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JP2011060541A - Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it - Google Patents

Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it Download PDF

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JP2011060541A
JP2011060541A JP2009208107A JP2009208107A JP2011060541A JP 2011060541 A JP2011060541 A JP 2011060541A JP 2009208107 A JP2009208107 A JP 2009208107A JP 2009208107 A JP2009208107 A JP 2009208107A JP 2011060541 A JP2011060541 A JP 2011060541A
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JP
Japan
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positive electrode
active material
electrode active
secondary battery
lithium
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Application number
JP2009208107A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Sugaya
純一 菅谷
Masaki Deguchi
正樹 出口
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

【課題】高温保存時のガス発生が抑制された非水二次電池用正極を提供する。
【解決手段】本発明の非水電解質二次電池用正極は、正極集電体と、正極集電体の表面に形成された正極活物質層と、を備える。正極活物質層は、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含む。リチウム遷移金属酸化物の表面には、リチウム以外のアルカリ金属およびアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素Aが担持され、元素Aの少なくとも一部は、炭酸塩を形成している。元素Aの量が、リチウム遷移金属酸化物の重量1gあたり、8mol〜34μmolである。
【選択図】なし
Disclosed is a positive electrode for a non-aqueous secondary battery in which gas generation during high-temperature storage is suppressed.
A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on a surface of the positive electrode current collector. The positive electrode active material layer includes a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material. On the surface of the lithium transition metal oxide, at least one element A selected from the group consisting of alkali metals other than lithium and alkaline earth metals is supported, and at least a part of the element A forms a carbonate. Yes. The amount of element A is 8 mol to 34 μmol per 1 g of lithium transition metal oxide.
[Selection figure] None

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関し、特に、その正極の改良に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to improvement of the positive electrode.

近年、電子機器のポータブル化およびコードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として、小型かつ軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池が広く用いられている。携帯機器の電源に用いられる小型の二次電池だけでなく、長期に渡り耐久性や安全性が要求される大型の二次電池の開発も盛んに行われている。大型の二次電池は、電力貯蔵および電気自動車の電源に用いられる。
二次電池のなかでも、高電圧および高エネルギー密度を有する非水電解質二次電池が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices have become increasingly portable and cordless, and as these driving power sources, secondary batteries that are small and light and have a high energy density are widely used. In addition to small secondary batteries used as power sources for portable devices, large-scale secondary batteries that require durability and safety for a long period of time have been actively developed. Large-sized secondary batteries are used for power storage and power sources for electric vehicles.
Among secondary batteries, non-aqueous electrolyte secondary batteries having high voltage and high energy density are expected.

非水電解質二次電池は、正極活物質を含む正極、負極活物質を含む負極、および正極と負極との間に配されるセパレータを具備する。セパレータには、主としてポリオレフィン製の微多孔膜が用いられる。非水電解質には、LiBF4およびLiPF6のようなリチウム塩が溶解した非プロトン性の有機溶媒が用いられる。正極活物質には、リチウムに対する電位が高く、安全性に優れ、比較的合成が容易であるリチウムコバルト酸化物(例えば、LiCoO2)が用いられる。負極活物質には、黒鉛等の炭素材料が用いられる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, a microporous film made of polyolefin is mainly used. As the non-aqueous electrolyte, an aprotic organic solvent in which a lithium salt such as LiBF 4 and LiPF 6 is dissolved is used. As the positive electrode active material, lithium cobalt oxide (for example, LiCoO 2 ) having a high potential with respect to lithium, excellent safety, and relatively easy synthesis is used. A carbon material such as graphite is used for the negative electrode active material.

高容量化を目的とした正極活物質の検討が盛んに行われている。具体的には、高容量を有するリチウムニッケル酸化物(LiNi1-xx2で表され、Mは、例えば、Co、Mn、またはAlである。)の検討が行われている。しかし、リチウムニッケル酸化物を用いると、高温保存特性が低下する場合がある。高容量のリチウムニッケル酸化物を合成する場合、過剰のリチウムを加えて焼成する必要がある。このため、焼成後のリチウムニッケル酸化物には余剰の炭酸リチウムが含まれる。この炭酸リチウムは、電池の高温保存時に、反応し易く、多量のガスが発生する場合がある。 A positive electrode active material for the purpose of increasing the capacity has been actively studied. Specifically, lithium nickel oxide having a high capacity (represented by LiNi 1-x M x O 2 , where M is, for example, Co, Mn, or Al) has been studied. However, when lithium nickel oxide is used, the high-temperature storage characteristics may deteriorate. When synthesizing a high-capacity lithium nickel oxide, it is necessary to add excess lithium and fire it. For this reason, surplus lithium carbonate is contained in the lithium nickel oxide after baking. This lithium carbonate easily reacts when the battery is stored at a high temperature, and a large amount of gas may be generated.

そこで、例えば、特許文献1〜3では、焼成後のリチウムニッケル酸化物を洗浄し、余剰の炭酸リチウムを除去する方法が提案されている。   Thus, for example, Patent Documents 1 to 3 propose a method of cleaning the lithium nickel oxide after firing and removing excess lithium carbonate.

特開平7−335215号公報JP 7-335215 A 特開2003−17054号公報JP 2003-17054 A 特開平6−342657号公報JP-A-6-342657

しかしながら、特許文献1〜3記載の方法は、正極活物質を製造する工程において、正極活物質を洗浄する工程を有する。その後の正極を製造する工程において、活物質表面に炭酸リチウムが形成される場合がある。具体的には、正極を製造する工程は、正極活物質を含むスラリーを調製する工程と、そのスラリーを、正極集電体の表面に付着させ、乾燥させて、塗膜を形成する工程と、その塗膜を圧延して、正極活物質層を形成する工程とを含む。その塗膜を圧延する工程において、正極活物質粒子が割れて活性面が形成される。活性面表面にて露出したリチウムは、大気中の二酸化炭素と反応して、炭酸リチウムを形成する。したがって、特許文献1〜3記載の方法では、電池の高温保存時のガス発生を抑制することは困難である。
そこで、本発明は、高温保存時のガス発生が抑制された非水電解質二次電池用正極を提供することを目的とする。
However, the methods described in Patent Documents 1 to 3 include a step of washing the positive electrode active material in the step of manufacturing the positive electrode active material. In the subsequent step of manufacturing the positive electrode, lithium carbonate may be formed on the active material surface. Specifically, the step of producing a positive electrode includes a step of preparing a slurry containing a positive electrode active material, a step of attaching the slurry to the surface of the positive electrode current collector and drying to form a coating film, Rolling the coating film to form a positive electrode active material layer. In the step of rolling the coating film, the positive electrode active material particles are broken to form an active surface. Lithium exposed on the active surface reacts with carbon dioxide in the atmosphere to form lithium carbonate. Therefore, in the methods described in Patent Documents 1 to 3, it is difficult to suppress gas generation when the battery is stored at high temperature.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which gas generation during high-temperature storage is suppressed.

本発明の一局面は、正極集電体と、前記正極集電体の表面に形成された正極活物質層と、を備えた非水電解質二次電池用正極であって、
前記正極活物質層は、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含み、
前記リチウム遷移金属酸化物の表面には、リチウム以外のアルカリ金属およびアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素が担持されており、
前記元素の少なくとも一部は、炭酸塩を形成しており、
前記元素の量が、前記リチウム遷移金属酸化物の重量1gあたり、8〜34μmolである。
One aspect of the present invention is a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on a surface of the positive electrode current collector,
The positive electrode active material layer includes a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material,
At least one element selected from the group consisting of alkali metals other than lithium and alkaline earth metals is supported on the surface of the lithium transition metal oxide,
At least a portion of the element forms a carbonate;
The amount of the element is 8 to 34 μmol per gram of the lithium transition metal oxide.

前記正極活物質の量は、前記正極活物質層1cm3あたり、3.2〜3.6gであるのが好ましい。
前記元素は、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、およびBaよりなる群から選択される少なくとも1種であるのが好ましい。
前記リチウム遷移金属酸化物に含まれる遷移金属は、少なくともニッケルを含むのが好ましい。
前記ニッケルの量は、前記遷移金属の30mol%以上を占めるのが好ましい。
The amount of the positive electrode active material is preferably 3.2 to 3.6 g per 1 cm 3 of the positive electrode active material layer.
The element is preferably at least one selected from the group consisting of Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, and Ba.
The transition metal contained in the lithium transition metal oxide preferably contains at least nickel.
The amount of nickel preferably accounts for 30 mol% or more of the transition metal.

