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JP2008288112A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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JP2008288112A
JP2008288112A JP2007133551A JP2007133551A JP2008288112A JP 2008288112 A JP2008288112 A JP 2008288112A JP 2007133551 A JP2007133551 A JP 2007133551A JP 2007133551 A JP2007133551 A JP 2007133551A JP 2008288112 A JP2008288112 A JP 2008288112A
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secondary battery
electrolyte secondary
negative electrode
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JP2007133551A
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Japanese (ja)
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Yoshiaki Obana
良哲 尾花
Takashi Murakami
隆 村上
Takashi Tokunaga
敬士 徳永
Masayoshi Sagane
正芳 砂金
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

【課題】充放電容量が大きく、且つサイクル特性の劣化を抑制できる非水電解質二次電池を提供する。
【解決手段】電池缶1の内部に、帯状の正極2と負極3とがセパレータ4を介して巻回された巻回電極体20を有している。この非水電解質二次電池は、一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が4.30V以上4.45V以下の範囲内であり、正極2および電解質のうちの少なくとも何れかに、カルシウム塩が含まれているものである。
【選択図】図1
A non-aqueous electrolyte secondary battery having a large charge / discharge capacity and capable of suppressing deterioration of cycle characteristics is provided.
A battery can 1 has a wound electrode body 20 in which a strip-like positive electrode 2 and a negative electrode 3 are wound via a separator 4. In this non-aqueous electrolyte secondary battery, the open circuit voltage in a fully charged state per pair of positive electrode and negative electrode is in the range of 4.30 V to 4.45 V, and at least one of the positive electrode 2 and the electrolyte, It contains calcium salts.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、非水電解質二次電池に関する。さらに詳しくは、正極と負極とがセパレータを介して対抗配置された電池であって、且つ一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が4.30V以上である非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery. More specifically, a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are opposed to each other via a separator, and an open circuit voltage in a fully charged state per pair of the positive electrode and the negative electrode is 4.30 V or more. About.

近年、携帯電話、ビデオカメラ、ノートパーソナルコンピュータなどの携帯情報電子機器の普及に伴い、機器の高性能化、小型化、軽量化が急速に発展している。携帯情報電子機器に使用される電源には、使い捨ての一次電池や繰り返して使用出来る二次電池が用いられている。   In recent years, with the widespread use of portable information electronic devices such as mobile phones, video cameras, and notebook personal computers, the performance, size, and weight of the devices are rapidly developing. A disposable primary battery or a rechargeable secondary battery is used as a power source used for portable information electronic devices.

中でも携帯情報電子機器に使用される電源としては、経済性、高性能、小型軽量などの総合的なバランスの良さから、二次電池、特にリチウムイオン二次電池の需要が伸びている。携帯情報電子機器では、更なる高性能化および小型化が進められており、リチウムイオン二次電池に関しても高エネルギー密度化が要求されている。   Among them, as a power source used for portable information electronic devices, demand for secondary batteries, particularly lithium ion secondary batteries, is increasing due to a good balance of economy, high performance, small size and light weight. In portable information electronic devices, higher performance and smaller size are being promoted, and higher energy density is also required for lithium ion secondary batteries.

ところで、従来のリチウムイオン二次電池では、正極にコバルト酸リチウム、負極に炭素材料を用い、充電終止電圧は4.10V〜4.20Vとされている。このように充電終止電圧を設計したリチウムイオン二次電池では、正極に用いられるコバルト酸リチウムなどの正極活物質は、その理論容量に対して50%〜60%程度の容量を活用しているに過ぎない。   By the way, in the conventional lithium ion secondary battery, a lithium cobaltate is used for a positive electrode, a carbon material is used for a negative electrode, and a charge end voltage is 4.10V to 4.20V. In the lithium ion secondary battery designed with the end-of-charge voltage in this way, the positive electrode active material such as lithium cobaltate used for the positive electrode utilizes a capacity of about 50% to 60% with respect to its theoretical capacity. Not too much.

したがって、さらに充電電圧を上げることにより、残存容量を活用することが原理的には可能であり、実際に、充電時の上限電圧を4.30V以上にすることにより高エネルギー密度化を図れることが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, in principle, it is possible to utilize the remaining capacity by further increasing the charging voltage. In fact, it is possible to increase the energy density by setting the upper limit voltage during charging to 4.30 V or higher. It is known (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第03/0197131号パンフレットInternational Publication No. 03/0197131 Pamphlet

また、高エネルギー密度化のために、面積密度を厚くした場合、サイクル劣化が懸念される。これは、負極でのリチウムの拡散性が悪くなるために、負極表面上で金属Liが析出してしまい、析出したLiが電解液などの分解反応を促進してしまうことが考えられる。   Further, when the area density is increased for increasing the energy density, there is a concern about cycle deterioration. This is presumably because the lithium diffusibility at the negative electrode deteriorates, so that metal Li is deposited on the surface of the negative electrode, and the deposited Li promotes the decomposition reaction of the electrolytic solution and the like.

そこで、電解液に種々の添加剤を添加することによりその反応を抑制することが検討されている。例えば特許文献2では、電解液として、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)を添加したものを用いることが提案されている。   Therefore, it has been studied to suppress the reaction by adding various additives to the electrolytic solution. For example, Patent Document 2 proposes to use an electrolytic solution to which 4-fluoroethylene carbonate (FEC) is added.

特開2001−313075号公報JP 2001-313075 A

しかしながら、電池の充電終止電圧を従来の4.20Vよりも高めた電池においては、充放電サイクル試験中に、特に高温サイクルや高温連続充電時に電池の内部抵抗が上昇するといった問題があった。これは、例えば、正極中に含まれるフッ素を含むバインダ、電解質塩および電解液の分解などによって放電反応に伴い生成される遊離フッ素が、高温にさらされることで電解液中に多く生成し、Liを引き抜かれ不安定になった正極活物質を分解および溶出することや、負極リチウム上でLiFなどの分解皮膜を多量に生成するためと考えられる。   However, in a battery in which the end-of-charge voltage of the battery is higher than the conventional 4.20 V, there is a problem that the internal resistance of the battery increases during the charge / discharge cycle test, particularly during a high temperature cycle or high temperature continuous charge. This is because, for example, free fluorine generated in the discharge reaction due to decomposition of the binder containing fluorine contained in the positive electrode, electrolyte salt, and electrolytic solution is generated in the electrolytic solution by being exposed to high temperature, and Li This is considered to be because the positive electrode active material that has become unstable due to extraction of hydrogen is decomposed and eluted, and a large amount of decomposition film such as LiF is formed on the negative electrode lithium.

また、特に4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)およびジフルオロエチレンカーボネートのうちの少なくとも何れかを含む電解質を用いた電池では、室温でのサイクル特性が向上する傾向を示すが、一方で、高温サイクル特性の劣化が大きい傾向にあった。   In particular, batteries using an electrolyte containing at least one of 4-fluoroethylene carbonate (FEC) and difluoroethylene carbonate tend to improve the cycle characteristics at room temperature. There was a tendency for the deterioration to be large.

したがって、この発明の目的は、一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が4.30V以上4.45V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、充放電容量が大きく、且つサイクル特性の劣化を抑制できる非水電解質二次電池を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery in which the open circuit voltage in a fully charged state per pair of positive electrode and negative electrode is in the range of 4.30V to 4.45V, and the charge / discharge capacity is large, And it is providing the nonaqueous electrolyte secondary battery which can suppress deterioration of cycling characteristics.

上述した課題を解決するために、この発明は、
正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、電解質と、を有し、
一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が4.30V以上4.45V以下の範囲内であり、
正極および電解質のうちの少なくとも何れかに、カルシウム塩が含まれていること
を特徴とする非水電解質二次電池である。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides:
A positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and an electrolyte;
The open circuit voltage in a fully charged state per pair of positive and negative electrodes is in the range of 4.30V to 4.45V,
A nonaqueous electrolyte secondary battery characterized in that a calcium salt is contained in at least one of a positive electrode and an electrolyte.

この発明では、正極および電解質のうちの少なくとも何れかに含まれるカルシウム塩によって、遊離フッ素を捕捉し、遊離フッ素による過剰な正極活物質の分解および溶出を低減、並びに負極リチウム上でLiFなどの分解皮膜の生成を抑制できると考えられる。   In the present invention, the calcium salt contained in at least one of the positive electrode and the electrolyte captures free fluorine, reduces the decomposition and elution of excess positive electrode active material by the free fluorine, and decomposes LiF and the like on the negative electrode lithium. It is thought that the formation of the film can be suppressed.

この発明によれば、一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が4.30V以上4.45V以下の範囲内である非水電解質二次電池において、充放電容量が大きく、且つサイクル特性の劣化を抑制できる。   According to the present invention, in a nonaqueous electrolyte secondary battery in which an open circuit voltage in a fully charged state per pair of positive electrode and negative electrode is in a range of 4.30 V to 4.45 V, the charge / discharge capacity is large and the cycle is Deterioration of characteristics can be suppressed.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、この発明の一実施形態による非水電解質二次電池の構造を示す。この非水電解質二次電池は、例えば、電極反応物質としてリチウム(Li)を用いる、リチウムイオン二次電池である。   FIG. 1 shows the structure of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. This nonaqueous electrolyte secondary battery is, for example, a lithium ion secondary battery that uses lithium (Li) as an electrode reactant.

図1に示すように、この非水電解質二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶1の内部に、一対の帯状の正極2と帯状の負極3とセパレータ4とが巻回された巻回電極体20を有し、正極2および負極3は、セパレータ4を介して対向配置されている。   As shown in FIG. 1, the non-aqueous electrolyte secondary battery is a so-called cylindrical type, and a pair of strip-shaped positive electrode 2, strip-shaped negative electrode 3 and separator are formed inside a substantially hollow cylindrical battery can 1. 4, and the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are disposed to face each other with the separator 4 interposed therebetween.

ここで、正極2、負極3およびセパレータ4のそれぞれの幅は、例えば、セパレータ幅>負極幅>正極幅の関係とされる。充電時に正極2中のリチウムが負極3に回りこんで負極3においてデンドライト状に結晶成長したり、また、このデンドライト状の結晶が正極2に到達して内部短絡にいたるのを効果的に防止することができるからである。   Here, the width of each of the positive electrode 2, the negative electrode 3, and the separator 4 is, for example, in a relation of separator width> negative electrode width> positive electrode width. It effectively prevents lithium in the positive electrode 2 from flowing into the negative electrode 3 during charging and causing crystal growth in a dendrite shape in the negative electrode 3 and reaching the positive electrode 2 and causing an internal short circuit. Because it can.

電池缶1は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶1の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板5および絶縁板6がそれぞれ配置されている。   The battery can 1 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 1, a pair of insulating plates 5 and 6 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶1の開放端部には、電池蓋7と、この電池蓋7の内側に設けられた安全弁機構8および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficietnt;PTC素子)9とが、ガスケット10を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶1の内部は密閉されている。   At the open end of the battery can 1, a battery lid 7, a safety valve mechanism 8 and a thermal resistance element (PTC element) 9 provided inside the battery lid 7 are interposed via a gasket 10. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 1 is sealed.

電池蓋7は、例えば、電池缶1と同様の材料により構成されている。安全弁機構8は、熱感抵抗素子9を介して電池蓋7と電気的に接続されており、内部短絡または外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板11が反転して電池蓋7と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。   The battery lid 7 is made of, for example, the same material as the battery can 1. The safety valve mechanism 8 is electrically connected to the battery lid 7 via the heat sensitive resistance element 9, and the disk plate 11 is reversed when the internal pressure of the battery becomes a certain level or more due to an internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 7 and the wound electrode body 20 is cut off.

熱感抵抗素子9は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット10は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 9 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 10 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20の中心には、センターピン12が挿入されている。巻回電極体20の正極2には、例えばアルミニウム(Al)などからなる正極リード13が接続されており、負極3には、例えばニッケル(Ni)などからなる負極リード14が接続されている。正極リード13は、安全弁機構8に溶接されることにより電池蓋7と電気的に接続されており、負極リード14は、電池缶1に溶接され電気的に接続されている。   A center pin 12 is inserted in the center of the wound electrode body 20. A positive electrode lead 13 made of, for example, aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 2 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 14 made of, for example, nickel (Ni) or the like is connected to the negative electrode 3. The positive electrode lead 13 is electrically connected to the battery cover 7 by being welded to the safety valve mechanism 8, and the negative electrode lead 14 is welded and electrically connected to the battery can 1.

図2は、図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表したものである。図2に示すように、正極2は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体2Aの両面に正極活物質層2Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体2Aの片面のみに正極活物質層2Bが設けられた領域を備えるようにしてもよい。正極集電体2Aは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層2Bは、例えば、正極活物質として、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極材料を含んでいる。   FIG. 2 is an enlarged view of a part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the positive electrode 2 has a structure in which, for example, a positive electrode active material layer 2B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 2A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, a region where the positive electrode active material layer 2B is provided on only one surface of the positive electrode current collector 2A may be provided. The positive electrode current collector 2A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil. The positive electrode active material layer 2B includes, for example, a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) as a positive electrode active material.

負極3は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体3Aの両面に負極活物質層3Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体3Aの片面のみに負極活物質層3Bが設けられた領域を備えるようにしてもよい。負極集電体3Aは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。負極活物質層3Bは、負極活物質として、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されている。   The negative electrode 3 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 3B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 3A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, a region where the negative electrode active material layer 3B is provided on only one surface of the negative electrode current collector 3A may be provided. The negative electrode current collector 3A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil. The negative electrode active material layer 3B includes one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium (Li) as a negative electrode active material.

なお、この二次電池では、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極2の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極3にリチウム金属が析出しないようになっている。   In this secondary battery, the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) is larger than the electrochemical equivalent of the positive electrode 2, and the negative electrode 3 is charged with lithium during the charging. The metal is not deposited.

また、この二次電池は、完全充電時における開回路電圧(すなわち電池電圧)が4.30V以上4.45V以下の範囲内になるように設計されている。よって、完全充電時における開回路電圧が4.20Vの電池よりも、同じ正極活物質であっても、単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるので、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されており、これにより高いエネルギー密度が得られるようになっている。特に、完全充電時における開回路電圧が4.30V以上4.45V以下の範囲内とした場合に、実際上利用できる効果が高くなっている。   The secondary battery is designed so that the open circuit voltage (that is, the battery voltage) at the time of full charge is in the range of 4.30V to 4.45V. Therefore, even if the positive electrode active material is the same as that of the battery having an open circuit voltage of 4.20 V at the time of full charge, the amount of lithium released per unit mass is increased. Accordingly, the positive electrode active material and the negative electrode active material are increased accordingly. The amount is adjusted so that a high energy density can be obtained. In particular, when the open circuit voltage at the time of full charge is in the range of 4.30 V or more and 4.45 V or less, the effect that can be practically used is high.

