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JP2000003730A - Nonaqueous secondary battery - Google Patents

Nonaqueous secondary battery

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Publication number
JP2000003730A
JP2000003730A JP10167445A JP16744598A JP2000003730A JP 2000003730 A JP2000003730 A JP 2000003730A JP 10167445 A JP10167445 A JP 10167445A JP 16744598 A JP16744598 A JP 16744598A JP 2000003730 A JP2000003730 A JP 2000003730A
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JP
Japan
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lithium
metal
silicon
negative electrode
secondary battery
Prior art date
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Application number
JP10167445A
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Japanese (ja)
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Inventor
Akihiro Matsufuji
明博 松藤
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the energy quantity and cycle lifetime of a lithium secondary battery. SOLUTION: Transition metal oxide containing lithium is used as a positive electrode active material, and the compound containing silicon atom is used as a negative electrode material, and a material having a volume resistivity at 102 Ω.cm or less is used as the negative electrode conductive agent. One or more kinds of material is selected as the described material from among metals such as metal powder, metal flake, metal fiber and the carbon compound such as carbon black, graphite and carbon fiber.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水二次電池、特
に高容量でサイクル寿命の長いリチウム二次電池に関す
る。
The present invention relates to a non-aqueous secondary battery, and more particularly to a lithium secondary battery having a high capacity and a long cycle life.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウム金属を含まない負極材料とリチ
ウムを含有する正極活物質を用いるリチウム二次電池で
は、まず、正極活物質に含まれるリチウムを負極材料に
挿入して負極材料の活性を上げる。これが充電反応であ
り、その逆の負極材料からリチウムイオンを正極活物質
へ挿入させる反応が放電反応である。このタイプのリチ
ウム電池負極材料として、カーボンが用いられている。
カーボン(C6 Li)の理論容量は372mAh/gで
あり、さらなる高容量負極材料が望まれている。リチウ
ムと金属間化合物を形成するケイ素の理論容量は400
0mAh/gをこえ、カーボンのそれより大きいことは
よく知られている。例えば、特開平5−74463で
は、単結晶のケイ素を開示しており、特開平7−296
02では、非晶質ケイ素を開示している。また、ケイ素
を含んだ合金では、Li−Al合金にケイ素を含む例
が、特開昭63−66369(ケイ素が19重量%)、
同63−174275(ケイ素が0.05〜1.0重量
%)、同63−285865(ケイ素が1〜5重量%)
に開示されている。ただし、これらの合金特許出願はい
ずれもリチウムを主体としているため、正極活物質には
リチウムを含有しない化合物が用いられていた。また、
特開平4−109562では、ケイ素が0.05〜1.
0重量%の合金が開示されている。しかし、いずれもサ
イクル寿命が劣り、実用されるには至っていない。ケイ
素のサイクル寿命が劣る理由として、その電子伝導性が
低いこと、リチウム挿入により体積が膨張し、粒子が微
粉化することによる電気抵抗の増加が問題であった。ま
た、特開昭60−124357号では、アルカリ金属イ
オンを吸蔵・放出する金属または合金に金属粉を添加す
る方法、特開昭62−226563では、リチウムと合
金可能な金属と黒鉛粉末を混合する方法が開示されてい
るが、まだ容量は十分なものではない。容量の大きなケ
イ素化合物を使用するにあたっては電子電導性を確保す
ることが重要な課題である。
2. Description of the Related Art In a lithium secondary battery using a negative electrode material containing no lithium metal and a positive electrode active material containing lithium, first, lithium contained in the positive electrode active material is inserted into the negative electrode material to increase the activity of the negative electrode material. . This is the charging reaction, and the reverse reaction of inserting lithium ions from the negative electrode material into the positive electrode active material is the discharging reaction. Carbon is used as this type of lithium battery negative electrode material.
The theoretical capacity of carbon (C 6 Li) is 372 mAh / g, and an even higher capacity negative electrode material is desired. The theoretical capacity of silicon forming an intermetallic compound with lithium is 400
It is well known that it exceeds 0 mAh / g and is larger than that of carbon. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-74463 discloses single-crystal silicon.
02 discloses amorphous silicon. Examples of alloys containing silicon include Li-Al alloys containing silicon as disclosed in JP-A-63-66369 (19% by weight of silicon),
63-174275 (0.05 to 1.0% by weight of silicon) and 63-285865 (1 to 5% by weight of silicon)
Is disclosed. However, since all of these alloy patent applications mainly use lithium, a compound containing no lithium was used as the positive electrode active material. Also,
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-109562, 0.05 to 1.
A 0% by weight alloy is disclosed. However, none of them has a poor cycle life and has not been put to practical use. The reason why the cycle life of silicon is inferior is that the electron conductivity is low, the volume expands due to lithium insertion, and the electrical resistance increases due to the pulverization of particles. JP-A-60-124357 discloses a method of adding a metal powder to a metal or an alloy that occludes / releases an alkali metal ion. JP-A-62-226563 discloses a method of mixing a metal capable of alloying with lithium and graphite powder. A method has been disclosed, but the capacity is not yet sufficient. When using a silicon compound having a large capacity, it is important to ensure electron conductivity.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、リチ
ウム二次電池のエネルギー量を高め、かつサイクル寿命
を高めることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase the energy amount and the cycle life of a lithium secondary battery.

【0004】[0004]

【課題を解決しようとする手段】本発明の課題は、正極
活物質、負極材料、非水電解質からなる非水二次電池に
於いて、該正極活物質は、リチウムを含有する遷移金属
酸化物であり、該負極材料として、ケイ素原子を含む化
合物を用い、負極合剤に体積固有抵抗が102Ω・cm
以下の物質を導電剤として混合し用いることにより解決
できた。
An object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode active material, a negative electrode material and a non-aqueous electrolyte, wherein the positive electrode active material is a transition metal oxide containing lithium. A compound containing a silicon atom is used as the negative electrode material, and the negative electrode mixture has a volume resistivity of 10 2 Ω · cm.
The problem was solved by mixing and using the following substances as conductive agents.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下に本発明の態様について説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 (1)正極活物質、負極材料、非水電解質からなる非水
二次電池に於いて、該正極活物質がリチウム含有遷移金
属酸化物であり、該負極材料がリチウムの挿入放出可能
なケイ素原子を含む化合物を用い、負極合剤に体積固有
抵抗が102Ω・cm以下の物質を導電剤として含有す
ることを特徴とする非水二次電池。 (2)項(1)に記載のケイ素化合物の平均粒子サイズ
が、0.01μm以上、100μm以下である非水二次
電池。 (3)項(1)に記載のケイ素化合物が合金である非水
二次電池。 (4)項(3)に記載の合金のケイ素以外の金属がアル
カリ土類金属、遷移金属、半金属から選ばれた少なくと
も1種である非水二次電池。 (5)項(3)または(4)に記載のケイ素以外の金属
が、Ge、Be、Ag、Al、Au、Cd、Ga、I
n、Sb、Sn、Znから選ばれた少なくとも1種であ
る非水二次電池。 (6)項(3)〜(5)に記載のケイ素に対するケイ素
以外の金属の重量比率が5〜90%である非水二次電
池。 (7)項(1)に記載のケイ素化合物が金属ケイ化物か
ら金属を除去したケイ素である非水二次電池。 (8)項(7)に記載の金属ケイ化物がリチウムケイ化
物である非水二次電池。 (9)項(8)のリチウムケイ化物のリチウム含量が、
ケイ素に対して、100〜420原子%である非水二次
電池。 (10)項(1)に記載のケイ素化合物が、リチウムと反
応しないセラミックと付着している非水二次電池。 (11)項(10)に記載のセラミックがAl2 3 、Si
2 、TiO2 、SiC、Si3 4 である非水二次電
池。 (12)項(10)または(11)に記載のケイ素化合物に対
する該セラミックの重量比が2〜50%である非水二次
電池。 (13)項(10)〜(12)に記載のケイ素化合物に該セラ
ミックを付着させる方法が、300〜1300℃に加熱
する工程を有する方法である負極の製造方法。 (14)負極合剤中の導電剤として体積固有抵抗が102
Ω・cm以下の物質を含有している非水二次電池用負
極。 (15)項(1)または(14)に記載の導電剤が、体積固
有抵抗が102Ω・cm以下の金属粉、金属フレーク、
金属繊維等の金属から選ばれる金属である非水二次電
池。 (16)該導電剤が、体積固有抵抗が102Ω・cm以下
のカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素
化合物から選ばれる炭素化合物である非水二次電池。 (17)該導電剤が、金属粉、炭素化合物の少なくとも一
種以上の物質を含有している非水二次電池。 (18)該導電剤が、ケイ素化合物との体積換算比で0.
01から10含まれている非水二次電池。 (19)該導電剤の粒子サイズが、0.01μm以上、2
0μm以下である非水二次電池。 (20)該導電剤として用いられる金属粉が、銅、ニッケ
ル、アルミニウム、銀から選ばれる少なくとも1種であ
る非水二次電池。 (21)該導電剤として用いられる炭素化合物が、鱗状黒
鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、石油コーク
ス、石炭コークス、セルロース類、糖類、メソフェーズ
ピッチ等の高温焼成体、気相成長黒鉛等の人工黒鉛等の
グラファイト類、アセチレンブラック、ファーネスブラ
ック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ラン
プブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック
類、アスファルトピッチ、コールタール、活性炭、メソ
フューズピッチ、ポリアセン等の炭素材料から選ばれた
少なくとも1種である非水二次電池。 (22)項(1)に記載のケイ素化合物が、あらかじめ熱
可塑性樹脂で被覆されているケイ素化合物である非水二
次電池。 (23)項(22)に記載の熱可塑性樹脂がポリフッ化ビニ
リデン、ポリテトラフルオロエチレンである非水二次電
池。 (24)項(22)または(23)に記載のケイ素化合物に対
する熱可塑性樹脂の重量比が2〜30%である負極を用
いた非水二次電池。 (25)項(21)から(24)に記載の熱可塑性樹脂の被覆
率が5〜100%である負極を用いた非水二次電池。 (26)項(1)に記載のケイ素化合物の充放電範囲が、
ケイ素に挿入放出するリチウムの当量比として、Lix
Siで表すとxが0から4.2の範囲内である非水二次
電池。 (27)項(1)に記載のケイ素化合物の充放電範囲が、
Lix Siで表すとxが0から3.7の範囲内である非
水二次電池。 (28)項(1)に記載の正極活物質が、LiyMO2(M
=Co、Ni、Fe、Mn y=0〜1.2)を含む材
料、またはLiz24(N=Mn z=0〜2)で表
されるスピネル構造を有する材料の少なくとも1種を用
いた非水二次電池。 (29)項(3)〜(27)で用いられる、リチウムと反応
できるケイ素単体、ケイ素合金、ケイ化物から選ばれる
ケイ素含有化合物の粒子の平均サイズが0.01μm以
上、100μm以下である非水二次電池。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments. (1) In a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode active material, a negative electrode material, and a non-aqueous electrolyte, the positive electrode active material is a lithium-containing transition metal oxide, and the negative electrode material is a silicon atom capable of inserting and releasing lithium. A non-aqueous secondary battery characterized by comprising a compound having a volume resistivity of 10 2 Ω · cm or less in a negative electrode mixture as a conductive agent. (2) A non-aqueous secondary battery in which the silicon compound according to item (1) has an average particle size of 0.01 μm or more and 100 μm or less. (3) A non-aqueous secondary battery in which the silicon compound according to item (1) is an alloy. (4) A non-aqueous secondary battery in which the metal other than silicon of the alloy according to item (3) is at least one selected from alkaline earth metals, transition metals, and metalloids. (5) The metal other than silicon described in the item (3) or (4) is Ge, Be, Ag, Al, Au, Cd, Ga, or I.
A non-aqueous secondary battery that is at least one selected from n, Sb, Sn, and Zn. (6) A nonaqueous secondary battery in which the weight ratio of the metal other than silicon to silicon according to items (3) to (5) is 5 to 90%. (7) A non-aqueous secondary battery in which the silicon compound according to item (1) is silicon obtained by removing a metal from a metal silicide. (8) A nonaqueous secondary battery in which the metal silicide according to item (7) is a lithium silicide. (9) When the lithium content of the lithium silicide in the item (8) is
A non-aqueous secondary battery in which the content is 100 to 420 atomic% with respect to silicon. (10) A non-aqueous secondary battery in which the silicon compound according to item (1) is attached to a ceramic that does not react with lithium. (11) The ceramic described in (10) is made of Al 2 O 3 or Si.
A non-aqueous secondary battery that is O 2 , TiO 2 , SiC, or Si 3 N 4 . (12) A non-aqueous secondary battery in which the weight ratio of the ceramic to the silicon compound according to (10) or (11) is 2 to 50%. (13) A method for producing a negative electrode, wherein the method of attaching the ceramic to the silicon compound according to any one of the above items (10) to (12) comprises a step of heating to 300 to 1300 ° C. (14) As a conductive agent in the negative electrode mixture, the volume resistivity is 10 2
A negative electrode for a non-aqueous secondary battery containing a substance of Ω · cm or less. (15) The conductive agent according to item (1) or (14) is a metal powder, a metal flake having a volume resistivity of 10 2 Ω · cm or less.
Non-aqueous secondary batteries that are metals selected from metals such as metal fibers. (16) A non-aqueous secondary battery in which the conductive agent is a carbon compound selected from carbon compounds having a volume resistivity of 10 2 Ω · cm or less, such as carbon black, graphite, and carbon fiber. (17) A non-aqueous secondary battery in which the conductive agent contains at least one substance of a metal powder and a carbon compound. (18) The conductive agent has a volume conversion ratio of 0.1 to the silicon compound.
Non-aqueous secondary batteries included in 01 to 10. (19) The conductive agent has a particle size of 0.01 μm or more,
A non-aqueous secondary battery having a size of 0 μm or less. (20) A non-aqueous secondary battery in which the metal powder used as the conductive agent is at least one selected from copper, nickel, aluminum, and silver. (21) The carbon compound used as the conductive agent is a natural graphite such as flaky graphite, flaky graphite, earthy graphite, a high-temperature fired body such as petroleum coke, coal coke, celluloses, sugars, mesophase pitch, and vapor phase growth. Graphites such as graphite, carbons such as acetylene black, furnace black, Ketjen black, channel black, lamp black, thermal black, asphalt pitch, coal tar, activated carbon, mesofused pitch, carbon such as polyacene A non-aqueous secondary battery that is at least one selected from materials. (22) A non-aqueous secondary battery, wherein the silicon compound according to item (1) is a silicon compound which is previously coated with a thermoplastic resin. (23) A non-aqueous secondary battery in which the thermoplastic resin described in (22) is polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene. (24) A non-aqueous secondary battery using a negative electrode in which the weight ratio of the thermoplastic resin to the silicon compound according to (22) or (23) is 2 to 30%. (25) A nonaqueous secondary battery using a negative electrode having a thermoplastic resin coverage of 5 to 100% according to any one of the above items (21) to (24). (26) The charge / discharge range of the silicon compound according to the item (1) is
As the equivalent ratio of lithium inserted and released into silicon, Li x
A non-aqueous secondary battery in which x is in the range of 0 to 4.2 when represented by Si. (27) The charge / discharge range of the silicon compound according to item (1) is
A non-aqueous secondary battery in which x is in the range of 0 to 3.7 when represented by Li x Si. (28) The positive electrode active material described in (1) is Li y MO 2 (M
= Co, Ni, Fe, at least one material having a Mn y = 0 to 1.2) material containing or Li z N 2 O 4 (N = Mn z = 0~2) spinel structure represented by, Non-aqueous secondary battery using. (29) Non-aqueous water used in the paragraphs (3) to (27), wherein the average particle size of particles of a silicon-containing compound selected from a simple substance of silicon, a silicon alloy, and a silicide capable of reacting with lithium is 0.01 μm or more and 100 μm or less. Rechargeable battery.