前記リチウム遷移金属酸化物は、一般式(1):
LixNiwzMe1-(w+z)2+d
で表され、
Mは、CoおよびMnより選ばれる少なくとも1種であり、
Meは、Mとは異なる金属、またはB、P、およびSよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
dは、酸素欠陥または酸素過剰を示し、
x、w、およびzは、0.98≦x≦1、0.3≦w≦1.0、0≦z≦0.7、および0.9≦(w+z)≦1.0であるのが好ましい。
前記Mとは異なる金属は、Mg、Sc、Y、Fe、Cu、Zn、Al、およびCrからなる群より選択される少なくとも1種であるのが好ましい。
The lithium transition metal oxide has the general formula (1):
Li x Ni w M z Me 1- (w + z) O 2 + d
Represented by
M is at least one selected from Co and Mn,
Me is a metal different from M, or at least one selected from the group consisting of B, P, and S;
d represents an oxygen defect or oxygen excess;
x, w, and z are 0.98 ≦ x ≦ 1, 0.3 ≦ w ≦ 1.0, 0 ≦ z ≦ 0.7, and 0.9 ≦ (w + z) ≦ 1.0. preferable.
The metal different from M is preferably at least one selected from the group consisting of Mg, Sc, Y, Fe, Cu, Zn, Al, and Cr.

また、本発明の一局面は、上記の正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在されるセパレータと、非水電解質と、を備える非水電解質二次電池に関する。   Another aspect of the present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery including the positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte.

本発明によれば、電池の高温保存時の正極からのガス発生が抑制され、高温保存特性に優れた非水電解質二次電池を提供することができる。
また、電池の充放電サイクル時においても正極からのガス発生が抑制される。よって、充放電サイクル特性に優れた非水電解質二次電池を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas generation from the positive electrode at the time of high temperature preservation | save of a battery is suppressed, and the nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in the high temperature preservation | save characteristic can be provided.
In addition, gas generation from the positive electrode is also suppressed during the charge / discharge cycle of the battery. Therefore, the nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in charge / discharge cycle characteristics can be provided.

本発明の実施例に係る非水電解質二次電池の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on the Example of this invention.

本発明は、正極集電体と、前記正極集電体の表面に形成された正極活物質層と、を備えた非水電解質二次電池用正極に関する。正極活物質層は、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含む。リチウム遷移金属酸化物の表面には、リチウム以外のアルカリ金属およびアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素(以下、元素Aとする。)が担持されている。元素Aの少なくとも一部は、炭酸塩を形成している。そして、元素Aの量が、リチウム遷移金属酸化物の重量1gあたり8〜34μmolである。   The present invention relates to a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector. The positive electrode active material layer includes a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material. At least one element selected from the group consisting of alkali metals other than lithium and alkaline earth metals (hereinafter referred to as element A) is supported on the surface of the lithium transition metal oxide. At least a part of the element A forms a carbonate. And the quantity of the element A is 8-34 micromol per gram weight of a lithium transition metal oxide.

上記の条件を満たす場合、電池の高温保存時のガス発生が抑制される。この理由は以下のように考えられる。
正極活物質の表面に炭酸リチウムが存在すると、電池の高温保存時に炭酸リチウムが反応してガスが発生し、電池膨れの要因となる。
一方、正極活物質表面に元素Aが存在すると、元素Aは正極活物質表面に付着する炭酸リチウムと反応して、炭酸リチウムよりも化学的に安定な元素Aの炭酸塩に変化する。よって、正極活物質表面の炭酸リチウムの付着が抑制される。炭酸リチウムよりも化学的に安定な炭酸塩を正極活物質に付着させることにより、電池の高温保存時の炭酸塩の反応を抑制し、ガス発生を低減させることが可能となる。
When the above conditions are satisfied, gas generation during battery high-temperature storage is suppressed. The reason is considered as follows.
When lithium carbonate is present on the surface of the positive electrode active material, lithium carbonate reacts to generate gas when the battery is stored at a high temperature, which causes battery swelling.
On the other hand, when the element A is present on the surface of the positive electrode active material, the element A reacts with lithium carbonate adhering to the surface of the positive electrode active material, and changes to a carbonate of the element A that is chemically more stable than lithium carbonate. Therefore, adhesion of lithium carbonate on the surface of the positive electrode active material is suppressed. By attaching a carbonate that is chemically more stable than lithium carbonate to the positive electrode active material, the reaction of the carbonate during high-temperature storage of the battery can be suppressed, and gas generation can be reduced.

元素Aの量が、リチウム遷移金属酸化物の重量1gあたり34μmolを超えると、元素Aの量が多くなり、元素Aは炭酸リチウムと反応するだけでなく、正極活物質と反応する場合がある。元素Aが正極活物質と反応すると、正極活物質からリチウムが脱着し、容量が低下し易くなる。元素Aの量が、リチウム遷移金属酸化物の重量1gあたり8μmol未満であると、炭酸リチウムの元素Aの炭酸塩への置換効果が小さくなる。好ましくは、元素Aの量が、リチウム遷移金属酸化物の重量1gあたり8〜17μmolである。
元素Aは、具体的には、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、およびBaからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。これらの元素は、炭酸リチウムよりも化学的に安定な炭酸塩を形成する。炭酸塩の安定性の観点から、これらの中でも特に、Naが好ましい。
When the amount of the element A exceeds 34 μmol per gram of the lithium transition metal oxide, the amount of the element A increases, and the element A not only reacts with lithium carbonate but may react with the positive electrode active material. When the element A reacts with the positive electrode active material, lithium is desorbed from the positive electrode active material, and the capacity tends to decrease. When the amount of element A is less than 8 μmol per gram of lithium transition metal oxide, the effect of replacing lithium carbonate with carbonate of element A is reduced. Preferably, the amount of element A is 8 to 17 μmol per gram of lithium transition metal oxide.
Specifically, the element A is preferably at least one selected from the group consisting of Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, and Ba. These elements form carbonates that are chemically more stable than lithium carbonate. Among these, Na is particularly preferable from the viewpoint of the stability of the carbonate.

リチウム遷移金属酸化物に含まれる遷移金属は、少なくともニッケルを含むのが好ましい。活物質重量あたりの容量を高めるためには、遷移金属中にてニッケルが占める割合は30モル%以上であるのが好ましい。より好ましくは、リチウム遷移金属酸化物に含まれる遷移金属中にてニッケルが占める割合は90モル%以下である。   The transition metal contained in the lithium transition metal oxide preferably contains at least nickel. In order to increase the capacity per active material weight, the proportion of nickel in the transition metal is preferably 30 mol% or more. More preferably, the proportion of nickel in the transition metal contained in the lithium transition metal oxide is 90 mol% or less.

リチウム遷移金属酸化物は、一般式(1):
LixNiwzMe1-(w+z)2+d
で表されるのが好ましい。
Mは、CoおよびMnより選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。Niの一部をMで置換することにより、充放電時の結晶構造の安定性が向上する。
The lithium transition metal oxide has the general formula (1):
Li x Ni w M z Me 1- (w + z) O 2 + d
It is preferable to be represented by
M is preferably at least one selected from Co and Mn. Replacing a part of Ni with M improves the stability of the crystal structure during charge and discharge.

Meは、Mとは異なる金属、またはB、P、およびSよりなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。Niの一部をMeで置換することにより、充電時の熱安定性が向上する。Mとは異なる金属は、Mg、Sc、Y、Fe、Cu、Zn、Al、およびCrからなる群より選択される少なくとも1種であるのが好ましい。
Meは、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選択される少なくとも1種を含んでもよく、含まなくてもよい。元素Aは、リチウム遷移金属酸化物の表面に、炭酸塩として付着しており、リチウム遷移金属酸化物を構成する元素ではない。よって、元素Aは、Meとは区別される。
dは、酸素欠陥または酸素過剰を示し、例えば、−0.20〜0.20である。
Me is preferably a metal different from M or at least one selected from the group consisting of B, P, and S. Replacing a part of Ni with Me improves the thermal stability during charging. The metal different from M is preferably at least one selected from the group consisting of Mg, Sc, Y, Fe, Cu, Zn, Al, and Cr.
Me may or may not contain at least one selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. The element A is attached as a carbonate on the surface of the lithium transition metal oxide and is not an element constituting the lithium transition metal oxide. Therefore, the element A is distinguished from Me.
d represents an oxygen defect or oxygen excess, and is, for example, −0.20 to 0.20.