[正極]
正極2は、正極活物質、導電剤および結着剤、さらにカルシウム塩などを含む正極合剤を、正極集電体2Aの表面に塗布して得ることができる。具体的には、正極2は、粉末状の正極活物質、導電剤、カルシウム塩、結着剤および結着剤の溶媒または分散楳からなる正極合剤スラリーを、例えばアルミニウム箔などの正極集電体2Aに塗工・乾燥およびプレス圧延せしめて、正極集電体2A上に正極活物質層2Bを形成することによって得ることができる。
[Positive electrode]
The positive electrode 2 can be obtained by applying a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive agent and a binder, and a calcium salt to the surface of the positive electrode current collector 2A. Specifically, the positive electrode 2 is made of a positive electrode active material, a conductive agent, a calcium salt, a binder, and a positive electrode current collector slurry such as an aluminum foil. It can be obtained by coating, drying and press rolling the body 2A to form the positive electrode active material layer 2B on the positive electrode current collector 2A.

この発明の一実施形態では、カルシウム塩を正極中に含むことで、電池の充電終止電圧を4.30V以上4.45V以下に高めた電池において、充放電サイクル特性を向上させることができる。特に、高温サイクル特性や高温連続充電時のサイクル維持率を向上させることができる。   In one embodiment of the present invention, by including a calcium salt in the positive electrode, charge / discharge cycle characteristics can be improved in a battery in which the end-of-charge voltage of the battery is increased to 4.30 V or more and 4.45 V or less. In particular, it is possible to improve the high temperature cycle characteristics and the cycle maintenance rate during high temperature continuous charging.

そのメカニズムは、完全には明らかではないが以下のように考えられる。電池の充電終止電圧が4.25Vよりも高くなると、Liを引き抜かれ不安定になった正極表面上での電解質塩の分解などが促進されることによって、放電反応に伴って生成する遊離フッ素が増大する。カルシウム塩は、この遊離フッ素と反応し、フッ化カルシウムのようなカルシウムとの化合物を形成することで、遊離フッ素を捕捉する。これにより、遊離フッ素を低減できるので、遊離フッ素による過剰な正極活物質の分解および溶出、負極リチウム上でLiFなどの分解皮膜の生成を抑制できると考えられる。   The mechanism is not completely clear, but is considered as follows. When the end-of-charge voltage of the battery is higher than 4.25 V, the decomposition of the electrolyte salt on the surface of the positive electrode, which has become unstable due to the extraction of Li, is promoted, so that free fluorine generated along with the discharge reaction is reduced. Increase. The calcium salt reacts with the free fluorine to form a compound with calcium such as calcium fluoride, thereby capturing the free fluorine. Thereby, since free fluorine can be reduced, it is thought that generation | occurrence | production of the decomposition | disassembly and elution of the excess positive electrode active material by free fluorine, and LiF etc. on negative electrode lithium can be suppressed.

なお、正極2中のカルシウム塩は、使用後の電池から正極2を取り出し、正極2中のカルシウム塩の化合物の状態を分析することで確認することができる。分析方法としては、例えば、粉末X線回折(XRD;X-ray diffraction)、飛行時間型2次イオン質量分析法(TOF-SIMS;Time of Flight secondary Ion Mass Spectrometry)などを用いることができる。   The calcium salt in the positive electrode 2 can be confirmed by taking out the positive electrode 2 from the used battery and analyzing the state of the calcium salt compound in the positive electrode 2. As the analysis method, for example, powder X-ray diffraction (XRD), time of flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), or the like can be used.

カルシウム塩としては、カルシウムの酸化物塩、炭酸塩、硫化物塩、リン酸塩、硝酸塩、水酸化物塩および有機物塩などを用いることができる。具体的には、酸化カルシウム(CaO)、炭酸カルシウム(CaCO3)、リン酸カルシウム(CaPO4)、硝酸カルシウム(Ca(NO32)、酢酸カルシウム(Ca(CH3COO)2)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、硫酸カルシウム(CaSO4)などを用いることができる。 Examples of calcium salts that can be used include calcium oxide salts, carbonate salts, sulfide salts, phosphate salts, nitrate salts, hydroxide salts, and organic salt salts. Specifically, calcium oxide (CaO), calcium carbonate (CaCO 3 ), calcium phosphate (CaPO 4 ), calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 ), calcium acetate (Ca (CH 3 COO) 2 ), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), calcium sulfate (CaSO 4 ), or the like can be used.

カルシウム塩の添加量としては、正極活物質に対し、0.1wt%以上2.0wt%以下が好ましい。電池の放電容量に影響を与えることなく、高いサイクル特性が得られるからである。0.1wt%未満では、遊離フッ素の量に対し十分でないおそれがある。また2.0wt%より大きい場合は、放電容量が低下するおそれがある。   The amount of calcium salt added is preferably 0.1 wt% or more and 2.0 wt% or less with respect to the positive electrode active material. This is because high cycle characteristics can be obtained without affecting the discharge capacity of the battery. If it is less than 0.1 wt%, the amount of free fluorine may not be sufficient. Moreover, when larger than 2.0 wt%, there exists a possibility that discharge capacity may fall.

正極活物質としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料を用いることができる。具体的に、正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物またはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウム(Li)と遷移金属元素と酸素(O)とを含むリチウム含有化合物が好ましく、中でも、遷移金属元素として、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)および鉄(Fe)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものであればより好ましい。   As the positive electrode active material, a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium can be used. Specifically, as the positive electrode material, for example, a lithium-containing compound such as lithium oxide, lithium phosphorus oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium is suitable, and a mixture of two or more of these is used. Also good. In order to increase the energy density, a lithium-containing compound containing lithium (Li), a transition metal element, and oxygen (O) is preferable. Among them, as the transition metal element, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn And at least one selected from the group consisting of iron (Fe).

このようなリチウム含有化合物としては、例えば、化I、より具体的には化IIで表された平均組成を有するリチム複合酸化物、化IIIで表された平均組成を有するリチウム複合酸化物を挙げることができる。   Examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having an average composition represented by chemical formula I, more specifically chemical formula II, and a lithium composite oxide having an average composition represented by chemical formula III. be able to.

(化I)
LipNi(1-q-r)MnqM1r(2-y)z
(式中、M1は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)を除く2族〜15族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Xは、酸素(O)以外の16族元素および17族元素のうち少なくとも1種を示す。p、q、y、zは、0≦p≦1.5、0≦q≦1.0、0≦r≦1.0、−0.10≦y≦0.20、0≦z≦0.2の範囲内の値である。)
(化II)
LiaCo1-bM2b2-c
(式中、M2はバナジウム(V)、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)および鉄(Fe)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。a、bおよびcの値は、0.9≦a≦1.1、0≦b≦0.3、−0.1≦c≦0.1の範囲内である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、aの値は完全放電状態における値を表している。)
(化III)
LiwNixCoyMnzM31-x-y-z2-v
(式中、M3はバナジウム(V)、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)および鉄(Fe)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。v、w、x、yおよびzの値は、−0.1≦v≦0.1、0.9≦w≦1.1、0<x<1、0<y<1、0<z<0.5、0≦1−x−y−zの範囲内である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、wの値は完全放電状態における値を表している。)
(Chemical I)
Li p Ni (1-qr) Mn q M1 r O (2-y) X z
(In the formula, M1 represents at least one element selected from Group 2 to Group 15 excluding nickel (Ni) and manganese (Mn). X represents Group 16 element and Group 17 element other than oxygen (O). P, q, y, and z are 0 ≦ p ≦ 1.5, 0 ≦ q ≦ 1.0, 0 ≦ r ≦ 1.0, −0.10 ≦ y ≦ 0. (20, 0 ≦ z ≦ 0.2)
(Chemical II)
Li a Co 1-b M2 b O 2-c
(Wherein M2 is vanadium (V), copper (Cu), zirconium (Zr), zinc (Zn), magnesium (Mg), aluminum (Al), gallium (Ga), yttrium (Y) and iron (Fe). Represents at least one of the group consisting of: values of a, b and c are 0.9 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.3, −0.1 ≦ c ≦ 0.1 Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of a represents the value in a fully discharged state.)
(Chemical III)
Li w Ni x Co y Mn z M3 1-xyz O 2-v
(Wherein M3 is vanadium (V), copper (Cu), zirconium (Zr), zinc (Zn), magnesium (Mg), aluminum (Al), gallium (Ga), yttrium (Y) and iron (Fe). It represents at least one of the group consisting of: v, w, x, y and z have values of −0.1 ≦ v ≦ 0.1, 0.9 ≦ w ≦ 1.1, 0 <x <. 1, 0 <y <1, 0 <z <0.5, 0 ≦ 1-xyz The composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of w is a complete discharge. Represents the value in the state.)

さらに、リチウム含有化合物としては、例えば、化IVで表されたスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、より具体的には、LidMn24(d≒1)などを挙げることができる。
(化IV)
LipMn2-qM4qrs
(式中、M4は、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。p、q、rおよびsは、0.9≦p≦1.1、0≦q≦0.6、3.7≦r≦4.1、0≦s≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、pの値は完全放電状態における値を表している。
Furthermore, examples of the lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a spinel structure represented by Formula IV, more specifically, Li d Mn 2 O 4 (d≈1). .
(Chemical IV)
Li p Mn 2-q M4 q O r F s
(In the formula, M4 is cobalt (Co), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe ), Copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W). q, r, and s are values within the range of 0.9 ≦ p ≦ 1.1, 0 ≦ q ≦ 0.6, 3.7 ≦ r ≦ 4.1, and 0 ≦ s ≦ 0.1. Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of p represents a value in a fully discharged state.

さらに、リチウム含有化合物としては、例えば、化V、より具体的には、化VIで表されたオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などを挙げることができ、さらに具体的には、LieFePO4(e≒1)などを挙げることができる。
(化V)
LiaM5bPO4
(式中、M5は、2族〜15族から選ばれる元素のうちの少なくとも一種を示す。a、bは、0≦a≦2.0、0.5≦b≦2.0の範囲内の値である。)
(化VI)
LitM6PO4
(式中、M6は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)およびジルコニウム(Zr)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。tは、0.9≦t≦1.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、tの値は完全放電状態における値を表している。)
Furthermore, examples of the lithium-containing compound may include, for example, a chemical compound V, more specifically, a lithium composite phosphate having an olivine type structure represented by chemical compound VI. e FePO 4 (e≈1).
(Chemical V)
Li a M5 b PO 4
(In the formula, M5 represents at least one element selected from Group 2 to Group 15. a and b are in the range of 0 ≦ a ≦ 2.0 and 0.5 ≦ b ≦ 2.0. Value.)
(Chemical VI)
Li t M6PO 4
(In the formula, M6 is cobalt (Co), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V ), Niobium (Nb), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W) and zirconium (Zr) T is a value within a range of 0.9 ≦ t ≦ 1.1, wherein the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of t represents a value in a fully discharged state. )

上述した正極材料の他にも、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、MnO2、V25、V613、NiS、MoSなどのリチウムを含まない無機化合物を挙げることができる。 In addition to the positive electrode materials described above, examples of positive electrode materials that can occlude and release lithium (Li) include inorganic materials such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS that do not contain lithium. A compound can be mentioned.

正極材料としては、中でも、高い充電電圧でも安定な構造を持つ正極材料が好ましい。このような正極材料は、これを正極活物質とする正極と、例えば炭素材料などを負極活物質とする負極と、を組み合わせるようにした、充電電圧が4.30V以上4.45V以下の高電圧で充電可能な非水電解質二次電池に適している。   As the positive electrode material, a positive electrode material having a stable structure even at a high charging voltage is preferable. Such a positive electrode material is a high voltage having a charging voltage of 4.30 V or more and 4.45 V or less, in which a positive electrode using this as a positive electrode active material and a negative electrode using, for example, a carbon material as a negative electrode active material are combined. Suitable for non-aqueous electrolyte secondary batteries that can be charged with

このような正極材料としては、例えば、以下の(a)〜(c)で説明する高い充電圧域において構造安定性を向上させるようになされた正極材料が挙げられる。   As such a positive electrode material, for example, a positive electrode material designed to improve the structural stability in a high charging pressure range described in the following (a) to (c) can be given.

(a)まず、例えば、特開昭62−90863号公報や特開平4−319260号公報に記載されているように、アルミニウム(Al)、スズ(Sn)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)などの異種元素を固溶させるようにした正極材料が挙げられる。 (A) First, as described in, for example, JP-A-62-90863 and JP-A-4-319260, aluminum (Al), tin (Sn), indium (In), magnesium (Mg) , And positive electrode materials in which different elements such as zirconium (Zr) and titanium (Ti) are dissolved.

(b)また、例えば、特開2002−100357号公報に記載されているように、リチウムコバルト複合酸化物に、リチウムニッケルマンガン複合酸化物などを少量混合させるようにした正極材料が挙げられる。 (B) Further, for example, as described in JP-A-2002-1003007, there is a positive electrode material in which a small amount of lithium nickel manganese composite oxide or the like is mixed with lithium cobalt composite oxide.

(c)さらに、例えば、リチウム複合酸化物粒子の少なくとも一部にリチウム(Li)と、ニッケル(Ni)と、マンガン(Mn)と、を含む酸化物よりなる被覆層が設けられたものが挙げられる。 (C) Further, for example, at least part of the lithium composite oxide particles is provided with a coating layer made of an oxide containing lithium (Li), nickel (Ni), and manganese (Mn). It is done.

ここで、被覆層は、正極材料の内側と異なる組成元素または組成比を有し、当該内側の表面の少なくとも一部を被覆する層である。上述のようにリチウム(Li)と、ニッケル(Ni)と、マンガン(Mn)とを含む酸化物により被覆層が設けられている場合には、被覆層におけるニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)の濃度は、深さ方向において変化しており、マンガン(Mn)の濃度は、複合酸化物粒子側の内層部よりも、その反対側の外層部の方が高くなっているのが好ましい。このように外層部におけるマンガンの濃度を、被覆層の平均組成よりも高くすることにより、充放電効率をより向上させることができるからである。   Here, a coating layer is a layer which has a composition element or composition ratio different from the inner side of positive electrode material, and coat | covers at least one part of the inner surface. As described above, when the coating layer is provided by an oxide containing lithium (Li), nickel (Ni), and manganese (Mn), nickel (Ni) and manganese (Mn) in the coating layer The concentration varies in the depth direction, and the manganese (Mn) concentration is preferably higher in the outer layer portion on the opposite side than in the inner layer portion on the composite oxide particle side. This is because the charge / discharge efficiency can be further improved by making the manganese concentration in the outer layer portion higher than the average composition of the coating layer.

