속으로 치환한 것 등을 들 수 있다. 치환된 것의 구체예로는 예를 들면, Li1.1Mn1.8Mg0.1O4, Li1.1Mn1.85Al0.05O4, LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2, LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2, LiNi0.5Mn0.5O2, LiNi0.80Co0.17Al0.03O2, LiNi0.80Co0.15Al0.05O2, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2, LiMn1.8Al0.2O4, LiMn1.5Ni0.5O4, Li2MnO3-LiMO2(M=Co, Ni, Mn) 등을 들 수 있다. 상기 리튬함유 전이금속 인산 화합물의 전이금속으로는 바나듐, 티탄, 망간, 철, 코발트, 니켈 등이 바람직하고, 구체예로는 예를 들면, LiFePO4, LiMnxFe1-xPO4 등의 인산철 화합물류, LiCoPO4 등의 인산코발트 화합물류, 이들 리튬 전이금속 인산 화합물의 주체가 되는 전이금속 원자의 일부를 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 리튬, 니켈, 구리, 아연, 마그네슘, 갈륨, 지르코늄, 니오브 등의 다른 금속으로 치환한 것, Li3V2(PO4)3 등의 인산바나듐 화합물류 등을 들 수 있다. 리튬함유 규산염 화합물로는 Li2FeSiO4 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. Known positive electrode active materials include, for example, a lithium transition metal composite oxide, a lithium-containing transition metal phosphate compound, and a lithium-containing silicate compound. The transition metal of the lithium transition metal composite oxide is preferably vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, and the like. Specific examples of lithium transition metal complex oxides include lithium cobalt complex oxides such as LiCoO 2 , lithium nickel complex oxides such as LiNiO 2 , lithium manganese complex oxides such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , and Li 2 MnO 3 , and these lithium transitions. Some of the transition metal atoms, which are the main body of the metal complex oxide, are substituted with other metals such as aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, lithium, nickel, copper, zinc, magnesium, gallium, zirconium, etc. Can be lifted. Specific examples of the substituted ones include, for example, Li 1.1 Mn 1.8 Mg 0.1 O 4 , Li 1.1 Mn 1.85 Al 0.05 O 4 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 , LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , Li 2 MnO 3 -LiMO 2 (M=Co, Ni, Mn), and the like. The transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound is preferably vanadium, titanium, manganese, iron, cobalt, nickel, etc., and specific examples include phosphoric acid such as LiFePO 4 and LiMn x Fe 1-x PO 4 Iron compounds, cobalt phosphate compounds such as LiCoPO 4, and some of the transition metal atoms that are the main agents of these lithium transition metal phosphate compounds are aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, lithium, nickel, copper, zinc , Magnesium, gallium, zirconium, niobium, and other metals substituted with other metals, and vanadium phosphate compounds such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 . Examples of the lithium-containing silicate compound include Li 2 FeSiO 4 . These may be used alone, or may be used in combination of two or more.

양극의 구성 및 그 제조 방법으로는 상술한 황변성 폴리아크릴로니트릴을 전극 활물질로 하는 전극의 알맞은 구성 및 그의 알맞은 제조 방법에서 황변성 폴리아크릴로니트릴을 상기 공지의 양극의 활물질로 치환한 것을 들 수 있다. The configuration of the positive electrode and its manufacturing method include those in which the above-described yellow-denatured polyacrylonitrile is substituted with the known positive electrode active material in the appropriate configuration of the electrode and the appropriate manufacturing method thereof. I can.

비수전해질로는 예를 들면, 전해질을 유기 용매에 용해하여 얻어지는 액체 전해질, 전해질을 유기 용매에 용해하고 고분자로 겔화한 고분자 겔 전해질, 유기 용매를 포함하지 않고 전해질을 고분자에 분산시킨 순정 고분자 전해질, 수소화붕소 화합물, 무기 고체 전해질 등을 들 수 있다. Non-aqueous electrolytes include, for example, a liquid electrolyte obtained by dissolving an electrolyte in an organic solvent, a polymer gel electrolyte obtained by dissolving the electrolyte in an organic solvent and gelling it into a polymer, a pure polymer electrolyte in which the electrolyte is dispersed in a polymer without containing an organic solvent, Boron hydride compounds, inorganic solid electrolytes, and the like.