一般式(1)中において、0.98≦x≦1、0.3≦w≦1.0、0≦z≦0.7、および0.9≦(w+z)≦1.0が好ましい。
リチウム量(x)は、正極活物質作製直後の値であり、x値は充放電により変化する。
活物質重量あたりの容量を高めるためには、Ni量(w)は0.3〜1.0が好ましい。活物質重量あたりの容量の観点から、M量(z)は0.7以下が好ましい。活物質重量あたりの容量の観点から、Me量(1−(w+z))は0.1以下が好ましい。
In the general formula (1), 0.98 ≦ x ≦ 1, 0.3 ≦ w ≦ 1.0, 0 ≦ z ≦ 0.7, and 0.9 ≦ (w + z) ≦ 1.0 are preferable.
The lithium amount (x) is a value immediately after the production of the positive electrode active material, and the x value changes due to charge / discharge.
In order to increase the capacity per active material weight, the Ni amount (w) is preferably 0.3 to 1.0. From the viewpoint of the capacity per active material weight, the M amount (z) is preferably 0.7 or less. From the viewpoint of the capacity per active material weight, the Me amount (1- (w + z)) is preferably 0.1 or less.

リチウム遷移金属酸化物は空気中の炭酸ガスと反応し、炭酸リチウムが生成しやすい。そのため、リチウム遷移金属酸化物の場合、特に、上記一般式(1)で表されるリチウム遷移金属酸化物である場合、正極内での炭酸リチウムの残留を抑制する効果が顕著に現れる。   Lithium transition metal oxide reacts with carbon dioxide in the air, and lithium carbonate is easily generated. Therefore, in the case of a lithium transition metal oxide, in particular, in the case of the lithium transition metal oxide represented by the general formula (1), the effect of suppressing the residual lithium carbonate in the positive electrode appears significantly.

正極表面の炭酸根(元素Aの炭酸塩)の存在は、例えば、X線光電子分光分析により確認することができる。これにより、元素Aの少なくとも一部が炭酸塩を形成していることが確かめられる。   Presence of carbonate radicals (carbonate of element A) on the surface of the positive electrode can be confirmed by, for example, X-ray photoelectron spectroscopy. This confirms that at least a part of the element A forms a carbonate.

リチウム遷移金属酸化物の表面に付着する元素Aの量は、例えば、リチウム遷移金属酸化物の表面に付着する元素Aをイオン交換水等で洗浄して除去し、除去された元素Aの量を求めることにより得られる。より具体的には、イオン交換水中にリチウム遷移金属酸化物を投入し、そのイオン交換水を十分に攪拌する。その後、そのイオン交換水をろ過して、元素Aを含むろ液を得る。このろ液を用いてイオンクロマトグラフにより元素Aの量を求める。
リチウム遷移金属酸化物自体はイオン交換水中にて溶解しないため、リチウム遷移金属酸化物自体が元素Aを含む場合でも、上記の方法により、元素Aの付着量を容易に求めることが可能である。
The amount of the element A adhering to the surface of the lithium transition metal oxide is, for example, removing the element A adhering to the surface of the lithium transition metal oxide by washing with ion-exchanged water, and the amount of the element A removed It is obtained by seeking. More specifically, a lithium transition metal oxide is put into ion-exchanged water, and the ion-exchanged water is sufficiently stirred. Thereafter, the ion-exchanged water is filtered to obtain a filtrate containing the element A. Using this filtrate, the amount of element A is determined by ion chromatography.
Since the lithium transition metal oxide itself does not dissolve in the ion-exchanged water, even when the lithium transition metal oxide itself contains the element A, the amount of the element A attached can be easily determined by the above method.

以下、本発明の正極の製造方法の例を示すが、製造方法はこれに限定されない。
上記の本発明の正極の製造方法は、例えば、
(1)リチウム遷移金属酸化物を含んだ正極活物質を含むスラリーを調製する工程と、
(2)前記スラリーを、正極集電体の表面に付着させ、乾燥させて、塗膜を形成し、
前記塗膜を圧延して、正極活物質層を形成する工程と、
(3)工程(2)の後、前記正極活物質層を、アルカリ性の洗浄液で洗浄する工程と、
(4)工程(3)の後、正極活物質層を加熱する工程とを含む。
Hereinafter, although the example of the manufacturing method of the positive electrode of this invention is shown, a manufacturing method is not limited to this.
The method for producing the positive electrode of the present invention described above is, for example,
(1) preparing a slurry containing a positive electrode active material containing a lithium transition metal oxide;
(2) The slurry is attached to the surface of the positive electrode current collector and dried to form a coating film,
Rolling the coating film to form a positive electrode active material layer;
(3) After the step (2), the step of washing the positive electrode active material layer with an alkaline washing liquid;
(4) After the step (3), a step of heating the positive electrode active material layer is included.

工程(3)において、洗浄の条件を適宜選択することにより、正極活物質のLiが溶出するなどの副反応を起こさずに、炭酸リチウム(Li2CO3)を除去することが可能である。正極活物質表面に付着した炭酸リチウムを、炭酸リチウムより安定なアルカリ金属およびアルカリ土類金属の炭酸塩に置換して、炭酸リチウムを容易に除去することができる。
圧延工程の後で正極を洗浄するため、圧延工程で活物質粒子が割れて活性面が形成され、その面に炭酸リチウムが付着しても、確実に炭酸リチウムを除去することができる。
特に、圧延時に大きな力を要し、活物質の粒子割れを生じ易い場合、例えば、正極活物質層1cm3あたり正極活物質の量が3.2〜3.6gである高密度の正極を得る場合でも、炭酸リチウムの付着を抑制することができる。
In the step (3), it is possible to remove lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) without causing side reactions such as elution of Li of the positive electrode active material by appropriately selecting the cleaning conditions. Lithium carbonate attached to the surface of the positive electrode active material can be replaced with alkali metal and alkaline earth metal carbonate, which is more stable than lithium carbonate, so that lithium carbonate can be easily removed.
Since the positive electrode is washed after the rolling process, the active material particles are cracked in the rolling process to form an active surface, and even if lithium carbonate adheres to the surface, lithium carbonate can be reliably removed.
In particular, when a large force is required during rolling and particle breakage of the active material is likely to occur, for example, a high-density positive electrode having a positive electrode active material amount of 3.2 to 3.6 g per 1 cm 3 of the positive electrode active material layer is obtained. Even in this case, adhesion of lithium carbonate can be suppressed.

洗浄液は、リチウム以外のアルカリ金属およびアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むのが好ましい。
洗浄液の温度およびpH、ならびに洗浄時間は、正極の洗浄の程度に応じて、適宜設定すればよいが、正極集電体および正極活物質の安定性ならびに洗浄効果の観点から、洗浄液のpHは9〜12、洗浄時間は5秒以上30秒以内、および洗浄液の温度は20〜60℃が好ましい。
The cleaning liquid preferably contains at least one element selected from the group consisting of alkali metals other than lithium and alkaline earth metals.
The temperature and pH of the cleaning liquid and the cleaning time may be appropriately set according to the degree of cleaning of the positive electrode. From the viewpoint of the stability of the positive electrode current collector and the positive electrode active material and the cleaning effect, the pH of the cleaning liquid is 9 -12, the cleaning time is preferably 5 seconds or more and 30 seconds or less, and the temperature of the cleaning liquid is preferably 20 to 60 ° C.

工程(4)により、正極中に含まれる水分を除去するとともに、正極中に含まれるバインダーで正極活物質を被覆することができる。これにより、正極活物質に炭酸が付着するのを更に抑制することが可能である。
正極活物質層の加熱を、結着剤の分解温度より低い温度で行うのが好ましい。加熱温度が、結着剤の分解温度を超えると、結着剤による結着力が大幅に低下して、正極から正極活物質層が剥がれ易くなる場合がある。
正極活物質へのバインダーの良好な被覆状態を得るためには、正極活物質層の加熱温度は160℃以上300℃以下、および加熱時間は5秒以上60秒以下が好ましい。
By the step (4), moisture contained in the positive electrode can be removed and the positive electrode active material can be coated with a binder contained in the positive electrode. Thereby, it is possible to further suppress carbon dioxide from adhering to the positive electrode active material.
The positive electrode active material layer is preferably heated at a temperature lower than the decomposition temperature of the binder. When the heating temperature exceeds the decomposition temperature of the binder, the binding force due to the binder may be significantly reduced, and the positive electrode active material layer may be easily peeled off from the positive electrode.
In order to obtain a good coating state of the binder on the positive electrode active material, the heating temperature of the positive electrode active material layer is preferably 160 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and the heating time is preferably 5 seconds or longer and 60 seconds or shorter.

