[go: up one dir, main page]

JP2003264006A - Lithium ion secondary battery and method of charging lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium ion secondary battery and method of charging lithium ion secondary battery

Info

Publication number
JP2003264006A
JP2003264006A JP2002064279A JP2002064279A JP2003264006A JP 2003264006 A JP2003264006 A JP 2003264006A JP 2002064279 A JP2002064279 A JP 2002064279A JP 2002064279 A JP2002064279 A JP 2002064279A JP 2003264006 A JP2003264006 A JP 2003264006A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
ion secondary
lithium
transition metal
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002064279A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuko Ishida
優子 石田
Kenji Okahara
賢二 岡原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2002064279A priority Critical patent/JP2003264006A/en
Publication of JP2003264006A publication Critical patent/JP2003264006A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池のエネルギー密度を向上させ、かつ
サイクル寿命に優れたリチウムイオン二次電池を供給す
る。 【解決手段】 リチウム遷移金属複合酸化物と含有する
正極と、炭素材料を含有する負極とを含有するリチウム
イオン二次電池に対して充電を行うに際し、前記リチウ
ム遷移金属複合酸化物として、下記一般式(1)で表す
ものを使用し、且つ充電の上限電圧を4.15〜4.4
Vとする。 【化1】 LiXNiYMnZ(1-Y-Z)2 (1) (式中、Xは0<X≦1.2、Y及びZは0.7≦Y/
Z≦9、及び0≦(1−Y−Z)≦0.5、の関係を満
たす数を表し、Qは、第4周期の遷移金属、B、Al、
Ga、Zn、Be、Mg及びCaより選ばれる少なくと
も1種の元素を表す。)
(57) [Summary] [Purpose] To provide a lithium ion secondary battery that has improved energy density and excellent cycle life. SOLUTION: When charging a lithium ion secondary battery containing a positive electrode containing a lithium transition metal composite oxide and a negative electrode containing a carbon material, the following general lithium transition metal composite oxide is used. The one represented by the formula (1) is used, and the upper limit voltage of charging is 4.15 to 4.4.
V. ## STR00001 ## Li X Ni Y Mn Z Q (1-YZ) O 2 (1) (where X is 0 <X ≦ 1.2, and Y and Z are 0.7 ≦ Y /
Represents a number satisfying the relationship of Z ≦ 9 and 0 ≦ (1-YZ) ≦ 0.5, and Q is a transition metal of the fourth period, B, Al,
It represents at least one element selected from Ga, Zn, Be, Mg and Ca. )

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、リチウムイオン二
次電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、軽量化に対応
して、その電源として、エレクトロニクス用のリチウム
イオン二次電池が実用化され、ハンディビデオカメラや
携帯用パソコン、携帯電話等に使われている。さらに
は、環境問題等から電気自動車が注目を集めており、エ
ネルギー密度が高く、かつ密閉型でメンテナンスフリー
のリチウムイオン二次電池に注目が集まっている。従来
リチウムイオン二次電池の正極は正極活物質、導電材、
結着剤で構成され、正極活物質としてはLiCoO 2
LiNiO2等のリチウム遷移金属複合酸化物が用いら
れ、炭素材料を負極にしたものが知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, it has become possible to reduce the size and weight of electronic equipment.
Then, as its power source, lithium for electronics
Ion secondary batteries have been put to practical use,
It is used in portable personal computers and mobile phones. further
, Electric cars are attracting attention due to environmental issues, etc.
High energy density, sealed type and maintenance-free
Attention is focused on the lithium-ion secondary battery. Conventional
The positive electrode of the lithium-ion secondary battery is a positive electrode active material, a conductive material,
LiCoO composed of a binder and used as a positive electrode active material 2,
LiNiO2Lithium transition metal composite oxide such as
It is known that a carbon material is used as a negative electrode.

【0003】このようなリチウムイオン二次電池は、通
常長寿命を維持するために、上限電圧を4.1Vに設定
して使用している。上限電圧を高く設定すれば、エネル
ギー密度の向上が可能であり、よりコンパクトな電池の
実現のために上限電圧を上げることが求められる。ま
た、上限電圧が高ければ、より急速充電を可能にするこ
ともでき、前記効果と合わせて自動車用や産業用などに
有利な電池を実現できる。
In order to maintain a long life, such a lithium ion secondary battery is usually used with the upper limit voltage set to 4.1V. If the upper limit voltage is set high, the energy density can be improved, and it is required to increase the upper limit voltage in order to realize a more compact battery. Further, if the upper limit voltage is high, more rapid charging can be made possible, and in addition to the above effects, a battery advantageous for automobiles, industrial use, etc. can be realized.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上限電圧を
4.1Vより高くしたリチウム二次電池はほとんど見ら
れていない。なぜならば、LiCoO2やLiNiO2
の層状複合酸化物は上限電圧を4.1Vより高くすると
サイクル寿命が低下するためである。スピネルMn系正
極では上限電圧を4.2Vとしているものも散見される
が、そもそも放電容量が小さく、エネルギー密度は低
い。またサイクル寿命も充分に長いとは言えない。
However, almost no lithium secondary battery having an upper limit voltage higher than 4.1 V has been found. This is because the layered composite oxide such as LiCoO 2 or LiNiO 2 has a reduced cycle life when the upper limit voltage is higher than 4.1V. Some spinel Mn-based positive electrodes have an upper limit voltage of 4.2 V, but the discharge capacity is small and the energy density is low. Also, the cycle life cannot be said to be sufficiently long.

【0005】最近これらのリチウム遷移金属複合酸化物
に変わりうる正極材として、層状リチウムニッケルマン
ガン複合酸化物が発表された(第41回電池討論会2D
20(2000))。このようにニッケルサイトの一部
をマンガンに置換した構造の酸化物(以下Li−NMC
複合酸化物と略記することがある)は価格、高温安定
性、容量、安全性の面からそれぞれの元素の長所を引き
出すのではないかとの観点より注目されている。また、
Petr.Novakらの研究によれば(LiBD−Electrode ma
terials/Arcachan,France/May27-June1,2001 AbstNo5
6)、負極をLi金属とするリチウム二次電池の場合、
上限電圧を4.4Vとしてサイクル試験を実施してお
り、長寿命を得ている。しかしながら、リチウム二次電
池は電池内部に自然発火性のリチウム金属を含有するこ
とからその安全性が懸念されるだけでなく、かかるリチ
ウム二次電池は、使用可能なLiが無尽蔵にある条件下
にあり、正極上、負極上でサイクルに伴い可動Liが多
少失活しても、つぎつぎにLiが補われるので、寿命に
与える影響が少ない。
Recently, a layered lithium nickel manganese composite oxide was announced as a positive electrode material that can be replaced with these lithium transition metal composite oxides (The 41st Battery Conference 2D)
20 (2000)). Thus, an oxide having a structure in which a part of the nickel site is replaced with manganese (hereinafter referred to as Li-NMC
(Sometimes abbreviated as complex oxide) has attracted attention from the viewpoint that it may bring out the advantages of each element in terms of price, high temperature stability, capacity, and safety. Also,
According to the study by Petr. Novak (LiBD-Electrode ma
terials / Arcachan, France / May27-June1,2001 AbstNo5
6) In the case of a lithium secondary battery in which the negative electrode is Li metal,
The cycle test is performed with the upper limit voltage of 4.4 V, and a long life is obtained. However, since the lithium secondary battery contains pyrophoric lithium metal inside the battery, its safety is not only a concern, but such a lithium secondary battery can be used under the condition that usable Li is inexhaustible. Therefore, even if the movable Li is deactivated to some extent on the positive electrode and the negative electrode along with the cycle, Li is supplemented one after another, so that there is little influence on the life.