【0006】本発明で用いられる正極(あるいは負極)
は、正極合剤(あるいは負極合剤)を集電体上に塗設、
成形して作ることができる。正極合剤(あるいは負極合
剤)には、正極活物質(あるいは負極材料)の他、導電
剤、結着剤、分散剤、フィラー、イオン導電剤、圧力増
強剤や各種添加剤を含むことができる。これらの電極
は、円盤状、板状であってもよいが、柔軟性のあるシー
ト状であることが好ましい。
The positive electrode (or negative electrode) used in the present invention
Applies the positive electrode mixture (or the negative electrode mixture) on the current collector,
It can be made by molding. The positive electrode mixture (or negative electrode mixture) may include a conductive agent, a binder, a dispersant, a filler, an ionic conductive agent, a pressure enhancer, and various additives in addition to the positive electrode active material (or the negative electrode material). it can. These electrodes may be disk-shaped or plate-shaped, but are preferably in the form of a flexible sheet.

【0007】以下に本発明の構成および材料について詳
述する。本発明の負極材料で用いられるリチウムの挿入
放出できるケイ素原子を含む化合物は、ケイ素単体、ケ
イ素合金、ケイ化物を意味する。ケイ素単体としては、
単結晶、多結晶、非晶質のいずれも使用することができ
る。単体の純度は85重量%以上が好ましく、特に、9
5重量%以上が好ましい。さらに、99重量%以上が特
に好ましい。その平均粒子サイズは0.01〜100μ
mが好ましい。特に、0.01〜50μmが好ましい。
さらに、0.01〜5μmが好ましい。
Hereinafter, the structure and material of the present invention will be described in detail. The compound containing a silicon atom capable of inserting and releasing lithium used in the negative electrode material of the present invention means a simple substance of silicon, a silicon alloy, or a silicide. As silicon alone,
Any of single crystal, polycrystal, and amorphous can be used. The purity of the simple substance is preferably 85% by weight or more,
It is preferably at least 5% by weight. Furthermore, 99% by weight or more is particularly preferable. The average particle size is 0.01-100μ
m is preferred. In particular, 0.01 to 50 μm is preferable.
Further, the thickness is preferably 0.01 to 5 μm.

【0008】ケイ素合金は、リチウムを挿入放出した際
に生じるケイ素の膨張収縮による微粉化を抑制したり、
ケイ素の伝導性の低さを改良するので有効であると考え
ている。合金としては、アルカリ土類金属、遷移金属あ
るいは半金属との合金が好ましい。特に、固溶性合金や
共融性合金が好ましい。固溶性合金は固溶体を形成する
合金をいう。Geの合金が固溶性合金である。共融性合
金とは、ケイ素とどんな割合でも共融するが、冷却して
得られる固体はケイ素と金属の混合体である合金を言
う。Be、Ag、Al、Au、Cd、Ga、In、S
b、Sn、Znが共融性合金を形成する。この中でも特
に、Ge、Be、Ag、Al、Au、Cd、Ga、I
n、Sb、Sn、Znの合金が好ましい。またこれらの
2種以上の合金も好ましい。特に、Ge、Ag、Al、
Cd、In、Sb、Sn、Znを含む合金が好ましい。
これらの合金の混合比率は、ケイ素に対して5〜70重
量%が好ましい。特に、10〜60重量%が好ましい。
この場合、電気伝導性が向上するが電池性能、特に、放
電容量、ハイレート特性、サイクル寿命の点で、比伝導
度が合金前のケイ素またはケイ素化合物の比伝導度の1
0倍以上になることが好ましい。合金の平均粒子サイズ
は0.01〜40μmが好ましい。特に、0.03〜5
μmが好ましい。
The silicon alloy suppresses pulverization due to expansion and contraction of silicon generated when lithium is inserted and released,
It is considered to be effective in improving the low conductivity of silicon. As the alloy, an alloy with an alkaline earth metal, a transition metal or a metalloid is preferable. Particularly, a solid solution alloy or a eutectic alloy is preferable. A solid solution alloy is an alloy that forms a solid solution. The Ge alloy is a solid solution alloy. A eutectic alloy is an alloy that eutectic in any proportion with silicon, but the solid obtained upon cooling is a mixture of silicon and metal. Be, Ag, Al, Au, Cd, Ga, In, S
b, Sn, and Zn form a eutectic alloy. Among them, Ge, Be, Ag, Al, Au, Cd, Ga, I
An alloy of n, Sb, Sn, and Zn is preferable. Also, two or more of these alloys are preferable. In particular, Ge, Ag, Al,
An alloy containing Cd, In, Sb, Sn, and Zn is preferable.
The mixing ratio of these alloys is preferably 5 to 70% by weight with respect to silicon. Particularly, 10 to 60% by weight is preferable.
In this case, the electrical conductivity is improved, but the specific conductivity is one of the specific conductivity of silicon or silicon compound before alloying in terms of battery performance, particularly, discharge capacity, high rate characteristics, and cycle life.
It is preferably 0 times or more. The average particle size of the alloy is preferably 0.01 to 40 μm. In particular, 0.03 to 5
μm is preferred.

【0009】ケイ化物は、ケイ素と金属の化合物を言
う。ケイ化物としては、CaSi、CaSi2、Mg2
i、BaSi2、SrSi2、Cu5Si、FeSi、F
eSi2、CoSi2、Ni2Si、NiSi2、MnS
i、MnSi2、MoSi2、CrSi2、TiSi2、T
5Si3、Cr3Si、NbSi2、NdSi2、CeS
2、SmSi2、DySi2、ZrSi2、WSi2、W5
Si3、TaSi2、Ta5Si3、TmSi2、TbS
2、YbSi2、YSi2、YSi2、ErSi、ErS
2、GdSi2、 PtSi、V3Si、VSi2、HfS
2、PdSi、PrSi2、HoSi2、EuSi2、L
aSi、RuSi、ReSi、RhSi等が用いられ
る。
[0009] Silicide refers to a compound of silicon and a metal. As silicides, CaSi, CaSi 2 , Mg 2 S
i, BaSi 2 , SrSi 2 , Cu 5 Si, FeSi, F
eSi 2 , CoSi 2 , Ni 2 Si, NiSi 2 , MnS
i, MnSi 2 , MoSi 2 , CrSi 2 , TiSi 2 , T
i 5 Si 3 , Cr 3 Si, NbSi 2 , NdSi 2 , CeS
i 2 , SmSi 2 , DySi 2 , ZrSi 2 , WSi 2 , W 5
Si 3, TaSi 2, Ta 5 Si 3, TmSi 2, TbS
i 2 , YbSi 2 , YSi 2 , YSi 2 , ErSi, ErS
i 2 , GdSi 2, PtSi, V 3 Si, VSi 2 , HfS
i 2 , PdSi, PrSi 2 , HoSi 2 , EuSi 2 , L
aSi, RuSi, ReSi, RhSi and the like are used.

【0010】該ケイ素化合物として、金属ケイ化物から
金属を除去したケイ素を用いることができる。このケイ
素の形状としては、空洞が大きく、ケイ素の一次粒子の
ようにかなり微細な形状をもっている。このケイ素を用
いるとサイクル寿命が改良される理由としては、微粉化
されにくいと考えている。該金属ケイ化物の金属はアル
カリ金属、アルカリ土類金属であることが好ましい。な
かでも、Li、Ca、Mgであることが好ましい。特
に、Liが好ましい。該リチウムケイ化物のリチウム含
量は、ケイ素に対して、100〜420モル%が好まし
い。特に、200〜420が好ましい。アルカリ金属や
アルカリ土類金属のケイ化物からアルカリ金属やアルカ
リ土類金属を除去する方法は、アルカリ金属やアルカリ
土類金属と反応し、かつ、反応生成物が溶解させる溶媒
で処理させることが好ましい。溶媒としては、水、アル
コール類が好ましい。特に、脱気し、かつ、脱水したア
ルコール類が好ましい。アルコール類としては、メチル
アルコール、エチルアルコール、1−プロピルアルコー
ル、2−プロピルアルコール、1−ブチルアルコール、
2−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、1−ペ
ンチルアルコール、2−ペンチルアルコール、3−ペン
チルアルコールが好ましい。特に、1−プロピルアルコ
ール、2−プロピルアルコール、1−ブチルアルコー
ル、2−ブチルアルコール、t−ブチルアルコールが好
ましい。CaやMgの除去は、水が好ましい。特に中性
付近に保つようなpH緩衝剤を用いることが好ましい。
As the silicon compound, silicon obtained by removing a metal from a metal silicide can be used. Regarding the shape of this silicon, the cavities are large and the silicon has a very fine shape like primary particles of silicon. It is thought that the reason for using silicon to improve the cycle life is that the silicon is hardly pulverized. The metal of the metal silicide is preferably an alkali metal or an alkaline earth metal. Among them, Li, Ca, and Mg are preferable. Particularly, Li is preferable. The lithium content of the lithium silicide is preferably 100 to 420 mol% based on silicon. Particularly, 200 to 420 is preferable. The method of removing an alkali metal or an alkaline earth metal from a silicide of an alkali metal or an alkaline earth metal is preferably performed by reacting with an alkali metal or an alkaline earth metal, and using a solvent in which a reaction product is dissolved. . As the solvent, water and alcohols are preferable. In particular, degassed and dehydrated alcohols are preferred. As alcohols, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 1-butyl alcohol,
2-butyl alcohol, t-butyl alcohol, 1-pentyl alcohol, 2-pentyl alcohol, and 3-pentyl alcohol are preferred. Particularly, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, and t-butyl alcohol are preferred. For removing Ca and Mg, water is preferable. In particular, it is preferable to use a pH buffer that keeps the pH around neutral.