上記の製造方法は、工程(1)の前に、更に、リチウム遷移金属酸化物を水洗する工程を含むのが好ましい。活物質であるリチウム遷移金属酸化物として、あらかじめ洗浄により炭酸リチウム(Li2Co3)を除去したものを用いると、ガス発生をより低減できる点で好ましい。 It is preferable that the above manufacturing method further includes a step of washing the lithium transition metal oxide with water before the step (1). It is preferable to use a lithium transition metal oxide that is an active material from which lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) has been removed in advance by washing so that gas generation can be further reduced.

工程(1)のスラリーは、例えば、正極活物質、バインダー、および導電剤の混合物からなる正極合剤に、N−メチル−2−ピロリドン等の液状成分を加えることにより得られる。工程(2)の正極活物質層は、例えば、正極活物質、バインダー、および導電剤を含む。   The slurry in step (1) is obtained, for example, by adding a liquid component such as N-methyl-2-pyrrolidone to a positive electrode mixture composed of a mixture of a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent. The positive electrode active material layer in the step (2) includes, for example, a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent.

バインダーには、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロースが用いられる。
また、バインダーには、例えば、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、およびヘキサジエンからなる群より選択された少なくとも2種からなる共重合体を用いてもよい。バインダーは、1種を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。
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylic acid methyl ester, and polyethyl acrylate. Ester, Polyacrylic acid hexyl ester, Polymethacrylic acid, Polymethacrylic acid methyl ester, Polymethacrylic acid ethyl ester, Polymethacrylic acid hexyl ester, Polyvinyl acetate, Polyvinylpyrrolidone, Polyether, Polyethersulfone, Hexafluoropolypropylene, Styrene Butadiene rubber and carboxymethyl cellulose are used.
The binder includes, for example, a group consisting of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, ethylene, propylene, pentafluoropropylene, fluoromethyl vinyl ether, acrylic acid, and hexadiene. You may use the copolymer which consists of at least 2 sorts selected more. A binder may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

導電剤には、例えば、天然黒鉛および人造黒鉛のようなグラファイト類;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、およびサーマルブラックのようなカーボンブラック類;炭素繊維および金属繊維のような導電性繊維類;フッ化カーボン;アルミニウム粉のような金属粉末類、酸化亜鉛およびチタン酸カリウムのような導電性ウィスカー類;酸化チタンのような導電性金属酸化物;フェニレン誘導体のような有機導電性材料が用いられる。   Examples of the conductive agent include graphites such as natural graphite and artificial graphite; carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon fiber and metal fiber Conductive fibers such as carbon fluoride, metal powders such as aluminum powder, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide, phenylene derivatives, etc. An organic conductive material is used.

正極活物質層中の正極活物質の含有量は、80〜87重量%が好ましい。正極活物質層中の導電剤の含有量は、1〜20重量%が好ましい。正極活物質層中のバインダーの含有量は、1〜10重量%が好ましい。   The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 80 to 87% by weight. The content of the conductive agent in the positive electrode active material layer is preferably 1 to 20% by weight. The content of the binder in the positive electrode active material layer is preferably 1 to 10% by weight.

工程(2)の正極集電体には、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、またはチタンからなる、多孔性または無孔性を有する長尺状の導電性基板が用いられる。
正極集電体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは1〜500μm、より好ましくは5〜20μmである。正極集電体の厚さを上記範囲とすることにより、正極の強度を保持しつつ軽量化することができる。
For the positive electrode current collector in the step (2), for example, a long conductive substrate made of stainless steel, aluminum, or titanium and having porosity or non-porosity is used.
Although the thickness of a positive electrode electrical power collector is not specifically limited, Preferably it is 1-500 micrometers, More preferably, it is 5-20 micrometers. By setting the thickness of the positive electrode current collector in the above range, it is possible to reduce the weight while maintaining the strength of the positive electrode.

本発明は、上記の正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在されるセパレータと、非水電解質とを備える非水電解質二次電池に関する。上記正極を用いることにより、高温保存特性時および充放電サイクル時において正極からのガス発生が抑制され、非水電解質二次電池の高温保存特性および充放電サイクル特性が向上する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. By using the positive electrode, gas generation from the positive electrode is suppressed during high-temperature storage characteristics and charge / discharge cycles, and the high-temperature storage characteristics and charge / discharge cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery are improved.

負極は、負極集電体、およびその表面に形成された負極活物質層を有する。負極活物質層は、例えば、負極活物質およびバインダーを含む。この負極は、例えば、以下の方法により得られる。負極活物質、およびバインダー等の任意成分からなる負極合剤に、N−メチル−2−ピロリドン等の液状成分を加えてスラリーを調製する。このスラリーを負極集電体に塗布させ、乾燥させて、塗膜を形成する。その後、塗膜を圧延して、負極活物質層を形成する。
また、負極活物質層は負極活物質のみで構成してもよい。この負極は、例えば、気相法により、負極集電体に膜状の負極活物質を形成することにより得られる。
The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the surface thereof. The negative electrode active material layer includes, for example, a negative electrode active material and a binder. This negative electrode is obtained, for example, by the following method. A slurry is prepared by adding a liquid component such as N-methyl-2-pyrrolidone to a negative electrode mixture composed of optional components such as a negative electrode active material and a binder. This slurry is applied to the negative electrode current collector and dried to form a coating film. Thereafter, the coating film is rolled to form a negative electrode active material layer.
Further, the negative electrode active material layer may be composed of only the negative electrode active material. This negative electrode is obtained, for example, by forming a film-like negative electrode active material on the negative electrode current collector by a vapor phase method.

負極活物質には、例えば、炭素材料、合金系材料、酸化物、窒化物等を用いることができる。炭素材料には、例えば、各種天然黒鉛、コークス、黒鉛化途上炭素、各種人造黒鉛、非晶質炭素が用いられ、その形状は、例えば、粒子状や繊維状である。合金系材料には、例えば、SiおよびSnのようなLiと合金化可能な元素を含む材料が用いられる。容量密度が高いため、合金系材料は、珪素(Si)、錫(Sn)、Siを含む合金、化合物、もしくは固溶体、またはSnを含む合金、化合物、もしくは固溶体が好ましい。   As the negative electrode active material, for example, a carbon material, an alloy-based material, an oxide, a nitride, or the like can be used. As the carbon material, for example, various natural graphite, coke, graphitized carbon, various artificial graphite, and amorphous carbon are used, and the shape thereof is, for example, particulate or fibrous. As the alloy material, for example, a material containing an element that can be alloyed with Li, such as Si and Sn, is used. Since the capacity density is high, the alloy-based material is preferably silicon (Si), tin (Sn), an alloy, compound, or solid solution containing Si, or an alloy, compound, or solid solution containing Sn.

Siを含む化合物は、SiOx(0.05<x<1.95)が好ましい。
Siを含む化合物、合金、および固溶体は、Si以外に、B、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N、およびSnからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
Snを含む化合物、合金、および固溶体は、Sn以外に、B、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N、およびSiからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
錫を含む化合物としては、Ni2Sn4、Mg2Sn、SnOx(0<x<2)、SnO2、SnSiO3が挙げられる。
負極活物質は、1種を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。
The compound containing Si is preferably SiO x (0.05 <x <1.95).
In addition to Si, compounds, alloys, and solid solutions containing Si include B, Mg, Ni, Ti, Mo, Co, Ca, Cr, Cu, Fe, Mn, Nb, Ta, V, W, Zn, C, and N. , And at least one selected from the group consisting of Sn may be included.
In addition to Sn, compounds, alloys, and solid solutions containing Sn include B, Mg, Ni, Ti, Mo, Co, Ca, Cr, Cu, Fe, Mn, Nb, Ta, V, W, Zn, C, N , And at least one selected from the group consisting of Si may be included.
Examples of the tin-containing compound include Ni 2 Sn 4 , Mg 2 Sn, SnO x (0 <x <2), SnO 2 , and SnSiO 3 .
A negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

負極中の負極活物質の含有量は、90〜99重量%が好ましい。負極中のバインダーの含有量は、1〜10重量%が好ましい。負極のバインダーには、正極のバインダーで挙げられた材料が用いられる。   The content of the negative electrode active material in the negative electrode is preferably 90 to 99% by weight. The content of the binder in the negative electrode is preferably 1 to 10% by weight. The materials mentioned for the positive electrode binder are used for the negative electrode binder.