액체 전해질 및 고분자 겔 전해질에 사용하는 전해질로는 예를 들면, 종래 공지의 리튬염이 사용되고, 예를 들면, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(SO2F)2, LiC(CF3SO2)3, LiB(CF3SO3)4, LiB(C2O4)2, LiBF2(C2O4), LiSbF6, LiSiF5, LiSCN, LiClO4, LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF4, LiAlCl4, LiPO2F2 및 이들의 유도체 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(SO2F)2, 및 LiC(CF3SO2)3 그리고 LiCF3SO3의 유도체, 및 LiC(CF3SO2)3의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 액체 전해질 및 고분자 겔 전해질에서의 전해질의 함유량은, 바람직하게는 0.5~7㏖/ℓ, 보다 바람직하게는 0.8~1.8㏖/ℓ이다. As the electrolyte used in the liquid electrolyte and the polymer gel electrolyte, for example, a conventionally known lithium salt is used. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(SO 2 F) 2 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiB(CF 3 SO 3 ) 4 , LiB(C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiSbF 6 , LiSiF 5 , LiSCN, LiClO 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF 4 , LiAlCl 4 , LiPO 2 F 2 and derivatives thereof, and the like, Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(SO 2 F) 2 , and LiC( It is preferable to use at least one selected from the group consisting of a derivative of CF 3 SO 2 ) 3 and LiCF 3 SO 3 , and a derivative of LiC(CF 3 SO 2 ) 3 . The content of the electrolyte in the liquid electrolyte and the polymer gel electrolyte is preferably 0.5 to 7 mol/L, more preferably 0.8 to 1.8 mol/L.

순정 고분자 전해질에 사용하는 전해질로는 예를 들면, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(SO2F)2, LiC(CF3SO2)3, LiB(CF3SO3)4, LiB(C2O4)2를 들 수 있다. 수소화붕소 화합물로는 LiBH4-LiI, LiBH4-P2S5를 들 수 있다. Electrolytes used in the pure polymer electrolyte include, for example, LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(SO 2 F) 2 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiB(CF 3 SO 3 ) 4 and LiB(C 2 O 4 ) 2 are mentioned. Examples of the boron hydride compound include LiBH 4 -LiI and LiBH 4 -P 2 S 5 .

무기 고체 전해질로는 Li1+xAxB2-y(PO4)3(x=Al, Ge, Sn, Hf, Zr, Sc, Y, B=Ti, Ge, Zn, 0<x<0.5), LiMPO4(M=Mn, Fe, Co, Ni), Li3PO4 등의 인산계 재료; Li3XO4(X=As, V), Li3+xAxB1-xO4(A=Si, Ge, Ti, B=P, As, V, 0<x<0.6), Li4+xAxSi1-xO4(A=B, Al, Ga, Cr, Fe, 0<x<0.4)(A=Ni, Co, 0<x<0.1), Li4-3yAlySiO4(0<y<0.06), Li4-2yZnyGeO4(0<y<0.25), LiAlO2, Li2BO4, Li4XO4(X=Si, Ge, Ti), 리튬티타네이트(LiTiO2, LiTi2O4, Li4TiO4, Li2TiO3, Li2Ti3O7, Li4Ti5O12) 등의 리튬 복합 산화물; LiBr, LiF, LiCl, LiPF6, LiBF4 등의 리튬과 할로겐을 포함하는 화합물; LiPON, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, Li3N, LiN(SO2C3F7)2 등의 리튬과 질소를 포함하는 화합물; La0.55Li0.35TiO3 등의 리튬이온 전도성을 가지는 페로브스카이트 구조를 가지는 결정; Li7-La3Zr2O13 등의 가넷형 구조를 가지는 결정; 50Li4SiO4·50Li3BO3, 90Li3BO3·10Li2SO4 등의 유리; 70Li2S·30P2S5, 75Li2S·25P2S5, Li6PS5Cl, Li10GeP2S12, Li3.25Ge0.25P0.75S4 등의 리튬·인황화물계 결정, 30Li2S·26B2S3·44LiI, 63Li2S·36SiS2·1Li3PO4, 57Li2S·38SiS2·5Li4SiO4, 70Li2S·50GeS2, 50Li2S·50GeS2 등의 리튬·인황화물계 유리; Li7P3S11, Li3.25P0.95S4, Li10GeP2S12, Li9.6P3S12, Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3 등의 유리세라믹 등을 들 수 있다. As an inorganic solid electrolyte, Li 1+x A x B 2-y (PO 4 ) 3 (x=Al, Ge, Sn, Hf, Zr, Sc, Y, B=Ti, Ge, Zn, 0<x<0.5 ), LiMPO 4 (M=Mn, Fe, Co, Ni), and phosphoric acid-based materials such as Li 3 PO 4 ; Li 3 XO 4 (X=As, V), Li 3+x A x B 1-x O 4 (A=Si, Ge, Ti, B=P, As, V, 0<x<0.6), Li 4 +x A x Si 1-x O 4 (A=B, Al, Ga, Cr, Fe, 0<x<0.4)(A=Ni, Co, 0<x<0.1), Li 4-3y Al y SiO 4 (0<y<0.06), Li 4-2y Zn y GeO 4 (0<y<0.25), LiAlO 2 , Li 2 BO 4 , Li 4 XO 4 (X=Si, Ge, Ti), lithium titanate Lithium composite oxides such as (LiTiO 2 , LiTi 2 O 4 , Li 4 TiO 4 , Li 2 TiO 3 , Li 2 Ti 3 O 7 , Li 4 Ti 5 O 12 ); Compounds containing lithium and halogen such as LiBr, LiF, LiCl, LiPF 6 and LiBF 4 ; A compound containing lithium and nitrogen such as LiPON, LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li 3 N, and LiN(SO 2 C 3 F 7 ) 2 ; Crystals having a perovskite structure having lithium ion conductivity such as La 0.55 Li 0.35 TiO 3 ; Crystals having a garnet-like structure such as Li 7 -La 3 Zr 2 O 13 ; Glass, such as 50Li 4 SiO 4 ·50Li 3 BO 3 and 90Li 3 BO 3 ·10 Li 2 SO 4 ; 70Li 2 S·30P 2 S 5 , 75 Li 2 S·25P 2 S 5 , Li 6 PS 5 Cl, Li 10 GeP 2 S 12 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 Li-phosphorus sulfide-based crystal, 30Li 2 Lithium such as S·26B 2 S 3 44LiI, 63Li 2 S 36SiS 2 1Li 3 PO 4 , 57Li 2 S 38SiS 2 5Li 4 SiO 4 , 70Li 2 S 50GeS 2 , 50Li 2 S 50GeS 2 Phosphorus sulfide glass; Glass ceramics, such as Li 7 P 3 S 11 , Li 3.25 P 0.95 S 4 , Li 10 GeP 2 S 12 , Li 9.6 P 3 S 12 , Li 9.54 Si 1.74 P 1.44 S 11.7 Cl 0.3, etc. are mentioned.