【0006】これに比べて、リチウムイオン二次電池は
炭素材料を負極としており、リチウム二次電池より安全
性に優れているものの、初期に正極に含有しているLi
が失活するとこれが補われることはない。高電圧での充
放電を繰り返すとLiが電解液等と容易に反応して、充
放電に関与するLiが失われることが予想され、それは
直ちに電池容量の低下を招き、寿命が短くなると予想さ
れるのである。
On the other hand, the lithium ion secondary battery uses a carbon material as the negative electrode and is more safe than the lithium secondary battery, but the Li contained in the positive electrode in the initial stage.
When is deactivated, this is not supplemented. It is expected that when charge and discharge are repeated at a high voltage, Li easily reacts with the electrolytic solution and the Li involved in charge and discharge is lost, which immediately leads to reduction in battery capacity and shortens life. It is.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するために、鋭意検討した結果、リチウム遷移金
属複合酸化物を用いた正極と炭素材料を用いた負極とを
有するリチウムイオン二次電池において、リチウム遷移
金属複合酸化物として、NiとMnとの両方を含有する
特定の組成の層状リチウムニッケルマンガン複合酸化物
を使用すると上限電圧を高く設定しても優れたサイクル
維持率を達成出来ることを見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a lithium ion having a positive electrode using a lithium transition metal composite oxide and a negative electrode using a carbon material. When a layered lithium nickel manganese composite oxide having a specific composition containing both Ni and Mn is used as the lithium transition metal composite oxide in a secondary battery, an excellent cycle maintenance rate can be obtained even if the upper limit voltage is set high. The inventors have found that they can be achieved and completed the present invention.

【0008】すなわち、本発明の要旨は、以下の(1)
〜(4)に存する。 (1) リチウム遷移金属複合酸化物と含有する正極
と、炭素材料を含有する負極とを含有するリチウムイオ
ン二次電池において、前記リチウム遷移金属複合酸化物
が、下記一般式(1)で表され、且つ上限電圧4.15
〜4.4Vで使用することを特徴とするリチウムイオン
二次電池
That is, the gist of the present invention is as follows (1)
~ (4). (1) In a lithium ion secondary battery containing a positive electrode containing a lithium transition metal composite oxide and a negative electrode containing a carbon material, the lithium transition metal composite oxide is represented by the following general formula (1). And the upper limit voltage of 4.15
To 4.4V for use in lithium-ion secondary battery

【0009】[0009]

【化4】 LiXNiYMnZ(1-Y-Z)2 (1) (式中、Xは0<X≦1.2、Y及びZは0.7≦Y/
Z≦9、及び0≦(1−Y−Z)≦0.5、の関係を満
たす数を表し、Qは、第4周期の遷移金属、B、Al、
Ga、Zn、Be、Mg及びCaより選ばれる少なくと
も1種の元素を表す。) (2) リチウム遷移金属複合酸化物と含有する正極
と、炭素材料を含有する負極とを含有するリチウムイオ
ン二次電池において、前記リチウム遷移金属複合酸化物
が、下記一般式(1)で表され、且つ電圧4.15〜
4.4Vまで充電されてなることを特徴とするリチウム
イオン二次電池
Embedded image Li X Ni Y Mn Z Q (1-YZ) O 2 (1) (where X is 0 <X ≦ 1.2 and Y and Z are 0.7 ≦ Y /
It represents a number satisfying the relationship of Z ≦ 9 and 0 ≦ (1−Y−Z) ≦ 0.5, and Q is a transition metal of the fourth period, B, Al,
It represents at least one element selected from Ga, Zn, Be, Mg and Ca. (2) In a lithium ion secondary battery containing a positive electrode containing a lithium transition metal composite oxide and a negative electrode containing a carbon material, the lithium transition metal composite oxide is represented by the following general formula (1). And the voltage is 4.15 ~
Lithium-ion secondary battery characterized by being charged to 4.4V

【0010】[0010]

【化5】 LiXNiYMnZ(1-Y-Z)2 (1) (式中、Xは0<X≦1.2、Y及びZは0.7≦Y/
Z≦9、及び0≦(1−Y−Z)≦0.5、の関係を満
たす数を表し、Qは、第4周期の遷移金属、B、Al、
Ga、Zn、Be、Mg及びCaより選ばれる少なくと
も1種の元素を表す。) (3) 元素Qが、Co、B、Al、V、Cr、及びF
eからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属元素で
ある上記(1)又は(2)に記載のリチウムイオン二次
電池。 (4) リチウム遷移金属複合酸化物と含有する正極
と、炭素材料を含有する負極とを含有するリチウムイオ
ン二次電池に対する充電方法において、前記リチウム遷
移金属複合酸化物が、下記一般式(1)で表され、且つ
上限電圧4.15〜4.4Vまで充電を行うことを特徴
とするリチウムイオン二次電池に対する充電方法。
Embedded image Li X Ni Y Mn Z Q (1-YZ) O 2 (1) (where X is 0 <X ≦ 1.2, Y and Z are 0.7 ≦ Y /
It represents a number satisfying the relationship of Z ≦ 9 and 0 ≦ (1−Y−Z) ≦ 0.5, and Q is a transition metal of the fourth period, B, Al,
It represents at least one element selected from Ga, Zn, Be, Mg and Ca. ) (3) Element Q is Co, B, Al, V, Cr, and F
The lithium ion secondary battery according to (1) or (2) above, which is at least one metal element selected from the group consisting of e. (4) In a charging method for a lithium ion secondary battery containing a positive electrode containing a lithium transition metal composite oxide and a negative electrode containing a carbon material, the lithium transition metal composite oxide has the following general formula (1). And a charging method for a lithium-ion secondary battery, which comprises charging up to an upper limit voltage of 4.15 to 4.4V.

【0011】[0011]

【化6】 LiXNiYMnZ(1-Y-Z)2 (1) (式中、Xは0<X≦1.2、Y及びZは0.7≦Y/
Z≦9、及び0≦(1−Y−Z)≦0.5、の関係を満
たす数を表し、Qは、第4周期の遷移金属、B、Al、
Ga、Zn、Be、Mg及びCaより選ばれる少なくと
も1種の元素を表す。)
Embedded image Li X Ni Y Mn Z Q (1-YZ) O 2 (1) (where X is 0 <X ≦ 1.2 and Y and Z are 0.7 ≦ Y /
It represents a number satisfying the relationship of Z ≦ 9 and 0 ≦ (1−Y−Z) ≦ 0.5, and Q is a transition metal of the fourth period, B, Al,
It represents at least one element selected from Ga, Zn, Be, Mg and Ca. )

【0012】[0012]

【発明の実施の態様】本発明においては、非水電解液二
次電池の正極としてLi−NMC層状複合酸化物を用い
る。本発明のLi−NMC複合酸化物は、通常下記一般
式(I)で示される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a Li-NMC layered composite oxide is used as the positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery. The Li-NMC composite oxide of the present invention is usually represented by the following general formula (I).

【0013】[0013]

【化7】 LiXNiYMnZ(1-Y-Z)2 (1) ここで、一般式(1)中、Xは0<X≦1.2、好まし
くは0<X≦1.15、さらに好ましくは0<X≦1.
1の数を表す。Xの値が大きすぎると、結晶構造が不安
定化したり、これを使用したリチウム二次電池の電池容
量低下を招く恐れがある。Xの値は、リチウムイオン二
次電池を組み立てる前の状態においては、通常0.8以
上、好ましくは0.9以上である。一方、リチウムイオ
ン二次電池におけるXの値は、充放電の状態によって異
なり、放電状態においては、通常0.8〜1.2、好ま
しくは0.9〜1.1であり、充電状態においては通常
0.0〜0.5、好ましくは0.05〜0.4である。
Embedded image Li X Ni Y Mn Z Q (1-YZ) O 2 (1) Here, in the general formula (1), X is 0 <X ≦ 1.2, preferably 0 <X ≦ 1.15. , And more preferably 0 <X ≦ 1.
Represents the number 1. If the value of X is too large, the crystal structure may become unstable or the battery capacity of the lithium secondary battery using this may be reduced. The value of X is usually 0.8 or more, preferably 0.9 or more in the state before assembling the lithium ion secondary battery. On the other hand, the value of X in the lithium-ion secondary battery varies depending on the charging / discharging state and is usually 0.8 to 1.2, preferably 0.9 to 1.1 in the discharging state, and in the charging state. It is usually 0.0 to 0.5, preferably 0.05 to 0.4.