【0011】ケイ素化合物に付着させたのセラミックは
ケイ素の微粉化の抑制に有効であると考えられる。セラ
ミックとしては、リチウムと原則的に反応しない化合物
が好ましい。特に、Al23、SiO2、TiO2、Si
C、Si34が好ましい。ケイ素とセラミックを付着さ
せる方法としては、混合、加熱、蒸着、CVDが用いら
れるが、特に、混合と加熱の併用が好ましい。特に、A
23やSiO2ゾルとケイ素を分散混合させた後、加
熱し、固溶した固まりを粉砕してケイ素とAl23やS
iO2の付着物を得ることができる。この場合、Al2
3やSiO2の付着物とは、それらの表面にケイ素粉末が
覆われていたり、それらの固まりの内部に閉じこめられ
ていたり、ケイ素の表面にそれらが覆われていたりする
状態を言う。混合分散は、機械的撹拌、超音波、混練に
より達成できる。加熱は不活性ガス中で300℃〜13
00℃の範囲で行うことが好ましいが、特に500℃〜
1200℃が好ましい。不活性ガスはアルゴン、窒素、
水素が上げられる。これらの混合ガスも用いられる。粉
砕法はボールミル、振動ミル、遊星ボールミル、ジェッ
トミルなどよく知られた方法が用いられる。この粉砕も
不活性ガス中で行われることが好ましい。ケイ素に対す
るセラミックスの混合比は2〜50重量%の範囲が好ま
しいが、特に3〜40%が好ましい。ケイ素の電子顕微
鏡観察から求めた平均粒子サイズは、0.01〜40μ
mが好ましい。特に、0.03〜5μmが好ましい。
It is considered that the ceramic adhered to the silicon compound is effective in suppressing the pulverization of silicon. As the ceramic, a compound that does not basically react with lithium is preferable. In particular, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , Si
C and Si 3 N 4 are preferred. As a method for attaching silicon and ceramic, mixing, heating, vapor deposition, and CVD are used, and particularly, a combination of mixing and heating is preferable. In particular, A
After l 2 O 3 or SiO 2 sol and silicon are dispersed and mixed, the mixture is heated and the solid solution is pulverized to form silicon and Al 2 O 3 or S.
Deposits of iO 2 can be obtained. In this case, Al 2 O
The deposits of 3 and SiO 2 refer to a state in which silicon powder is covered on their surfaces, they are trapped inside a mass of them, or they are covered on the surface of silicon. Mixing and dispersion can be achieved by mechanical stirring, ultrasonic waves, and kneading. Heating in inert gas at 300 ° C ~ 13
It is preferable to perform the reaction in the range of 00 ° C.,
1200 ° C. is preferred. Inert gases are argon, nitrogen,
Hydrogen is raised. These mixed gases are also used. As the pulverizing method, a well-known method such as a ball mill, a vibration mill, a planetary ball mill, and a jet mill is used. This pulverization is also preferably performed in an inert gas. The mixing ratio of the ceramic to silicon is preferably in the range of 2 to 50% by weight, and particularly preferably 3 to 40%. The average particle size determined from electron microscopic observation of silicon is 0.01 to 40 μm.
m is preferred. In particular, 0.03 to 5 μm is preferable.

【0012】本発明で用いられるケイ素化合物を熱可塑
性樹脂で被覆することが好ましい。熱可塑性樹脂は含フ
ッ素高分子化合物、イミド系高分子、ビニル系高分子、
アクリレート系高分子、エステル系高分子、ポリアクリ
ロニトリルなどが用いられる。特に、熱可塑性樹脂は電
解液に膨潤しにくい樹脂が好ましい。具体例としては、
ポリアクリル酸、ポリアクリル酸Na、ポリビニルフェ
ノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコ
ール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポ
リヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、スチレン−
マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルク
ロリド、ポリテトラフルロロエチレン、ポリフッ化ビニ
リデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレ
ン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチ
レン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンタ
ーポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビ
ニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、2−エ
チルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エス
テルを含有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、
(メタ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合
体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポ
リビニルエステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重
合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブ
タジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレン
オキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテ
ルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂
等のエマルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョ
ンを挙げることが出来る。特にポリアクリル酸エステル
系のラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが挙げら
れる。これらの化合物は単独または混合して用いること
が出来る。特に、含フッ素高分子化合物が好ましい。な
かでもポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリ
デンが好ましい。あらかじめ被覆する方法としては、熱
可塑性樹脂を溶剤に溶解させておき、その溶液にケイ素
化合物を混合、混練する。その溶液を乾燥し、得られた
固形物を粉砕する方法が好ましい。ケイ素化合物に対す
る熱可塑性樹脂の使用量としては、2〜30重量%が好
ましい。特に、3〜20重量%が好ましい。被覆率は5
〜100%が好ましいが、特に、5〜90%が好まし
い。被覆された粒子の平均サイズは、0.01μm〜4
0μmが好ましい。特に、0.03〜5μmが好まし
い。
It is preferable to coat the silicon compound used in the present invention with a thermoplastic resin. Thermoplastic resin is a fluorine-containing polymer compound, imide polymer, vinyl polymer,
An acrylate polymer, an ester polymer, polyacrylonitrile, or the like is used. In particular, the thermoplastic resin is preferably a resin that does not easily swell in the electrolytic solution. As a specific example,
Polyacrylic acid, Na polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylamide, polyhydroxyethyl (meth) acrylate, styrene
Water-soluble polymers such as maleic acid copolymer, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, (Meth) acrylic acid ester containing (meth) acrylic acid ester such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, and 2-ethylhexyl acrylate Coalescing,
(Meth) acrylate-acrylonitrile copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluorine rubber, poly Emulsions (latex) or suspensions of ethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin, polycarbonate polyurethane resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin and the like can be given. In particular, polyacrylate latex, carboxymethylcellulose, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride are exemplified. These compounds can be used alone or as a mixture. Particularly, a fluorine-containing polymer compound is preferable. Among them, polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride are preferable. As a method of coating in advance, a thermoplastic resin is dissolved in a solvent, and a silicon compound is mixed and kneaded in the solution. A method of drying the solution and pulverizing the obtained solid is preferable. The use amount of the thermoplastic resin to the silicon compound is preferably 2 to 30% by weight. Particularly, 3 to 20% by weight is preferable. Coverage is 5
It is preferably from 100% to 100%, and particularly preferably from 5% to 90%. The average size of the coated particles is between 0.01 μm and 4 μm.
0 μm is preferred. In particular, 0.03 to 5 μm is preferable.

【0013】ケイ素化合物負極材料の充放電範囲として
は、挿入放出できるリチウムとケイ素原子の比をLix
Siで表すとき、x=0〜4.2が好ましい。ケイ素の
サイクル寿命改良を鋭意検討した結果、x=0〜3.7
の範囲に留めるとサイクル寿命が大きく改良することを
見いだした。充電電位では、リチウム金属対極に対し
て、x=4.2では、過電圧を含めて、0.0Vである
のに対し、x=3.7では、約0.05Vであった。こ
のとき、放電曲線の形状は変化し、0.0V充電折り返
しでは0.5V(対リチウム金属)付近に平坦な放電曲
線が得られるのに対し、0.05V以上、特に0.08
V以上(x=3.6)では、約0.4Vに平均電圧をも
つなだらかな曲線が得られる。即ち、充電終始電圧を上
げた方が放電電位が下がるという特異的な現象を見いだ
し、かつ、充放電反応の可逆性も向上したことを見いだ
したことを示している。
[0013] The charge / discharge range of the silicon compound negative electrode material is defined as the ratio of lithium and silicon atoms that can be inserted and released by Li x
When represented by Si, x = 0 to 4.2 is preferable. As a result of intensive studies on the improvement of the cycle life of silicon, x = 0 to 3.7.
It has been found that the cycle life is greatly improved when it is within the range. The charging potential was 0.0 V including the overvoltage at x = 4.2 with respect to the lithium metal counter electrode, whereas the charging potential was about 0.05 V at x = 3.7. At this time, the shape of the discharge curve changes, and a flat discharge curve is obtained around 0.5 V (vs. lithium metal) at the return of 0.0 V charge, whereas it is 0.05 V or more, particularly 0.08 V or more.
Above V (x = 3.6), a smooth curve having an average voltage at about 0.4 V is obtained. That is, it is found that a specific phenomenon in which the discharge potential decreases as the charging end voltage is increased is found, and that the reversibility of the charge / discharge reaction is also improved.

【0014】ケイ素化合物の高容量を維持しつつ、サイ
クル寿命を改良する効果を持つ方法を個々に記述してき
たが、さらに好ましい態様は、上記方法の組み合わせに
よりさらに高い改良効果を得ることを見いだした。本発
明では、負極材料として、本発明のケイ素化合物の他炭
素質材料、酸化物材料、窒化物材料、硫化物材料、リチ
ウム金属、リチウム合金などリチウムを挿入放出できる
化合物と組み合わせることができる。
Although a method having an effect of improving the cycle life while maintaining a high capacity of the silicon compound has been individually described, a more preferred embodiment has been found to achieve a higher improvement effect by a combination of the above methods. . In the present invention, as the negative electrode material, in addition to the silicon compound of the present invention, a compound capable of inserting and releasing lithium such as a carbonaceous material, an oxide material, a nitride material, a sulfide material, a lithium metal, and a lithium alloy can be used.