본 발명에 사용되는, 액상 비수전해질의 조제에 사용하는 유기 용매로는 액상 비수전해질에 통상 사용되고 있는 것을 1종 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 포화 환상(環狀) 카보네이트 화합물, 포화 환상 에스테르 화합물, 설폭시드 화합물, 설폰 화합물, 아마이드 화합물, 포화 쇄상 카보네이트 화합물, 쇄상 에테르 화합물, 환상 에테르 화합물, 포화 쇄상 에스테르 화합물 등을 들 수 있다. As the organic solvent used in the preparation of the liquid non-aqueous electrolyte used in the present invention, one type or a combination of two or more of those commonly used for the liquid non-aqueous electrolyte can be used. Specifically, for example, saturated cyclic carbonate compounds, saturated cyclic ester compounds, sulfoxide compounds, sulfone compounds, amide compounds, saturated chain carbonate compounds, chain ether compounds, cyclic ether compounds, saturated chain ester compounds, etc. Can be lifted.

상기 유기 용매 중 포화 환상 카보네이트 화합물, 포화 환상 에스테르 화합물, 설폭시드 화합물, 설폰 화합물 및 아마이드 화합물은 비유전율이 높기 때문에, 비수전해질의 유전율을 높이는 역할을 하고, 특히 포화 환상 카보네이트 화합물이 바람직하다. 이러한 포화 환상 카보네이트 화합물로는 예를 들면, 에틸렌카보네이트, 1,2-프로필렌카보네이트, 1,3-프로필렌카보네이트, 1,2-부틸렌카보네이트, 1,3-부틸렌카보네이트, 1,1-디메틸에틸렌카보네이트 등을 들 수 있다. 상기 포화 환상 에스테르 화합물로는 예를 들면, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, δ-헥사노락톤, δ-옥타노락톤 등을 들 수 있다. 상기 설폭시드 화합물로는 예를 들면, 디메틸설폭시드, 디에틸설폭시드, 디프로필설폭시드, 디페닐설폭시드, 티오펜 등을 들 수 있다. 상기 설폰 화합물로는 예를 들면, 디메틸설폰, 디에틸설폰, 디프로필설폰, 디페닐설폰, 설포란(테트라메틸렌설폰이라고도 함), 3-메틸설포란, 3,4-디메틸설포란, 3,4-디페니메틸설포란, 설포렌, 3-메틸설포렌, 3-에틸설포렌, 3-브로모메틸설포렌 등을 들 수 있고, 설포란, 테트라메틸설포란이 바람직하다. 상기 아마이드 화합물로는 N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등을 들 수 있다. Among the organic solvents, saturated cyclic carbonate compounds, saturated cyclic ester compounds, sulfoxide compounds, sulfone compounds, and amide compounds have a high relative dielectric constant, and thus serve to increase the dielectric constant of the nonaqueous electrolyte, and saturated cyclic carbonate compounds are particularly preferred. Such saturated cyclic carbonate compounds include, for example, ethylene carbonate, 1,2-propylene carbonate, 1,3-propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 1,3-butylene carbonate, and 1,1-dimethylethylene. Carbonate, etc. are mentioned. Examples of the saturated cyclic ester compound include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-hexanolactone, and δ-octanolactone. Examples of the sulfoxide compound include dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, dipropyl sulfoxide, diphenyl sulfoxide, and thiophene. As the sulfone compound, for example, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dipropyl sulfone, diphenyl sulfone, sulfolane (also referred to as tetramethylene sulfone), 3-methylsulfolane, 3,4-dimethylsulfolane, 3, 4-diphenymethylsulfolane, sulforene, 3-methylsulforene, 3-ethylsulforene, 3-bromomethylsulforene, etc. are mentioned, and sulfolane and tetramethylsulfolane are preferable. Examples of the amide compound include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, and dimethylacetamide.