【0014】上記一般式(1)において、Y及びZは
0.7≦Y/Z≦9、及び0≦(1−Y−Z)≦0.
5、の関係を満たす数を表す。Y/ZはNi/Mnのモ
ル比に相当し、0.7≦Y/Z≦9、好ましくは0.8
≦Y/Z≦8、さらに好ましくは0.9≦Y/Z≦6を
満足する。相対的にマンガンの割合が大きくなると単一
相のリチウムニッケルマンガン複合酸化物が合成しにく
くなり、逆に相対的にニッケルの割合が大きくなると、
全体のコストが上がる。
In the above general formula (1), Y and Z are 0.7≤Y / Z≤9, and 0≤ (1-YZ) ≤0.
5 represents a number satisfying the relationship of 5. Y / Z corresponds to the molar ratio of Ni / Mn, 0.7 ≦ Y / Z ≦ 9, preferably 0.8
≦ Y / Z ≦ 8, more preferably 0.9 ≦ Y / Z ≦ 6. When the proportion of manganese is relatively large, it becomes difficult to synthesize a single-phase lithium nickel manganese composite oxide, and conversely, when the proportion of nickel is relatively large,
Overall cost goes up.

【0015】また、上記一般式(1)において、Niと
Mnのサイトの一部をこれら以外の金属元素Qで置換す
る(このような金属元素を以下「置換金属元素」と呼ぶ
ことがある)ことも可能である。このような置換元素Q
としては、Qは、第4周期の遷移金属、B、Al、G
a、Zn、Be、Mg及びCaを挙げることができる。
具体的には、Al、Fe、Ga、Bi、Sn、V、C
r、Co、Cu、Zn、Mg、Ti、Ge、Nb、T
a、Zr、Li等を挙げることができ、好ましくは、C
o、B、Al、V、Cr、及びFeである。中でも元素
Qとしてコバルトを含有するのが好ましい。置換金属元
素Qの含有量が多すぎると、電池用の電極として使用し
た場合の容量が低下したり、本発明の効果が顕著でなく
なったりするので、上記一般式(1)における(1−Y
−Z)の値は0.5以下、好ましくは0.4以下、さら
に好ましくは0.3以下とする。1−Y−Zの値は0で
あってもよいが、置換元素Qを含有させるとサイクル特
性等の電池性能がさらに向上するので、1−Y−Zの値
は、通常0.01以上、好ましくは0.05以上、さら
に好ましくは0.1以上とする。
Further, in the above general formula (1), a part of the sites of Ni and Mn is replaced with a metal element Q other than these (this metal element may be referred to as "substitution metal element" hereinafter). It is also possible. Such a substitution element Q
As for Q, a transition metal of the fourth period, B, Al, G
Mention may be made of a, Zn, Be, Mg and Ca.
Specifically, Al, Fe, Ga, Bi, Sn, V, C
r, Co, Cu, Zn, Mg, Ti, Ge, Nb, T
a, Zr, Li, and the like, and preferably C
o, B, Al, V, Cr, and Fe. Above all, it is preferable to contain cobalt as the element Q. If the content of the substitutional metal element Q is too large, the capacity when used as an electrode for a battery may be lowered, or the effect of the present invention may not be remarkable, so that (1-Y in the above general formula (1) is used.
The value of -Z) is 0.5 or less, preferably 0.4 or less, more preferably 0.3 or less. The value of 1-Y-Z may be 0, but when the substitutional element Q is contained, the battery performance such as cycle characteristics is further improved. Therefore, the value of 1-Y-Z is usually 0.01 or more, It is preferably 0.05 or more, and more preferably 0.1 or more.

【0016】なお、上記一般式(1)の組成において
は、酸素量に多少の不定比性があってもよい。Li−N
MC複合酸化物は、平均1次粒径としては、通常0.0
1μm以上、好ましくは0.02μm以上、更に好まし
くは0.1μm以上、通常30μm以下、好ましくは5
μm以下、更に好ましくは2μm以下である。また、平
均2次粒径は通常1μm以上、好ましくは4μm以上、
通常50μm以下、好ましくは40μm以下である。さ
らに、該Li−NMC複合酸化物は、BET比表面積
が、通常0.1m2/g以上10.0m2/g以下、好ま
しくは0.5m2/g以上9.0m2/g以下、更に好ま
しくは0.5m2/g以上7.0m2/g以下である。
In the composition of the above general formula (1), the oxygen content may have some nonstoichiometry. Li-N
MC composite oxides usually have an average primary particle size of 0.0
1 μm or more, preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, usually 30 μm or less, preferably 5
It is not more than μm, more preferably not more than 2 μm. The average secondary particle size is usually 1 μm or more, preferably 4 μm or more,
It is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less. Further, the Li-NMC composite oxide has a BET specific surface area of usually 0.1 m 2 / g or more and 10.0 m 2 / g or less, preferably 0.5 m 2 / g or more and 9.0 m 2 / g or less, and further It is preferably 0.5 m 2 / g or more and 7.0 m 2 / g or less.

【0017】なお、本発明においては、前記Li−NM
C複合酸化物の比表面積は、公知のBET式粉体比表面
積測定装置によって測定される。この方法の測定原理は
下記の通りである。すなわち、測定方式は連続流動法に
よるBET1点法測定であり、使用する吸着ガス及びキ
ャリアガスはそれぞれ、窒素、ヘリウムである。粉体試
料を混合ガスにより450℃以下の温度で過熱脱気し、
次いで液体窒素温度まで冷却して混合ガスを吸着させ
る。これを水により室温まで加温して吸着された窒素ガ
スを脱着させ、熱伝導度検出器に脱着ピークとしてその
量を求め、試料の比表面積として算出する。上記Li−
NMC複合酸化物は、例えばリチウム化合物とニッケル
化合物とマンガン化合物と必要に応じて元素Qを有する
化合物との混合物等の、リチウム、ニッケル、マンガン
及び必要に応じて元素Qを含有する原料を焼成処理に供
することによって製造することができる。
In the present invention, the Li-NM is used.
The specific surface area of the C complex oxide is measured by a known BET type powder specific surface area measuring device. The measurement principle of this method is as follows. That is, the measurement method is the BET one-point method measurement by the continuous flow method, and the adsorption gas and carrier gas used are nitrogen and helium, respectively. The powder sample is degassed by heating with a mixed gas at a temperature of 450 ° C or lower,
Then, the mixed gas is adsorbed by cooling to the liquid nitrogen temperature. This is heated to room temperature with water to desorb the adsorbed nitrogen gas, and the amount is determined as a desorption peak in the thermal conductivity detector to calculate the specific surface area of the sample. Li-
The NMC composite oxide is a mixture of a lithium compound, a nickel compound, a manganese compound, and a compound containing the element Q if necessary, such as a mixture of lithium, nickel, manganese and, if necessary, a raw material containing the element Q. It can be manufactured by subjecting to.