【0015】本発明の負極合剤中の導電剤は、体積固有
抵抗が102Ω・cm以下の物質なら金属、炭素化合物
に限らず、酸化物等多くの物質を用いることが出来る
が、金属、炭素化合物が好ましい。体積固有抵抗が10
2Ω・cm以下の物質としては、金属粉、金属フレー
ク、金属繊維等の金属、カーボンブラック、グラファイ
ト、炭素繊維等の炭素化合物等があげられる。金属とし
ては、リチウムとの反応性が低い金属、即ちリチウム合
金を作りにくい金属が好ましく、具体的には、銅、ニッ
ケル、鉄、クロム、モリブデン、チタン、タングステ
ン、金、白金、アルミニウム、銀等が好ましい。中では
銅、ニッケルが好ましい。形状は針状、柱状、板状、塊
状粉末、鱗片状のフレーク、あるいは繊維状のものが好
ましいが、粉末状が好ましい。また実質的に金属が表面
に付着させたものでも可能であり、具体的には粒状ある
いは繊維状の樹脂あるいはセラミック等のに金属メッキ
等を施したものであっても良い。炭素化合物としては、
鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、石油コ
ークス、石炭コークス、セルロース類、糖類、メソフェ
ーズピッチ等の高温焼成体、気相成長黒鉛等の人工黒鉛
等のグラファイト類、アセチレンブラック、ファーネス
ブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、
ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラッ
ク類、アスファルトピッチ、コールタール、活性炭、メ
ソフューズピッチ、ポリアセン等の炭素材料、炭素繊維
が好ましい。炭素化合物の中では、黒鉛、アセチレンブ
ラックが好ましい。これらの導電剤は単独でも用いても
良いが、2種以上の金属あるいは炭素化合物を混合して
使用してもよく、さらに金属と炭素化合物を混合して用
いることも出来る。負極合剤中の導電剤量は、ケイ素化
合物の体積に対して、0.01から10、好ましくは
0.1から5が好ましい。添加量が少ないと導電性向上
の効果が少なく、添加量が多くなると充放電の体積容量
が減少し好ましくない。導電剤の粒子サイズの好ましい
範囲は、0.01μmから20μm、好ましくは0.1
μm〜10μmである。
The conductive agent in the negative electrode mixture of the present invention is not limited to metals and carbon compounds as long as the material has a volume resistivity of 10 2 Ω · cm or less, and many materials such as oxides can be used. , Carbon compounds are preferred. Volume resistivity is 10
Examples of the substance having a resistivity of 2 Ω · cm or less include metals such as metal powder, metal flakes and metal fibers, and carbon compounds such as carbon black, graphite and carbon fibers. As the metal, a metal having low reactivity with lithium, that is, a metal that is unlikely to form a lithium alloy is preferable. Specifically, copper, nickel, iron, chromium, molybdenum, titanium, tungsten, gold, platinum, aluminum, silver, and the like are preferable. Is preferred. Among them, copper and nickel are preferable. The shape is preferably needle-like, column-like, plate-like, massive powder, scaly flake, or fibrous, but powder-like is preferred. Further, a metal substantially adhered to the surface is also possible, and more specifically, a metal or the like made of granular or fibrous resin or ceramic may be used. As a carbon compound,
Natural graphite such as flaky graphite, flaky graphite, earthy graphite, petroleum coke, coal coke, celluloses, sugars, high-temperature fired bodies such as mesophase pitch, graphite such as artificial graphite such as vapor-grown graphite, acetylene black, Furnace Black, Ketchen Black, Channel Black,
Carbon blacks such as lamp black and thermal black, asphalt pitch, coal tar, activated carbon, meso fuse pitch, carbon materials such as polyacene, and carbon fibers are preferable. Among the carbon compounds, graphite and acetylene black are preferred. These conductive agents may be used alone or as a mixture of two or more metals or carbon compounds, and may be used as a mixture of a metal and a carbon compound. The amount of the conductive agent in the negative electrode mixture is preferably from 0.01 to 10, preferably from 0.1 to 5, based on the volume of the silicon compound. If the amount is small, the effect of improving the conductivity is small. A preferred range of the particle size of the conductive agent is 0.01 μm to 20 μm, preferably 0.1 μm.
μm to 10 μm.

【0016】本発明で用いられる正極材料はリチウム含
有遷移金属酸化物である。好ましくはTi、V、Cr、
Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Wから選ばれる少なく
とも1種の遷移金属元素とリチウムとを主として含有す
る酸化物であって、リチウムと遷移金属のモル比が0.
3乃至2.2の化合物である。より好ましくは、V、C
r、Mn、Fe、Co、Niから選ばれる少なくとも1
種の遷移金属元素とリチウムとを主として含有する酸化
物であって、リチウムと遷移金属のモル比が0.3乃至
2.2の化合物である。なお主として存在する遷移金属
に対し30モルパーセント未満の範囲でAl、Ga、I
n、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなど
を含有していても良い。
The cathode material used in the present invention is a lithium-containing transition metal oxide. Preferably Ti, V, Cr,
An oxide mainly containing lithium and at least one transition metal element selected from Mn, Fe, Co, Ni, Mo and W, and having a molar ratio of lithium to transition metal of 0.1.
3 to 2.2. More preferably, V, C
at least one selected from r, Mn, Fe, Co, and Ni
An oxide mainly containing various kinds of transition metal elements and lithium, and a compound in which the molar ratio of lithium to the transition metal is 0.3 to 2.2. It should be noted that Al, Ga, and I are present in a range of less than 30 mole percent based on the transition metal mainly present.
It may contain n, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P, B, and the like.

【0017】上記の正極活物質の中で、一般式Lix
2(M=Co、Ni、Fe、Mnx=0〜1.2)、
またはLiy24(N=Mn y=0〜2)で表され
るスピネル構造を有する材料の少なくとも1種を用いる
ことがこのましい。具体的には、LixCoO2、Lix
NiO2、LixMnO2、LixCoaNi1-a 2、Li
xCob1-b z 、LixCobFe1-b 2、LixMn
24、LixMncCo 2-c 4、LixMncNi
2-c 4、LixMnc2-c 4、LixMncFe2-c
4 (ここでx=0.02〜1.2、a=0.1〜0.
9、b=0.8〜0.98、c=1.6〜1.96、z
=2.01〜2.3)である。最も好ましいリチウム含
有遷移金属酸化物としては、LixCoO2、LixNi
2、LixMnO2、LixCoaNi1-a 2 、Lix
Mn2 4 、Lix Cob 1-b z(x=0.02〜
1.2、a=0.1〜0.9、b=0.9〜0.98、
z=2.01〜2.3)があげられる。なおxの値は充
放電開始前の値であり、充放電により増減する。
Among the above-mentioned positive electrode active materials, the general formula LixM
OTwo(M = Co, Ni, Fe, Mnx = 0 to 1.2),
Or LiyNTwoOFour(N = Mny = 0-2)
Using at least one kind of material having a spinel structure
This is good. Specifically, LixCoOTwo, Lix
NiOTwo, LixMnOTwo, LixCoaNi1-aOTwo, Li
xCobV1-bOz, LixCobFe1-bOTwo, LixMn
TwoOFour, LixMncCo 2-cOFour, LixMncNi
2-cOFour, LixMncV2-cOFour, LixMncFe2-cO
Four(Where x = 0.02 to 1.2, a = 0.1 to 0.
9, b = 0.8 to 0.98, c = 1.6 to 1.96, z
= 2.01-2.3). Most preferred lithium containing
Examples of transition metal oxides include LixCoOTwo, LixNi
OTwo, LixMnOTwo, LixCoaNi1-aOTwo, Lix
MnTwoOFour, LixCobV1-bOz(X = 0.02
1.2, a = 0.1 to 0.9, b = 0.9 to 0.98,
z = 2.01 to 2.3). Note that the value of x is
This is a value before the start of discharge, and increases or decreases due to charging and discharging.

【0018】本発明で用いる正極活物質は、リチウム化
合物と遷移金属化合物を混合、焼成する方法や溶液反応
により合成することができるが、特に焼成法が好まし
い。焼成の為の詳細は、特開平6−60,867号の段
落35、特開平7−14,579号等に記載されてお
り、これらの方法を用いることができる。焼成によって
得られた正極活物質は水、酸性水溶液、アルカリ性水溶
液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。更に、遷
移金属酸化物に化学的にリチウムイオンを挿入する方法
としては、リチウム金属、リチウム合金やブチルリチウ
ムと遷移金属酸化物と反応させることにより合成する方
法であっても良い。
The positive electrode active material used in the present invention can be synthesized by a method in which a lithium compound and a transition metal compound are mixed and fired, or a solution reaction, but the firing method is particularly preferred. Details of the firing are described in paragraph 35 of JP-A-6-60,867, JP-A-7-14,579 and the like, and these methods can be used. The positive electrode active material obtained by firing may be used after being washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent. Further, as a method of chemically inserting lithium ions into the transition metal oxide, a method of synthesizing lithium metal, a lithium alloy, or butyllithium by reaction with the transition metal oxide may be used.

【0019】本発明で用いる正極活物質の平均粒子サイ
ズは特に限定されないが、0.1〜50μmが好まし
い。0.5〜30μmの粒子の体積が95%以上である
ことが好ましい。粒径3μm以下の粒子群の占める体積
が全体積の18%以下であり、かつ15μm以上25μ
m以下の粒子群の占める体積が、全体積の18%以下で
あることが更に好ましい。比表面積としては特に限定さ
れないが、BET法で0.01〜50m2/gが好まし
く、特に0.2m2/g〜1m2/gが好ましい。また正
極活物質5gを蒸留水100mlに溶かした時の上澄み
液のpHとしては7以上12以下が好ましい。
The average particle size of the positive electrode active material used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 50 μm. It is preferable that the volume of the particles of 0.5 to 30 μm is 95% or more. The volume occupied by the particle group having a particle size of 3 μm or less is 18% or less of the total volume, and 15 μm or more and 25 μm or more
More preferably, the volume occupied by the particle group of m or less is 18% or less of the total volume. No particular limitation is imposed on the specific surface area is preferably 0.01 to 50 m 2 / g by the BET method, particularly preferably 0.2m 2 / g~1m 2 / g. Further, when 5 g of the positive electrode active material is dissolved in 100 ml of distilled water, the pH of the supernatant is preferably 7 or more and 12 or less.

【0020】本発明の正極活物質を焼成によって得る場
合、焼成温度としては500〜1500℃であることが
好ましく、さらに好ましくは700〜1200℃であ
り、特に好ましくは750〜1000℃である。焼成時
間としては4〜30時間が好ましく、さらに好ましくは
6〜20時間であり、特に好ましくは6〜15時間であ
る。
When the positive electrode active material of the present invention is obtained by firing, the firing temperature is preferably from 500 to 1500 ° C., more preferably from 700 to 1200 ° C., and particularly preferably from 750 to 1000 ° C. The firing time is preferably 4 to 30 hours, more preferably 6 to 20 hours, and particularly preferably 6 to 15 hours.

【0021】本発明では電極合剤を保持するために結着
剤を用いる。結着剤の例としては、多糖類、熱可塑性樹
脂及びゴム弾性を有するポリマー等が挙げられる。好ま
しい結着剤としては、でんぷん、カルボキシメチルセル
ロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルセルロース、アルギン酸Na、ポリアクリル酸、
ポリアクリル酸Na、ポリビニルフェノール、ポリビニ
ルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシエチ
ル(メタ)アクリレート、スチレンーマレイン酸共重合
体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテト
ラフルロロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフ
ロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニ
リデンフロライド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロ
ロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EP
DM)、スルホン化EPDM、ポリビニルアセタール樹
脂、メチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアク
リレート等の(メタ)アクリル酸エステルを含有する
(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリ
ル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセ
テート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステ
ル共重合体、スチレンーブタジエン共重合体、アクリロ
ニトリルーブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオ
プレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリ
エステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン
樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステ
ル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョ
ン(ラテックス)あるいはサスペンジョンを挙げること
が出来る。特にポリアクリル酸エステル系のラテック
ス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリフッ化ビニリデンが挙げられる。これら
の結着剤は、微小粉末を水に分散したものを用いるのが
好ましく、分散液中の粒子の平均サイズが0.01〜5
μmのものを用いるのがより好ましく、0.05〜1μ
mのものを用いるのが特に好ましい。これらの結着剤は
単独または混合して用いることが出来る。結着剤の添加
量が少ないと電極合剤の保持力・凝集力が弱い。多すぎ
ると電極体積が増加し電極単位体積あるいは単位重量あ
たりの容量が減少する。このような理由で結着剤の添加
量は1〜30重量%が好ましく、特に2〜10重量%が
好ましい。
In the present invention, a binder is used to hold the electrode mixture. Examples of the binder include polysaccharides, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity. Preferred binders include starch, carboxymethyl cellulose, cellulose, diacetyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, sodium alginate, polyacrylic acid,
Water-soluble polymers such as sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylamide, polyhydroxyethyl (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene , Polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EP
DM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, (meth) acrylate copolymer containing (meth) acrylate such as methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and (meth) acrylate-acrylonitrile copolymer Copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene butadiene copolymer, acrylonitrile butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluoro rubber, polyethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin And emulsions (latex) or suspensions of polycarbonate polyurethane resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin and the like. In particular, polyacrylate latex, carboxymethylcellulose, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride are exemplified. As these binders, it is preferable to use those in which fine powder is dispersed in water, and the average size of particles in the dispersion is 0.01 to 5%.
μm, more preferably 0.05 to 1 μm
It is particularly preferred to use m. These binders can be used alone or as a mixture. If the amount of the binder is small, the holding power and cohesive strength of the electrode mixture are weak. If it is too large, the electrode volume increases and the capacity per unit volume or unit weight of the electrode decreases. For these reasons, the amount of the binder added is preferably 1 to 30% by weight, particularly preferably 2 to 10% by weight.