負極集電体には、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、または銅からなる、多孔性または無孔性を有する長尺状の導電性基板が用いられる。
負極集電体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは1〜500μm、より好ましくは5〜20μmである。負極集電体の厚さを上記範囲とすることにより、負極の強度を保持しつつ軽量化することができる。
For the negative electrode current collector, for example, a long conductive substrate made of stainless steel, nickel, or copper and having porosity or non-porosity is used.
Although the thickness of a negative electrode collector is not specifically limited, Preferably it is 1-500 micrometers, More preferably, it is 5-20 micrometers. By setting the thickness of the negative electrode current collector in the above range, it is possible to reduce the weight while maintaining the strength of the negative electrode.

セパレータには、例えば、イオン透過性に優れた、所定の機械的強度および絶縁性を有する微多孔薄膜、織布、または不織布が用いられる。セパレータの材質としては、ポリプロピレンおよびポリエチレンのようなポリオレフィン樹脂が好ましい。ポリオレフィン樹脂からなるセパレータは、耐久性に優れ、シャットダウン機能を有するため、非水電解質二次電池の安全性が向上する。
セパレータの厚さは、例えば、10〜300μmであり、好ましくは40μm以下、より好ましくは15〜30μm、さらに好ましくは10〜25μmである。
微多孔薄膜としては、1種の材料からなる単層膜、2種以上の材料を含む複合膜、または2つ以上の単層膜または複合膜を積層した多層膜が挙げられる。
For the separator, for example, a microporous thin film, a woven fabric, or a non-woven fabric having a predetermined mechanical strength and insulating property excellent in ion permeability is used. As the material of the separator, polyolefin resins such as polypropylene and polyethylene are preferable. A separator made of a polyolefin resin is excellent in durability and has a shutdown function, so that the safety of the nonaqueous electrolyte secondary battery is improved.
The thickness of a separator is 10-300 micrometers, for example, Preferably it is 40 micrometers or less, More preferably, it is 15-30 micrometers, More preferably, it is 10-25 micrometers.
Examples of the microporous thin film include a single layer film made of one kind of material, a composite film containing two or more kinds of materials, or a multilayer film in which two or more single layer films or composite films are laminated.

非水電解質としては、例えば、液状の非水電解質、ゲル状の非水電解質、または固体(高分子電解質)状の非水電解質が用いられる。
液状の非水電解質には、支持塩(例えば、リチウム塩)が溶解した非水溶媒が用いられる。
As the non-aqueous electrolyte, for example, a liquid non-aqueous electrolyte, a gel-like non-aqueous electrolyte, or a solid (polymer electrolyte) non-aqueous electrolyte is used.
A nonaqueous solvent in which a supporting salt (for example, a lithium salt) is dissolved is used for the liquid nonaqueous electrolyte.

非水溶媒には、公知の非水溶媒を用いればよい。非水溶媒には、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステルが用いられる。
環状炭酸エステルには、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)が用いられる。鎖状炭酸エステルには、例えば、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)が用いられる。環状カルボン酸エステルには、例えば、γ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトン(GVL)が用いられる。非水溶媒は、1種を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。
A known nonaqueous solvent may be used as the nonaqueous solvent. As the non-aqueous solvent, for example, a cyclic carbonate, a chain carbonate, or a cyclic carboxylic acid ester is used.
For the cyclic carbonate, for example, propylene carbonate (PC) or ethylene carbonate (EC) is used. For example, diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), or dimethyl carbonate (DMC) is used as the chain carbonate. Examples of cyclic carboxylic acid esters include γ-butyrolactone (GBL) and γ-valerolactone (GVL). A non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

支持塩には、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウム、ホウ酸塩類、イミド塩類が用いられる。
ホウ酸塩類としては、例えば、ビス(1,2−ベンゼンジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,3−ナフタレンジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,2’−ビフェニルジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(5−フルオロ−2−オレート−1−ベンゼンスルホン酸−O,O’)ホウ酸リチウムが挙げられる。
イミド塩類としては、例えば、ビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム((CF3SO22NLi)、トリフルオロメタンスルホン酸ノナフルオロブタンスルホン酸イミドリチウム(LiN(CF3SO2)(C49SO2))、ビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム((C25SO22NLi)が挙げられる。
支持塩は、1種を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。
液状の非水電解質中の支持塩の濃度は、0.5〜2モル/Lが好ましい。
Examples of the supporting salt include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiB 10 Cl 10 , lower aliphatic lithium carboxylate, LiCl , LiBr, LiI, chloroborane lithium, borates and imide salts are used.
Examples of borates include bis (1,2-benzenediolate (2-)-O, O ′) lithium borate, bis (2,3-naphthalenedioleate (2-)-O, O ′). Lithium borate, bis (2,2′-biphenyldiolate (2-)-O, O ′) lithium borate, bis (5-fluoro-2-olate-1-benzenesulfonic acid-O, O ′) boron A lithium acid is mentioned.
Examples of the imide salts include lithium bistrifluoromethanesulfonate imide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi), lithium trifluoromethanesulfonate nonafluorobutanesulfonate (LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO) 2 )), lithium bispentafluoroethanesulfonate imide ((C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi).
A support salt may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
The concentration of the supporting salt in the liquid non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 to 2 mol / L.

液状の非水電解質に、さらに、添加剤として、負極表面で分解して、リチウムイオン伝導性の高い被膜を形成し、充放電効率を高めることが可能な材料を添加してもよい。上記の添加剤としては、例えば、ビニレンカーボネート(VC)、4−メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、4−エチルビニレンカーボネート、4,5−ジエチルビニレンカーボネート、4−プロピルビニレンカーボネート、4,5−ジプロピルビニレンカーボネート、4−フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、ジビニルエチレンカーボネートが挙げられる。これらを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。
上記の添加剤のうち、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、およびジビニルエチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
なお、上記の添加剤は、その分子内において水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。
In addition to the liquid non-aqueous electrolyte, a material that can be decomposed on the surface of the negative electrode to form a film having high lithium ion conductivity and can increase charge / discharge efficiency may be added as an additive. Examples of the additive include vinylene carbonate (VC), 4-methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4-ethyl vinylene carbonate, 4,5-diethyl vinylene carbonate, 4-propyl vinylene carbonate, 4 , 5-dipropyl vinylene carbonate, 4-phenyl vinylene carbonate, 4,5-diphenyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate (VEC), and divinyl ethylene carbonate. These may be used alone or in combination of two or more.
Among the above additives, at least one selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and divinyl ethylene carbonate is preferable.
In the above additive, a hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom in the molecule.

液状の非水電解質に、さらに、過充電時に分解して電極上に被膜を形成し、電池を不活性化する公知のベンゼン誘導体を添加してもよい。このベンゼン誘導体としては、フェニル基およびフェニル基に隣接する環状化合物基を有するものが好ましい。
環状化合物基は、フェニル基、環状エーテル基、環状エステル基、シクロアルキル基、フェノキシ基であるのが好ましい。
ベンゼン誘導体としては、例えば、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、ジフェニルエーテルが挙げられる。これらを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。
非水溶媒中に占めるベンゼン誘導体の割合は10体積%以下が好ましい。
A known non-aqueous electrolyte may be added to a known non-aqueous electrolyte that decomposes during overcharge to form a film on the electrode and inactivate the battery. As this benzene derivative, those having a phenyl group and a cyclic compound group adjacent to the phenyl group are preferred.
The cyclic compound group is preferably a phenyl group, a cyclic ether group, a cyclic ester group, a cycloalkyl group, or a phenoxy group.
Examples of the benzene derivative include cyclohexylbenzene, biphenyl, and diphenyl ether. These may be used alone or in combination of two or more.
The proportion of the benzene derivative in the non-aqueous solvent is preferably 10% by volume or less.