【0018】正極は、上記Li−NMC複合酸化物を正
極活物質として含有し、通常さらに結着剤(バインダ
ー)と導電助剤とを含有する。正極は通常上記Li−N
MC複合酸化物、導電助剤及びバインダーを含有する正
極層を集電体上に形成してなる。かかる正極は、通常上
記の成分をスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥
することによって製造される。また、正極活物質をその
ままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によ
りペレット電極とすることもできる。なお、正極中の正
極活物質として、上記Li−NMC複合酸化物以外のも
のを使用することもできる。
The positive electrode contains the above Li-NMC composite oxide as a positive electrode active material, and usually further contains a binder and a conductive auxiliary agent. The positive electrode is usually the above Li-N
A positive electrode layer containing an MC composite oxide, a conductive additive and a binder is formed on a current collector. Such a positive electrode is usually manufactured by applying a slurry of the above components to a current collector and drying. Alternatively, the positive electrode active material may be roll-formed as it is to form a sheet electrode, or compression-molded to form a pellet electrode. As the positive electrode active material in the positive electrode, a material other than the above Li-NMC composite oxide can be used.

【0019】正極中の導電剤としては特に限定されるも
のではなく、導電性を有する各種のものを使用すること
ができる。具体的には、導電性を有するものとして炭素
材料が上げられ、特に限定されないが、アセチレンブラ
ック、ケッチェンブラック、活性炭、炭素繊維を挙げる
ことができる。導電材は、複数種を併用することができ
る。
The conductive agent in the positive electrode is not particularly limited, and various conductive materials can be used. Specifically, a carbon material is used as a material having conductivity, and is not particularly limited, and examples thereof include acetylene black, Ketjen black, activated carbon, and carbon fiber. Plural kinds of conductive materials can be used in combination.

【0020】正極活物質の結着剤(バインダー)として
は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオ
ロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、EPDM
(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、SB
R(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニ
トリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム等が掲げられる
が、活物質を有効に電極に保持できるものであればこれ
らに限定されない。
Examples of the binder for the positive electrode active material include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride and EPDM.
(Ethylene-propylene-diene terpolymer), SB
Examples thereof include R (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), and fluororubber, but are not limited to these as long as the active material can be effectively retained on the electrode.

【0021】スラリー化する溶媒としては、通常は結着
剤を溶解あるいは分散する有機溶剤が使用される。例え
ば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキ
サノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリ
アミン,N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチ
レンオキシド、テトラヒドロフラン等を掲げる事ができ
るがこれらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤
等を加えてSBR等のラテックスで活物質をスラリー化
する場合もある。
As a solvent for forming a slurry, an organic solvent that dissolves or disperses a binder is usually used. Examples thereof include, but are not limited to, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methylethylketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, and tetrahydrofuran. . In some cases, the active material is slurried with latex such as SBR by adding a dispersant and a thickener to water.

【0022】また正極集電体には、アルミニウム、ステ
ンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が使用される。好ましく
はアルミニウムである。本発明のリチウムイオン二次電
池においては、負極の活物質として炭素材料を使用す
る。この炭素材料の種類は特に限定されないが、天然な
いし人造の黒鉛、石油系コークス、石炭系コークス、石
油系ピッチの炭化物、石炭系ピッチの炭化物、フェノール樹
脂・結晶セルロース等樹脂の炭化物およびこれらを一部
炭化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラ
ック、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維、あるいはこ
れらの2種以上の混合物等が挙げられる。
For the positive electrode current collector, aluminum, stainless steel, nickel-plated steel or the like is used. Aluminum is preferable. In the lithium ion secondary battery of the present invention, a carbon material is used as the negative electrode active material. The type of the carbon material is not particularly limited, but natural or artificial graphite, petroleum-based coke, coal-based coke, petroleum-based pitch carbide, coal-based pitch carbide, phenolic resin / crystalline cellulose resin, and the like. Partially carbonized carbon materials, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, PAN-based carbon fibers, or a mixture of two or more of these may be mentioned.

【0023】このうち、種々の原料から得た易黒鉛性ピ
ッチを高温熱処理して製造される人造黒鉛、精製天然黒
鉛及びこれらの黒鉛に種々のピッチで表面処理を施した
黒鉛材料が好ましい。このような黒鉛材料としては、学
振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値
(層間距離)が、0.335〜0.338nm、特に
0.335〜0.337nmのものが好ましい。灰分
は、1重量%以下が好ましく、0.5重量%以下がより
好ましく、0.1重量%以下が特に好ましい。学振法に
よるX線回折で求めた結晶子サイズ(Lc)は、30n
m以上が好ましく、50nm以上がより好ましく、10
0nm以上が更に好ましい。
Of these, artificial graphite, purified natural graphite produced by subjecting easily graphitizable pitches obtained from various raw materials to high temperature heat treatment, and graphite materials obtained by subjecting these graphites to surface treatment at various pitches are preferable. As such a graphite material, the d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) obtained by X-ray diffraction by Gakushin method is 0.335 to 0.338 nm, and particularly 0.335 to 0.337 nm. Those are preferable. The ash content is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less. The crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction by Gakushin method is 30 n.
m or more is preferable, 50 nm or more is more preferable, 10
0 nm or more is more preferable.

【0024】また、レーザー回折・散乱法による炭素質
材料粉体のメジアン径は、1〜100μmが好ましく、
3〜50μm以下がより好ましく、5〜40μmが更に
好ましく、7〜30μmが特に好ましい。BET法比表
面積は、0.3〜25.0m2/gが好ましく、0.5
〜20.0m2/gがより好ましく、0.7〜15.0
2/gが更に好ましく、0.8〜10.0m2/gが特
に好ましい。
The median diameter of the carbonaceous material powder by the laser diffraction / scattering method is preferably 1 to 100 μm,
It is more preferably 3 to 50 μm or less, further preferably 5 to 40 μm, and particularly preferably 7 to 30 μm. The BET specific surface area is preferably 0.3 to 25.0 m 2 / g and is 0.5
-20.0 m < 2 > / g is more preferable, 0.7-15.0
m is more preferably 2 / g, 0.8~10.0m 2 / g is particularly preferred.

【0025】炭素質材料は、アルゴンイオンレーザー光
を用いたラマンスペクトル分析した場合、1570〜1
620cm-1の範囲のピークPA(ピーク強度IA)と1
300〜1400cm-1の範囲のピークPB(ピーク強
度IB )との強度比R=IB/IAは、0.01〜1.
0、特に0.1〜0.7が好ましく、1570〜162
0cm-1の範囲にあるピークの半値幅は、26cm-1
下、特に25cm-1以下であるのが好ましい。
The carbonaceous material is 1570 to 1 as determined by Raman spectrum analysis using argon ion laser light.
Peak P A (peak intensity I A ) in the range of 620 cm −1 and 1
Intensity ratio R = I B / I A between 300~1400Cm -1 in the range of peak P B (peak intensity I B) is 0.01.
0, particularly 0.1 to 0.7 is preferable, and 1570 to 162
The full width at half maximum of the peak in the range of 0 cm -1 is preferably 26 cm -1 or less, and particularly preferably 25 cm -1 or less.

【0026】なお、負極中の負極活物質として、複数の
種類の炭素材料を使用してもよく、また、炭素材料以外
の活物質を使用してもよい。炭素材料のの平均粒径は、
1〜1000nmが好ましく、10〜500nmがより
好ましく、30〜400nmが更に好ましい。平均粒径
が大きすぎると、充放電サイクルを繰り返すことによる
容量劣化が大きくなり電極としての有用性が損なわれる
場合があり、逆に小さすぎると、表面積が大きくなり電
池の安全性が低下する。また、粒径分布もこれらの範囲
内にあるものが好ましい。
A plurality of types of carbon materials may be used as the negative electrode active material in the negative electrode, or active materials other than carbon materials may be used. The average particle size of the carbon material is
1 to 1000 nm is preferable, 10 to 500 nm is more preferable, and 30 to 400 nm is further preferable. If the average particle size is too large, the capacity deterioration due to repeated charging / discharging cycles may increase and the usefulness as an electrode may be impaired. On the contrary, if the average particle size is too small, the surface area increases and the battery safety decreases. The particle size distribution is preferably within these ranges.