なお、被覆層とは、被覆層が設けられたリチウム複合酸化物粒子の表面から内部に向かって構成元素の濃度変化を調べた場合に、その濃度変化が実質的に見られなくなるまでの領域をいう。被覆層が設けられたリチウム複合酸化物粒子におけるニッケルおよびマンガンの表面から内部に向かう濃度変化は、例えば、被覆層が設けられたリチウム複合酸化物粒子をスパッタリングなどにより削りながらその組成をオージェ電子分光分析(Auger Electron Spectroscopy ;AES)あるいはSIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry ;二次イオン質量分析)により測定することが可能である。また、被覆層が設けられたリチウム複合酸化物粒子を酸性溶液中などでゆっくり溶解させ、その溶出分の時間変化を誘導結合高周波プラズマ(Inductively Coupled Plasma;ICP)分光分析などにより測定することも可能である。   Note that the coating layer refers to a region until the concentration change is substantially not observed when the concentration change of the constituent element is examined from the surface to the inside of the lithium composite oxide particles provided with the coating layer. Say. Concentration change from the surface of nickel and manganese in the lithium composite oxide particles provided with the coating layer to the inside, for example, by cutting the lithium composite oxide particles provided with the coating layer by sputtering etc. It can be measured by analysis (Auger Electron Spectroscopy; AES) or SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry). It is also possible to slowly dissolve lithium composite oxide particles with a coating layer in an acidic solution, etc., and measure the change over time of the elution by inductively coupled plasma (ICP) spectroscopy. It is.

被覆層におけるニッケル(Ni)とマンガン(Mn)との組成比は、ニッケル(Ni):マンガン(Mn)のモル比で、95:5から20:80の範囲内であることが好ましく、90:10から30:70の範囲内であればより好ましい。マンガン(Mn)の量が多いと被覆層におけるリチウム(Li)の吸蔵量が低下し、容量が低下してしまうと共に、電気抵抗が増大してしまい、マンガン(Mn)の量が少ないと充放電効率を十分に向上させることができないからである。   The composition ratio of nickel (Ni) and manganese (Mn) in the coating layer is preferably a molar ratio of nickel (Ni): manganese (Mn) in the range of 95: 5 to 20:80, 90: More preferably, it is within the range of 10 to 30:70. When the amount of manganese (Mn) is large, the amount of occlusion of lithium (Li) in the coating layer decreases, the capacity decreases, and the electrical resistance increases. When the amount of manganese (Mn) is small, charge / discharge This is because the efficiency cannot be sufficiently improved.

被覆層の酸化物には、さらに、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、タングステン(W)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、ニオブ(Nb)、カルシウム(Ca)およびストロンチウム(Sr)からなる群のうちの少なくとも1種が構成元素として含まれていてもよい。正極材料の安定性をより向上させることができると共に、リチウムイオンの拡散性をより向上させることができるからである。   The oxide of the coating layer further includes magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), From copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), tungsten (W), zirconium (Zr), yttrium (Y), niobium (Nb), calcium (Ca) and strontium (Sr) At least one of the group may be included as a constituent element. This is because the stability of the positive electrode material can be further improved and the diffusibility of lithium ions can be further improved.

例えば、リチウム複合酸化物の少なくとも一部に被覆層が設けられた正極材料としては、特開2000−164214号公報、特開2000−195517号公報に記載されているように、コバルト酸リチウムなどのリチウム複合酸化物粒子よりなる芯粒子の表面に、スピネル構造有するマンガン酸リチウムあるいはニッケルコバルト複合酸化物などのリチウム複合酸化物粒子よりなる微粒子を被覆するようにした複合粒子などが挙げられる。   For example, as a positive electrode material in which a coating layer is provided on at least a part of a lithium composite oxide, as described in JP 2000-164214 A and JP 2000-195517 A, lithium cobalt oxide or the like can be used. Examples include composite particles in which the surface of core particles made of lithium composite oxide particles is coated with fine particles made of lithium composite oxide particles such as lithium manganate having a spinel structure or nickel cobalt composite oxide.

具体的には、例えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMn24、LixCo1-yy2、LixNi1-yy2、LxMn1-yy2(但し、Mは、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、ビスマス(Bi)、ホウ素(B)から選ばれる少なくとも1種の元素を表し、xは0<x≦1.2、yは0<y<1である)で表されるリチウム含有化合物のいずれかよりなる芯粒子の表面を、これらリチウム含有化合物のいずれかよりなる微粒子で被覆した複合粒子などである。 Specifically, for example, Li x CoO 2, Li x NiO 2, Li x Mn 2 O 4, Li x Co 1-y M y O 2, Li x Ni 1-y M y O 2, L x Mn 1 -y M y O 2 (where, M is titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), aluminum (Al), cobalt (Co), nickel (Ni ), Copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), bismuth (Bi), boron (B), x represents 0 <x ≦ 1.2, and y represents 0 <Y <1), which is a composite particle obtained by coating the surface of a core particle made of any one of the lithium-containing compounds with fine particles made of any of these lithium-containing compounds.

リチウム複合酸化物粒子よりなる芯粒子の表面に、リチウム複合酸化物の微粒子を被覆させる方法としては、例えば、高速気流中衝撃法が挙げられる。高速気流中衝撃法とは、高速気流中に、粉体と微粒子とが均一に混合されたミクスチャーを分散し、衝撃操作を繰り返し行うことで、粉体に機械的熱的エネルギーを与えるようにしたものである。この作用によって粉体表面に微粒子が均一に付着した状態となり粉体が表面改質される。   Examples of the method of coating the surface of the core particle made of the lithium composite oxide particles with the lithium composite oxide fine particles include a high-speed air impact method. In the high-speed airflow impact method, a mixture of powder and fine particles uniformly mixed in a high-speed airflow is dispersed, and the impact operation is repeated to give mechanical and thermal energy to the powder. Is. By this action, fine particles are uniformly attached to the powder surface, and the surface of the powder is modified.

正極活物質層2Bは、必要に応じて導電剤を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、黒鉛、ケッチェンブラックなどの炭素系材料を用いることができる。   The positive electrode active material layer 2B may contain a conductive agent as necessary. As the conductive agent, for example, a carbon-based material such as acetylene black, graphite, or ketjen black can be used.

正極活物質層2Bに含まれる結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはフッ化ビニリデンの共重合体若しくはこれらの変性物、ポリテトラフルオロエチレンまたは共重合体、ポリアクリロニトリルおよびポリアクリル酸エステルなどを主成分とするアクリル系樹脂などが用いられる。特に、ポリフッ化ビニリデンは、耐久性、特に耐膨潤性に優れているので好ましい。   Examples of the binder contained in the positive electrode active material layer 2B include polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride or a modified product thereof, polytetrafluoroethylene or a copolymer, polyacrylonitrile, polyacrylic acid ester, and the like. An acrylic resin or the like mainly composed of is used. In particular, polyvinylidene fluoride is preferable because it is excellent in durability, particularly swelling resistance.

フッ化ビニリデンの共重合体としては、より具体的には、例えばフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、または、上記例示した共重合体に、さらに、他のエチレン性不飽和モノマーを共重合したものなどを挙げることができる。なお、共重合可能なエチレン性不飽和モノマーとしては、より具体的には、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン、ブタジエン、スチレン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルピリジン、グリシジルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレートまたはメチルビニルエーテルなどを挙げることができる。   More specifically, examples of the vinylidene fluoride copolymer include a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, a vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, and a vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer. , Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, or a copolymer obtained by further copolymerizing another ethylenically unsaturated monomer with the above exemplified copolymer. More specific examples of the copolymerizable ethylenically unsaturated monomer include, for example, acrylic ester, methacrylic ester, vinyl acetate, acrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, butadiene, styrene, N- Examples include vinyl pyrrolidone, N-vinyl pyridine, glycidyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, and methyl vinyl ether.

重合体は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよく、さらに、このような固有粘度の範囲外にある重合体または他の結着剤を混合して用いてもよい。   One type of polymer may be used alone, or a plurality of types may be used in combination. Further, a polymer or other binder outside the range of such intrinsic viscosity may be mixed. It may be used.

重合体の正極活物質層2Bにおける含有量としては、好ましくは、0.5wt%以上7.0wt%以下の範囲内であり、より好ましくは、1.2wt%以上4.0wt%以下の範囲内である。重合体の含有量が少ないと、結着性が十分ではなく、正極活物質などを正極集電体2Aに結着させるのが難しくなるからである。また、重合体の含有量が多いと、電子伝導性およびイオン伝導性の低い重合体が正極活物質を被覆してしまい、充放電効率が低下してしまうからである。   The content of the polymer in the positive electrode active material layer 2B is preferably in the range of 0.5 wt% to 7.0 wt%, more preferably in the range of 1.2 wt% to 4.0 wt%. It is. This is because if the content of the polymer is small, the binding property is not sufficient, and it becomes difficult to bind the positive electrode active material or the like to the positive electrode current collector 2A. Moreover, when there is much content of a polymer, it is because a polymer with low electron conductivity and ion conductivity will coat | cover a positive electrode active material, and charge / discharge efficiency will fall.

[負極]
負極3は、負極活物質、導電剤および結着剤などを混合して得られた負極合剤を、負極集電体3Aの表面に塗布し、負極活物質層3Bを設けて得ることができる。
[Negative electrode]
The negative electrode 3 can be obtained by applying a negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material, a conductive agent, a binder, and the like to the surface of the negative electrode current collector 3A and providing the negative electrode active material layer 3B. .

[負極活物質]
負極活物質としては、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な負極材料を用いることができる。リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維または活性炭などの炭素材料を挙げることができる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどを挙げることができる。ここで、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としては、ポリアセチレンまたはポリピロールなどがある。これらの炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができるとともに、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。さらに、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
[Negative electrode active material]
As the negative electrode active material, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) can be used. Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, and organic polymers. Examples thereof include carbon materials such as compound fired bodies, carbon fibers, and activated carbon. Among these, examples of the coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Here, the organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature. Some are classified as carbonizable carbon. Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole. These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Further, non-graphitizable carbon is preferable because excellent characteristics can be obtained. Furthermore, a battery having a low charge / discharge potential, specifically, a battery having a charge / discharge potential close to that of lithium metal is preferable because a high energy density of the battery can be easily realized.

負極材料として、炭素材料を用いる場合には、負極3に対する正極2の合剤面積密度比(正極合剤面積密度/負極合剤面積密度)は、1.90以上2.15以下の範囲内が好ましい。合剤面積密度比が2.15より大きいと、負極3の表面に金属リチウムが析出してしまい、充放電効率または安全性などが低下してしまうからである。また、合剤面積密度比が1.90より小さいと、電極反応物質であるリチウム(Li)との反応に関与しない負極材料が増加してしまい、エネルギー密度が低下してしまうからである。   When a carbon material is used as the negative electrode material, the mixture area density ratio of the positive electrode 2 to the negative electrode 3 (positive electrode mixture area density / negative electrode mixture area density) is in the range of 1.90 to 2.15. preferable. This is because when the mixture area density ratio is larger than 2.15, metallic lithium is deposited on the surface of the negative electrode 3 and charge / discharge efficiency or safety is lowered. Moreover, when the mixture area density ratio is smaller than 1.90, the negative electrode material not involved in the reaction with lithium (Li) as the electrode reactant increases, and the energy density decreases.

さらに、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料を挙げることができる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料とともに用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができるとともに、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。   Furthermore, as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li), it is possible to insert and extract lithium (Li), and at least one of a metal element and a metalloid element is a constituent element. Can be included. This is because a high energy density can be obtained by using such a material. In particular, the use with a carbon material is more preferable because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained.

この負極材料は、金属元素または半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、合金には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物またはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   This negative electrode material may be a single element or an alloy or a compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. Note that alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. Some of the structures include a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a mixture of two or more of them.

この負極材料を構成する金属元素または半金属元素としては、例えば、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)または白金(Pt)を挙げることができる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Examples of the metal element or metalloid element constituting the negative electrode material include magnesium (Mg), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), and germanium (Ge). ), Tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium, yttrium (Y), palladium (Pd) or platinum (Pt). These may be crystalline or amorphous.

中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における4B族の金属元素または半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)およびスズ(Sn)の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素(Si)およびスズ(Sn)は、リチウム(Li)を吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。   Among these, as the negative electrode material, a material containing a 4B group metal element or a semimetal element in the short-period type periodic table as a constituent element is preferable, and at least one of silicon (Si) and tin (Sn) is particularly preferable. It is included as an element. This is because silicon (Si) and tin (Sn) have a large ability to occlude and release lithium (Li), and a high energy density can be obtained.

スズ(Sn)の合金としては、例えば、スズ(Sn)以外の第2の構成元素として、ケイ素(Si)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)、およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものを挙げることができる。ケイ素(Si)の合金としては、例えば、ケイ素(Si)以外の第2の構成元素として、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものを挙げることができる。   As an alloy of tin (Sn), for example, as a second constituent element other than tin (Sn), silicon (Si), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr) The thing containing at least 1 sort can be mentioned. As an alloy of silicon (Si), for example, as a second constituent element other than silicon (Si), tin (Sn), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr). The thing containing 1 type can be mentioned.

スズ(Sn)の化合物またはケイ素(Si)の化合物としては、例えば、酸素(O)または炭素(C)を含むものを挙げることができ、スズ(Sn)またはケイ素(Si)に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。   Examples of the compound of tin (Sn) or the compound of silicon (Si) include those containing oxygen (O) or carbon (C), and in addition to tin (Sn) or silicon (Si), The second constituent element may be included.

さらに、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、他の金属化合物または高分子材料を挙げることができる。他の金属化合物としては、MnO2、V25、V613などの酸化物、NiS、MoSなどの硫化物、またはLiN3などのリチウム窒化物を挙げることができる。他の高分子材料としては、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどを挙げることができる。 Further, examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) include other metal compounds or polymer materials. Examples of other metal compounds include oxides such as MnO 2 , V 2 O 5 , and V 6 O 13 , sulfides such as NiS and MoS, and lithium nitrides such as LiN 3 . Examples of other polymer materials include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

負極活物質層3Bは、必要に応じて導電剤および結着剤を含んでいてもよい。結着剤には、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の何れを用いてもよいが、熱可塑性樹脂が好ましい。結着剤として使用可能な熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらはNaイオンなどによる架橋体であってもよい。   The negative electrode active material layer 3B may contain a conductive agent and a binder as necessary. As the binder, any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be used, but a thermoplastic resin is preferable. Examples of the thermoplastic resin that can be used as the binder include polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). , Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) , Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer Examples thereof include a copolymer, an ethylene-methyl acrylate copolymer, and an ethylene-methyl methacrylate copolymer. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these may be a crosslinked body by Na ions or the like.