本発明の非水電解質二次電池の形状は特に限定されない。非水電解質二次電池の用途などに応じて、例えば、コイン型、円筒型、角型、シート型、ボタン型、扁平型、積層型などの各種形状を適宜選択すればよい。
また、本発明は、小型機器の電源に用いられるような小型の非水電解質二次電池に限定されない。例えば、電気自動車の電源および電力貯蔵に用いられるような、大型かつ大容量の二次電池にも好適に用いられる。
The shape of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited. Various shapes such as a coin type, a cylindrical type, a square type, a sheet type, a button type, a flat type, and a laminated type may be appropriately selected according to the use of the nonaqueous electrolyte secondary battery.
Further, the present invention is not limited to a small non-aqueous electrolyte secondary battery used for a power source of a small device. For example, it is also suitably used for a large-sized and large-capacity secondary battery used for power supply and power storage of an electric vehicle.

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されない。
《実施例1》
(1)正極活物質の作製
Ni0.80Co0.15Al0.05Oで表されるニッケル複合酸化物と、水酸化リチウム・一水和物とを1:1.03のモル比で混合し、この混合物を750℃で5時間焼成し、正極活物質としてLiNi0.80Co0.15Al0.052を得た。この正極活物質1kgを水1Lに投入した後、これを10分間攪拌し、正極活物質中に余剰に含まれる炭酸リチウムを除去した。
Examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
(1) Preparation of positive electrode active material Nickel composite oxide represented by Ni 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O and lithium hydroxide monohydrate were mixed at a molar ratio of 1: 1.03, and this mixture was mixed. Firing was performed at 750 ° C. for 5 hours to obtain LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 as a positive electrode active material. After adding 1 kg of this positive electrode active material to 1 L of water, this was stirred for 10 minutes, and the lithium carbonate contained excessively in the positive electrode active material was removed.

(2)正極の作製
上記(1)で得られた正極活物質1kgと、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)のNMP溶液(呉羽化学(株)製、#7208、固形分濃度8重量%)0.5kgと、アセチレンブラック30gとを、適量のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)とともに双腕式練合機に投入した後、30℃で30分間攪拌し、正極スラリーを調製した。
この正極スラリーを、正極集電体であるアルミニウム箔(厚さ20μm)の両面に塗布した後、120℃で15分間乾燥し、塗膜を形成した。その後、塗膜をロールプレス機で圧縮し、正極活物質層を形成し、正極を得た。このとき、正極集電体およびその両面に形成された正極活物質層の厚みの合計は、120μmであった。
水に水酸化ナトリウムを溶解させ、pH10のアルカリ性の洗浄液(洗浄液A1)を得た。正極を20℃の洗浄液中に10秒間浸漬し、正極を洗浄した。その後、恒温槽内にて正極を190℃で10秒間熱処理した。
熱処理後の正極を、角型の電池ケース(高さ50mm、幅34mm、厚さ5mm)へ収容するのに適したサイズ(長手方向の寸法500mm、幅方向の寸法43mm)に切断した。正極活物質の量は、正極活物質層1cm3あたり、3.4gであった。
(2) Production of positive electrode 1 kg of the positive electrode active material obtained in (1) above and 0.5 kg of an NMP solution of polyvinylidene fluoride (PVDF) (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., # 7208, solid content concentration 8% by weight) And 30 g of acetylene black together with an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added to a double-arm kneader, and then stirred at 30 ° C. for 30 minutes to prepare a positive electrode slurry.
This positive electrode slurry was applied to both surfaces of an aluminum foil (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector, and then dried at 120 ° C. for 15 minutes to form a coating film. Then, the coating film was compressed with a roll press machine to form a positive electrode active material layer to obtain a positive electrode. At this time, the total thickness of the positive electrode current collector and the positive electrode active material layers formed on both surfaces thereof was 120 μm.
Sodium hydroxide was dissolved in water to obtain a pH 10 alkaline cleaning solution (cleaning solution A1). The positive electrode was immersed in a cleaning solution at 20 ° C. for 10 seconds to wash the positive electrode. Thereafter, the positive electrode was heat-treated at 190 ° C. for 10 seconds in a constant temperature bath.
The positive electrode after the heat treatment was cut into a size (longitudinal dimension 500 mm, width dimension 43 mm) suitable for accommodation in a rectangular battery case (height 50 mm, width 34 mm, thickness 5 mm). The amount of the positive electrode active material was 3.4 g per 1 cm 3 of the positive electrode active material layer.

(3)負極の作製
人造黒鉛3kgと、変性スチレン−ブタジエンゴムの分散液(日本ゼオン(株)製、BM−400B、固形分40重量%)200gと、カルボキシメチルセルロース50gとを、適量の水とともに双腕式練合機に投入し、攪拌して、負極スラリーを調製した。この負極スラリーを、負極集電体である銅箔(厚さ12μm)の両面に塗布した後、120℃で15分間乾燥し、塗膜を形成した。その後、塗膜をロールプレス機で圧延し、負極活物質層を形成し、負極を得た。このとき、負極集電体、および負極集電体の両面に形成された負極活物質層の厚みの合計は、145μmであった。負極を、上記の電池ケースへ収容するのに適したサイズ(長手方向の寸法425mm、幅方向の寸法45mm)に切断した。
(3) Production of negative electrode 3 kg of artificial graphite, 200 g of a modified styrene-butadiene rubber dispersion (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., BM-400B, solid content 40% by weight) and 50 g of carboxymethyl cellulose together with an appropriate amount of water The mixture was put into a double arm kneader and stirred to prepare a negative electrode slurry. This negative electrode slurry was applied to both surfaces of a copper foil (thickness 12 μm) as a negative electrode current collector, and then dried at 120 ° C. for 15 minutes to form a coating film. Then, the coating film was rolled with a roll press to form a negative electrode active material layer, thereby obtaining a negative electrode. At this time, the total thickness of the negative electrode current collector and the negative electrode active material layers formed on both surfaces of the negative electrode current collector was 145 μm. The negative electrode was cut into a size (dimension 425 mm in the longitudinal direction and 45 mm in the width direction) suitable for housing in the battery case.

(4)非水電解質の調製
エチレンカーボネートと、ジメチルカーボネートとを、体積比1:3で混合して、非水溶媒を得た。この非水溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解させて非水電解質を得た。このとき、非水電解質中のLiPF6の濃度を1.4mol/Lとした。
電池の充放電効率を高める目的で、この非水電解質に、ビニレンカーボネートを添加した。非水溶媒中のビニレンカーボネートの含有割合は、非水溶媒100重量部あたり5重量部であった。
(4) Preparation of nonaqueous electrolyte Ethylene carbonate and dimethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 3 to obtain a nonaqueous solvent. In this non-aqueous solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved to obtain a non-aqueous electrolyte. At this time, the concentration of LiPF 6 in the nonaqueous electrolyte was 1.4 mol / L.
In order to increase the charge / discharge efficiency of the battery, vinylene carbonate was added to the nonaqueous electrolyte. The content ratio of vinylene carbonate in the non-aqueous solvent was 5 parts by weight per 100 parts by weight of the non-aqueous solvent.

(5)非水電解質二次電池の組立て
上記(2)で得られた正極と、上記(3)で得られた負極と、上記(4)で得られた非水電解質と、ポリエチレンおよびポリプロピレンの複合フィルム(セルガード(株)製、品番「2300」、厚さ25μm)からなるセパレータと、を用いて、図1に示す角型の非水電解質二次電池を、以下の手順により組み立てた。図1は、本発明の実施例に係る角型の非水電解質二次電池の概略縦断面図である。
(5) Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery The positive electrode obtained in (2) above, the negative electrode obtained in (3) above, the non-aqueous electrolyte obtained in (4) above, polyethylene and polypropylene A square nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled by the following procedure using a separator made of a composite film (manufactured by Celgard, product number “2300”, thickness 25 μm). FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention.