【0027】負極は通常、正極の場合と同様、負極層を
集電体上に形成されてなる。この際使用するバインダー
や、必要に応じて使用される導電剤等やスラリー溶媒と
しては、正極で使用するものと同様のものを使用するこ
とができる。また、負極の集電体には、銅、ニッケル、
ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が使用される。好ま
しくは銅である。
The negative electrode is usually formed by forming a negative electrode layer on a current collector as in the case of the positive electrode. The binder used at this time, and the conductive agent and the like used as necessary and the slurry solvent may be the same as those used for the positive electrode. Further, the negative electrode current collector includes copper, nickel,
Stainless steel, nickel plated steel, etc. are used. Copper is preferred.

【0028】負極と正極の活物質容量比(負極初回充電
容量/正極初回充電容量:以後、セルバランスと略記す
る)は通常0.9以上1.8以下であり、好ましくは
1.0以上1.7以下、更に好ましくは1.1以上1.
6以下である。セルバランスが小さすぎるとリチウムイ
オン二次電池の容量低下を生じ、大きすぎると負極によ
る不可逆容量が多くなるので、初期効率が低下する。正
極と負極との間には、通常セパレータは配置される。使
用されるセパレータとしては、通常微多孔性の高分子フ
ィルムが用いられ、ナイロン、セルロースアセテート、
ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリ
ル、ポリフッ化ビニリデンや、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリブテン等のポリオレフィン系高分子よりな
る物が用いられる。セパレータの化学的及び電気化学安
定性は重要な因子である。この点からポリオレフィン系
高分子が好ましく、電池セパレータの目的の一つである
自己閉塞温度の点からポリエチレン製であることが好ま
しい。
The active material capacity ratio between the negative electrode and the positive electrode (negative electrode initial charge capacity / positive electrode initial charge capacity: hereinafter abbreviated as cell balance) is usually 0.9 or more and 1.8 or less, preferably 1.0 or more 1. 0.7 or less, more preferably 1.1 or more 1.
It is 6 or less. If the cell balance is too small, the capacity of the lithium ion secondary battery will decrease, and if it is too large, the irreversible capacity due to the negative electrode will increase, and the initial efficiency will decrease. A separator is usually arranged between the positive electrode and the negative electrode. The separator used is usually a microporous polymer film, nylon, cellulose acetate,
Materials made of nitrocellulose, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, and polyolefin polymers such as polypropylene, polyethylene, and polybutene are used. The chemical and electrochemical stability of the separator is an important factor. From this point of view, a polyolefin-based polymer is preferable, and from the viewpoint of self-closing temperature which is one of the purposes of the battery separator, polyethylene is preferable.

【0029】ポリエチレン製セパレータの場合、高温形
状維持性の点から超高分子量ポリエチレンであることが
好ましく、その分子量の下限は好ましくは50万、更に
好ましくは100万、最も好ましくは150万である。
他方分子量の上限は、好ましくは500万、更に好まし
くは400万、最も好ましくは300万である。分子量
が大きすぎると、流動性が低すぎて加熱されたときセパ
レータの孔が閉塞しない場合があるからである。
In the case of a polyethylene separator, ultrahigh molecular weight polyethylene is preferable from the viewpoint of shape retention at high temperature, and the lower limit of its molecular weight is preferably 500,000, more preferably 1,000,000, and most preferably 1,500,000.
On the other hand, the upper limit of the molecular weight is preferably 5,000,000, more preferably 4,000,000, and most preferably 3,000,000. This is because if the molecular weight is too large, the fluidity is so low that the pores of the separator may not close when heated.

【0030】また、本発明のリチウムイオン二次電池に
は通常非水電解液が使用される。非水電解液としては、
リチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した電
解液が用いられる。有機溶媒としては、例えばカーボネ
ート類、エーテル類、ケトン類、スルホラン系化合物、
ラクトン類、ニトリル類、ハロゲン化炭化水素類、アミ
ン類、エステル類、アミド類、燐酸エステル化合物等を
使用する事ができる。これらの代表的なものを列挙する
と、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
クロロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレン
カーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボ
ネート、エチルメチルカーボネート、ビニレンカーボネ
ート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフ
ラン、1,4−ジオキサン、4−メチル−2−ペンタノ
ン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエ
タン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、4
−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、
スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロ
ピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレ
ロニトリル、1,2−ジクロロエタン、ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルホキシド、燐酸トリメチル、燐酸
トリエチル等の単独もしくは二種類以上の混合溶媒が使
用できる。また、CO2、N2O、CO、SO2等のガス
やポリサルファイドSx2ー、ビニレンカーボネート、
カテコールカーボネートなど負極表面にリチウムイオン
の効率よい充放電を可能にする良好な皮膜を生成する添
加剤を任意の割合で上記単独又は混合溶媒に添加しても
よい。
A non-aqueous electrolyte is usually used in the lithium ion secondary battery of the present invention. As non-aqueous electrolyte,
An electrolyte solution in which a lithium salt is used as an electrolyte and this is dissolved in an organic solvent is used. Examples of the organic solvent include carbonates, ethers, ketones, sulfolane compounds,
Lactones, nitriles, halogenated hydrocarbons, amines, esters, amides, phosphoric acid ester compounds and the like can be used. To list these representative ones, propylene carbonate, ethylene carbonate,
Chloroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, vinylene carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyl-2-pentanone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, 4
-Methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether,
Sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, butyronitrile, valeronitrile, 1,2-dichloroethane, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, trimethyl phosphate, triethyl phosphate and the like can be used alone or in combination of two or more kinds. In addition, gases such as CO 2 , N 2 O, CO, SO 2 and the like, polysulfide Sx2-, vinylene carbonate,
An additive such as catechol carbonate that forms a good film capable of efficiently charging and discharging lithium ions on the surface of the negative electrode may be added to the above-mentioned single or mixed solvent at an arbitrary ratio.

【0031】上述の有機溶媒には、電解質を解離させる
ために高誘電率溶媒が含まれる事が好ましい。本発明に
おける高誘電率溶媒とは、25℃における比誘電率が2
0以上の化合物を意味する。高誘電率溶媒の中で、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート及びそれら
の水素原子をハロゲン等の他の元素またはアルキル基等
で置換した化合物が電解液中に含まれる事が好ましい。
高誘電率化合物の電解液に占める割合は好ましくは、2
0重量%以上、更に好ましくは30重量%以上、最も好
ましくは40重量%以上である。該化合物の含有量が少
ないと、所望の電池特性が得られない場合があるからで
ある。
The above organic solvent preferably contains a high dielectric constant solvent in order to dissociate the electrolyte. The high dielectric constant solvent in the present invention has a relative dielectric constant of 2 at 25 ° C.
It means 0 or more compounds. In the high dielectric constant solvent, it is preferable that the electrolytic solution contains ethylene carbonate, propylene carbonate, and a compound obtained by substituting hydrogen atoms thereof with another element such as halogen or an alkyl group.
The proportion of the high dielectric constant compound in the electrolytic solution is preferably 2
It is 0% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, and most preferably 40% by weight or more. This is because if the content of the compound is small, desired battery characteristics may not be obtained.