상기 유기 용매 중 포화 쇄상 카보네이트 화합물, 쇄상 에테르 화합물, 환상 에테르 화합물 및 포화 쇄상 에스테르 화합물은 비수전해질의 점도를 낮게 할 수 있고, 전해질 이온의 이동성을 높게 할 수 있는 등, 출력 밀도 등의 전지 특성을 뛰어난 것으로 할 수 있다. 또한, 저점도이기 때문에 저온에서의 비수전해질의 성능을 높게 할 수 있고, 특히 포화 쇄상카보네이트 화합물이 바람직하다. 포화 쇄상 카보네이트 화합물로는 예를 들면, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸부틸카보네이트, 메틸-t-부틸카보네이트, 디이소프로필카보네이트, t-부틸프로필카보네이트 등을 들 수 있다. 상기 쇄상 에테르 화합물 또는 환상 에테르 화합물로는 예를 들면, 디메톡시에탄, 에톡시메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 디옥솔란, 디옥산, 1,2-비스(메톡시카르보닐옥시)에탄, 1,2-비스(에톡시카르보닐옥시)에탄, 1,2-비스(에톡시카르보닐옥시)프로판, 에틸렌글리콜비스(트리플루오로에틸)에테르, 프로필렌글리콜비스(트리플루오로에틸)에테르, 에틸렌글리콜비스(트리플루오로메틸)에테르, 디에틸렌글리콜비스(트리플루오로에틸)에테르 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 디옥솔란이 바람직하다. Among the organic solvents, saturated chain carbonate compounds, chain ether compounds, cyclic ether compounds, and saturated chain ester compounds can lower the viscosity of the non-aqueous electrolyte and increase the mobility of electrolyte ions. It can be done with excellent things. In addition, since it has a low viscosity, the performance of the non-aqueous electrolyte at a low temperature can be increased, and a saturated chain carbonate compound is particularly preferable. Examples of the saturated chain carbonate compound include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, diisopropyl carbonate, and t-butylpropyl carbonate. Examples of the chain ether compound or cyclic ether compound include dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane, 1,2-bis (methoxycarbonyloxy) Ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy) ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy) propane, ethylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, propylene glycol bis (trifluoroethyl) Ether, ethylene glycol bis (trifluoromethyl) ether, diethylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, and the like. Among these, dioxolane is preferable.

상기 포화 쇄상 에스테르 화합물로는 분자 중의 탄소 수의 합계가 2~8인 모노에스테르 화합물 및 디에스테르 화합물이 바람직하고, 구체적인 화합물로는 예를 들면, 포름산메틸, 포름산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산이소부틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 부티르산메틸, 이소부티르산메틸, 트리메틸아세트산메틸, 트리메틸아세트산에틸, 말론산메틸, 말론산에틸, 석신산메틸, 석신산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 에틸렌글리콜디아세틸, 프로필렌글리콜디아세틸 등을 들 수 있으며, 포름산메틸, 포름산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산이소부틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸, 및 프로피온산에틸이 바람직하다. The saturated chain ester compound is preferably a monoester compound and a diester compound having a total number of carbon atoms of 2 to 8 in the molecule, and specific compounds include, for example, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, and acetic acid. Propyl, isobutyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, ethyl trimethyl acetate, methyl malonate, ethyl malonate, methyl succinate, ethyl succinate, 3-methoxy Methyl propionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethylene glycol diacetyl, propylene glycol diacetyl, and the like, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isobutyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, And ethyl propionate are preferred.