正極リード22の一端を正極に電気的に接続し、負極リード23の一端を負極に電気的に接続した。負極と正極と、これらの間に介在させた厚さ20μmのポリエチレン製の微多孔質フィルムからなるセパレータ(セルガード(株)製のA089(商品名))を捲回し、断面が略楕円形の電極群21を構成した。底部20aおよび側部20bを有する、有底角筒状のアルミニウム製の電池缶20を準備した。電極群21を電池缶20に収容した。その後、電池缶20と正極リード22または負極リード23との短絡を防ぐための絶縁体24を、電極群21の上部に配置した。次に、絶縁ガスケット26で囲まれた負極端子27を中央に有する封口板25を、電池缶20の開口に配置した。負極リード23の他端を負極端子27に電気的に接続した。正極リード22の他端を封口板25の下面に電気的に接続した。電池缶20の開口の端部と封口板25とをレーザで溶接し、電池缶20の開口を封口した。その後、封口板25の注液孔から非水電解質を電池缶20に注入した。最後に、注液孔を封栓29で溶接により塞ぎ、設計容量900mAhの角型リチウムイオン二次電池A(高さ50mm、幅34mm、厚み5mm)を完成させた。   One end of the positive electrode lead 22 was electrically connected to the positive electrode, and one end of the negative electrode lead 23 was electrically connected to the negative electrode. A negative electrode, a positive electrode, and a separator (A089 (trade name) manufactured by Celgard Co., Ltd.) made of a polyethylene microporous film with a thickness of 20 μm interposed therebetween are wound, and an electrode having a substantially elliptical cross section Group 21 was configured. A bottomed rectangular tube-shaped aluminum battery can 20 having a bottom portion 20a and side portions 20b was prepared. The electrode group 21 was accommodated in the battery can 20. Thereafter, an insulator 24 for preventing a short circuit between the battery can 20 and the positive electrode lead 22 or the negative electrode lead 23 was disposed on the electrode group 21. Next, a sealing plate 25 having a negative electrode terminal 27 surrounded by an insulating gasket 26 at the center was disposed in the opening of the battery can 20. The other end of the negative electrode lead 23 was electrically connected to the negative electrode terminal 27. The other end of the positive electrode lead 22 was electrically connected to the lower surface of the sealing plate 25. The end of the opening of the battery can 20 and the sealing plate 25 were welded by laser to seal the opening of the battery can 20. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was injected into the battery can 20 from the injection hole of the sealing plate 25. Finally, the liquid injection hole was closed by welding with a plug 29 to complete a square lithium ion secondary battery A (height 50 mm, width 34 mm, thickness 5 mm) having a design capacity of 900 mAh.

《比較例1》
正極の洗浄処理を実施しなかった以外、実施例1と同様の方法により電池B1を作製した。
<< Comparative Example 1 >>
A battery B1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode was not washed.

《比較例2》
水に水酸化リチウムを溶解させ、pH10のアルカリ性の洗浄液(洗浄液B2)を得た。洗浄液A1の代わりに、この洗浄液B2を用いたこと以外、実施例1と同様にして電池B2を作製した。
<< Comparative Example 2 >>
Lithium hydroxide was dissolved in water to obtain an alkaline cleaning liquid (cleaning liquid B2) having a pH of 10. A battery B2 was produced in the same manner as in Example 1 except that this cleaning liquid B2 was used instead of the cleaning liquid A1.

[評価]
(6)正極活物質表面に付着する元素Aの炭酸塩の定性
正極の表面をX線光電子分光分析した。分析により得られたX線光電子分光スペクトルにおいて、元素Aおよび炭素の結合スペクトルを確認し、正極の表面に元素Aの炭酸塩が形成されていることを確認した。
[Evaluation]
(6) Qualitative analysis of carbonate of element A adhering to the surface of the positive electrode active material The surface of the positive electrode was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy. In the X-ray photoelectron spectrum obtained by the analysis, the binding spectrum of element A and carbon was confirmed, and it was confirmed that the carbonate of element A was formed on the surface of the positive electrode.

(7)正極活物質表面に付着する元素Aの定量
正極活物質表面に付着する元素Aの定量は、以下の方法により行った。
正極の中央部分を、縦2.0cmおよび横2.0cmのサイズに切断し、サンプル片を得た。イオン交換水25mLが入った50mLのサンプル瓶中にサンプル片を投入した後、この状態でイオン交換水を30分間攪拌した。攪拌後から10分以内に、サンプル瓶内のイオン交換水を、孔径0.45μmのフィルタでろ過した。ろ液を、測定試料とした。測定試料中の元素Aの含有量を、イオンクロマトグラフィーにより定量した。
(7) Quantification of element A adhering to the surface of the positive electrode active material The element A adhering to the surface of the positive electrode active material was quantified by the following method.
The central part of the positive electrode was cut into a size of 2.0 cm in length and 2.0 cm in width to obtain a sample piece. After putting a sample piece into a 50 mL sample bottle containing 25 mL of ion-exchanged water, the ion-exchanged water was stirred for 30 minutes in this state. Within 10 minutes after stirring, the ion-exchanged water in the sample bottle was filtered with a filter having a pore diameter of 0.45 μm. The filtrate was used as a measurement sample. The content of element A in the measurement sample was quantified by ion chromatography.

(8)電池の評価
(i)充放電サイクル特性の評価
45℃環境下で、下記条件で充放電し、1サイクル目の放電容量を求めた。
<充放電条件>
(a)充電
定電流充電:充電電流値900mA/充電終止電圧4.2V
定電圧充電:充電電圧値4.2V/充電終止電流100mA
(b)放電
定電流放電:放電電流値900mA/放電終止電圧2.5V
(8) Evaluation of Battery (i) Evaluation of Charging / Discharging Cycle Characteristics Under a 45 ° C. environment, charging / discharging was performed under the following conditions to determine the discharge capacity at the first cycle.
<Charging / discharging conditions>
(A) Charging Constant current charging: Charging current value 900 mA / end-of-charge voltage 4.2 V
Constant voltage charging: Charging voltage value 4.2V / end-of-charge current 100mA
(B) Discharge Constant current discharge: discharge current value 900 mA / discharge end voltage 2.5 V

その後、45℃環境下で、上記条件で、充放電を500サイクル繰り返し、500サイクル目の放電容量を求めた。
下記式により、容量維持率Aを求めた。
容量維持率A(%)
=500サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量×100
Thereafter, charging and discharging were repeated 500 cycles under the above conditions in a 45 ° C. environment, and the discharge capacity at the 500th cycle was determined.
The capacity retention rate A was determined by the following formula.
Capacity maintenance rate A (%)
= Discharge capacity at 500th cycle / Discharge capacity at the first cycle × 100

また、1サイクル後の電池の厚みおよび500サイクル後の電池の厚みを測定した。
下記式により、電池厚みの増加率(%)を求めた。
電池厚みの増加率(%)
=500サイクル後の電池厚み/1サイクル後の電池厚み×100
Moreover, the thickness of the battery after 1 cycle and the thickness of the battery after 500 cycles were measured.
The battery thickness increase rate (%) was determined by the following formula.
Increase rate of battery thickness (%)
= Battery thickness after 500 cycles / Battery thickness after 1 cycle x 100

(ii)高温保存特性の評価
電池を2個準備した。
1個の電池については、25℃環境下にて上記条件(a)および(b)で充放電し、放電容量を求めた。これを、保存前の放電容量とした。
もう1個の電池については、25℃環境下にて、上記条件(a)で充電した後、85℃環境下で2日間保存した。
その後、25℃環境下にて上記条件(b)で放電し、放電容量を求めた。これを、保存後の放電容量とした。
下記式により、容量維持率Bを求めた。
容量維持率B(%)=保存後の放電容量/保存前の放電容量×100
(Ii) Evaluation of high-temperature storage characteristics Two batteries were prepared.
About one battery, it charged / discharged on the said conditions (a) and (b) in 25 degreeC environment, and calculated | required the discharge capacity. This was the discharge capacity before storage.
The other battery was charged under the above condition (a) in a 25 ° C. environment and then stored in an 85 ° C. environment for 2 days.
Then, it discharged on the said conditions (b) in 25 degreeC environment, and calculated | required the discharge capacity. This was the discharge capacity after storage.
The capacity maintenance rate B was determined by the following formula.
Capacity retention ratio B (%) = discharge capacity after storage / discharge capacity before storage × 100

また、保存前後の電池厚みを測定した。下記式により、保存前の電池厚みに対する保存後の電池厚みの増加率(%)を求めた。
電池厚みの増加率(%)=保存後の電池厚み/保存前の電池厚み×100
評価結果を表1に示す。
In addition, the battery thickness before and after storage was measured. The increase rate (%) of the battery thickness after storage with respect to the battery thickness before storage was determined by the following formula.
Increase rate of battery thickness (%) = battery thickness after storage / battery thickness before storage × 100
The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2011060541
Figure 2011060541

実施例1の電池Aでは、比較例1および2の電池B1およびB2と比べて、電池厚み増加率が大幅に減少し、電池膨れが抑制され、優れた充放電サイクル特性および高温保存特性が得られた。
これは、水酸化ナトリウム水溶液を用いて正極を洗浄することにより、炭酸リチウムが除去され、炭酸リチウムより安定な炭酸ナトリウムが活物質表面に生成したためであると考えられる。
In the battery A of Example 1, compared with the batteries B1 and B2 of Comparative Examples 1 and 2, the battery thickness increase rate is greatly reduced, battery swelling is suppressed, and excellent charge / discharge cycle characteristics and high temperature storage characteristics are obtained. It was.
This is presumably because the lithium carbonate was removed by washing the positive electrode with an aqueous sodium hydroxide solution, and sodium carbonate more stable than lithium carbonate was produced on the active material surface.