【0032】電解質としては、従来公知のいずれもが使
用でき、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、Li
BF4 、LiB(C654、LiCl、LiBr、L
iCH 3SO3Li、LiCF3SO3、LiN(SO2
32、LiN(SO225 2、LiC(SO2
33、LiN(SO3CF32等のリチウム塩が挙げ
られる。
As the electrolyte, any conventionally known one can be used.
Can be used, LiClOFour, LiAsF6, LiPF6, Li
BFFour , LiB (C6HFive)Four, LiCl, LiBr, L
iCH 3SO3Li, LiCF3SO3, LiN (SO2C
F3)2, LiN (SO2C2FFive) 2, LiC (SO2C
F3)3, LiN (SO3CF3)2Lithium salts such as
To be

【0033】また、電解質として、リチウムイオン等の
アルカリ金属カチオンの導電体である高分子固体電解質
を用いることもできる。上述した負極、正極及び非水系
電解液を用いて、本発明に係るリチウムイオン二次電池
電池を製作するのは常法により行うことができる。電池
の形態はコイン型、ラミパック型、円筒型、単板積層型
など、常用されている任意の形状とすることができる。
As the electrolyte, a polymer solid electrolyte which is a conductor of an alkali metal cation such as lithium ion can also be used. The lithium ion secondary battery according to the present invention can be manufactured by a conventional method using the above-mentioned negative electrode, positive electrode and non-aqueous electrolyte solution. The form of the battery can be any commonly used form such as a coin type, a lamin pack type, a cylindrical type, and a single plate laminated type.

【0034】本発明のリチウムイオン二次電池は、通常
出荷段階等において充電状態とされる。充電状態におい
ては、リチウムイオン二次電池の電池電圧を4.15V
以上4.4V以下とするのが好ましい。特に好ましくは
4.2V以上、更に好ましくは4.25V以上であり、
また、特に好ましくは4.4V以下、更に好ましくは
4.35V以下である。上限電圧が小さすぎると放電容
量の向上を望めず、上限電圧が高すぎると電解液の分解
を生じ、結果としてサイクル寿命が短くなる傾向にあ
る。
The lithium ion secondary battery of the present invention is normally charged at the shipping stage or the like. In the charged state, the battery voltage of the lithium ion secondary battery is 4.15V.
It is preferable that the voltage is 4.4 V or less. Particularly preferably, it is 4.2 V or higher, more preferably 4.25 V or higher,
Further, it is particularly preferably 4.4 V or less, and further preferably 4.35 V or less. If the upper limit voltage is too small, the discharge capacity cannot be expected to be improved, and if the upper limit voltage is too high, the electrolytic solution is decomposed, and as a result, the cycle life tends to be shortened.

【0035】充電の方法は特に限定されず、定電圧充
電、定電流充電やこれらを組み合わせた充電方法を採用
することができる。本発明のリチウムイオン二次電池の
充放電操作における上限電圧は4.15V以上4.4V
以下である。好ましくは4.2V以上、更に好ましくは
4.25V以上、とする。また、好ましくは4.4V以
下、更に好ましくは4.35V以下である。上限電圧が
小さすぎると放電容量の向上を望めず、上限電圧が高す
ぎると電解液の分解を生じ、結果としてサイクル寿命が
短くなる傾向にある。
The charging method is not particularly limited, and constant voltage charging, constant current charging or a charging method combining these can be adopted. The upper limit voltage in charge / discharge operation of the lithium ion secondary battery of the present invention is 4.15 V or more and 4.4 V or more.
It is the following. The voltage is preferably 4.2 V or higher, more preferably 4.25 V or higher. Further, it is preferably 4.4 V or less, more preferably 4.35 V or less. If the upper limit voltage is too small, the discharge capacity cannot be expected to be improved, and if the upper limit voltage is too high, the electrolytic solution is decomposed, and as a result, the cycle life tends to be shortened.

【0036】充放電における下限電圧は特に限定されな
いが、通常2.7V以上、好ましくは2.75V以上で
あり、また通常3.2V以下、好ましくは3.1V以
下、更に好ましく3.0V以下である。下限電圧が低す
ぎると正極活物質の結晶構造の不安定化を生ずる危険が
あり、また下限電圧が高すぎるとリチウムイオン二次電
池の容量低下を生ずる。
The lower limit voltage in charging and discharging is not particularly limited, but is usually 2.7 V or higher, preferably 2.75 V or higher, and usually 3.2 V or lower, preferably 3.1 V or lower, more preferably 3.0 V or lower. is there. If the lower limit voltage is too low, the crystal structure of the positive electrode active material may become unstable, and if the lower limit voltage is too high, the capacity of the lithium ion secondary battery may be reduced.

【0037】放電の方法は特に限定されず、定電圧放
電、定電流放電やこれらを組み合わせた充電方法を採用
することができる。
The discharging method is not particularly limited, and a constant voltage discharge, a constant current discharge or a charging method combining these can be adopted.

【0038】[0038]

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明は、その要旨を越えない限り以下の実施例によって
限定されるものではない。 (正極の作成)正極活物質として表−1に記載のリチウ
ム遷移金属複合酸化物、導電材として電化ブラック(電
気化学社製アセチレンブラック)、バインダーとしてポ
リテトラフルオロエチレンパウダー(PTFE)を重量比で7
5:20:5の割合で秤量し、十分混合し、シート化し
た。このシートを12mmφで、全重量約18mgに調整し
たのち、16φのアルミのエキスパンドメタルに圧着処
理をしたものを正極(1)とした。
The present invention will be described in more detail below, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. (Creation of positive electrode) Lithium transition metal composite oxide shown in Table 1 as a positive electrode active material, electrified black (acetylene black manufactured by Denki Kagaku) as a conductive material, and polytetrafluoroethylene powder (PTFE) as a binder in a weight ratio. 7
It was weighed at a ratio of 5: 20: 5, sufficiently mixed, and formed into a sheet. This sheet having a diameter of 12 mm and a total weight of about 18 mg was adjusted, and then subjected to pressure bonding to an expanded metal of aluminum having a diameter of 16 mm to obtain a positive electrode (1).

【0039】(正極の容量測定)正極活物質の電池容量
は、コイン型電池を作成して、測定した。上記正極シー
トを9φに打ち抜き、全重量は約8mg(活物質量Mg)
になるように調整し、Alのエキスパンドメタルに圧着し
て正極(2)とした。正極缶の上に正極(2)を置き、
その上にセパレータとして25μmの多孔性ポリエチレン
フィルムを置き、ポリプロピレン製ガスケットで押さえ
た後、負極として0.5mm厚、12mmφの金属Li
を置き、厚み調整用のスペーサーを置いた後、非水電解
液溶液として、1モル/リットルの六フッ化リン酸リチ
ウム(LiPF6)を溶解させたエチレンカーボネート
(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒
を用い、これを電池内に加えて充分しみ込ませた後、負
極缶載せ電池を封口した。作成したコイン型電池は0.
2mA/cm2定電流で充放電容量を測定した。このと
き上限電圧(II)Vは前記正極および炭素質負極から
なるリチウムイオン二次電池において上限とする値(上
限電圧(I)V)から0.1Vを低く設定し、下限電圧
は3.2Vとした。例えばリチウムイオン二次電池にお
いて上限電圧(I)が4.4Vの場合、上限電圧(I
I)は4.3Vとする。そのように測定した結果の正極
活物質の初期充電容量をQc、初期放電容量をQd (mAh/
g)とした。なお、測定は市販の充放電装置を用いた。 (負極の作成)負極活物質として平均粒径約8〜12μm
の黒鉛粉末を、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン
(PVdF)を重量比で92.5:7.5の割合で秤量し、こ
れをN−メチルピロリドン(NMP)溶液中で混合し、負極
合剤スラリーとした。このスラリーを20μm厚さの銅
箔の片面に塗布し、乾燥して溶媒を蒸発させた後、12mm
φに打ち抜き、プレス処理をしたもの負極(1)とし
た。
(Measurement of Capacity of Positive Electrode) The battery capacity of the positive electrode active material was measured by preparing a coin battery. The positive electrode sheet was punched out into 9φ and the total weight was about 8 mg (active material amount Mg).
It adjusted so that it might become, and was pressure-bonded to the expanded metal of Al, and it was set as the positive electrode (2). Place the positive electrode (2) on the positive electrode can,
A 25 μm porous polyethylene film was placed on top of it and pressed with a polypropylene gasket, and then the negative electrode was 0.5 mm thick and 12 mmφ metal Li.
And a spacer for adjusting the thickness are placed, and then ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in which 1 mol / liter of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is dissolved as a non-aqueous electrolyte solution. After using this mixed solvent of No. 1 and adding it to the inside of the battery to allow it to sufficiently permeate, the battery with the negative electrode can was sealed. The coin-type battery created is
The charge / discharge capacity was measured at a constant current of 2 mA / cm 2 . At this time, the upper limit voltage (II) V is set to 0.1 V lower than the upper limit value (upper limit voltage (I) V) in the lithium ion secondary battery including the positive electrode and the carbonaceous negative electrode, and the lower limit voltage is 3.2 V. And For example, when the upper limit voltage (I) is 4.4 V in a lithium ion secondary battery, the upper limit voltage (I
I) is 4.3V. As a result of such measurement, the initial charge capacity of the positive electrode active material is Qc and the initial discharge capacity is Qd (mAh /
g). In addition, the measurement used the commercially available charging / discharging apparatus. (Preparation of negative electrode) Average particle size of negative electrode active material is about 8 to 12 μm
Polyvinylidene fluoride as a binder
(PVdF) was weighed in a ratio of 92.5: 7.5 by weight, and this was mixed in an N-methylpyrrolidone (NMP) solution to prepare a negative electrode mixture slurry. This slurry is applied to one side of a copper foil having a thickness of 20 μm, dried, and the solvent is evaporated.
Negative electrode (1) was obtained by punching into φ and pressing.