그 밖에 비수전해질의 조제에 사용하는 유기 용매로서, 예를 들면, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 니트로메탄이나 이들의 유도체, 각종 이온 액체를 사용할 수도 있다. In addition, as an organic solvent used for preparing the non-aqueous electrolyte, for example, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, derivatives thereof, and various ionic liquids may be used.

고분자 겔 전해질에 사용하는 고분자로는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리헥사플루오로프로필렌 등을 들 수 있다. 순정 고분자 전해질에 사용하는 고분자로는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리스티렌설폰산을 들 수 있다. 겔 전해질 중의 배합 비율, 복합화 방법에 대해서는 특별히 제한은 없고, 본 기술분야에서 공지의 배합 비율, 공지의 복합화 방법을 채용하면 된다. Polymers used in the polymer gel electrolyte include polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethylene, polyvinylidene fluoride, and polyhexafluoropropylene. Polymers used in the genuine polymer electrolyte include polyethylene oxide, polypropylene oxide, and polystyrene sulfonic acid. There is no restriction|limiting in particular about the compounding ratio in the gel electrolyte and the compounding method, What is necessary is just to adopt a well-known compounding ratio and a well-known compounding method in the art.

비수전해질은 전지 수명 향상, 안전성 향상 등을 위해, 예를 들면, 전극 피막 형성제, 산화 방지제, 난연제, 과충전 방지제 등, 공지의 다른 첨가제를 포함해도 된다. 다른 첨가제를 사용하는 경우, 비수전해질 전체에 대하여 통상 0.01질량부~10질량부이며, 바람직하게는 0.1질량부~5질량부이다. The non-aqueous electrolyte may contain other known additives, such as an electrode film forming agent, an antioxidant, a flame retardant, an overcharge inhibitor, etc. in order to improve battery life and improve safety. When other additives are used, they are usually 0.01 parts by mass to 10 parts by mass, preferably 0.1 parts by mass to 5 parts by mass with respect to the whole non-aqueous electrolyte.

본 발명의 리튬이온 이차전지 및 작동 방법을 적용함으로써, 황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극의 충방전 용량을 크게 할 수 있고, 황변성 폴리아크릴로니트릴의 사용량을 감소시킬 수 있다. 더욱이 전지 전압을 향상시킬 수도 있고, 리튬이온 이차전지를 경량화, 소형화하는 것이 가능해진다.By applying the lithium ion secondary battery and operation method of the present invention, the charge/discharge capacity of a negative electrode using yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material can be increased, and the amount of yellow-denatured polyacrylonitrile can be reduced. Furthermore, the battery voltage can be improved, and it becomes possible to reduce the weight and size of the lithium ion secondary battery.

실시예Example

이하에 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 단, 이하의 실시예 등에 의해 본 발명은 조금도 제한되는 것이 아니다. 한편, 실시예 중의 "부"나 "%"는 특별히 언급하지 않는 한 질량에 의한 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and comparative examples. However, the present invention is not limited at all by the following examples. On the other hand, "parts" and "%" in Examples are by mass unless otherwise noted.

〔제조예 1〕 [Production Example 1]

폴리아크릴로니트릴 분말(시그마알드리치 제품, 평균 입경 200㎛) 10질량부 및 황 분말(시그마알드리치 제품, 평균 입경 200㎛) 30질량부를 막자사발을 이용하여 혼합했다. 폴리아크릴로니트릴의 황변성에는 일본 공개특허공보 특개2013-054957호의 실시예에 준한 반응 장치를 이용했다. 이 혼합물을 일본 공개특허공보 특개2013-054957호의 실시예에 기재된 것과 동일한 원통 형상 유리병에 넣고, 유리병의 하부를 도가니형 전기로에 넣고, 질소 기류하에 발생하는 황화수소를 제거하면서 400℃에서 1시간 가열했다. 냉각 후, 생성물을 유리 튜브 오븐에 넣고, 진공흡인하면서 250℃에서 3시간 가열함으로써 단체 황을 제거했다. 얻어진 황변성 폴리아크릴로니트릴을, 막자사발을 이용하여 평균 입자경이 10㎛가 될 때까지 분쇄하고 황변성 폴리아크릴로니트릴 분말 PANS1을 얻었다. PANS1의 황 함량은 38질량%이다. 10 parts by mass of polyacrylonitrile powder (manufactured by Sigma-Aldrich, average particle diameter of 200 µm) and 30 parts by mass of sulfur powder (manufactured by Sigma-Aldrich, average particle diameter of 200 µm) were mixed using a mortar. For the yellowing of polyacrylonitrile, a reaction apparatus according to the example of Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-054957 was used. This mixture was put in the same cylindrical glass bottle as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-054957, and the lower part of the glass bottle was put in a crucible electric furnace, and hydrogen sulfide generated under a nitrogen stream was removed for 1 hour at 400°C. Heated. After cooling, the product was placed in a glass tube oven and heated at 250° C. for 3 hours while vacuuming to remove simple sulfur. The obtained yellow-denatured polyacrylonitrile was pulverized using a mortar until the average particle diameter became 10 μm, and yellow-denatured polyacrylonitrile powder PANS1 was obtained. The sulfur content of PANS1 is 38% by mass.