【0022】充填剤は、構成された電池において、化学
変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いること
ができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの
オレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維が用い
られる。フィラーの添加量は特に限定されないが、0〜
30重量%が好ましい。イオン導電剤は、無機及び有機
の固体電解質として知られている物を用いることがで
き、詳細は電解液の項に記載されている。圧力増強剤
は、電池の内圧を上げる化合物であり、炭酸リチウム等
の炭酸塩が代表例である。
As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the constructed battery can be used. Usually, fibers such as olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. Although the amount of the filler is not particularly limited,
30% by weight is preferred. As the ionic conductive agent, those known as inorganic and organic solid electrolytes can be used, and the details are described in the section of the electrolytic solution. The pressure booster is a compound for raising the internal pressure of the battery, and a carbonate such as lithium carbonate is a typical example.

【0023】本発明で使用できる集電体は正極はアルミ
ニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれ
らの合金であり、負極は銅、ステンレス鋼、ニッケル、
チタン、またはこれらの合金である。集電体の形態は
箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル、もしくは
金網である。特に、正極にはアルミニウム箔、負極には
銅箔が好ましい。
In the current collector which can be used in the present invention, the positive electrode is aluminum, stainless steel, nickel, titanium or an alloy thereof, and the negative electrode is copper, stainless steel, nickel,
Titanium or their alloys. The form of the current collector is foil, expanded metal, punched metal, or wire mesh. In particular, an aluminum foil is preferable for the positive electrode, and a copper foil is preferable for the negative electrode.

【0024】箔の厚みとしては7μm〜100μmが好
ましく、さらに好ましくは7μm〜50μmであり、特
に好ましくは7μm〜20μmである。エキスパンドメ
タル、パンチングメタル、金網の厚みとしては7μm〜
200μmが好ましく、さらに好ましくは7μm〜15
0μmであり、特に好ましくは7μm〜100μmであ
る。集電体の純度としては98%以上が好ましく、さら
に好ましくは99%以上であり、特に好ましくは99.
3%以上である。集電体の表面は酸、アルカリ、有機溶
剤などにより洗浄してもよい。
The thickness of the foil is preferably 7 μm to 100 μm, more preferably 7 μm to 50 μm, and particularly preferably 7 μm to 20 μm. Expanded metal, punching metal, wire mesh thickness is 7μm ~
200 μm is preferred, and more preferably 7 μm to 15 μm.
0 μm, particularly preferably 7 μm to 100 μm. The purity of the current collector is preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and particularly preferably 99.
3% or more. The surface of the current collector may be washed with an acid, an alkali, an organic solvent, or the like.

【0025】集電体は、厚さを薄くするため、プラスチ
ックシートの両面上に金属層を形成したものがさらに好
ましい。プラスチックは、延伸性及び耐熱性に優れたも
のが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレートであ
る。金属だけでは、弾性がほとんどないので、外力に弱
い。プラスチック上に金属層を形成すれば、衝撃に強く
なる。より具体的には、集電体は、合成樹脂フィルムや
紙等の基材を電子伝導性の物質で被覆した複合集電体で
あっても良い。基材となる合成樹脂フィルムとしては、
フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボ
ネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、セルロ
ース誘電体、ポリスルホンを挙げることができる。基材
を被覆する電子伝導性の物質としては、黒鉛やカーボン
ブラック等の炭素質材料、アルミニウム、銅、ニッケ
ル、クロム、鉄、モリブデン、金、銀等の金属元素及び
これらの合金を挙げることができる。特に好ましい電子
伝導性の物質は金属であり、アルミニウム、銅、ニッケ
ル、ステンレス鋼である。複合集電体は、基材のシート
と金属シートを張り合わせる形態であってもよいし、蒸
着等により金属層を形成してもよい。
In order to reduce the thickness of the current collector, it is more preferable that a metal layer is formed on both surfaces of a plastic sheet. The plastic is preferably excellent in stretchability and heat resistance, and is, for example, polyethylene terephthalate. Metals alone have little elasticity and are vulnerable to external forces. If a metal layer is formed on plastic, it will be resistant to impact. More specifically, the current collector may be a composite current collector in which a base material such as a synthetic resin film or paper is coated with an electron conductive material. As a synthetic resin film as a base material,
Examples include fluororesin, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyimide, polyamide, cellulose dielectric, and polysulfone. Examples of the electron conductive material that coats the base material include carbonaceous materials such as graphite and carbon black, metal elements such as aluminum, copper, nickel, chromium, iron, molybdenum, gold, and silver and alloys thereof. it can. Particularly preferred electron conductive materials are metals, such as aluminum, copper, nickel and stainless steel. The composite current collector may be in a form in which a base sheet and a metal sheet are laminated, or a metal layer may be formed by vapor deposition or the like.

【0026】次に本発明における正負電極の構成につい
て説明する。正負電極は集電体の両面に電極合剤を塗布
した形態であることが好ましい。この場合、片面あたり
の層数は1層であっても2層以上から構成されていても
良い。片面あたりの層の数が2以上である場合、正極活
物質(もしくは負極材料)含有層が2層以上であっても
良い。より好ましい構成は、正極活物質(もしくは負極
材料)を含有する層と正極活物質(もしくは負極材料)
を含有しない層から構成される場合である。正極活物質
(もしくは負極材料)を含有しない層には、正極活物質
(もしくは負極材料)を含有する層を保護するための保
護層、分割された正極活物質(もしくは負極材料)含有
層の間にある中間層、正極活物質(もしくは負極材料)
含有層と集電体との間にある下塗り層等があり、本発明
においてはこれらを総称して補助層と言う。
Next, the structure of the positive and negative electrodes according to the present invention will be described. The positive and negative electrodes preferably have a form in which an electrode mixture is applied to both surfaces of a current collector. In this case, the number of layers per side may be one or two or more. When the number of layers per side is two or more, the number of layers containing the positive electrode active material (or the negative electrode material) may be two or more. More preferably, the layer containing the positive electrode active material (or the negative electrode material) and the positive electrode active material (or the negative electrode material)
This is a case where it is composed of a layer containing no. The layer containing no positive electrode active material (or negative electrode material) includes a protective layer for protecting the layer containing the positive electrode active material (or negative electrode material), and a layer between the divided positive electrode active material (or negative electrode material) containing layer. Layer, positive electrode active material (or negative electrode material)
There is an undercoat layer between the containing layer and the current collector, and these are collectively referred to as an auxiliary layer in the present invention.

【0027】保護層は正負電極の両方または正負電極の
いずれかにあることが好ましい。負極において、リチウ
ムを電池内で負極材料に挿入する場合は負極は保護層を
有する形態であることが望ましい。保護層は、少なくと
も1層からなり、同種又は異種の複数層により構成され
ていても良い。また、集電体の両面の合剤層の内の片面
にのみ保護層を有する形態であっても良い。これらの保
護層は、水不溶性の粒子と結着剤等から構成される。結
着剤は、前述の電極合剤を形成する際に用いられる結着
剤を用いることが出来る。水不溶性の粒子としては、種
種の導電性粒子、実質的に導電性を有さない有機及び無
機の粒子を用いることができる。水不溶性粒子の水への
溶解度は、100PPM 以下、好ましくは不溶性のものが
好ましい。保護層に含まれる粒子の割合は2.5重量%
以上、96重量%以下が好ましく、5重量%以上、95
重量%以下がより好ましく、10重量%以上、93重量
%以下が特に好ましい。
The protective layer is preferably on both the positive and negative electrodes or on either the positive or negative electrode. In the negative electrode, when lithium is inserted into the negative electrode material in the battery, the negative electrode preferably has a form having a protective layer. The protective layer is composed of at least one layer, and may be composed of a plurality of layers of the same type or different types. Further, the current collector may have a form in which the protective layer is provided only on one side of the mixture layer on both sides. These protective layers are composed of water-insoluble particles, a binder and the like. As the binder, the binder used when forming the above-mentioned electrode mixture can be used. As the water-insoluble particles, various kinds of conductive particles, organic and inorganic particles having substantially no conductivity can be used. The solubility of the water-insoluble particles in water is 100 ppm or less, and preferably the insoluble particles are insoluble. 2.5% by weight of particles contained in the protective layer
Not less than 96% by weight, preferably not less than 5% by weight and 95% by weight.
% By weight or less, more preferably 10% by weight or more and 93% by weight or less.

【0028】水不溶性の導電性粒子としては、金属、金
属酸化物、金属繊維、炭素繊維、カーボンブラックや黒
鉛等の炭素粒子を挙げることが出来る。これらの水不溶
導電性粒子の中で、アルカリ金属特にリチウムとの反応
性が低いものが好ましく、金属粉末、炭素粒子がより好
ましい。粒子を構成する元素の20℃における電気抵抗
率としては、5×109 Ω・m以下が好ましい。
Examples of the water-insoluble conductive particles include metals, metal oxides, metal fibers, carbon fibers, and carbon particles such as carbon black and graphite. Among these water-insoluble conductive particles, those having low reactivity with alkali metals, particularly lithium, are preferable, and metal powder and carbon particles are more preferable. The electric resistivity at 20 ° C. of the elements constituting the particles is preferably 5 × 10 9 Ω · m or less.

【0029】金属粉末としては、リチウムとの反応性が
低い金属、即ちリチウム合金を作りにくい金属が好まし
く、具体的には、銅、ニッケル、鉄、クロム、モリブデ
ン、チタン、タングステン、タンタルが好ましい。これ
らの金属粉末の形は、針状、柱状、板状、塊状のいずれ
でもよく、最大径が0.02μm以上、20μm以下が
好ましく、0.1μm以上、10μm以下がより好まし
い。これらの金属粉末は、表面が過度に酸化されていな
いものが好ましく、酸化されているときには還元雰囲気
で熱処理することが好ましい。
As the metal powder, a metal having low reactivity with lithium, that is, a metal which is unlikely to form a lithium alloy is preferable, and specifically, copper, nickel, iron, chromium, molybdenum, titanium, tungsten, and tantalum are preferable. The shape of these metal powders may be any of a needle shape, a column shape, a plate shape, and a lump shape, and the maximum diameter is preferably 0.02 μm or more and 20 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. It is preferable that the surface of these metal powders is not excessively oxidized. When the surfaces are oxidized, it is preferable to perform heat treatment in a reducing atmosphere.

【0030】炭素粒子としては、従来電極活物質が導電
性でない場合に併用する導電材料として用いられる公知
の炭素材料を用いることが出来る。具体的には電極合剤
を作る際に用いられる導電剤が用いられる。
As the carbon particles, known carbon materials which are conventionally used as a conductive material when the electrode active material is not conductive can be used. Specifically, a conductive agent used when preparing an electrode mixture is used.

【0031】実質的に導電性を持たない水不溶性粒子と
しては、テフロンの微粉末、SiC、窒化アルミニウ
ム、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、フ
ォルステライト、ステアタイトを挙げることが出来る。
これらの粒子は、導電性粒子と併用してもよく、導電性
粒子の0.01倍以上、10倍以下で使うと好ましい。
Examples of the water-insoluble particles having substantially no conductivity include fine powder of Teflon, SiC, aluminum nitride, alumina, zirconia, magnesia, mullite, forsterite, and steatite.
These particles may be used in combination with the conductive particles, and are preferably used in an amount of 0.01 to 10 times the conductive particles.

【0032】正(負)の電極シートは正(負)極の合剤
を集電体の上に塗布、乾燥、圧縮する事により作成する
事ができる。合剤の調製は正極活物質(あるいは負極材
料)および導電剤を混合し、結着剤(溶液状あるいは樹
脂粉体のサスペンジョンまたはエマルジョン状のも
の)、および分散媒を加えて混練混合し、引続いて、ミ
キサー、ホモジナイザー、ディゾルバー、プラネタリミ
キサー、ペイントシェイカー、サンドミル等の攪拌混合
機、分散機で分散して行うことが出来る。分散媒として
は水もしくは有機溶媒が用いられるが、水が好ましい。
このほか、適宜充填剤、イオン導電剤、圧力増強剤等の
添加剤を添加しても良い。分散液のpHは負極では5〜
10、正極では7〜12が好ましい。
The positive (negative) electrode sheet can be prepared by applying a positive (negative) electrode mixture on a current collector, drying and compressing. To prepare the mixture, a positive electrode active material (or a negative electrode material) and a conductive agent are mixed, a binder (a solution or a suspension or an emulsion of resin powder) and a dispersion medium are added, and the mixture is kneaded and mixed. Subsequently, the dispersion can be carried out by using a mixer, a homogenizer, a dissolver, a planetary mixer, a paint shaker, a stirring mixer such as a sand mill, or a disperser. Water or an organic solvent is used as the dispersion medium, but water is preferred.
In addition, additives such as a filler, an ion conductive agent, and a pressure enhancer may be appropriately added. The pH of the dispersion is 5 to 5 at the negative electrode.
10, 7 to 12 is preferable for the positive electrode.