【0040】なお、この負極を試験極、Li金属を対極と
して、前記複合酸化物の容量測定時に行ったのと同様に
コイン型電池を組み、充分に低い電流量で負極にLiイオ
ンを挿入(下限0V)および脱離(上限1.5V)させ
る試験を行った際の初期挿入容量をQ(F)mAh/gとした。 (イオンセルコイン型電池の組立)コイン型セルを使用
して、電池性能を評価した。即ち、正極缶の上に正極
(1)を置き、その上にセパレータとして25μmの多孔
性ポリエチレンフィルムを置き、ポリプロピレン製ガス
ケット押さえた後、負極(1)を置き、厚み調整用のス
ペーサーを置いた後、非水電解液溶液として、1モル/
リットルの六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を溶
解させたエチレンカーボネート(EC)とジエチルカー
ボネート(DEC)の混合溶媒を用い、これを電池内に
加えて充分しみ込ませた後、負極缶を載せ電池を封口し
た。
Using this negative electrode as a test electrode and Li metal as a counter electrode, a coin-type battery was assembled in the same manner as in the case of measuring the capacity of the composite oxide, and Li ions were inserted into the negative electrode at a sufficiently low current amount ( The initial insertion capacity at the time of performing a test of lower limit 0 V) and desorption (upper limit 1.5 V) was set to Q (F) mAh / g. (Assembly of Ion Cell Coin Type Battery) The battery performance was evaluated using a coin type cell. That is, the positive electrode (1) was placed on the positive electrode can, the porous polyethylene film of 25 μm was placed thereon, and the polypropylene gasket was pressed, then the negative electrode (1) was placed and the spacer for thickness adjustment was placed. Then, as a non-aqueous electrolyte solution, 1 mol /
Using a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in which 1 liter of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved, add this to the inside of the battery and allow it to sufficiently soak, and then place the negative electrode can on it. The battery was sealed.

【0041】なお、この時、セルバランスは1.2とし
たので、正極活物質の重量と負極活物質の重量は、下記
数式(1)により算出し、ほぼ算出値となるように設定
した。
At this time, since the cell balance was 1.2, the weight of the positive electrode active material and the weight of the negative electrode active material were calculated by the following mathematical formula (1) and set to be almost calculated values.

【0042】[0042]

【数1】 負極活物質量[g]*Q(F) /正極活物質量[g]*Qc=1.2 式(1) (試験方法:高温サイクル試験)上記の通り作成したコ
イン型イオンセルを25℃で上限電圧(I)を表−1に
示すとおり、設定し、下限電圧を3.0Vとし、0.2
C−定電流充放電1回、続けて1C−定電流充放電2回
をしたのち、0.2Cで3V放電した。更に50℃雰囲
気にし、0.2C−定電流充放電1回、続けて1C−定
電流充放電を100回繰り返した。50℃雰囲気1C−
定電流充放電100回のうち、1回目の放電容量をQd
1、100回目の放電容量をQd100とし、
[Equation 1] Amount of negative electrode active material [g] * Q (F) / amount of positive electrode active material [g] * Qc = 1.2 Formula (1) (Test method: high temperature cycle test) 25 coin type ion cells prepared as described above The upper limit voltage (I) is set as shown in Table 1 at 0 ° C., the lower limit voltage is set to 3.0 V, and 0.2
C-constant current charging / discharging was performed once, followed by 1C-constant current charging / discharging twice, and then 0.2 V was discharged at 3V. The atmosphere was further changed to 50 ° C., 0.2 C-constant current charge / discharge was repeated once, and then 1 C-constant current charge / discharge was repeated 100 times. 50 ° C atmosphere 1C-
Of the 100 times of constant current charging / discharging, Qd
The discharge capacity at the 1st and 100th times is Qd 100 ,

【0043】[0043]

【数2】 サイクル維持率=Qd100/Qd1*100 式(2) で算出した。結果を表−1に示す。なお、1時間率電流
値すなわち1Cは、定電流充電を実施する場合、下限放
電状態から上限電圧までの満充電状態に1時間で到達で
きる電流値である。今回は正極の容量測定で求めた値Qd
を用い、式(3)により算出した。
Was calculated by the following equation 2] cycle retention ratio = Qd 100 / Qd 1 * 100 formula (2). The results are shown in Table-1. The 1-hour rate current value, that is, 1C, is a current value that can reach a fully charged state from the lower limit discharge state to the upper limit voltage in 1 hour when performing constant current charging. This time, the value Qd obtained by measuring the capacity of the positive electrode
Was calculated by the formula (3).

【0044】[0044]

【数3】 1C[mA]=Qd(mAh/g)*正極活物質量M(g) 式(3) (実施例1〜4及び比較例1〜4)表−1に示すリチウ
ム複合酸化物を正極活物質として、コイン型イオンセル
を作成した。この電池の高温サイクル試験を表−1に示
す上限電圧で実施した。高温サイクル維持率を表−1に
示す。
## EQU00003 ## 1C [mA] = Qd (mAh / g) * amount of positive electrode active material M (g) Formula (3) (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4) Lithium composite oxides shown in Table-1 Was used as a positive electrode active material to prepare a coin-type ion cell. A high temperature cycle test of this battery was conducted at the upper limit voltage shown in Table-1. Table 1 shows the high temperature cycle retention rate.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、電池のエネルギー密度
を向上させ、かつサイクル寿命に優れたリチウムイオン
二次電池を供給することが出来る。
According to the present invention, it is possible to supply a lithium ion secondary battery having an improved energy density and excellent cycle life.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL06 AL07 AL08 AL18 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ08 CJ16 DJ16 DJ17 HJ02 HJ18 5H030 AA01 AS20 BB01 5H050 AA07 AA08 BA17 CA08 CA09 CB07 CB08 CB09 CB29 GA10 GA18 HA02 HA18    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL06 AL07                       AL08 AL18 AM03 AM04 AM05                       AM07 CJ08 CJ16 DJ16 DJ17                       HJ02 HJ18                 5H030 AA01 AS20 BB01                 5H050 AA07 AA08 BA17 CA08 CA09                       CB07 CB08 CB09 CB29 GA10                       GA18 HA02 HA18