導電剤は、電池内で化学的に安定な電子伝導性材料であれば何でもよい。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などの黒鉛類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、銅、ニッケルなどの金属粉末類、ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。導電剤の添加量は、特に限定されないが、負極合剤に含まれる活物質粒子に対して、1wt%〜30wt%が好ましく、1wt%〜10wt%がより好ましい。   The conductive agent may be any electron conductive material that is chemically stable in the battery. For example, graphite such as natural graphite (flaky graphite, etc.), graphite such as artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, and conductive such as carbon fiber and metal fiber For example, conductive fibers, metal powders such as copper and nickel, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Although the addition amount of a electrically conductive agent is not specifically limited, 1 wt%-30 wt% are preferable with respect to the active material particle contained in a negative electrode mixture, and 1 wt%-10 wt% are more preferable.

[セパレータ]
セパレータ4は、例えば、基材層と、表面層とを有している。表面層は、正極2に対向する側の面の少なくとも一部、より好ましくは、正極2に対向する側の全面、さらに好ましくは両面に設けられている。基材層としては、例えば、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
[Separator]
The separator 4 has, for example, a base material layer and a surface layer. The surface layer is provided on at least a part of the surface facing the positive electrode 2, more preferably on the entire surface facing the positive electrode 2, and more preferably on both surfaces. As a base material layer, it is comprised by the porous film made from synthetic resins, such as a polypropylene or polyethylene, for example, It may be set as the structure which laminated | stacked these 2 or more types of porous films.

中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は、ショート防止効果に優れ、且つシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特に、ポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、且つ電気化学的安定性にも優れているので、基材層を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンまたはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化することで用いることができる。   Among these, a porous film made of polyolefin is preferable because it is excellent in short-circuit prevention effect and can improve the safety of the battery due to the shutdown effect. In particular, polyethylene is preferable as a material constituting the base material layer because it can obtain a shutdown effect within a range of 100 ° C. or higher and 160 ° C. or lower and is excellent in electrochemical stability. Polypropylene is also preferred, and any other resin having chemical stability can be used by copolymerizing or blending with polyethylene or polypropylene.

表面層は、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、アラミドおよびポリプロピレンのうちの少なくとも1種を含んで構成されている。これにより、化学的安定性が向上し、微小ショートの発生による充放電効率の低下が抑制されるようになっている。なお、表面層をポリプロピレンにより形成する場合には、基材層をポリプロピレンにより形成し単層としてもよい。   The surface layer includes at least one of polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, aramid, and polypropylene. Thereby, chemical stability improves and the fall of charging / discharging efficiency by generation | occurrence | production of a micro short circuit is suppressed. In addition, when forming a surface layer with a polypropylene, it is good also considering a base material layer as a single layer by forming with a polypropylene.

正極2に対向する側の表面層の厚みは、0.1μm以上10μm以下の範囲内が好ましい。厚みが薄いと微小ショートの発生を抑制する効果が低く、厚みが厚いとイオン伝導性が低下してしまうと共に体積容量が低下してしまうからである。   The thickness of the surface layer facing the positive electrode 2 is preferably in the range of 0.1 μm or more and 10 μm or less. This is because if the thickness is small, the effect of suppressing the occurrence of micro-shorts is low, and if the thickness is large, the ion conductivity decreases and the volume capacity decreases.

セパレータ4の孔径は、正極2または負極3からの溶出物などが透過しない範囲とするのが好ましく、具体的には、0.01μm以上1μm以下の範囲内が好ましい。また、セパレータ4の厚みは、例えば、10μm以上300μm以下の範囲内が好ましく、15μm以上30μm以下の範囲内がより好ましい。セパレータ4の厚みが薄いと、ショートが発生してしまうことがあり、厚みが厚いと、正極材料の充填量が低下してしまうからである。セパレータ4の空孔率は、電子およびイオンの透過性、素材または厚みにより決定されるが、一般には、30%以上80%以下の範囲内であり、より好ましくは35%以上50%以下の範囲内である。空孔率が低いとイオン伝導性が低下してしまい、空孔率が高いとショートが発生することがあるからである。   The pore diameter of the separator 4 is preferably in a range in which the eluate from the positive electrode 2 or the negative electrode 3 does not permeate, and specifically in the range of 0.01 μm or more and 1 μm or less. Moreover, the thickness of the separator 4 is preferably in the range of 10 μm or more and 300 μm or less, and more preferably in the range of 15 μm or more and 30 μm or less. This is because if the separator 4 is thin, a short circuit may occur. If the separator 4 is thick, the filling amount of the positive electrode material decreases. The porosity of the separator 4 is determined by electron and ion permeability, material, or thickness, but is generally in the range of 30% to 80%, more preferably in the range of 35% to 50%. Is within. This is because if the porosity is low, the ion conductivity is lowered, and if the porosity is high, a short circuit may occur.

[電解質]
電解質は、液状の溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩と、を含むようにした電解液である。溶媒としては、炭酸エチレンまたは炭酸プロピレンなどの環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。
[Electrolytes]
The electrolyte is an electrolytic solution containing a liquid solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent. As the solvent, cyclic carbonates such as ethylene carbonate or propylene carbonate can be used, and it is preferable to use one of ethylene carbonate and propylene carbonate, particularly a mixture of both. This is because the cycle characteristics can be improved.

また、溶媒としては、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルまたは炭酸メチルプロピルなどの鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。   As the solvent, in addition to these cyclic carbonates, it is preferable to use a mixture of chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or methyl propyl carbonate. This is because high ionic conductivity can be obtained.

さらに、溶媒としては、フッ素置換された環状カーボネートが含まれていることが好ましい。負極3に薄くかつ均一な被膜を形成することができ、サイクル特性をより向上させることができるからである。なお、電解液に、フッ素置換された環状カーボネートが含まれるようにすると、充電終止電圧を4.30V以上に高めた非水電解質二次電池では、遊離フッ素の増加による高温サイクル特性の劣化が懸念されるが、一実施形態では、正極2に含ませるようにしたカルシウム塩によって、遊離フッ素を捕捉するように作用し、遊離フッ素を低減できると考えられるので、高温サイクル特性の劣化を抑制できる。すなわち、正極2中にカルシウム塩を含ませるようにし、且つ電解液中にフッ素置換された環状カーボネートを含ませるようにすると、室温および高温でのサイクル特性の向上という相乗的な効果が得られる。   Further, the solvent preferably contains a fluorine-substituted cyclic carbonate. This is because a thin and uniform film can be formed on the negative electrode 3 and the cycle characteristics can be further improved. In addition, if the electrolyte contains a cyclic carbonate substituted with fluorine, there is a concern about deterioration of high-temperature cycle characteristics due to an increase in free fluorine in the nonaqueous electrolyte secondary battery in which the end-of-charge voltage is increased to 4.30 V or more. However, in one embodiment, it is considered that the calcium salt that is included in the positive electrode 2 acts to capture free fluorine and the free fluorine can be reduced, so that deterioration of high-temperature cycle characteristics can be suppressed. That is, when the positive electrode 2 contains a calcium salt and the electrolytic solution contains a fluorine-substituted cyclic carbonate, a synergistic effect of improving the cycle characteristics at room temperature and high temperature can be obtained.

フッ素置換された環状カーボネートとしては、例えば、炭酸エチレンの水素の少なくと何れかをフッ素で置換した化合物などが挙げられ、例えば4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート[例えば、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート]が好ましい。中でも、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)は、負極3に薄く且つ均一な被膜を形成し、サイクル特性をより向上させることができるのでより好ましい。   Examples of the fluorine-substituted cyclic carbonate include a compound obtained by substituting at least one of hydrogen of ethylene carbonate with fluorine. For example, 4-fluoroethylene carbonate (FEC), difluoroethylene carbonate [for example, 4,5 -Difluoroethylene carbonate (DFEC), 4,4-difluoroethylene carbonate] is preferable. Among these, 4-fluoroethylene carbonate (FEC) is more preferable because it can form a thin and uniform film on the negative electrode 3 and can further improve the cycle characteristics.

フッ素置換された環状カーボネートの含有量は、電解液において、0.5wt%以上25wt%以下であることが好ましい。0.5wt%未満であるとサイクル特性の向上効果が少なくなるおそれがあり、また25wt%を超えると、負極上で過剰に分解され充放電効率が低下してしまうおそれがあるからである。   The content of the fluorine-substituted cyclic carbonate is preferably 0.5 wt% or more and 25 wt% or less in the electrolytic solution. This is because if it is less than 0.5 wt%, the effect of improving the cycle characteristics may be reduced, and if it exceeds 25 wt%, it may be excessively decomposed on the negative electrode and the charge / discharge efficiency may be reduced.

さらに、溶媒としては、炭酸ビニレンが含まれていることが好ましい。含有量は、電解液において0.1wt%以上10wt%以下であることが好ましい。0.1wt%未満であるとサイクル特性の向上効果が少なくなるおそれがあり、また10wt%を超えると、負極上で過剰に分解され充放電効率が低下してしまうおそれがあるからである。   Furthermore, it is preferable that vinylene carbonate is contained as the solvent. The content is preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less in the electrolytic solution. This is because if it is less than 0.1 wt%, the effect of improving the cycle characteristics may be reduced, and if it exceeds 10 wt%, it may be excessively decomposed on the negative electrode and the charge / discharge efficiency may be reduced.

さらに、溶媒としては、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、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、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドまたはリン酸トリメチルなどを含むようにしてもよい。   Further, as the solvent, butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate Methyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropironitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N-dimethylimidazolidinone, Nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide or trimethyl phosphate may be included.

電解質塩は、LiPF6を含んでいる。LiPF6を用いることにより電解液のイオン伝導性を高くすることができるからである。LiPF6の濃度は、電解液において、0.1mol/kg以上2.0mol/kg以下の範囲内であることが好ましい。この範囲内でイオン伝導性をより高くすることができるからである。 The electrolyte salt contains LiPF 6 . This is because the ion conductivity of the electrolyte can be increased by using LiPF 6 . The concentration of LiPF 6 is preferably in the range of 0.1 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less in the electrolytic solution. This is because the ion conductivity can be further increased within this range.

電解質塩としては、これらの電解質塩に加えて、他の電解質塩を混合して用いてもよい。他の電解質塩としては、例えば、LiAsF6、LiClO4、LiB(C654、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiN(SO2CF3)(SO225)、LiN(SO2CF3)(SO237)、LiN(SO2CF3)(SO249)、LiC(SO2CF33、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、あるいはLiBrなどが挙げられる。他の電解質塩は、1種を単独で混合して用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。 As the electrolyte salt, in addition to these electrolyte salts, other electrolyte salts may be mixed and used. Examples of other electrolyte salts include LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 2 F 5), LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 3 F 7), LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, or LiBr. Other electrolyte salts may be used alone or in combination of two or more.

また、電解質塩は、アニオン中心となるB(ホウ素)原子に対して酸素原子を介してカルボニル基またはスルホニル基である電子求引性の有機置換基が結合した有機リチウム塩を含んでいても良い。   Further, the electrolyte salt may contain an organic lithium salt in which an electron-withdrawing organic substituent which is a carbonyl group or a sulfonyl group is bonded to a B (boron) atom serving as an anion center via an oxygen atom. .

アニオン中心となるB(ホウ素)原子に対して酸素原子を介してカルボニル基またはスルホニル基である電子求引性の有機置換基が結合した有機リチウム塩としては具体的に以下のものである。   Specific examples of the organic lithium salt in which an electron-withdrawing organic substituent which is a carbonyl group or a sulfonyl group is bonded to a B (boron) atom serving as an anion center via an oxygen atom are as follows.

アニオン中心となるIII族bからV族bの原子は、B(ホウ素)、N(窒素)、P(リン)、Ga(ガリウム)、Al(アルミニウム)、Si(ケイ素)などのいずれでも良いが、結合数を考慮するとIII族bからIV族bの原子が好ましく、特にIII族bの原子が好ましい。アニオン中心となる原子としては、B(ホウ素)が最も適している。   The group III b to V group b atoms that are the anion centers may be any of B (boron), N (nitrogen), P (phosphorus), Ga (gallium), Al (aluminum), Si (silicon), and the like. In view of the number of bonds, the group IIIb to group IVb atoms are preferable, and the group IIIb atom is particularly preferable. B (boron) is most suitable as the atom serving as the anion center.

すなわち、ホウ素(B)は、原子量が10.8と小さいうえに、有機物に含まれる元素としては酸素(O)やチッ素(N)よりも多い4本の結合が可能であり、酸素原子を介して多くの電子求引性を有する有機置換基と結合できる能力を持っているからである。   That is, boron (B) has an atomic weight as small as 10.8, and more than four oxygen (O) and nitrogen (N) can be bonded as an element contained in organic matter. This is because it has the ability to bond to many organic substituents having electron withdrawing properties.

アニオン中心の原子と電子求引性の有機置換基とを直接結合させずに、その間に酸素原子を介在させているのは、酸素原子の電気陰性度が高く、酸素原子がアニオン中心の原子を安定化させる上に、2本しか結合を持たないため、立体障害が少ない状態で電子求引性の有機置換基を結合させ得るからである。そして、電子求引性の有機置換基はアニオン中心の原子に対して酸素原子を介して電子を求引し、アニオン中心の原子の電子密度を低下させて、アニオン中心から電子を取り出しにくくすることによって、アニオンが酸化されるのを防止する。   An oxygen atom is interposed between the anion-centered atom and the electron-withdrawing organic substituent directly, and the oxygen atom has a high electronegativity. In addition, since only two bonds are present for stabilization, an electron-withdrawing organic substituent can be bound in a state with little steric hindrance. And the electron-withdrawing organic substituent attracts electrons to the anion-centered atom through an oxygen atom, lowers the electron density of the anion-centered atom, and makes it difficult to take out the electron from the anion-center. Prevents the anion from being oxidized.

電子求引性の有機置換基としては、例えば、カルボニル基、スルホニル基、アミノ基、シアノ基、ハロゲン化アルキル基などがある。中でも、カルボニル基、スルホニル基は、容易に合成できる点から適している。   Examples of the electron withdrawing organic substituent include a carbonyl group, a sulfonyl group, an amino group, a cyano group, and a halogenated alkyl group. Among these, a carbonyl group and a sulfonyl group are suitable because they can be easily synthesized.

上記のような有機リチウム塩の具体例としては、たとえば、LiBXX′やLiBF2X〔ここで、X、X′はB(ホウ素)原子に結合する酸素を有する電子求引性の有機置換基で、たとえば、X、X′=−O−C(=O)−(CRR’)n−C(=O)−O−、−O−S(=O)−O−(CRR’)n−O−S(=O)−O−であり、nは、0〜5までの整数、R、R′はアルキル基またはH(水素)原子、フッ素(F)、塩素(Cl)などのハロゲン原子である〕、が挙げられる。中でも、好ましいのは、化1で表されるリチウムビスオキサレートボレート、化2で表されるリチウムジフルオロオキサレートボレートである。   Specific examples of the organic lithium salt as described above include, for example, LiBXX ′ and LiBF2X [where X and X ′ are electron-withdrawing organic substituents having oxygen bonded to B (boron) atoms, for example, , X, X ′ = — O—C (═O) — (CRR ′) n—C (═O) —O—, —O—S (═O) —O— (CRR ′) n—O—S (= O) —O—, n is an integer from 0 to 5, and R and R ′ are alkyl groups or halogen atoms such as H (hydrogen) atom, fluorine (F), chlorine (Cl), etc.] . Among these, lithium bisoxalate borate represented by Chemical Formula 1 and lithium difluorooxalate borate represented by Chemical Formula 2 are preferable.