〔제조예 2〕 [Production Example 2]

단체 황의 제거 온도를 250℃에서 200℃로 변경한 것 이외에는 제조예 1과 동일한 조작을 실시하여 황변성 폴리아크릴로니트릴 분말 PANS2를 얻었다. PANS2의 황 함량은 55질량%이다. 한편, 제조예 2의 단체 황의 제거 조건은 특허문헌 3에 기재된 조건과 동일하고, PANS2의 황 함량은 특허문헌 3에 기재된 황변성 폴리아크릴로니트릴과 동등한 것으로 생각할 수 있다. The same operation as in Production Example 1 was carried out except for changing the temperature for removing the single sulfur from 250°C to 200°C to obtain yellow-denatured polyacrylonitrile powder PANS2. The sulfur content of PANS2 is 55% by mass. On the other hand, the conditions for removing simple sulfur in Production Example 2 are the same as those described in Patent Document 3, and the sulfur content of PANS2 can be considered to be equivalent to the yellow-modified polyacrylonitrile described in Patent Document 3.

〔실시예 1~6, 비교예 1~4〕 (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4)

〔음극 1~10의 제조〕 [Production of cathodes 1 to 10]

전극 활물질로서 PANS1 또는 PANS2(표 1 참조)를 92.0질량부, 도전 조제로서 3.5질량부의 아세틸렌블랙(덴키 가가쿠 고교 제품), 1.5질량부의 카본나노튜브(쇼와덴코 제품, 상품명 VGCF), 바인더로서 1.5질량부의 스티렌-부타디엔고무(40질량% 수분산액, 니폰제온 제품), 1.5질량부의 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(다이세루 화인케무 제품), 및 100질량부의 물을, 자전·공전 믹서를 이용하여 분산하고 슬러리를 조제했다. 이 슬러리 조성물을 닥터블레이드법에 의해 스테인리스박(두께 10㎛)의 집전재에 전극 합제층의 두께가 하기 표 1의 값이 되도록 도포하고, 90℃에서 3시간 건조했다. 그 후, 이 전극을 소정의 크기로 커팅하고, 120℃에서 2시간 진공 건조를 실시하고, 원반 형상 전극을 제작했다. 92.0 parts by mass of PANS1 or PANS2 (refer to Table 1) as an electrode active material, 3.5 parts by mass of acetylene black (manufactured by Denki Chemical Industries, Ltd.), 1.5 parts by mass of carbon nanotubes (made by Showa Denko, brand name VGCF), as a binder. 1.5 parts by mass of styrene-butadiene rubber (40% by mass aqueous dispersion, manufactured by Nippon Xeon), 1.5 parts by mass of sodium carboxymethylcellulose (manufactured by Daiseru Fine Chemical), and 100 parts by mass of water were dispersed using a rotating/revolution mixer. A slurry was prepared. This slurry composition was applied to a current collector of stainless steel foil (10 µm in thickness) by a doctor blade method so that the thickness of the electrode mixture layer became the value shown in Table 1, and dried at 90°C for 3 hours. Thereafter, this electrode was cut into a predetermined size, and vacuum-dried at 120° C. for 2 hours to prepare a disc-shaped electrode.

Figure pct00001
Figure pct00001

〔양극의 제조〕 [Production of anode]