【0033】塗布は種々の方法で行うことが出来るが、
例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレ
ード法、ナイフ法、エクストルージョン法、スライド
法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法及び
スクイーズ法を挙げることが出来る。エクストルージョ
ンダイを用いる方法、スライドコーターを用いる方法が
特に好ましい。塗布は、0.1〜100m/分の速度で
実施されることが好ましい。この際、合剤ペーストの液
物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定すること
により、良好な塗布層の表面状態を得ることが出来る。
電極層が複数の層である場合にはそれらの複数層を同時
に塗布することが、均一な電極の製造、製造コスト等の
観点から好ましい。その塗布層の厚み、長さや巾は、電
池の大きさにより決められる。典型的な塗布層の厚みは
乾燥後圧縮された状態で10〜1000μmである。塗
布後の電極シートは、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、
電子線及び低湿風の作用により乾燥、脱水される。これ
らの方法は単独あるいは組み合わせて用いることが出来
る。乾燥温度は80〜350℃の範囲が好ましく、特に
100〜260℃の範囲が好ましい。乾燥後の含水量は
2000ppm以下が好ましく、500ppm以下がよ
り好ましい。電極シートの圧縮は、一般に採用されてい
るプレス方法を用いることが出来るが、特に金型プレス
法やカレンダープレス法が好ましい。プレス圧は、特に
限定されないが、10kg/cm2 〜3t/cm2 が好
ましい。カレンダープレス法のプレス速度は、0.1〜
50m/分が好ましい。プレス温度は、室温〜200℃
が好ましい。
The coating can be performed by various methods.
Examples of the method include a reverse roll method, a direct roll method, a blade method, a knife method, an extrusion method, a slide method, a curtain method, a gravure method, a bar method, a dip method, and a squeeze method. A method using an extrusion die and a method using a slide coater are particularly preferable. The coating is preferably performed at a speed of 0.1 to 100 m / min. At this time, by selecting the above-mentioned coating method in accordance with the liquid physical properties and drying properties of the mixture paste, a good surface state of the coating layer can be obtained.
When the electrode layer has a plurality of layers, it is preferable to apply the plurality of layers simultaneously from the viewpoint of uniform electrode production, production cost, and the like. The thickness, length and width of the coating layer are determined by the size of the battery. A typical thickness of the coating layer is 10 to 1000 μm in a compressed state after drying. The electrode sheet after application is hot air, vacuum, infrared, far infrared,
It is dried and dehydrated by the action of electron beams and low humidity air. These methods can be used alone or in combination. The drying temperature is preferably in the range of 80 to 350C, particularly preferably in the range of 100 to 260C. The water content after drying is preferably 2000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less. The compression of the electrode sheet can be performed by a commonly used pressing method, but a die pressing method and a calendar pressing method are particularly preferable. The press pressure is not particularly limited, but is preferably 10 kg / cm 2 to 3 t / cm 2 . The press speed of the calendar press method is 0.1 ~
50 m / min is preferred. Press temperature is from room temperature to 200 ℃
Is preferred.

【0034】本発明で使用できるセパレータは、イオン
透過度が大きく、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄
膜であれば良く、材質として、オレフィン系ポリマー、
フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミ
ド、ナイロン、ガラス繊維、アルミナ繊維が用いられ、
形態として、不織布、織布、微孔性フィルムが用いられ
る。 特に、材質として、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンとポリエチレンの混合体、ポリプロ
ピレンとテフロンの混合体、ポリエチレンとテフロンの
混合体が好ましく、形態として微孔性フィルムであるも
のが好ましい。特に、孔径が0.01〜1μm、厚みが
5〜50μmの微孔性フィルムが好ましい。これらの微
孔性フィルムは単独の膜であっても、微孔の形状や密度
等や材質等の性質の異なる2層以上からなる複合フィル
ムであっても良い。例えば、ポリエチレンフィルムとポ
リプロピレンフィルムを張り合わせた複合フィルムを挙
げることができる。
The separator which can be used in the present invention is not limited as long as it has a high ion permeability, a predetermined mechanical strength, and an insulating thin film.
Fluorine polymer, cellulose polymer, polyimide, nylon, glass fiber, alumina fiber is used,
As the form, a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In particular, the material is preferably polypropylene, polyethylene, a mixture of polypropylene and polyethylene, a mixture of polypropylene and Teflon, a mixture of polyethylene and Teflon, and the form is preferably a microporous film. In particular, a microporous film having a pore size of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm is preferable. These microporous films may be a single film or a composite film composed of two or more layers having different properties such as the shape, density, and material of the micropores. For example, a composite film obtained by laminating a polyethylene film and a polypropylene film can be used.

【0035】電解液は一般に支持塩と溶媒から構成され
る。リチウム二次電池における支持塩はリチウム塩が主
として用いられる。本発明で使用出来るリチウム塩とし
ては、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6
LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiB10
Cl10、LiOSO2n2n+1で表されるフルオロスル
ホン酸(nは6以下の正の整数)、LiN(SO2n
2n+1)(SO2m2m+1)で表されるイミド塩(m、n
はそれぞれ6以下の正の整数)、LiC(SO2p
2p+1)(SO2q2q+1)(SO2r2r+1)で表され
るメチド塩(p、q、rはそれぞれ6以下の正の整
数)、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiAlCl
4 、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウ
ム、四フェニルホウ酸リチウムなどのLi塩を上げるこ
とが出来、これらの一種または二種以上を混合して使用
することができる。なかでもLiBF4及び/あるいは
LiPF6を溶解したものが好ましい。支持塩の濃度
は、特に限定されないが、電解液1リットル当たり0.
2〜3モルが好ましい。
The electrolyte generally comprises a supporting salt and a solvent. As a supporting salt in a lithium secondary battery, a lithium salt is mainly used. Examples of the lithium salt that can be used in the present invention include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 ,
LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiB 10
Cl 10 , a fluorosulfonic acid represented by LiOSO 2 C n F 2n + 1 (n is a positive integer of 6 or less), LiN (SO 2 C n F
2n + 1 ) (SO 2 C m F 2m + 1 ) (m, n
Is a positive integer of 6 or less), LiC (SO 2 C p F
2p + 1) (SO 2 C q F 2q + 1) (SO 2 C r F 2r + 1 methide salts (p represented by), q, r are each 6 or less positive integer), lower aliphatic carboxylic Lithium oxide, LiAlCl
4 , Li salts such as LiCl, LiBr, LiI, lithium chloroborane and lithium tetraphenylborate can be used, and one or more of these can be used in combination. Among them, those in which LiBF 4 and / or LiPF 6 are dissolved are preferable. The concentration of the supporting salt is not particularly limited, but may be 0.1 to 1 liter of the electrolytic solution.
2-3 moles are preferred.

【0036】本発明で使用できる溶媒としては、プロピ
レンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカ
ーボネート、クロロエチレンカーボネート、炭酸トリフ
ルオロメチルエチレン、炭酸ジフルオロメチルエチレ
ン、炭酸モノフルオロメチルエチレン、六フッ化メチル
アセテート、三フッ化メチルアセテート、ジメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボ
ネート、γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチ
ル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、
2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシ
ド、1,3−ジオキソラン、2,2−ビス(トリフルオ
ロメチル)−1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジ
メチルホルムアミド、ジオキソラン、ジオキサン、アセ
トニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン
酸トリエステル、ホウ酸トリエステル、トリメトキシメ
タン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−
2−オキサゾリジノン、3−アルキルシドノン(アルキ
ル基はプロピル、イソプロピル、ブチル基等)、プロピ
レンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、
エチルエーテル、1,3−プロパンサルトンなどの非プ
ロトン性有機溶媒を挙げることができ、これらの一種ま
たは二種以上を混合して使用する。これらのなかでは、
カーボネート系の溶媒が好ましく、環状カーボネートと
非環状カーボネートを混合して用いるのが特に好まし
い。環状カーボネートとしてはエチレンカーボネート、
プロピレンカーボネートが好ましい。また、非環状カー
ボネートとしては、ジエチルカーボネート、ジメチルカ
ーボネート、メチルエチルカーボネートをが好ましい。
本発明で使用できる電解液としては、エチレンカーボネ
ート、プロピレンカ−ボネ−ト、1,2−ジメトキシエ
タン、ジメチルカーボネートあるいはジエチルカーボネ
ートを適宜混合した電解液にLiCF3SO3、LiCl
4、LiBF4および/またはLiPF6を含む電解液
が好ましい。特にプロピレンカーボネートもしくはエチ
レンカーボネートの少なくとも一方とジメチルカーボネ
ートもしくはジエチルカーボネートの少なくとも一方の
混合溶媒に、LiCF3SO3、LiClO4、もしくは
LiBF4の中から選ばれた少なくとも一種の塩とLi
PF 6を含む電解液が好ましい。これら電解液を電池内
に添加する量は特に限定されず、正極材料や負極材料の
量や電池のサイズに応じて用いることができる。
[0036] Solvents usable in the present invention include propylene.
Lencarbonate, ethylene carbonate, butyleneca
-Carbonate, chloroethylene carbonate, trifcarbonate
Fluoromethylethylene, difluoromethylethylene carbonate
, Monofluoromethyl ethylene carbonate, methyl hexafluoride
Acetate, methyl trifluoride acetate, dimethyl car
Carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate
, Gamma-butyrolactone, methyl formate, methyl acetate
1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran,
2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxy
Do, 1,3-dioxolan, 2,2-bis (trifluoro
Romethyl) -1,3-dioxolan, formamide, di
Methylformamide, dioxolan, dioxane, ace
Tonitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphorus
Acid triester, boric acid triester, trimethoxymeth
Tan, dioxolane derivative, sulfolane, 3-methyl-
2-oxazolidinone, 3-alkylsydnone (alk
Propyl, isopropyl, butyl, etc.), propyl
Lencarbonate derivative, tetrahydrofuran derivative,
Non-prototypes such as ethyl ether and 1,3-propane sultone
And rotonic organic solvents.
Or a mixture of two or more. Among these,
Carbonate solvents are preferred, and cyclic carbonates and
It is particularly preferable to use a mixture of acyclic carbonates.
No. Ethylene carbonate as a cyclic carbonate,
Propylene carbonate is preferred. Also, non-annular cars
As carbonates, diethyl carbonate, dimethyl carbonate
Carbonate and methyl ethyl carbonate are preferred.
As the electrolytic solution that can be used in the present invention, ethylene carbonate
, Propylene carbonate, 1,2-dimethoxye
Tan, dimethyl carbonate or diethyl carbonate
LiCF is added to the electrolyte solutionThreeSOThree, LiCl
OFour, LiBFFourAnd / or LiPF6Electrolyte containing
Is preferred. Especially propylene carbonate or ethyl
At least one of lencarbonate and dimethyl carbonate
And / or diethyl carbonate
LiCF in the mixed solventThreeSOThree, LiClOFourOr
LiBFFourLi and at least one salt selected from
PF 6An electrolytic solution containing Put these electrolytes in the battery
The amount added to the material is not particularly limited.
It can be used depending on the amount and the size of the battery.

【0037】また、電解液の他に次の様な固体電解質も
併用することができる。固体電解質としては、無機固体
電解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質
には、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよ
く知られている。なかでも、Li3N、LiI、Li5
I2、Li3N−LiI−LiOH、Li4SiO4、Li4
SiO4−LiI−LiOH、xLi3PO4(1-x) Li
4SiO4、Li2SiS3、硫化リン化合物などが有効で
ある。
In addition to the electrolytic solution, the following solid electrolyte can be used in combination. Solid electrolytes are classified into inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes. Well-known inorganic solid electrolytes include nitrides, halides, and oxyacid salts of Li. Among them, Li 3 N, LiI, Li 5 N
I2, Li 3 N-LiI- LiOH, Li 4 SiO 4, Li 4
SiO 4 -LiI-LiOH, xLi 3 PO 4 - (1-x) Li
4 SiO 4 , Li 2 SiS 3 , phosphorus sulfide compounds and the like are effective.