Figure 2008288112
Figure 2008288112

Figure 2008288112
Figure 2008288112

この非水電解質二次電池は、例えば、以下に説明するようにして製造することができる。まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、カルシウム塩と、フッ化ビニリデンを成分として含む重合体と、を混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体2Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層2Bを形成し、正極2を形成する。   This non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured as described below, for example. First, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, a calcium salt, and a polymer containing vinylidene fluoride as components are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is mixed with N-methyl-2- A paste-like positive electrode mixture slurry is prepared by dispersing in a solvent such as pyrrolidone. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 2 </ b> A, the solvent is dried, and the positive electrode active material layer 2 </ b> B is formed by compression molding with a roll press or the like, thereby forming the positive electrode 2.

次に、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体3Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層3Bを形成し、負極3を作製する。   Next, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to form a paste-like negative electrode mixture Make a slurry. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 3A, the solvent is dried, and the negative electrode active material layer 3B is formed by compression molding with a roll press machine or the like, and the negative electrode 3 is manufactured.

次に、正極集電体2Aに正極リード13を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体3Aに負極リード14を溶接などにより取り付ける。その後、正極2と負極3とをセパレータ4を介して巻回し、正極リード13の先端部を安全弁機構8に溶接するとともに、負極リード14の先端部を電池缶1に溶接して、巻回した正極2および負極3を一対の絶縁板5、6で挟み電池缶1の内部に収納する。   Next, the positive electrode lead 13 is attached to the positive electrode current collector 2A by welding or the like, and the negative electrode lead 14 is attached to the negative electrode current collector 3A by welding or the like. Thereafter, the positive electrode 2 and the negative electrode 3 were wound through the separator 4, and the tip of the positive electrode lead 13 was welded to the safety valve mechanism 8, and the tip of the negative electrode lead 14 was welded to the battery can 1 and wound. The positive electrode 2 and the negative electrode 3 are sandwiched between a pair of insulating plates 5 and 6 and stored in the battery can 1.

正極2および負極3を電池缶1の内部に収納した後、電解液を電池缶1の内部に注入し、セパレータ4に含浸させる。その後、電池缶1の開口端部に電池蓋7、安全弁機構8および熱感抵抗素子9をガスケット10を介してかしめることにより固定する。以上により、図1に示すこの発明の一実施形態による非水電解質二次電池が製造される。   After the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are housed in the battery can 1, the electrolyte is injected into the battery can 1 and impregnated in the separator 4. Thereafter, the battery lid 7, the safety valve mechanism 8 and the heat sensitive resistance element 9 are fixed to the opening end of the battery can 1 by caulking through the gasket 10. As described above, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is manufactured.

この非水電解質二次電池では、例えば、充電を行うと、正極活物質層2Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して、負極活物質層3Bに含まれるリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料に吸蔵される。次に、放電を行うと、負極活物質層3B中のリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料に吸蔵されたリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層2Bに吸蔵される。   In this nonaqueous electrolyte secondary battery, for example, when charged, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 2B, and lithium contained in the negative electrode active material layer 3B can be occluded and released through the electrolytic solution. Occluded in possible negative electrode materials. Next, when discharge is performed, lithium ions occluded in the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium in the negative electrode active material layer 3B are released and inserted in the positive electrode active material layer 2B through the electrolytic solution. The

この発明の一実施形態による非水電解質二次電池では、完全充電時における開回路電圧を4.30V以上4.45以下の範囲内としたので、高いエネルギー密度を得る事ができる。また、正極2、負極3およびセパレータ4を備えた巻回電極体20の空間体積に対して適切に電解液量を調整し、且つ電解液中に炭酸ビニレンを含むようにするのが好ましい。これにより、充放電サイクル特性の劣化をより抑制できるからである。さらに、巻回電極体20の正極2、負極3、およびセパレータ4の幅が、セパレータ幅>負極幅>正極幅の関係にあるのが好ましく、これにより、より良好な充放電サイクル特性を得ることができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to one embodiment of the present invention, the open circuit voltage at the time of full charge is set in the range of 4.30 V to 4.45, so that a high energy density can be obtained. In addition, it is preferable that the amount of the electrolytic solution is appropriately adjusted with respect to the space volume of the wound electrode body 20 including the positive electrode 2, the negative electrode 3, and the separator 4, and vinylene carbonate is included in the electrolytic solution. This is because deterioration of charge / discharge cycle characteristics can be further suppressed. Furthermore, it is preferable that the widths of the positive electrode 2, the negative electrode 3, and the separator 4 of the spirally wound electrode body 20 have a relationship of separator width> negative electrode width> positive electrode width, and thereby obtain better charge / discharge cycle characteristics. Can do.

上述した一実施形態では、正極2中にカルシウム塩を含有させるようにしたものについて説明したが、この発明は、これに限定されるものではない。例えば、カルシウム塩を電解質中に含有させるようにしてもよく、また、正極および電解質の両方にカルシウム塩を含有させるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the positive electrode 2 is made to contain a calcium salt. However, the present invention is not limited to this. For example, a calcium salt may be included in the electrolyte, or a calcium salt may be included in both the positive electrode and the electrolyte.

以下に説明するようにして、サンプル1−1〜サンプル8−4の非水電解質二次電池を作製し、その特性を評価した。非水電解質二次電池は、図1および図2に示すものを作製した。   As described below, non-aqueous electrolyte secondary batteries of Sample 1-1 to Sample 8-4 were fabricated and their characteristics were evaluated. The nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 was produced.

<サンプル1−1〜サンプル1−20>
<サンプル1−1>
(正極活物質Iの作製)
まず、サンプル1−1の非水電解質二次電池に用いた正極活物質Iの作製方法について説明する。正極活物質Iは、以下に説明するようにして、粒径の異なる2種類のリチウム−コバルト複合酸化物[LiCo0.98Al0.01Mg0.012]を混合することにより作製した。
<Sample 1-1 to Sample 1-20>
<Sample 1-1>
(Preparation of positive electrode active material I)
First, the preparation method of the positive electrode active material I used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-1 will be described. The positive electrode active material I was prepared by mixing two types of lithium-cobalt composite oxides [LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ] having different particle diameters as described below.

まず、LiOHおよびCo0.98Al0.01Mg0.01(OH)2、で表される共沈水酸化物を、Li:遷移金属合計のモル比が1:1となるように乳鉢にて混合した。この混合物を、空気雰囲気通に800℃で12時間熱処理した後に粉砕し、BET(Brunauer Emmitt Teller)法による比表面積0.44m2/g、平均粒子径6.2μmのリチウム−コバルト複合酸化物(A)[LiCo0.98Al0.01Mg0.012]、およびBET法による比表面積0.20m2/g、平均粒子径16.7μmのリチウム−コバルト複合酸化物(B)[LiCo0.98Al0.01Mg0.012]を得た。この(A)および(B)を85:15の質量比で混ぜ合わせることで、正極活物質Iを得た。正極活物質IをCuKαによるX線回折分析したところR−3菱面体層状岩塩方構造であることがわかった。 First, a coprecipitated hydroxide represented by LiOH and Co 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 (OH) 2 was mixed in a mortar so that the molar ratio of Li: transition metals was 1: 1. The mixture was heat treated at 800 ° C. for 12 hours in an air atmosphere and then pulverized, and a lithium-cobalt composite oxide having a specific surface area of 0.44 m 2 / g and an average particle size of 6.2 μm (BET (Brunauer Emmitt Teller) method) A) [LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ] and a lithium-cobalt composite oxide (B) having a specific surface area of 0.20 m 2 / g and an average particle diameter of 16.7 μm by the BET method [LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ] was obtained. The positive electrode active material I was obtained by mixing (A) and (B) at a mass ratio of 85:15. When the positive electrode active material I was subjected to X-ray diffraction analysis using CuKα, it was found to be an R-3 rhombohedral layered rock salt structure.

(正極の作製)
まず、正極活物質Iと、導電剤としてケッチェンブラックと、結着剤としてポリフッ化ビニリデン、さらに、カルシウム塩として、酸化カルシウム(CaO)を混合して正極合剤を調製した。正極合剤におけるケッチェンブラックおよびポリフッ化ビニリデンの割合は同一とした。サンプル1−1では、酸化カルシウム(CaO)の添加量は1wt%である。
(Preparation of positive electrode)
First, a positive electrode mixture was prepared by mixing positive electrode active material I, ketjen black as a conductive agent, polyvinylidene fluoride as a binder, and calcium oxide (CaO) as a calcium salt. The ratio of ketjen black and polyvinylidene fluoride in the positive electrode mixture was the same. In Sample 1-1, the amount of calcium oxide (CaO) added is 1 wt%.

次に、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとし、厚み15μmの帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体2Aの両面に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層2Bを形成し正極2を作製した。次に、正極集電体21Aにニッケル製の正極リード25を取り付けた。   Next, the positive electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a positive electrode mixture slurry, which is applied to both sides of a positive electrode current collector 2A made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 15 μm, and dried. The positive electrode active material layer 2B was formed by compression molding with a roll press machine, and the positive electrode 2 was produced. Next, a positive electrode lead 25 made of nickel was attached to the positive electrode current collector 21A.

(負極の作製)
負極材料として、BET法による比表面積が3.0m2/gの黒鉛粉末96wt%と、導電剤として気相成長炭素繊維2wt%と、増粘剤・結着剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)1wt%、スチレンブタジエンゴム(SBR)1wt%を混合して負極合剤を調製した。次に、この負極合剤を溶剤であるイオン交換水に分散させて負極合剤スラリーとし、厚み8μmの帯状銅箔よりなる負極集電体3Aの両面に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して負極活物質層3Bを形成し負極3を作製した。
(Preparation of negative electrode)
As a negative electrode material, 96 wt% of graphite powder having a specific surface area of 3.0 m 2 / g by BET method, 2 wt% of vapor grown carbon fiber as a conductive agent, and 1 wt% of carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener / binder Then, 1 wt% of styrene butadiene rubber (SBR) was mixed to prepare a negative electrode mixture. Next, the negative electrode mixture is dispersed in ion-exchanged water as a solvent to form a negative electrode mixture slurry, which is applied to both sides of the negative electrode current collector 3A made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 8 μm and dried. The negative electrode active material layer 3B was formed by compression molding to produce the negative electrode 3.

ここで、負極活物質層3Bについて体積密度を調べたところ、1.70g/cm3であった。次に、負極集電体3Aにニッケル製の負極リード14を取り付けた。その際、正極材料と負極材料の量を調節し、完全充電時における開回路電圧が4.20Vとなり、負極3の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるように設計した。 Here, when the volume density of the negative electrode active material layer 3B was examined, it was 1.70 g / cm 3 . Next, a negative electrode lead 14 made of nickel was attached to the negative electrode current collector 3A. At that time, the amounts of the positive electrode material and the negative electrode material were adjusted so that the open circuit voltage at the time of full charge was 4.20 V, and the capacity of the negative electrode 3 was expressed by the capacity component due to insertion and extraction of lithium.

(電解液の調製)
電解液には、エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:56.6:5.0:1.0:19.2(EC:DMC:EMC:VC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製したものを用いた。
(Preparation of electrolyte)
The electrolyte solution, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC), and vinylene carbonate (VC), and LiPF 6 as an electrolyte salt, a 18.2: 56.6 : 5.0: 1.0: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: LiPF 6 ) prepared by mixing at a mass ratio.

(巻回電極体の作製)
正極2、負極3、20μmの厚みのセパレータ4を円筒状に巻くことで、巻回電極体20を作製した。具体的には、以下に説明するようにして作製した。
(Production of wound electrode body)
The wound electrode body 20 was produced by winding the positive electrode 2, the negative electrode 3, and the separator 4 having a thickness of 20 μm in a cylindrical shape. Specifically, it was produced as described below.

正極2および負極3をそれぞれ作製した後、微多孔質膜のセパレータ4を用意し、負極3、セパレータ4、正極2、セパレータ4の順に積層してこの積層体を渦巻状に多数回巻回し、ジェリーロール型の巻回電極体20を作製した。セパレータ4には、厚みが20μmであり、ポリエチレン層の両面にポリプロピレン層を設けた3層構造のものを用いた。   After each of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 was prepared, a microporous membrane separator 4 was prepared, and the negative electrode 3, the separator 4, the positive electrode 2, and the separator 4 were laminated in this order, and this laminate was wound many times in a spiral shape. A jelly roll type wound electrode body 20 was produced. The separator 4 has a thickness of 20 μm and has a three-layer structure in which a polypropylene layer is provided on both sides of a polyethylene layer.

帯状のセパレータ4、負極3および正極2の幅はセパレータ幅>負極幅>正極幅の関係になるにように巻回した。なお、このように巻回したのは、充電時に正極2中のリチウムが負極3に回りこんで負極3においてデンドライト状に結晶成長したり、また、このデンドライト状の結晶が正極2に到達して内部短絡にいたるのをさらに効果的に防止できるので、さらに良好な充放電サイクル特性が得られるようになるからである。正極2および負極3の電極長は、3.5φの巻き芯を用い、素子径17.40mmになるように調整した。   The strip-shaped separator 4, the negative electrode 3, and the positive electrode 2 were wound so that the width of the separator was greater than the negative electrode width> the positive electrode width. The reason for this winding is that lithium in the positive electrode 2 wraps around the negative electrode 3 during charging and crystal grows in a dendrite shape in the negative electrode 3, or the dendritic crystal reaches the positive electrode 2. This is because it is possible to more effectively prevent the internal short circuit, so that even better charge / discharge cycle characteristics can be obtained. The electrode lengths of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 were adjusted so as to have an element diameter of 17.40 mm using a 3.5φ winding core.

(電池の組み立て)
作製した巻回電極体20を一対の絶縁板5、6で挟み、負極リード14を電池缶11に溶接するとともに、正極リード13を安全弁機構8に溶接して、巻回電極体20を電池缶1の内部に収納した。そののち、電池缶1の内部に上記の電解液を注入し、ガスケット10を介して電池蓋7を電池缶1にかしめた。以上により、外径18mm、高さ65mmの円筒型の非水電解質二次電池を得た。
(Battery assembly)
The produced wound electrode body 20 is sandwiched between a pair of insulating plates 5 and 6, the negative electrode lead 14 is welded to the battery can 11, the positive electrode lead 13 is welded to the safety valve mechanism 8, and the wound electrode body 20 is attached to the battery can. 1 was stored inside. After that, the above electrolyte solution was injected into the battery can 1 and the battery lid 7 was caulked to the battery can 1 via the gasket 10. As described above, a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery having an outer diameter of 18 mm and a height of 65 mm was obtained.