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウム遷移金属複合酸化物と含有する
正極と、炭素材料を含有する負極とを含有するリチウム
イオン二次電池において、前記リチウム遷移金属複合酸
化物が、下記一般式(1)で表され、且つ上限電圧4.
15〜4.4Vで使用することを特徴とするリチウムイ
オン二次電池 【化1】 LiXNiYMnZ(1-Y-Z)2 (1) (式中、Xは0<X≦1.2、Y及びZは0.7≦Y/
Z≦9、及び0≦(1−Y−Z)≦0.5、の関係を満
たす数を表し、Qは、第4周期の遷移金属、B、Al、
Ga、Zn、Be、Mg及びCaより選ばれる少なくと
も1種の元素を表す。)
1. A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode containing a lithium transition metal composite oxide and a negative electrode containing a carbon material, wherein the lithium transition metal composite oxide has the following general formula (1): Represented and upper limit voltage 4.
Lithium-ion secondary battery characterized by being used at 15 to 4.4 V. embedded image Li X Ni Y Mn Z Q (1-YZ) O 2 (1) (where X is 0 <X ≦ 1 .2, Y and Z are 0.7 ≦ Y /
It represents a number satisfying the relationship of Z ≦ 9 and 0 ≦ (1−Y−Z) ≦ 0.5, and Q is a transition metal of the fourth period, B, Al,
It represents at least one element selected from Ga, Zn, Be, Mg and Ca. )
【請求項2】 リチウム遷移金属複合酸化物と含有する
正極と、炭素材料を含有する負極とを含有するリチウム
イオン二次電池において、前記リチウム遷移金属複合酸
化物が、下記一般式(1)で表され、且つ電圧4.15
〜4.4Vまで充電されてなることを特徴とするリチウ
ムイオン二次電池 【化2】 LiXNiYMnZ(1-Y-Z)2 (1) (式中、Xは0<X≦1.2、Y及びZは0.7≦Y/
Z≦9、及び0≦(1−Y−Z)≦0.5、の関係を満
たす数を表し、Qは、第4周期の遷移金属、B、Al、
Ga、Zn、Be、Mg及びCaより選ばれる少なくと
も1種の元素を表す。)
2. A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode containing a lithium transition metal composite oxide and a negative electrode containing a carbon material, wherein the lithium transition metal composite oxide has the following general formula (1): Represented and voltage 4.15
Li-ion secondary battery characterized by being charged to up to 4.4 V. embedded image Li X Ni Y Mn Z Q (1-YZ) O 2 (1) (where X is 0 <X ≦ 1.2, Y and Z are 0.7 ≦ Y /
It represents a number satisfying the relationship of Z ≦ 9 and 0 ≦ (1−Y−Z) ≦ 0.5, and Q is a transition metal of the fourth period, B, Al,
It represents at least one element selected from Ga, Zn, Be, Mg and Ca. )
【請求項3】 元素Qが、Co、B、Al、V、Cr、
及びFeからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属
元素である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次
電池。
3. The element Q is Co, B, Al, V, Cr,
The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, which is at least one metal element selected from the group consisting of Fe and Fe.
【請求項4】 リチウム遷移金属複合酸化物と含有する
正極と、炭素材料を含有する負極とを含有するリチウム
イオン二次電池に対する充電方法において、前記リチウ
ム遷移金属複合酸化物が、下記一般式(1)で表され、
且つ上限電圧4.15〜4.4Vまで充電を行うことを
特徴とするリチウムイオン二次電池に対する充電方法。 【化3】 LiXNiYMnZ(1-Y-Z)2 (1) (式中、Xは0<X≦1.2、Y及びZは0.7≦Y/
Z≦9、及び0≦(1−Y−Z)≦0.5、の関係を満
たす数を表し、Qは、第4周期の遷移金属、B、Al、
Ga、Zn、Be、Mg及びCaより選ばれる少なくと
も1種の元素を表す。)
4. In a charging method for a lithium ion secondary battery containing a positive electrode containing a lithium transition metal composite oxide and a negative electrode containing a carbon material, the lithium transition metal composite oxide is represented by the following general formula ( Represented by 1),
In addition, a charging method for a lithium ion secondary battery is characterized in that charging is performed up to an upper limit voltage of 4.15 to 4.4V. Embedded image Li X Ni Y Mn Z Q (1-YZ) O 2 (1) (where X is 0 <X ≦ 1.2, Y and Z are 0.7 ≦ Y /
It represents a number satisfying the relationship of Z ≦ 9 and 0 ≦ (1−Y−Z) ≦ 0.5, and Q is a transition metal of the fourth period, B, Al,
It represents at least one element selected from Ga, Zn, Be, Mg and Ca. )
JP2002064279A 2002-03-08 2002-03-08 Lithium ion secondary battery and method of charging lithium ion secondary battery Pending JP2003264006A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002064279A JP2003264006A (en) 2002-03-08 2002-03-08 Lithium ion secondary battery and method of charging lithium ion secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002064279A JP2003264006A (en) 2002-03-08 2002-03-08 Lithium ion secondary battery and method of charging lithium ion secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003264006A true JP2003264006A (en) 2003-09-19

Family

ID=29197147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002064279A Pending JP2003264006A (en) 2002-03-08 2002-03-08 Lithium ion secondary battery and method of charging lithium ion secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003264006A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004055539A (en) * 2002-05-30 2004-02-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery and charging method thereof
WO2004082046A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-23 Seimi Chemical Co., Ltd. Positive electrode active material powder for lithium secondary battery
JP2005190874A (en) * 2003-12-26 2005-07-14 Yuasa Corp Lithium secondary battery and initial activation method thereof
JP2007095354A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Sanyo Electric Co Ltd Charge and discharge method of nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2008171661A (en) * 2007-01-11 2008-07-24 Nec Tokin Corp Lithium-ion secondary battery

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004055539A (en) * 2002-05-30 2004-02-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery and charging method thereof
WO2004082046A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-23 Seimi Chemical Co., Ltd. Positive electrode active material powder for lithium secondary battery
JP2005190874A (en) * 2003-12-26 2005-07-14 Yuasa Corp Lithium secondary battery and initial activation method thereof
JP2007095354A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Sanyo Electric Co Ltd Charge and discharge method of nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2008171661A (en) * 2007-01-11 2008-07-24 Nec Tokin Corp Lithium-ion secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8748036B2 (en) Non-aqueous secondary battery
JP5135913B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing the same, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
CN101510623B (en) Cathode and nonaqueous electrolyte battery
KR102321261B1 (en) Negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
CN107464933B (en) Anode active material for lithium secondary battery, anode including the same, and lithium secondary battery
US20070111102A1 (en) Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries, non-aqueous electrolyte secondary battery having the electrode, and method for producing negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP2005339970A (en) Positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4483253B2 (en) Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR101599322B1 (en) Rechargeable lithium battery controlled particle size ratio of positive electrode active material and active carbon
JP2009295465A (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery and manufacturing method
EP4216307A1 (en) Method for manufacturing positive electrode for lithium secondary battery and positive electrode for lithium secondary battery manufactured thereby
JP7165913B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN111048831A (en) Electrolyte for secondary battery and lithium secondary battery containing electrolyte
KR20220064385A (en) Composite graphite material and manufacturing method thereof, secondary battery and device
JP3633223B2 (en) Positive electrode active material, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4308571B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, production method thereof, and positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
JP2004299944A (en) Graphitic particles, production method thereof, lithium ion secondary battery and negative electrode material thereof
EP3531484B1 (en) Anode active material and preparation method therefor
JP4994628B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2003264006A (en) Lithium ion secondary battery and method of charging lithium ion secondary battery
JP2007031233A (en) Method for producing graphite material
US20240429389A1 (en) Negative electrode and secondary battery including the same
JP5001977B2 (en) Graphite particles, lithium ion secondary battery and negative electrode material thereof
JP2009054552A (en) Nonaqueous electrolyte battery and method for producing nonaqueous electrolyte battery
KR102161026B1 (en) Negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060623

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060704

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061031