【0038】有機固体電解質では、ポリエチレンオキサ
イド誘導体か該誘導体を含むポリマー、ポリプロピレン
オキサイド誘導体あるいは該誘導体を含むポリマー、イ
オン解離基を含むポリマー、イオン解離基を含むポリマ
ーと上記非プロトン性電解液の混合物、リン酸エステル
ポリマー、非プロトン性極性溶媒を含有させた高分子マ
トリックス材料が有効である。さらに、ポリアクリロニ
トリルを電解液に添加する方法もある。また、無機と有
機固体電解質を併用する方法も知られている。
As the organic solid electrolyte, a polyethylene oxide derivative or a polymer containing the derivative, a polypropylene oxide derivative or a polymer containing the derivative, a polymer containing an ion dissociating group, a mixture of the polymer containing an ion dissociating group and the above aprotic electrolyte , A phosphate matrix polymer, and a polymer matrix material containing an aprotic polar solvent are effective. Furthermore, there is a method of adding polyacrylonitrile to the electrolytic solution. In addition, a method of using an inorganic and an organic solid electrolyte in combination is also known.

【0039】また、放電や充放電特性を改良する目的
で、他の化合物を電解質に添加しても良い。例えば、ピ
リジン、ピロリン、ピロール、トリフェニルアミン、フ
ェニルカルバゾール、トリエチルフォスファイト、トリ
エタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、
n−グライム、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼ
ン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、N−置換オキサゾ
リジノンとN, N’−置換イミダリジノン、エチレング
リコールジアルキルエーテル、第四級アンモニウム塩、
ポリエチレングリコ−ル、ピロール、2−メトキシエタ
ノール、AlCl3、導電性ポリマー電極活物質のモノ
マー、トリエチレンホスホルアミド、トリアルキルホス
フィン、モルホリン、カルボニル基を持つアリール化合
物、12−クラウン−4のようなクラウンエーテル類、
ヘキサメチルホスホリックトリアミドと4−アルキルモ
ルホリン、二環性の三級アミン、オイル、四級ホスホニ
ウム塩、三級スルホニウム塩などを挙げることができ
る。特に好ましいのはトリフェニルアミン、フェニルカ
ルバゾールを単独もしくは組み合わせて用いた場合であ
る。
Further, another compound may be added to the electrolyte for the purpose of improving the discharge and charge / discharge characteristics. For example, pyridine, pyrroline, pyrrole, triphenylamine, phenylcarbazole, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine,
n-glyme, hexaphosphoric triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone and N, N'-substituted imidaridinone, ethylene glycol dialkyl ether, quaternary ammonium salt,
Polyethylene glycol, pyrrole, 2-methoxyethanol, AlCl3, conductive polymer electrode active material monomer, triethylenephosphoramide, trialkylphosphine, morpholine, aryl compound having a carbonyl group, 12-crown-4 Crown ethers,
Examples include hexamethylphosphoric triamide and 4-alkylmorpholine, bicyclic tertiary amines, oils, quaternary phosphonium salts, tertiary sulfonium salts, and the like. Particularly preferred is a case where triphenylamine and phenylcarbazole are used alone or in combination.

【0040】また、電解液を不燃性にするために含ハロ
ゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化エチレンを
電解液に含ませることができる。また、高温保存に適性
をもたせるために電解液に炭酸ガスを含ませることがで
きる。
Further, in order to make the electrolyte nonflammable, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride chloride can be contained in the electrolyte. In addition, carbon dioxide gas can be included in the electrolytic solution in order to provide suitability for high-temperature storage.

【0041】電解液は、水分及び遊離酸分をできるだけ
含有しないことが望ましい。このため、電解液の原料は
充分な脱水と精製をしたものが好ましい。また、電解液
の調整は、露点がマイナス30℃以下の乾燥空気中もし
くは不活性ガス中が好ましい。電解液中の水分及び遊離
酸分の量は、0.1〜500ppm、より好ましくは
0.2〜100ppmである。
It is desirable that the electrolyte contains as little water and free acid as possible. For this reason, it is preferable that the raw material of the electrolytic solution is sufficiently dehydrated and purified. The adjustment of the electrolytic solution is preferably performed in dry air or an inert gas having a dew point of −30 ° C. or less. The amount of water and free acid in the electrolytic solution is 0.1 to 500 ppm, more preferably 0.2 to 100 ppm.

【0042】電解液は、全量を1回で注入してもよい
が、2回以上に分けて注入することが好ましい。2回以
上に分けて注入する場合、それぞれの液は同じ組成で
も、違う組成(例えば、非水溶媒あるいは非水溶媒にリ
チウム塩を溶解した溶液を注入した後、前記溶媒より粘
度の高い非水溶媒あるいは非水溶媒にリチウム塩を溶解
した溶液を注入)でも良い。また、電解液の注入時間の
短縮等のために、電池缶を減圧したり、電池缶に遠心力
や超音波をかけることを行ってもよい。
The entire amount of the electrolytic solution may be injected once, but it is preferable to inject the electrolytic solution in two or more portions. In the case of injecting two or more times, each liquid may have the same composition but different compositions (for example, after injecting a non-aqueous solvent or a solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent, a non-aqueous solution having a higher viscosity than the solvent may be used). A solution in which a lithium salt is dissolved in a solvent or a non-aqueous solvent is injected). Further, in order to shorten the injection time of the electrolyte solution, the pressure of the battery can may be reduced, or a centrifugal force or an ultrasonic wave may be applied to the battery can.

【0043】本発明で使用できる電池缶および電池蓋は
材質としてニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス
鋼板(SUS304、SUS304L、SUS304
N、SUS316、SUS316L、SUS430、S
US444等)、ニッケルメッキを施したステンレス鋼
板(同上)、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、
チタン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形筒
状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負
極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、ニッケルメッ
キを施した鉄鋼板が好ましく、外装缶が正極端子を兼ね
る場合は、ステンレス鋼板、アルミニウムまたはその合
金が好ましい。電池缶の形状はボタン、コイン、シー
ト、シリンダー、角などのいずれでも良い。電池缶の内
圧上昇の対策として封口板に安全弁を用いることができ
る。この他、電池缶やガスケット等の部材に切り込みを
いれる方法も利用することが出来る。この他、従来から
知られている種々の安全素子(例えば、過電流防止素子
として、ヒューズ、バイメタル、PTC素子等)を備え
つけても良い。
The battery can and the battery lid that can be used in the present invention are made of nickel-plated iron steel plate or stainless steel plate (SUS304, SUS304L, SUS304).
N, SUS316, SUS316L, SUS430, S
US444, etc.), nickel-plated stainless steel plate (same as above), aluminum or its alloy, nickel,
They are titanium and copper, and have a shape of a perfect circular cylinder, an elliptical cylinder, a square cylinder, or a rectangular cylinder. In particular, when the outer can also serves as the negative electrode terminal, a stainless steel plate or a nickel-plated iron steel plate is preferable, and when the outer can also serves as the positive electrode terminal, a stainless steel plate, aluminum or an alloy thereof is preferable. The shape of the battery can may be any of buttons, coins, sheets, cylinders, corners, and the like. A safety valve can be used for the sealing plate as a measure against the rise in the internal pressure of the battery can. In addition, a method of cutting a member such as a battery can or a gasket can also be used. In addition, various conventionally known safety elements (for example, a fuse, a bimetal, a PTC element, or the like as an overcurrent prevention element) may be provided.

【0044】本発明で使用するリード板には、電気伝導
性をもつ金属(例えば、鉄、ニッケル、チタン、クロ
ム、モリブデン、銅、アルミニウム等)やそれらの合金
を用いることが出来る。電池蓋、電池缶、電極シート、
リード板の溶接法は、公知の方法(例、直流又は交流の
電気溶接、レーザー溶接、超音波溶接)を用いることが
出来る。封口用シール剤は、アスファルト等の従来から
知られている化合物や混合物を用いることが出来る。
For the lead plate used in the present invention, a metal having electrical conductivity (for example, iron, nickel, titanium, chromium, molybdenum, copper, aluminum, etc.) or an alloy thereof can be used. Battery lid, battery can, electrode sheet,
As a method for welding the lead plate, a known method (eg, DC or AC electric welding, laser welding, ultrasonic welding) can be used. A conventionally known compound or mixture such as asphalt can be used as the sealing agent for sealing.

【0045】本発明で使用できるガスケットは、材質と
して、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セル
ロース系ポリマー、ポリイミド、ポリアミドであり、耐
有機溶媒性及び低水分透過性から、オレフィン系ポリマ
ーが好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好まし
い。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合ポ
リマーであることが好ましい。
The gaskets usable in the present invention are olefin polymers, fluorine polymers, cellulose polymers, polyimides and polyamides, and olefin polymers are preferred from the viewpoint of organic solvent resistance and low moisture permeability. Propylene-based polymers are preferred. Further, it is preferably a block copolymer of propylene and ethylene.

【0046】以上のようにして組み立てられた電池は、
エージング処理を施すのが好ましい。エージング処理に
は、前処理、活性化処理及び後処理などがあり、これに
より高い充放電容量とサイクル性に優れた電池を製造す
ることができる。前処理は、電極内のリチウムの分布を
均一化するための処理で、例えば、リチウムの溶解制
御、リチウムの分布を均一にするための温度制御、揺動
及び/または回転処理、充放電の任意の組み合わせが行
われる。活性化処理は電池本体の負極に対してリチウム
を挿入させるための処理で、電池の実使用充電時のリチ
ウム挿入量の50〜120%を挿入するのが好ましい。
後処理は活性化処理を十分にさせるための処理であり、
電池反応を均一にするための保存処理と、判定のための
充放電処理当があり、任意に組み合わせることができ
る。
The battery assembled as described above is
It is preferable to perform an aging treatment. The aging treatment includes a pretreatment, an activation treatment, and a post-treatment, whereby a battery having high charge / discharge capacity and excellent cycleability can be manufactured. The pre-treatment is a treatment for making the distribution of lithium in the electrode uniform, such as a control of dissolution of lithium, a temperature control for making the distribution of lithium uniform, a swing and / or rotation treatment, and an optional charge and discharge. Are performed. The activation process is a process for inserting lithium into the negative electrode of the battery body, and it is preferable to insert 50 to 120% of the amount of lithium inserted when the battery is actually used and charged.
The post-processing is a process for sufficiently activating the activation process,
There are a preservation process for making the battery reaction uniform and a charge / discharge process for determination, and these can be arbitrarily combined.

【0047】本発明の活性化前の好ましいエージング条
件(前処理条件)は次の通りである。温度は30℃以上
70℃以下が好ましく、30℃以上60℃以下がより好
ましく、40℃以上60℃以下がさらに好ましい。ま
た、開路電圧は2.5V以上3.8V以下が好ましく、
2.5V以上3.5V以下がより好ましく、2.8V以
上3.3V以下がさらに好ましい。エージング期間は1
日以上20日以下が好ましく、1日以上15日以下が特
に好ましい。活性化の充電電圧は4.0V以上が好まし
く、4.05V以上4.3V以下がより好ましく、4.
1V以上4.2V以下が更に好ましい。活性化後のエー
ジング条件としては、開路電圧が3.9V以上4.3V
以下が好ましく、4.0V以上4.2V以下が特に好ま
しく、温度は30℃以上70℃以下が好ましく、40℃
以上60℃以下が特に好ましい。エージング期間は0.
2日以上20日以下が好ましく、0.5日以上5日以下
が特に好ましい。
Preferred aging conditions (pretreatment conditions) before activation of the present invention are as follows. The temperature is preferably from 30 ° C. to 70 ° C., more preferably from 30 ° C. to 60 ° C., and even more preferably from 40 ° C. to 60 ° C. The open circuit voltage is preferably 2.5 V or more and 3.8 V or less,
2.5 V or more and 3.5 V or less are more preferable, and 2.8 V or more and 3.3 V or less are more preferable. Aging period is 1
It is preferably from 20 days to 20 days, particularly preferably from 1 day to 15 days. The charging voltage for activation is preferably 4.0 V or more, more preferably 4.05 V or more and 4.3 V or less, and 4.0 V or more.
The voltage is more preferably from 1 V to 4.2 V. As the aging condition after activation, the open circuit voltage is 3.9 V or more and 4.3 V.
The temperature is preferably from 4.0 V to 4.2 V, and the temperature is preferably from 30 ° C. to 70 ° C.
A temperature of at least 60 ° C is particularly preferred. The aging period is 0.
It is preferably from 2 days to 20 days, particularly preferably from 0.5 days to 5 days.