<サンプル1−2>
完全充電時の開回路電圧が4.30Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−1と同様にして、サンプル1−2の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-2>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-2 was fabricated in the same manner as Sample 1-1, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.30V.

<サンプル1−3>
完全充電時の開回路電圧が4.35Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−1と同様にして、サンプル1−3の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-3>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-3 was produced in the same manner as Sample 1-1, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.35V.

<サンプル1−4>
完全充電時の開回路電圧が4.45Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−1と同様にして、サンプル1−4の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-4>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-4 was fabricated in the same manner as Sample 1-1, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.45V.

<サンプル1−5>
完全充電時の開回路電圧が4.50Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−1と同様にして、サンプル1−5の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-5>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-5 was fabricated in the same manner as Sample 1-1, except that the open circuit voltage at the time of full charge was designed to be 4.50V.

<サンプル1−6>
正極合剤にCaOを加えなかった点以外は、サンプル1−1と同様にして、サンプル1−6の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-6>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-6 was produced in the same manner as Sample 1-1, except that CaO was not added to the positive electrode mixture.

<サンプル1−7>
完全充電時の開回路電圧が4.30Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−6と同様にして、サンプル1−7の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-7>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-7 was fabricated in the same manner as Sample 1-6, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.30V.

<サンプル1−8>
完全充電時の開回路電圧が4.35Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−6と同様にして、サンプル1−8の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-8>
A non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-8 was fabricated in the same manner as Sample 1-6, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.35V.

<サンプル1−9>
完全充電時の開回路電圧が4.45Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−6と同様にして、サンプル1−9の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-9>
A non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-9 was fabricated in the same manner as Sample 1-6 except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.45V.

<サンプル1−10>
完全充電時の開回路電圧が4.50Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−6と同様にして、サンプル1−10の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-10>
A non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-10 was fabricated in the same manner as Sample 1-6 except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.50V.

<サンプル1−11>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:51.6:5.0:1.0:5.0:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が5wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−1と同様にして、サンプル1−11の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-11>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 51.6: 5.0: 1.0: 5.0: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ) -A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-11 was produced in the same manner as Sample 1-1, except that an electrolytic solution containing 5 wt% of fluoroethylene (FEC) was used.

<サンプル1−12>
完全充電時の開回路電圧が4.30Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−11と同様にして、サンプル1−12の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-12>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-12 was fabricated in the same manner as Sample 1-11 except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.30V.

<サンプル1−13>
完全充電時の開回路電圧が4.35Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−11と同様にして、サンプル1−13の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-13>
A non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-13 was fabricated in the same manner as Sample 1-11 except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.35V.

<サンプル1−14>
完全充電時の開回路電圧が4.45Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−11と同様にして、サンプル1−14の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-14>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-14 was fabricated in the same manner as Sample 1-11 except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.45 V.

<サンプル1−15>
完全充電時の開回路電圧が4.50Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−11と同様にして、サンプル1−15の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-15>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-15 was fabricated in the same manner as Sample 1-11 except that the open circuit voltage during full charge was 4.50V.

<サンプル1−16>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:51.6:5.0:1.0:5.0:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が5wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−6と同様にして、サンプル1−16の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-16>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 51.6: 5.0: 1.0: 5.0: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ) -A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-16 was produced in the same manner as Sample 1-6, except that an electrolytic solution containing 5 wt% of fluoroethylene (FEC) was used.

<サンプル1−17>
完全充電時の開回路電圧が4.30Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−16と同様にして、サンプル1−17の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-17>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-17 was fabricated in the same manner as Sample 1-16, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.30V.

<サンプル1−18>
完全充電時の開回路電圧が4.35Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−16と同様にして、サンプル1−17の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-18>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-17 was fabricated in the same manner as Sample 1-16, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.35V.

<サンプル1−19>
完全充電時の開回路電圧が4.45Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−16と同様にして、サンプル1−19の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-19>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-19 was fabricated in the same manner as Sample 1-16, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.45V.

<サンプル1−20>
完全充電時の開回路電圧が4.50Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−16と同様にして、サンプル1−20の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 1-20>
A non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 1-20 was fabricated in the same manner as Sample 1-16 except that the open circuit voltage at the time of full charge was designed to be 4.50V.

<サンプル2−1〜サンプル2−10>
<サンプル2−1>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、電解質塩としてのLiPF6を18.2:56.6:5.0:1.0:19.2(EC:DMC:EMC:VC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−1の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-1 to Sample 2-10>
<Sample 2-1>
Ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC), and vinylene carbonate (VC), and LiPF 6 as an electrolyte salt, a 18.2: 56.6: 5.0: Sample 2 in the same manner as Sample 1-13 except that an electrolyte prepared by mixing at a mass ratio of 1.0: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: LiPF 6 ) was used. A non-aqueous electrolyte secondary battery of -1 was produced.

<サンプル2−2>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:56.55:5.0:1.0:0.05:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が0.05wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−2の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-2>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 56.55: 5.0: 1.0: 0.05: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ) -A non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-2 was fabricated in the same manner as Sample 1-13, except that an electrolytic solution containing 0.05 wt% of fluoroethylene (FEC) was used.

<サンプル2−3>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:51.6:5.0:1.0:0.50:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が0.50wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−3の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-3>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 51.6: 5.0: 1.0: 0.50: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ) -A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-3 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that an electrolyte solution containing 0.50 wt% of fluoroethylene (FEC) was used.

<サンプル2−4>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:55.6:5.0:1.0:1.0:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が1wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−4の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-4>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 55.6: 5.0: 1.0: 1.0: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ) -A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-4 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that an electrolytic solution containing 1 wt% of fluoroethylene (FEC) was used.

<サンプル2−5>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:53.6:5.0:1.0:3:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が3wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−5の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-5>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 53.6: 5.0: 1.0: 3: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ), an electrolyte prepared by mixing at a mass ratio, that is, 4-fluoro A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-5 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that an electrolyte solution containing 3 wt% of ethylene (FEC) was used.

<サンプル2−6>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:46.6:5.0:1.0:10:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が10wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−6の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-6>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 46.6: 5.0: 1.0: 10: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ) electrolyte solution prepared by mixing at a mass ratio, that is, 4-fluoro A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-6 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that an electrolyte solution containing 10 wt% of ethylene (FEC) was used.

<サンプル2−7>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:31.6:5.0:1.0:25:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が25wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−7の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-7>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 31.6: 5.0: 1.0: 25: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ), an electrolyte prepared by mixing at a mass ratio, that is, 4-fluoro A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-7 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that an electrolyte solution containing 25 wt% ethylene (FEC) was used.

<サンプル2−8>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4−フルオロエチレン(FEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:26.6:5.0:1.0:30:19.2(EC:DMC:EMC:VC:FEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4−フルオロエチレン(FEC)が30wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−8の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-8>
18.2 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4-fluoroethylene (FEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. : 26.6: 5.0: 1.0: 30: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: FEC: LiPF 6 ) electrolyte solution prepared by mixing at a mass ratio, that is, 4-fluoro A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-8 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that an electrolyte solution containing 30 wt% of ethylene (FEC) was used.

<サンプル2−9>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:55.6:5.0:1.0:1.0:19.2(EC:DMC:EMC:VC:DFEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4,5−ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)が1.0wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−9の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-9>
Ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4,5-difluoroethylene carbonate (DFEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. Electrolyte prepared by mixing at a mass ratio of 18.2: 55.6: 5.0: 1.0: 1.0: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: DFEC: LiPF 6 ) That is, a nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-9 was produced in the same manner as Sample 1-13 except that an electrolyte solution containing 1.0 wt% of 4,5-difluoroethylene carbonate (DFEC) was used. .

<サンプル2−10>
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、炭酸ビニレン(VC)と、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)と、電解質塩としてのLiPF6と、を18.2:53.6:5.0:1.0:3.0:19.2(EC:DMC:EMC:VC:DFEC:LiPF6)の質量比で混合するようにして作製した電解液、すなわち4,5−ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)が3wt%の電解液を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル2−10の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 2-10>
Ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), 4,5-difluoroethylene carbonate (DFEC), and LiPF 6 as an electrolyte salt. Electrolyte prepared by mixing at a mass ratio of 18.2: 53.6: 5.0: 1.0: 3.0: 19.2 (EC: DMC: EMC: VC: DFEC: LiPF 6 ) That is, a nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 2-10 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that an electrolyte solution containing 3 wt% of 4,5-difluoroethylene carbonate (DFEC) was used.

(サンプル3−1〜サンプル3−11)
<サンプル3−1>
正極合剤にCaOを0.05wt%加えた点以外は、サンプル1−8と同様にして、サンプル3−1の非水電解質二次電池を作製した。
(Sample 3-1 to Sample 3-11)
<Sample 3-1>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-1 was produced in the same manner as Sample 1-8, except that 0.05 wt% of CaO was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−2>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を0.1wt%加えた点以外は、サンプル1−8と同様にして、サンプル3−2の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-2>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-2 was fabricated in the same manner as Sample 1-8, except that 0.1 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−3>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を0.5wt%加えた点以外は、サンプル1−8と同様にして、サンプル3−3の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-3>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-3 was fabricated in the same manner as Sample 1-8, except that 0.5 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−4>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を2wt%加えた点以外は、サンプル1−8と同様にして、サンプル3−4の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-4>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-4 was fabricated in the same manner as Sample 1-8, except that 2 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−5>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を3wt%加えた点以外は、サンプル1−8と同様にして、サンプル3−5の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-5>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-5 was produced in the same manner as Sample 1-8, except that 3 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−6>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を0.05wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル3−6の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-6>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-6 was fabricated in the same manner as Sample 1-18, except that 0.05 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−7>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を0.1wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル3−7の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-7>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-7 was produced in the same manner as Sample 1-18, except that 0.1 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−8>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を0.5wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル3−8の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-8>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-8 was produced in the same manner as Sample 1-18, except that 0.5 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−9>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を2wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル3−9の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-9>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-9 was produced in the same manner as Sample 1-18, except that 2 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル3−10>
正極合剤に酸化カルシウム(CaO)を3wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル3−10の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 3-10>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 3-10 was produced in the same manner as Sample 1-18, except that 3 wt% of calcium oxide (CaO) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル4−1〜サンプル4−5>
<サンプル4−1>
正極合剤に炭酸カルシウム(CaCO3)を1wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル4−1の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 4-1 to Sample 4-5>
<Sample 4-1>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 4-1 was produced in the same manner as Sample 1-18, except that 1 wt% of calcium carbonate (CaCO 3 ) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル4−2>
正極合剤にリン酸カルシウム(CaPO4)を1wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル4−2の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 4-2>
A non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 4-2 was produced in the same manner as Sample 1-18, except that 1 wt% of calcium phosphate (CaPO 4 ) was added to the positive electrode mixture.

<サンプル4−3>
正極合剤に硝酸カルシウム〔Ca(NO32〕を1wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル4−3の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 4-3>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 4-3 was fabricated in the same manner as Sample 1-18, except that 1 wt% of calcium nitrate [Ca (NO 3 ) 2 ] was added to the positive electrode mixture.

<サンプル4−4>
正極合剤に酢酸カルシウム〔Ca(CH3COO)2〕を1wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル4−4の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 4-4>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 4-4 was produced in the same manner as Sample 1-18, except that 1 wt% of calcium acetate [Ca (CH 3 COO) 2 ] was added to the positive electrode mixture.

<サンプル4−5>
正極合剤に水酸化カルシウム〔Ca(OH)2〕を1wt%加えた点以外は、サンプル1−18と同様にして、サンプル4−5の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 4-5>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 4-5 was produced in the same manner as Sample 1-18, except that 1 wt% of calcium hydroxide [Ca (OH) 2 ] was added to the positive electrode mixture.

<サンプル5−1〜サンプル5−3>
<サンプル5−1>
セパレータとしてポリエチレン(PE)を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル5−1の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 5-1 to Sample 5-3>
<Sample 5-1>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 5-1 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that polyethylene (PE) was used as the separator.

<サンプル5−2>
セパレータとして、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)と、ポリエチレン(PE)と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを順次積層した3層積層セパレータ(PVDF/PE/PVDF)を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル5−2の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 5-2>
Sample 1-13, except that a three-layer laminated separator (PVDF / PE / PVDF) in which polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene (PE), and polyvinylidene fluoride (PVDF) were sequentially laminated was used as the separator. In the same manner as described above, a non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 5-2 was produced.

<サンプル5−3>
セパレータとして、アラミドと、ポリエチレン(PE)と、アラミドとを順次積層した3層積層セパレータ(アラミド/PE/アラミド)を用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル5−3の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 5-3>
Sample 5-3 was prepared in the same manner as Sample 1-13, except that a three-layer laminated separator (aramid / PE / aramid) in which aramid, polyethylene (PE), and aramid were sequentially laminated was used as the separator. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced.

<サンプル6−1〜サンプル6−2>
<サンプル6−1>
完全充電時の開回路電圧が4.45Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル6−1の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 6-1 to Sample 6-2>
<Sample 6-1>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 6-1 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.45V.

<サンプル6−2>
正極活物質として、以下に説明するようにして作製した正極活物質IIを用いた点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル6−2の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 6-2>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 6-2 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that the positive electrode active material II produced as described below was used as the positive electrode active material.

(正極活物質IIの作製)
正極活物質と、平均粒子径が1μmの粒子径を有する酸化ニッケルおよび酸化マンガンと、を96:2:2の質量比で混合し、ホソカワミクロン社製メカノフュージョンシステムを利用して、乾式混合を行い、ニッケル酸化物およびマンガン酸化物を正極活物質Iに被覆した。次に、これを950℃、10時間、空気中で焼成した。以上によりニッケル酸化物およびマンガン酸化物で正極活物質の表面を覆った構造を持つ正極活物質IIを得た。なお、作製した正極活物質IIの平均粒子径を測定したところ、正極活物質Iの平均粒子径と大きな違いが見られなかった。
(Preparation of positive electrode active material II)
A positive electrode active material and nickel oxide and manganese oxide having an average particle diameter of 1 μm are mixed at a mass ratio of 96: 2: 2, and dry mixing is performed using a mechanofusion system manufactured by Hosokawa Micron. The positive electrode active material I was coated with nickel oxide and manganese oxide. Next, this was baked in air at 950 ° C. for 10 hours. Thus, a positive electrode active material II having a structure in which the surface of the positive electrode active material was covered with nickel oxide and manganese oxide was obtained. In addition, when the average particle diameter of the produced positive electrode active material II was measured, a big difference with the average particle diameter of the positive electrode active material I was not seen.