양극 활물질로서 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(니혼 가가쿠 산교 제품, 이하, NCM으로 약기)를 90질량부, 도전 조제로서 5질량부의 아세틸렌블랙(덴키 가가쿠 고교 제품), 바인더로서 5질량부의 폴리불화비닐리덴(쿠레하 제품), 및 용매로서 100질량부의 N-메틸피롤리돈을, 자전·공전 믹서를 이용하여 분산하고 슬러리를 조제했다. 이 슬러리 조성물을 닥터블레이드법에 의해 알루미늄박(두께 20㎛)의 집전재에 전극 합제층의 두께가 62㎛가 되도록 도포하고, 90℃에서 3시간 건조했다. 그 후, 이 전극을 소정의 크기로 커팅하고, 120℃에서 2시간 진공 건조를 실시하고, 원반 형상의 양극을 제작했다. 양극 용량은 음극의 충전 하한 전위가 어느 경우에서도 양극의 충전 상한 전위가 4.2V(vs.Li/Li+)가 되도록 했다. 90 parts by mass of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (manufactured by Nihon Chemical Industries, hereinafter, abbreviated as NCM) as a positive electrode active material, 5 parts by mass of acetylene black (manufactured by Denki Chemical Industry Co., Ltd.) , 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (Kureha product) as a binder and 100 parts by mass of N-methylpyrrolidone as a solvent were dispersed using a rotating/revolution mixer to prepare a slurry. This slurry composition was applied to an aluminum foil (20 µm thick) current collector by a doctor blade method so that the electrode mixture layer had a thickness of 62 µm, and dried at 90°C for 3 hours. Thereafter, this electrode was cut into a predetermined size, vacuum-dried at 120°C for 2 hours, and a disk-shaped positive electrode was produced. The positive electrode capacity was such that the upper charging limit potential of the positive electrode was 4.2 V (vs.Li/Li + ) in any case where the lower charging limit potential of the negative electrode was.

〔비수전해질의 조제〕 〔Preparation of non-aqueous electrolyte〕

에틸렌카보네이트 50체적%, 디에틸카보네이트 50체적%로 이루어지는 혼합 용매에 LiPF6을 1.0㏖/ℓ의 농도로 용해하고 전해질 용액을 조제했다. LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent comprising 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of diethyl carbonate at a concentration of 1.0 mol/L to prepare an electrolyte solution.

〔전지 조립〕 〔Battery assembly〕

PANS1 또는 2를 활물질로 하는 음극 1~10, 및 NCM을 활물질로 하는 양극을 세퍼레이터(셀가드사 제품, 상품명: 셀가드2325)를 끼워 케이스 내에 유지했다. 그 후, 앞서 조제한 비수전해질을 케이스 내에 주입하고, 케이스를 밀폐, 봉지(封止)하여 비수전해질 이차전지(φ20㎜, 두께 3.2㎜의 코인형)인 전지 1~10을 제작했다. 또한, 음극 1~10의 초회 충전 시의 하위 전위의 확인을 실시하기 위해, 3극 셀 키트(도요시스템사 제품)를 이용하여 음극 1~10, NCM 양극, 유리 필터 세퍼레이터, 리튬금속 참조극, 및 앞서 조제한 비수전해질로 구성된 3극 셀을 제작했다. Negative electrodes 1 to 10 using PANS1 or 2 as an active material, and positive electrodes using NCM as an active material were held in the case by inserting a separator (Cellgard's product, brand name: Celgard 2325). Thereafter, the non-aqueous electrolyte prepared previously was injected into the case, and the case was sealed and sealed to produce batteries 1 to 10 as non-aqueous electrolyte secondary batteries (a coin type having a thickness of 20 mm and a thickness of 3.2 mm). In addition, in order to check the lower potential during the initial charge of the negative electrodes 1 to 10, the negative electrode 1 to 10, NCM positive electrode, glass filter separator, lithium metal reference electrode, and a 3-pole cell kit (manufactured by Toyo Systems) were used. And a three-pole cell composed of the non-aqueous electrolyte prepared above was produced.

(충방전 시험 방법) (Charge/discharge test method)

3극 셀을 25℃의 항온조에 넣고, 충전 레이트 0.1C로 NCM 양극의 전위가 4.2V(vs.Li/Li+)가 될 때까지 충전하고, 그 때의 음극 1~10의 전위가 표 2의 값인 것을 확인했다. Put the triode cell in a thermostat at 25°C, and charge the NCM positive electrode at a charging rate of 0.1C until the potential becomes 4.2V (vs.Li/Li + ), and the potentials of the negative electrodes 1 to 10 at that time are shown in Table 2. It confirmed that it was the value of.

또한, 비수전해질 이차전지를 25℃의 항온조에 넣고, 충전 레이트 0.1C로 음극의 충전 하한 전위가 표 2의 값이 될 때까지 충전하고, 방전 레이트 0.1C로 전지 전압이 0.8V까지 방전되는 충방전 사이클을 50회 실시했다. 충방전 사이클 10회째의 PANS 음극 중량당 방전 용량, 및 충방전 사이클 10회째의 PANS 음극 중량당 방전 용량에 대한 50회째의 방전 용량의 비(比)를 표 2에 나타낸다. 이 비의 값이 클수록 사이클 특성이 뛰어난 것을 나타낸다. In addition, a non-aqueous electrolyte secondary battery is placed in a thermostat at 25°C, charged at a charging rate of 0.1C until the lower charge limit potential of the negative electrode reaches the value in Table 2, and the battery voltage is discharged to 0.8V at a discharge rate of 0.1C. The discharge cycle was carried out 50 times. Table 2 shows the discharge capacity per weight of the PANS anode at the 10th charge/discharge cycle and the ratio of the discharge capacity at the 50th to the weight of the PANS cathode at the 10th charge/discharge cycle. The larger the value of this ratio, the better the cycle characteristics.