【0048】本発明の電池は必要に応じて外装材で被覆
される。外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テー
プ、金属フィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース
等がある。また、外装の少なくとも一部に熱で変色する
部分を設け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良
い。
[0048] The battery of the present invention is covered with an exterior material if necessary. Examples of the exterior material include a heat-shrinkable tube, an adhesive tape, a metal film, paper, cloth, paint, a plastic case, and the like. Further, at least a part of the exterior may be provided with a portion that changes color by heat so that the heat history during use can be recognized.

【0049】本発明の電池は必要に応じて複数本を直列
及び/または並列に組み電池パックに収納される。電池
パックには正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ
及び/または電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路
(各電池及び/または組電池全体の電圧、温度、電流等
をモニターし、必要なら電流を遮断する機能を有す回
路)を設けても良い。また電池パックには、組電池全体
の正極及び負極端子以外に、各電池の正極及び負極端
子、組電池全体及び各電池の温度検出端子、組電池全体
の電流検出端子等を外部端子として設けることもでき
る。また電池パックには、電圧変換回路(DC−DCコ
ンバータ等)を内蔵しても良い。また各電池の接続は、
リード板を溶接することで固定しても良いし、ソケット
等で容易に着脱できるように固定しても良い。さらに
は、電池パックに電池残存容量、充電の有無、使用回数
等の表示機能を設けても良い。
The batteries of the present invention are assembled in series and / or in parallel as necessary and stored in a battery pack. In addition to safety elements such as positive temperature coefficient resistors, thermal fuses, fuses and / or current interrupting elements, battery packs have safety circuits (voltage, temperature, current, etc. of each battery and / or assembled battery as a whole, Then, a circuit having a function of interrupting the current may be provided. In addition to the positive and negative terminals of the whole battery pack, the positive and negative terminals of each battery, the temperature detection terminals of the whole battery pack and each battery, the current detection terminals of the whole battery pack, etc. shall be provided as external terminals on the battery pack. Can also. The battery pack may have a built-in voltage conversion circuit (such as a DC-DC converter). In addition, connection of each battery
The lead plate may be fixed by welding, or may be fixed with a socket or the like so as to be easily detachable. Further, the battery pack may be provided with a display function of the remaining battery capacity, the presence or absence of charging, the number of times of use, and the like.

【0050】本発明の電池は様々な機器に使用される。
特に、ビデオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッ
キ、モニター内蔵ムービーカメラ、デジタルカメラ、コ
ンパクトカメラ、一眼レフカメラ、レンズ付きフィル
ム、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、
携帯電話、コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動
ミキサー、自動車等に使用されることが好ましい。
The battery of the present invention is used for various devices.
In particular, video movies, portable VCRs with built-in monitors, movie cameras with built-in monitors, digital cameras, compact cameras, SLR cameras, film with lenses, notebook computers, notebook word processors, electronic organizers,
It is preferably used for mobile phones, cordless phones, razors, electric tools, electric mixers, automobiles and the like.

【0051】[0051]

【実施例】以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the examples unless it exceeds the gist of the invention.

【0052】実施例及び比較例 負極材料として多結晶ケイ素単体(化合物−1)、多結
晶ケイ素とコロイダルシリカを混合し、1000℃で加
熱して得られた固形物をアルゴンガス中で振動ミルにて
粉体にしたSi−SiO2(化合物−2 重量比90−
10)を用いた。上記負極材料(化合物1〜4)の平均
粒子サイズはいずれも0.05〜4μmの範囲の粒子を
用いた。これらのケイ素化合物と所定の体積比の表1に
記載の導電剤(アセチレンブラック、鱗片状人造黒鉛、
ニッケル超微粉)と混合して得られた粉体をポリ沸化ビ
ニリデンのN−メチル−ピロリドン溶液に分散して、負
極ペーストを作成、乾燥後合剤をかき取り圧縮成形(1
3mmφ)し合剤ペレットを作成した。尚、各材料の体
積は、密度計(島津製作所マルチボリュームピクノメー
タ1305型)を使用して測定した粉体の密度から算出
した。
EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES As a negative electrode material, a polycrystalline silicon simple substance (compound-1), a mixture of polycrystalline silicon and colloidal silica, heated at 1000 ° C., and a solid obtained by a vibration mill in argon gas. and the powder Te Si-SiO 2 (compound-2 weight ratio 90-
10) was used. The average particle size of each of the negative electrode materials (compounds 1 to 4) used was in the range of 0.05 to 4 μm. These silicon compounds and the conductive agents (acetylene black, flaky artificial graphite,
A powder obtained by mixing the mixture with nickel ultrafine powder) is dispersed in an N-methyl-pyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride to form a negative electrode paste, and after drying, the mixture is scraped and compression molded (1).
3 mmφ) to prepare a mixture pellet. The volume of each material was calculated from the density of the powder measured using a densitometer (Shimadzu Corporation, multi-volume pycnometer 1305).

【0053】露点;−50℃以下の乾燥空気中で遠赤外
線ヒーターにて充分脱水乾燥後、対極に15mmφのL
i箔を用い、電解質として1mol/リットルのLiPF
6(プロピレンカーボネートとジメトキシエタンの等容量
混合液)を用い、更に、セパレーターとして微孔性のポ
リプロピレンシートとポリプロピレン不織布を用いて、
コイン型リチウム電池を作成した。
Dew point: After sufficiently dehydrating and drying with a far-infrared heater in dry air of -50 ° C. or lower, a 15 mmφ L
1 mol / liter LiPF as electrolyte using i foil
6 (a mixture of equal volumes of propylene carbonate and dimethoxyethane), and using a microporous polypropylene sheet and polypropylene nonwoven fabric as a separator,
A coin-type lithium battery was created.

【0054】上記のコイン形電池を2mAで充電する。
この場合、充電は0.05Vまで定電流で充電し、充電
開始から2.5時間が経過するまで0.05Vで一定に
保つように充電電流を制御した。放電は0.2C、1C
電流に相当する電流量にて0.7Vまで定電流で実施し
た。そのときの第1サイクルの放電容量(負極材料中の
Siあたりの容量に換算)、1C/0.2Cの放電容量
比、また、充放電を繰り返した30サイクル目の容量維
持率を表1に示した。
The above-mentioned coin battery is charged at 2 mA.
In this case, charging was performed at a constant current up to 0.05 V, and the charging current was controlled so as to keep the voltage constant at 0.05 V until 2.5 hours had elapsed from the start of charging. Discharge is 0.2C, 1C
The test was performed at a constant current up to 0.7 V with a current amount corresponding to the current. Table 1 shows the discharge capacity (converted to the capacity per Si in the negative electrode material) of the first cycle at that time, the discharge capacity ratio of 1 C / 0.2 C, and the capacity retention rate at the 30th cycle of repeated charge and discharge. Indicated.

【0055】 (表1) 電池 負極材料 導電剤 導電剤 0.2C放電容量 1C/0.2C サイクル寿命 番号 番号 種類 添加量 (mAh/gSi) 容量比 (30サイクル %) (体積比vsSi) 1 1 アセチレン 0.1 1940 0.85 65 ブラック 2 1 〃 0.5 1950 0.88 60 3 1 〃 1.0 2000 0.90 70 4 1 人造黒鉛 0.1 1900 0.82 60 5 1 (鱗片状) 0.5 1950 0.83 63 6 1 〃 1.0 1960 0.85 65 7 1 〃 5.0 2010 0.88 67 8 1 Ni粉末 0.1 1980 0.88 70 9 1 (INCOType210) 0.5 2010 0.90 75 10 1 〃 1.0 2020 0.92 76 11 1 〃 5.0 2100 0.93 77 12 2 アセチレン 0.1 1920 0.85 75 ブラック 13 2 〃 0.5 1940 0.88 76 14 2 〃 1.0 1970 0.90 80 15 2 人造黒鉛 0.1 1900 0.82 75 16 2 (鱗片状) 0.5 1920 0.83 78 17 2 〃 1.0 1930 0.85 78 18 2 〃 5.0 2000 0.88 81 19 2 Ni粉末 0.1 1930 0.88 80 20 2 (INCOType210) 0.5 1880 0.90 85 21 2 〃 1.0 2000 0.92 84 22 2 〃 5.0 2050 0.93 85 比1 2 無し 0.0 100 − − 比2 2 無し 0.0 50 − −(Table 1) Battery Negative electrode material Conductive agent Conductive agent 0.2C Discharge capacity 1C / 0.2C Cycle life No. No. Type Addition amount (mAh / gSi) Capacity ratio (30 cycle%) (Volume ratio vsSi) 11 Acetylene 0 0.1 1940 0.85 65 Black 21 〃 0.5 1950 0.88 603 1 1.0 1.0 2000 0.90 70 41 1 Artificial graphite 0.1 1900 0.82 605 1 (flaky) 0. 5 1950 0.83 63 61 1 1.0 1.060 0.85 6571 1 5.0 2010 0.88 67 8 1 Ni powder 0.1 1980 0.88 70 9 1 (INCO Type 210) 0.5 2010 0 .90 75 10 1 1.0 1.0 2020 0.92 76 11 1 〃 5.0 2100 0.93 77 12 2 Acetylene 0.1 1920 0.85 75 Black 132 2 0.5 0.5 1940 0.88 76 14 2 1.0 1.0 1970 0.90 80 15 2 Artificial graphite 0.1 1900 0.82 75 162 (scale) 0.5 1920 0.83 78 172 2 1.0 1.0 1930 0. 85 78 18 2 〃 5.0 2000 0.88 81 19 2 Ni powder 0.1 1930 0.88 80 202 (INCO Type 210) 0.5 1880 0.90 85 21 2 1.0 1.0 2000 0.92 84 22 2 〃 5.0 2050 0.93 85 Ratio 1 2 None 0.0 100--Ratio 22 None 0.0 50--

【0056】[0056]

【発明の効果】正極活物質、負極材料、非水電解質から
なる非水二次電池において、該正極活物質は、リチウム
を含有する遷移金属酸化物であり、該負極材料として、
ケイ素原子を含む化合物を用い、負極合剤に体積固有抵
抗が102Ω・cm以下の物質を混合して用いることに
よりエネルギー量やサイクル寿命の向上した非水二次電
池を得ることができた。
As described above, in a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode active material, a negative electrode material and a non-aqueous electrolyte, the positive electrode active material is a transition metal oxide containing lithium.
By using a compound containing a silicon atom and mixing and using a substance having a volume resistivity of 10 2 Ω · cm or less in the negative electrode mixture, a nonaqueous secondary battery with improved energy amount and cycle life could be obtained. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H003 AA02 AA04 BB02 BB05 BB14 BB15 BD00 5H014 AA02 EE05 EE07 EE10 HH04 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL11 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 DJ08 DJ15 DJ16 EJ01 EJ04 HJ20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 5H003 AA02 AA04 BB02 BB05 BB14 BB15 BD00 5H014 AA02 EE05 EE07 EE10 HH04 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL11 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 DJ08 DJ15 DJ16 EJ01 EJ04 HJ

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極活物質、負極材料、非水電解質から
なる非水二次電池に於いて、該正極活物質がリチウム含
有遷移金属酸化物であり、該負極材料がリチウムの挿入
放出可能なケイ素原子を含む化合物であり、負極合剤中
に体積固有抵抗が100 Ω・cm以下の物質を導電剤とし
て含有することを特徴とする非水二次電池。
1. A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode active material, a negative electrode material, and a non-aqueous electrolyte, wherein the positive electrode active material is a lithium-containing transition metal oxide, and the negative electrode material is capable of inserting and releasing lithium. A non-aqueous secondary battery comprising a compound containing a silicon atom and containing, as a conductive agent, a substance having a volume resistivity of 100 Ω · cm or less in a negative electrode mixture.
【請求項2】 体積固有抵抗が102Ω・cm以下の物
質が、金属粉、金属フレーク、金属繊維等の金属、カー
ボンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素化合物
から選ばれる一種以上の物質であることを特徴とする請
求項1に記載の非水二次電池。
2. The substance having a volume resistivity of 10 2 Ω · cm or less is at least one substance selected from metals such as metal powder, metal flakes and metal fibers, and carbon compounds such as carbon black, graphite and carbon fibers. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein:
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