<サンプル6−3>
完全充電時の開回路電圧が4.45Vとなるように設計した点以外は、サンプル6−2と同様にして、サンプル6−3の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 6-3>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 6-3 was fabricated in the same manner as Sample 6-2, except that the open circuit voltage during full charge was designed to be 4.45V.

<サンプル7−1>
酸化カルシウム(CaO)を正極合剤に添加せず、電解液中に添加するようにした点、完全充電時の開回路電圧が4.45Vとなるように設計した点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル7−1の非水電解質二次電池を作製した。なお、酸化カルシウムの添加量は、電池内部に添加する酸化カルシウム量として、正極2中に0.5wt%と同様になるように加えた。
<Sample 7-1>
Sample 1-13, except that calcium oxide (CaO) was not added to the positive electrode mixture, but was added to the electrolyte solution, and the open circuit voltage at the time of full charge was designed to be 4.45V. In the same manner as described above, a non-aqueous electrolyte secondary battery of Sample 7-1 was produced. In addition, the addition amount of calcium oxide was added so that it might become the same as 0.5 wt% in the positive electrode 2 as the amount of calcium oxide added inside a battery.

<サンプル8−1〜サンプル8−4>
<サンプル8−1>
面積密度比が1.90となるように調整した点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル8−1の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 8-1 to Sample 8-4>
<Sample 8-1>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 8-1 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that the area density ratio was adjusted to 1.90.

<サンプル8−2>
面積密度比が2.06となるように調整した点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル8−2の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 8-2>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 8-2 was fabricated in the same manner as Sample 1-13, except that the area density ratio was adjusted to 2.06.

<サンプル8−3>
面積密度比が2.15となるように調整した点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル8−3の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 8-3>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 8-3 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that the area density ratio was adjusted to 2.15.

<サンプル8−4>
面積密度比が2.20となるように調整した点以外は、サンプル1−13と同様にして、サンプル8−4の非水電解質二次電池を作製した。
<Sample 8-4>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of Sample 8-4 was produced in the same manner as Sample 1-13, except that the area density ratio was adjusted to 2.20.

作製したサンプル1−1〜サンプル8−4の非水電解質二次電池について以下に説明するようにして、初期充放電試験およびサイクル評価試験を行った。   As described below, the prepared non-aqueous electrolyte secondary batteries of Sample 1-1 to Sample 8-4 were subjected to an initial charge / discharge test and a cycle evaluation test.

(初期充放電)
サンプル1−1〜サンプル8−4の非水電解質二次電池について、25℃で、0.1Cに相当する電流で、それぞれ表1〜表8に示す充電上限電圧で定電流−定電圧充電(CCCV充電)を行った後、45℃で2日間充電保管を行い、その後、0.2Cに相当する電流で、3.0Vになるまで放電を行った。
(Initial charge / discharge)
About the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Sample 1-1 to Sample 8-4, constant current-constant voltage charging (at the upper limit voltage shown in Tables 1 to 8 at 25 ° C. and a current corresponding to 0.1 C) (CCCV charging), the battery was stored at 45 ° C. for 2 days, and then discharged at a current corresponding to 0.2 C until 3.0 V was reached.

次に、表1〜表8に示す充電上限電圧と3.0Vの範囲で充放電を5回繰り返した。充電条件は、CCCV充電で0.5C相当の電流を用いた。放電は0.2Cに相当する一定電流(CC放電)で、3.0Vになるまで行った。そしてこの5サイクルの平均放電容量を、定格放電容量とした。   Next, charging / discharging was repeated 5 times within the range of the charging upper limit voltage and 3.0 V shown in Tables 1 to 8. As a charging condition, a current equivalent to 0.5 C was used in CCCV charging. Discharging was performed at a constant current (CC discharge) corresponding to 0.2 C until 3.0 V was reached. And the average discharge capacity of these 5 cycles was made into the rated discharge capacity.

(サイクル評価試験)
サンプル1−1〜サンプル8−4の非水電解質二次電池について、充放電を行い、5サイクル目の放電容量および300サイクル目の放電容量維持率を測定した。その際、充電は0.7Cで表1〜表8に示す上限電圧まで定電圧定電流充電をしたのち、表1〜表8に示す上限電圧で充電電流が50mAに減衰するまで行い、放電は0.5Cの一定電流で端子電圧が3.0Vに達するまで行った。
(Cycle evaluation test)
The nonaqueous electrolyte secondary batteries of Sample 1-1 to Sample 8-4 were charged and discharged, and the discharge capacity at the fifth cycle and the discharge capacity retention ratio at the 300th cycle were measured. At that time, after charging at a constant voltage and constant current at 0.7 C up to the upper limit voltage shown in Tables 1 to 8, the charging current is reduced to 50 mA at the upper limit voltage shown in Tables 1 to 8, and discharging is performed. The test was performed at a constant current of 0.5 C until the terminal voltage reached 3.0V.

300サイクル目の容量維持率は、3サイクル目の放電容量に対する300サイクル目の放電容量の比率(300サイクル目の放電容量/3サイクル目の放電容量)×100(%)として求めた。室温サイクル試験は、25℃の恒温槽内において行った。高温サイクルは、45℃の恒温槽内で行った。   The capacity retention rate at the 300th cycle was determined as the ratio of the discharge capacity at the 300th cycle to the discharge capacity at the 3rd cycle (discharge capacity at the 300th cycle / discharge capacity at the 3rd cycle) × 100 (%). The room temperature cycle test was performed in a constant temperature bath at 25 ° C. The high temperature cycle was performed in a constant temperature bath at 45 ° C.

サンプル1−1〜サンプル1−20の試験結果を表1に示す。なお、表1中に示す面積密度比は、以下に説明するようにして求めたものである。   Table 1 shows the test results of Sample 1-1 to Sample 1-20. The area density ratio shown in Table 1 was determined as described below.

まず、電極(正極または負極)を15φの円状で合剤と集電体を一体としたまま打ち抜き、その質量Aを測定した。次に、別途、集電体のみを15φの円状で打ち抜き、その質量Bを測定した。以上により、測定した質量Aおよび質量Bについて、下記式(1)、(式2)を用いて面積密度比を求めた。
式(1)
電極の合剤面積密度=(質量A−質量B)/(7.5×7.5×3.14)
式(2)
面積密度比=(正極の合剤面積密度)/(負極の合剤面積密度)
(サンプル2−1〜サンプル8−4についても同様)
First, an electrode (positive electrode or negative electrode) was punched out in a 15φ circular shape with the mixture and current collector integrated, and the mass A was measured. Next, separately, only the current collector was punched out in a circular shape of 15φ, and its mass B was measured. From the above, the area density ratio was determined for the measured mass A and mass B using the following formulas (1) and (formula 2).
Formula (1)
Electrode mixture area density = (mass A−mass B) / (7.5 × 7.5 × 3.14)
Formula (2)
Area density ratio = (positive electrode mixture area density) / (negative electrode mixture area density)
(Same for Sample 2-1 to Sample 8-4)

Figure 2008288112
Figure 2008288112

表1に示すように、完全充電時の開回路電圧を4.20Vに設計したサンプル1−1と、サンプル1−6との比較によると、酸化カルシウム(CaO)の有無に関係なく、室温サイクル、高温サイクルで大きな容量維持率の変化は見られなかった。   As shown in Table 1, according to a comparison between Sample 1-1 designed to have an open circuit voltage of 4.20 V during full charge and Sample 1-6, the room temperature cycle is performed regardless of the presence or absence of calcium oxide (CaO). In the high temperature cycle, no significant change in capacity retention rate was observed.

しかしながら、完全充電時の開回路電圧を、4.30V以上4.45V以下に設計したサンプル1−2〜サンプル1−4と、サンプル1−7〜サンプル1−9との比較によると、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率は、酸化カルシウム(CaO)が添加された正極を用いたサンプル1―2〜サンプル1−4のほうが、サンプル1−7〜サンプル1−9より大きかった。すなわち、酸化カルシウム(CaO)を正極に添加することで、より高いサイクル特性が得られることがわかった。   However, according to the comparison between Sample 1-2 to Sample 1-4 and Sample 1-7 to Sample 1-9, in which the open circuit voltage during full charge is designed to be 4.30V to 4.45V, the room temperature cycle The capacity retention ratio and the high-temperature cycle capacity retention ratio were larger in Samples 1-2 to 1-4 using the positive electrode to which calcium oxide (CaO) was added than in Samples 1-7 to 1-9. That is, it was found that higher cycle characteristics can be obtained by adding calcium oxide (CaO) to the positive electrode.

また、サンプル1−5と、サンプル1−10との比較によると、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率に明瞭な差が現れず、ともに低い容量維持率を示した。この結果は、充電上限電圧を4.50V以上にした場合には、正極活物質の劣化が大きいため、正極に酸化カルシウム(CaO)を含むことによる効果を、得ることができなかったからであると推察する。   Moreover, according to the comparison between Sample 1-5 and Sample 1-10, no clear difference was observed in the room temperature cycle capacity retention rate and the high temperature cycle capacity retention rate, and both exhibited low capacity retention rates. This result is because when the charging upper limit voltage is set to 4.50 V or more, the positive electrode active material is largely deteriorated, so that the effect of including calcium oxide (CaO) in the positive electrode could not be obtained. I guess.

さらに、サンプル1−1〜サンプル1−10と、サンプル1−11〜サンプル1−20との比較によると、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)を電解液中に含ませることで、室温サイクル特性は、向上する傾向にあることがわかった。   Furthermore, according to the comparison between Sample 1-1 to Sample 1-10 and Sample 1-11 to Sample 1-20, room temperature cycle characteristics are obtained by including 4-fluoroethylene carbonate (FEC) in the electrolyte. , Found to tend to improve.

さらに、サンプル1−12〜サンプル1−14では、酸化カルシウム(CaO)を正極中に含ませることによって、高い室温サイクル特性を維持しながら、高温サイクル特性も向上した。すなわち、完全充電時の開回路電圧が4.30V〜4.45Vの範囲で、正極中に酸化カルシウム(CaO)含ませるようにし、且つ電解液に4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)を含むようにすることで、最も優れた室温サイクル特性および高温サイクル特性を得られることがわかった。   Further, in Samples 1-12 to 1-14, by including calcium oxide (CaO) in the positive electrode, high temperature cycle characteristics were improved while maintaining high room temperature cycle characteristics. That is, the open circuit voltage at the time of full charge is in the range of 4.30V to 4.45V so that the positive electrode contains calcium oxide (CaO) and the electrolyte contains 4-fluoroethylene carbonate (FEC). It was found that the most excellent room temperature cycle characteristics and high temperature cycle characteristics can be obtained.

サンプル2−1〜サンプル2−10、サンプル1−13の試験結果を表2に示す。   Table 2 shows the test results of Sample 2-1 to Sample 2-10 and Sample 1-13.

Figure 2008288112
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表2に示すように、サンプル2−1〜サンプル2−8、サンプル1−13によると、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)の添加量が0.50wt%以上のサンプル2−3〜サンプル2−7、サンプル1−13で、高い室温サイクル容量維持率が得られた。また、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)の添加量が3wt%以上のサンプル2−1〜サンプル2−7、サンプル1−13で、十分に高い室温サイクル容量維持率が得られた。   As shown in Table 2, according to Sample 2-1 to Sample 2-8 and Sample 1-13, Sample 2-3 to Sample 2- in which the addition amount of 4-fluoroethylene carbonate (FEC) is 0.50 wt% or more. 7. Sample 1-13 showed a high room temperature cycle capacity retention rate. In addition, a sufficiently high room temperature cycle capacity retention rate was obtained in Samples 2-1 to 2-7 and Sample 1-13 in which the amount of 4-fluoroethylene carbonate (FEC) added was 3 wt% or more.

また、サンプル2−1〜サンプル2−8、サンプル1−13によると、サンプル2―2〜サンプル2−7、サンプル1−13では、添加量が増加するにしたがって、高温サイクル容量維持率が高くなるが、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)の添加量が25wt%を超えるようにしたサンプル2−8では、高温サイクル容量維持率が低下した。以上より、電解液中の4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)の量は、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率を考慮すると、0.5wt%以上25wt%以下が好ましいことがわかった。   Also, according to Sample 2-1 to Sample 2-8 and Sample 1-13, in Sample 2-2 to Sample 2-7 and Sample 1-13, the high temperature cycle capacity retention rate increases as the amount of addition increases. However, in Sample 2-8 in which the amount of 4-fluoroethylene carbonate (FEC) added exceeded 25 wt%, the high-temperature cycle capacity retention rate decreased. From the above, it was found that the amount of 4-fluoroethylene carbonate (FEC) in the electrolytic solution is preferably 0.5 wt% or more and 25 wt% or less in consideration of the room temperature cycle capacity maintenance rate and the high temperature cycle capacity maintenance rate.

さらに、サンプル2−9〜サンプル2−10によると、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)を添加するようにしても、同様に、高い室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率を得られることがわかった。また、表2には示していないが、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)についても、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)と同様に、0.5wt%〜25wt%が好ましい傾向にある。   Furthermore, according to Sample 2-9 to Sample 2-10, even when 4,5-difluoroethylene carbonate (DFEC) is added, a high room temperature cycle capacity retention rate and a high temperature cycle capacity retention rate can be obtained similarly. I understood it. Further, although not shown in Table 2, 0.5 wt% to 25 wt% of 4,5-difluoroethylene carbonate (DFEC) tends to be preferable as in 4-fluoroethylene carbonate (FEC).

サンプル3−1〜サンプル3−10、サンプル1−8、サンプル1−3、サンプル1−18、サンプル1−13の試験結果を表3に示す。   Table 3 shows the test results of Sample 3-1 to Sample 3-10, Sample 1-8, Sample 1-3, Sample 1-18, and Sample 1-13.

Figure 2008288112
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表3に示すように、サンプル1−8、サンプル3−1〜サンプル3−5、サンプル1−3によると、酸化カルシウム(CaO)を添加することにより、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率を向上できることがわかった。また、酸化カルシウム塩の添加量が0.1wt%以上になると、より高い高温サイクル容量維持率を得られることがわかった。   As shown in Table 3, according to sample 1-8, sample 3-1 to sample 3-5, and sample 1-3, by adding calcium oxide (CaO), room temperature cycle capacity maintenance rate and high temperature cycle capacity maintenance It was found that the rate could be improved. It was also found that a higher high-temperature cycle capacity retention rate could be obtained when the amount of calcium oxide salt added was 0.1 wt% or more.