Figure pct00002
Figure pct00002

표 2로부터 음극의 충전 하한 전위가 0.1V(vs.Li/Li+) 이상이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만인 각 실시예의 리튬이온 이차전지에 의하면, 리튬이온 이차전지의 방전 용량의 크기와 사이클 특성 둘 모두가 뛰어나다. 이에 반해, 음극의 충전 하한 전위를 1.0V(vs.Li/Li+)로 한 비교예 1은 동일한 황 함량의 PANS를 사용한 실시예 1, 3 및 5에 비해 방전 용량이 뒤떨어지고, 또한 음극의 충전 하한 전위를 0.1V 미만으로 한 비교예 3은 실시예 1, 3 및 5에 비해 사이클 특성이 낮아져 있다. 비교예 2 및 4에 대해서도 실시예 2, 4 및 6에 대하여 동일하다고 할 수 있다. From Table 2, according to the lithium ion secondary battery of each example in which the lower charge limit potential of the negative electrode is 0.1V (vs.Li/Li + ) or more and less than 1.0V (vs.Li/Li + ), the discharge capacity of the lithium ion secondary battery Both the size and cycle characteristics are excellent. On the other hand, Comparative Example 1 in which the lower charging limit potential of the negative electrode was 1.0 V (vs.Li/Li + ) was inferior to Examples 1, 3 and 5 using PANS of the same sulfur content, and the discharge capacity of the negative electrode was Comparative Example 3 in which the charging lower limit potential was less than 0.1 V had lower cycle characteristics compared to Examples 1, 3 and 5. It can be said that for Comparative Examples 2 and 4, the same can be said for Examples 2, 4 and 6.

본 발명에 의하면, 황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극을 가지는 리튬이온 이차전지에서 음극의 충전 하한 전위를 0.1V(vs.Li/Li+) 이상이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만으로 함으로써, 활물질당 충방전 용량 및 전지 전압이 커지고, 활물질의 사용량을 감소시키는 것이 가능해진다. 이로써, 리튬이온 이차전지의 경량·소형화가 가능해진다. According to the present invention, in a lithium-ion secondary battery having a negative electrode made of yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material, the lower charge limit potential of the negative electrode is 0.1V (vs.Li/Li + ) or higher and 1.0V (vs.Li/Li + ). ), the charge/discharge capacity and battery voltage per active material increase, and it becomes possible to reduce the amount of use of the active material. This makes it possible to reduce the weight and size of the lithium ion secondary battery.

Claims (4)

황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극을 가지는 리튬이온 이차전지로서, 음극의 충전 하한 전위가 0.1V(vs.Li/Li+) 이상이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만인, 리튬이온 이차전지. As a lithium-ion secondary battery having a negative electrode made of yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material, lithium having a lower charge limit potential of the negative electrode is 0.1V (vs.Li/Li + ) or more and less than 1.0V (vs.Li/Li + ). Ion secondary battery. 제1항에 있어서,
황변성 폴리아크릴로니트릴의 황 함유량이 25질량%~60질량%인, 리튬이온 이차전지.
The method of claim 1,
A lithium ion secondary battery in which the sulfur content of the yellow-modified polyacrylonitrile is 25% by mass to 60% by mass.
황변성 폴리아크릴로니트릴을 활물질로 하는 음극을 가지는 리튬이온 이차전지의 작동 방법으로서, 음극의 충전 하한 전위를 0.1V(vs.Li/Li+) 이상이고 1.0V(vs.Li/Li+) 미만으로 하는, 리튬이온 이차전지의 작동 방법.As an operating method of a lithium ion secondary battery having a negative electrode made of yellow-denatured polyacrylonitrile as an active material, the lower charging potential of the negative electrode is 0.1V (vs.Li/Li + ) or higher and 1.0V (vs.Li/Li + ). How to operate the lithium ion secondary battery to less than. 제3항에 있어서,
황변성 폴리아크릴로니트릴의 황 함유량이 25질량%~60질량%인, 리튬이온 이차전지의 작동 방법.
The method of claim 3,
A method of operating a lithium ion secondary battery, wherein the sulfur content of the yellow-modified polyacrylonitrile is 25% by mass to 60% by mass.
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