また、酸化カルシウムの添加量が3.0wt%以上になると、定格容量が著しく低下してしまうことがわかった。高い定格容量を保持するためには、カルシウム塩の添加量は少なければ少ないほど良いと考えられる。以上より、カルシウム塩の添加量は、定格容量、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率を考慮すると、0.1wt%以上2.0wt%以下が好ましいことがわかった。   In addition, it was found that when the amount of calcium oxide added is 3.0 wt% or more, the rated capacity is significantly reduced. In order to maintain a high rated capacity, it is considered that the smaller the amount of calcium salt added, the better. From the above, it was found that the amount of calcium salt added is preferably 0.1 wt% or more and 2.0 wt% or less in consideration of the rated capacity, the room temperature cycle capacity maintenance ratio, and the high temperature cycle capacity maintenance ratio.

さらに、サンプル1−18、サンプル4−1〜サンプル4−5、サンプル1−13によると、4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)含む電解液を用いた場合において、カルシウム塩の添加量は、定格容量、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率を考慮すると、0.1wt%以上2.0wt%以下が好ましいことがわかった。   Furthermore, according to Sample 1-18, Sample 4-1 to Sample 4-5, and Sample 1-13, when an electrolyte containing 4-fluoroethylene carbonate (FEC) is used, the amount of calcium salt added is the rated capacity. In view of the room temperature cycle capacity maintenance rate and the high temperature cycle capacity maintenance rate, it was found that 0.1 wt% or more and 2.0 wt% or less is preferable.

サンプル4−1〜サンプル4−5、サンプル1−18、サンプル1−13の試験結果を表4に示す。   Table 4 shows the test results of Sample 4-1 to Sample 4-5, Sample 1-18, and Sample 1-13.

Figure 2008288112
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表4に示すように、サンプル1−18と、サンプル1−13、サンプル4−1〜サンプル4−5との比較によると、サンプル1−13、サンプル4−1〜サンプル4−5では、カルシウム塩を添加していないサンプル1−18と比べて、室温サイクルの維持率を維持したまま、高い高温サイクルの維持率を示した。すなわち、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率を向上させる効果は、カルシウム塩の種類によらず得られることがわかった。   As shown in Table 4, according to the comparison between sample 1-18, sample 1-13, and sample 4-1 to sample 4-5, in sample 1-13, sample 4-1 to sample 4-5, calcium Compared with sample 1-18 to which no salt was added, the maintenance rate of the high temperature cycle was maintained while maintaining the maintenance rate of the room temperature cycle. That is, it was found that the effect of improving the room temperature cycle capacity maintenance rate and the high temperature cycle capacity maintenance rate can be obtained regardless of the type of calcium salt.

サンプル5−1〜サンプル5−3、サンプル1−13の試験結果を表5に示す。   Table 5 shows the test results of Samples 5-1 to 5-3 and Sample 1-13.

Figure 2008288112
Figure 2008288112

表5に示すように、サンプル5−1〜サンプル5−3、サンプル1−13によると、(ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレン)を用いたサンプル1−13、(ポリフッ化ビニリデン(PVDF)/ポリエチレン(PE)/PVDF)を用いたサンプル5−2、(アラミド/ポリエチレン(PE)/アラミド)を用いたサンプル5−3では、ポリエチレンセパレータを用いた5−1と比べて、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率が増大した。なお、表には示さないが、ポリエチレン(PE)セパレータを用いたサンプル5−1では、280サイクルを超えたあたりから、サイクル劣化が見られ、特に高温サイクル特性の劣化が大きい傾向が見られた。   As shown in Table 5, according to sample 5-1 to sample 5-3 and sample 1-13, sample 1-13 using (polypropylene / polyethylene / polypropylene), (polyvinylidene fluoride (PVDF) / polyethylene (PE ) / PVDF) sample 5-2 and (aramid / polyethylene (PE) / aramid) sample 5-3, compared with 5-1 using a polyethylene separator, room temperature cycle capacity retention rate and high temperature The cycle capacity maintenance rate increased. Although not shown in the table, in Sample 5-1 using a polyethylene (PE) separator, cycle deterioration was observed from around 280 cycles, and in particular, high temperature cycle characteristics tended to be greatly deteriorated. .

サンプル6−1〜サンプル6−3、サンプル1−13の試験結果を表6に示す。   Table 6 shows the test results of Sample 6-1 to Sample 6-3 and Sample 1-13.

Figure 2008288112
Figure 2008288112

表6に示すように、サンプル6−1〜サンプル6−3、サンプル1−13によると、完全充電時の開回路電池を4.35Vに設計した電池において、PP/PE/PPセパレータを用い、電解液に4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)5wt%添加した電池において、正極活物質IIを用いた場合には、室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率が正極活物質Iに比べて、高い傾向にあった。   As shown in Table 6, according to Samples 6-1 to 6-3 and Samples 1-13, in the battery designed to be 4.35V open circuit battery at the time of full charge, using PP / PE / PP separator, When the positive electrode active material II is used in a battery in which 5 wt% of 4-fluoroethylene carbonate (FEC) is added to the electrolytic solution, the room temperature cycle capacity maintenance rate and the high temperature cycle capacity maintenance rate are higher than those of the positive electrode active material I. There was a trend.

また、4.45Vに設計した電池において、正極活物質IIを用いた場合でも、カルシウム塩と4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)があることで、高い室温サイクル容量維持率および高温サイクル容量維持率を得られることがわかった。   In addition, even when the positive electrode active material II is used in a battery designed at 4.45 V, a high room temperature cycle capacity retention ratio and a high temperature cycle capacity retention ratio can be obtained due to the presence of calcium salt and 4-fluoroethylene carbonate (FEC). It turns out that it is obtained.

サンプル7−1、サンプル1−13の試験結果を表7に示す。   Table 7 shows the test results of Sample 7-1 and Sample 1-13.

Figure 2008288112
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表7に示すように、サンプル1−13、サンプル7−1によると、電解液中にカルシウム塩を添加するようにしても、同様に高いサイクル特性が得られ、正極中に混ぜ合わせたときと類似の効果が得られることが確認できた。   As shown in Table 7, according to Samples 1-13 and 7-1, even when a calcium salt is added to the electrolyte, high cycle characteristics are obtained in the same manner, and when mixed in the positive electrode, It was confirmed that a similar effect was obtained.

サンプル8−1〜サンプル8−4、サンプル1−13の試験結果を表8に示す。   Table 8 shows the test results of Samples 8-1 to 8-4 and Sample 1-13.

Figure 2008288112
Figure 2008288112

表8に示すように、サンプル8−1〜サンプル8−4、サンプル1−13によると、完全充電時の開回路電圧を4.35Vと固定した場合、面積密度比(正極合剤の面積密度比/負極合剤の面積密度比)が低くなると、定格容量が低くなる傾向にある。これは、未利用の負極活物質が増えるためである。また、面精密度比が、2.20以上になると、サイクル特性が著しく低下する傾向が見られた。すなわち、好ましい面碩密度比は、1.90以上2.15以下であることがわかった。   As shown in Table 8, according to Samples 8-1 to 8-4 and Sample 1-13, when the open circuit voltage at the time of full charge is fixed at 4.35 V, the area density ratio (area density of positive electrode mixture) When the ratio / area density ratio of the negative electrode mixture is low, the rated capacity tends to be low. This is because an unused negative electrode active material increases. Further, when the surface precision ratio was 2.20 or more, the cycle characteristics tended to be remarkably deteriorated. That is, it was found that a preferable surface density ratio is 1.90 or more and 2.15 or less.

以上、実施形態および実施例を挙げてこの発明を説明したが、この発明は上述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した実施形態および実施例においては、巻回構造を有する非水電解質二次電池について説明したが、この発明は、正極および負極を折り畳んだりあるいは積み重ねた構造を有する非水電解質二次電池についても同様に適用することができる。加えて、いわゆるコイン型、ボタン型、角型あるいはラミネートフィルム型などの非水電解質二次電池についても適用することができる。   The present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention. Is possible. For example, in the above-described embodiments and examples, the nonaqueous electrolyte secondary battery having a winding structure has been described. However, the present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery having a structure in which a positive electrode and a negative electrode are folded or stacked. The same applies to. In addition, the present invention can also be applied to non-aqueous electrolyte secondary batteries such as a so-called coin type, button type, square type, and laminated film type.

また、上述した実施形態および実施例においては、液状の溶媒に電解質塩を溶解させるようにした電解液を用いる場合について説明したが、この発明は、他の電解質を用いる場合についても適用することができる。他の電解質としては、例えば、電解液を高分子化合物に保持させたいわゆるゲル状の電解質などが挙げられる。   Further, in the above-described embodiments and examples, the case where the electrolytic solution in which the electrolyte salt is dissolved in the liquid solvent has been described. However, the present invention can be applied to the case where another electrolyte is used. it can. Examples of other electrolytes include so-called gel electrolytes in which an electrolytic solution is held in a polymer compound.

さらに、上述した実施形態および実施例では、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池について説明したが、この発明は、負極活物質にリチウム金属を用い、負極の容量が、リチウムの析出および溶解による容量成分により表されるいわゆるリチウム金属二次電池、または、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の充電容量を正極の充電容量よりも小さくすることにより、負極の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるようにした二次電池についても同様に適用することができる。   Further, in the above-described embodiments and examples, a so-called lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium has been described. The capacity of the negative electrode used is a so-called lithium metal secondary battery whose capacity is represented by the deposition and dissolution of lithium, or the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium is more charged than the positive electrode. The same applies to a secondary battery in which the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium, and is expressed by the sum thereof, by reducing the capacity. be able to.

この発明の一実施形態による非水電解質二次電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the nonaqueous electrolyte secondary battery by one Embodiment of this invention. 図1に示した巻回電極体の一部の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a part of a wound electrode body shown in FIG. 1.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・電池缶
2・・・正極
2A・・・正極集電体
2B・・・正極活物質層
3A・・・負極集電体
3B・・・負極活物質層
3・・・負極
4・・・セパレータ
5、6・・・絶縁板
7・・・電池蓋
8・・・安全弁機構
9・・・熱感抵抗素子
10・・・ガスケット
11・・・ディスク板
12・・・センターピン
13・・・正極リード
14・・・負極リード
20・・・巻回電極体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery can 2 ... Positive electrode 2A ... Positive electrode collector 2B ... Positive electrode active material layer 3A ... Negative electrode collector 3B ... Negative electrode active material layer 3 ... Negative electrode 4. ··· Separator 5, 6 ··· Insulating plate 7 ··· Battery cover 8 · · · Safety valve mechanism 9 · · · Thermal resistance element 10 · · · Gasket 11 · · · Disk plate 12 · · · Center pin 13 · · · ..Positive electrode lead 14 ... Negative electrode lead 20 ... Wound electrode body

Claims (11)

正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、電解質と、を有し、
一対の上記正極および上記負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が4.30V以上4.45V以下の範囲内であり、
上記正極および上記電解質のうちの少なくとも何れかに、カルシウム塩が含まれていること
を特徴とする非水電解質二次電池。
A positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and an electrolyte;
An open circuit voltage in a fully charged state per pair of the positive electrode and the negative electrode is in the range of 4.30V to 4.45V,
A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a calcium salt is contained in at least one of the positive electrode and the electrolyte.
上記電解質は、炭酸エチレンの水素の少なくとも何れかをフッ素で置換した化合物を、含むものであること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the electrolyte includes a compound in which at least one of hydrogen of ethylene carbonate is substituted with fluorine.
上記電解質は、4−フルオロエチレンカーボネートおよびジフルオロエチレンカーボネートのうちの少なくとも1種が含まれたものであること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the electrolyte contains at least one of 4-fluoroethylene carbonate and difluoroethylene carbonate.
上記正極の合剤面積密度と、上記負極の合剤面積密度との面積密度比(正極の合剤面積密度/負極の合剤面積密度)が、1.90以上2.15以下であること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
The area density ratio (a mixture area density of the positive electrode / a mixture area density of the negative electrode) of the mixture area density of the positive electrode and the mixture area density of the negative electrode is 1.90 or more and 2.15 or less. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.
上記電解質は、上記4−フルオロエチレンカーボネートおよびジフルオロエチレンカーボネートのうちの少なくとも1種が、0.5wt%以上25wt%以下含まれたものであること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
2. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein at least one of the 4-fluoroethylene carbonate and difluoroethylene carbonate is contained in an amount of 0.5 wt% to 25 wt%. Next battery.
上記カルシウム塩が、上記正極活物質に対して、0.1wt%以上2.0wt%以下含まれたこと
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the calcium salt is contained in an amount of 0.1 wt% to 2.0 wt% with respect to the positive electrode active material.
上記カルシウム塩は、酸化カルシウム(CaO)、炭酸カルシウム(CaCO3)、硫酸カルシウム(CaSO4)、硝酸カルシウム(Ca(NO32)、リン酸カルシウム(CaPO4)、酢酸カルシウム(Ca(CH3COO)2)および水酸化カルシウム(Ca(OH)2)よりなる群から選ばれた少なくとも1種であること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
The calcium salts include calcium oxide (CaO), calcium carbonate (CaCO 3 ), calcium sulfate (CaSO 4 ), calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 ), calcium phosphate (CaPO 4 ), calcium acetate (Ca (CH 3 COO). 2 ) The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, which is at least one selected from the group consisting of 2 ) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ).
上記電解質は、炭酸ビニレンが0.1wt%以上10wt%以下含まれたものであること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the electrolyte contains 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of vinylene carbonate.
上記セパレータの正極側の少なくとも一部は、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレンおよびアラミドのうちの少なくとも一種を含むこと
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein at least a part of the positive electrode side of the separator includes at least one of polyvinylidene fluoride, polypropylene, and aramid.
上記正極活物質は、第1のリチウム含有化合物の芯粒子の表面を、第2のリチウム含有化合物の微粒子で被覆した複合粒子であり、
上記第1のリチウム含有化合物および第2のリチウム含有化合物のそれぞれは、LixCoO2、LixNiO2、LixMn24、LixCo1-yy2、LixNi1-yy2、LxMn1-yy2で表されるリチウム含有化合物のうちのいずれかであること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
〔式中、Mは、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、ビスマス(Bi)、ホウ素(B)から選ばれる少なくとも1種の元素を表し、xは0<x≦1.2、yは0<y<1である〕
The positive electrode active material is a composite particle in which the surface of the core particle of the first lithium-containing compound is coated with the fine particles of the second lithium-containing compound,
Each of the first lithium-containing compound and the second lithium-containing compound is Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x Co 1- y My O 2 , or Li x Ni 1. -y M y O 2, L x Mn 1-y M y nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a is any one of O 2 in the lithium-containing compound represented.
[Wherein M is titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), aluminum (Al), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu ), Zinc (Zn), molybdenum (Mo), bismuth (Bi), and boron (B), where x is 0 <x ≦ 1.2 and y is 0 <y <1 is there〕
上記電解質は、LiPF6を含むものであること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
The electrolyte is non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a is intended to include LiPF 6.
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