《実施例2》
正極の洗浄方法において、水に溶解させる水酸化ナトリウム量を変えて、洗浄液のpHを表2に示す値に変えた以外、実施例1と同様の方法により正極を作製した。この正極を用いて、実施例1と同様の方法により電池を作製した。上記と同じ方法により正極および電池を評価した。評価結果を表2に示す。
Example 2
In the positive electrode cleaning method, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of sodium hydroxide dissolved in water was changed and the pH of the cleaning solution was changed to the values shown in Table 2. Using this positive electrode, a battery was produced in the same manner as in Example 1. The positive electrode and the battery were evaluated by the same method as described above. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2011060541
Figure 2011060541

いずれの場合も正極の元素Aの付着量が8〜34μmol/gの範囲内であり、いずれの電池も良好な充放電サイクル特性および高温保存特性を示した。
特に、電池DおよびEでは、優れた充放電サイクル特性および高温保存特性が得られ、正極洗浄におけるアルカリ液のpHは9〜12が好ましいことがわかった。
In any case, the adhesion amount of the element A on the positive electrode was in the range of 8 to 34 μmol / g, and all the batteries exhibited good charge / discharge cycle characteristics and high temperature storage characteristics.
In particular, in batteries D and E, excellent charge / discharge cycle characteristics and high-temperature storage characteristics were obtained, and it was found that the pH of the alkaline liquid in positive electrode cleaning is preferably 9-12.

《実施例3》
正極の洗浄方法において、正極の浸漬時間を表3に示す値に変えた以外、実施例1と同様の方法により正極を作製した。この正極を用いて、実施例1と同様の方法により電池を作製した。上記と同じ方法により正極および電池を評価した。評価結果を表3に示す。
Example 3
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode immersion time was changed to the values shown in Table 3 in the positive electrode cleaning method. Using this positive electrode, a battery was produced in the same manner as in Example 1. The positive electrode and the battery were evaluated by the same method as described above. The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2011060541
Figure 2011060541

正極の浸漬時間が30秒である電池Gは、良好な充放電サイクル特性および高温保存特性を示した。正極の浸漬時間が30秒より長い電池Hでは、活物質とアルカリ液との反応が促進し、正極の元素Aの付着量が増加し、充放電サイクル特性および高温保存特性が低下した。   The battery G in which the positive electrode immersion time was 30 seconds exhibited good charge / discharge cycle characteristics and high-temperature storage characteristics. In the battery H in which the positive electrode immersion time was longer than 30 seconds, the reaction between the active material and the alkaline liquid was promoted, the amount of the element A deposited on the positive electrode was increased, and the charge / discharge cycle characteristics and the high-temperature storage characteristics were deteriorated.

《実施例4》
正極の洗浄方法において、洗浄液の温度を表4に示す値に変えた以外、実施例1と同様の方法により正極を作製した。この正極を用いて、実施例1と同様の方法により電池を作製した。上記と同じ方法により正極および電池を評価した。評価結果を表4に示す。
Example 4
In the positive electrode cleaning method, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the cleaning solution was changed to the values shown in Table 4. Using this positive electrode, a battery was produced in the same manner as in Example 1. The positive electrode and the battery were evaluated by the same method as described above. The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2011060541
Figure 2011060541

洗浄液の温度が60℃以下である電池IおよびJは、良好な充放電サイクル特性および高温保存特性を示した。洗浄液の温度が60℃超である電池Kでは、活物質と洗浄液との副反応が進行したため、正極の洗浄効果が小さくなったと考えられる。   Batteries I and J having a cleaning liquid temperature of 60 ° C. or less exhibited good charge / discharge cycle characteristics and high-temperature storage characteristics. In the battery K in which the temperature of the cleaning liquid is higher than 60 ° C., the side reaction between the active material and the cleaning liquid has progressed, and thus the positive electrode cleaning effect is considered to be reduced.

《実施例5》
正極の洗浄方法において、洗浄液(pH10)の金属種を表5に示す金属種に変えた以外、実施例1と同様の方法により正極を作製した。この正極を用いて、実施例1と同様の方法により電池を作製した。上記と同じ方法により正極および電池を評価した。評価結果を表5に示す。
Example 5
In the positive electrode cleaning method, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the metal species of the cleaning liquid (pH 10) was changed to the metal species shown in Table 5. Using this positive electrode, a battery was produced in the same manner as in Example 1. The positive electrode and the battery were evaluated by the same method as described above. The evaluation results are shown in Table 5.

Figure 2011060541
Figure 2011060541

いずれの正極も元素Aの付着量が8〜17μmol/gの範囲内であり、いずれの電池も優れた充放電サイクル特性および高温保存特性を示した。炭酸リチウムよりも安定な炭酸塩が形成されたため、充放電サイクルおよび高温保存時のガス発生量が減少した。   All the positive electrodes had an adhesion amount of element A in the range of 8 to 17 μmol / g, and all the batteries exhibited excellent charge / discharge cycle characteristics and high-temperature storage characteristics. Since carbonates more stable than lithium carbonate were formed, the amount of gas generated during charge / discharge cycles and high-temperature storage decreased.

《実施例6》
正極の洗浄後の熱処理方法において、熱処理の温度および時間を表6に示す値に変えた以外、実施例1と同様の方法により正極を作製した。この正極を用いて、実施例1と同様の方法により電池を作製した。上記と同じ方法により正極および電池を評価した。評価結果を表6に示す。
Example 6
In the heat treatment method after washing the positive electrode, a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature and time were changed to the values shown in Table 6. Using this positive electrode, a battery was produced in the same manner as in Example 1. The positive electrode and the battery were evaluated by the same method as described above. The evaluation results are shown in Table 6.

Figure 2011060541
Figure 2011060541

電池R〜T、V、およびWでは、正極の元素Aの付着量が8〜34μmol/gであり、良好な充放電サイクルおよび高温保存特性が得られた。特に、電池S、T、およびWでは、正極の元素Aの付着量が8〜17μmol/gであり、優れた充放電サイクル特性および高温保存特性が得られた。これらの条件で熱処理を実施すると活物質へのバインダーの被覆が十分となり、炭酸塩の付着量が少なくなるため、充放電サイクルおよび高温保存時のガス発生量が減少した。   In the batteries R to T, V, and W, the adhesion amount of the element A on the positive electrode was 8 to 34 μmol / g, and good charge / discharge cycles and high temperature storage characteristics were obtained. In particular, in the batteries S, T, and W, the adhesion amount of the element A on the positive electrode was 8 to 17 μmol / g, and excellent charge / discharge cycle characteristics and high-temperature storage characteristics were obtained. When heat treatment was carried out under these conditions, the active material was sufficiently covered with the binder, and the amount of carbonate adhered decreased, so the amount of gas generated during charge / discharge cycles and high temperature storage decreased.

《実施例7》
正極の活物質密度(正極活物質層1cm3あたりの活物質重量)を表7に示す値に変えた以外、実施例1と同様の方法により正極を作製した。活物質密度は、塗膜をロールプレス機で圧縮する際の線圧を変えることにより調整した。この正極を用いて、実施例1と同様の方法により電池を作製した。上記と同じ方法により正極および電池を評価した。その評価結果を、実施例1の電池Aの結果とともに表7に示す。
Example 7
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the active material density of the positive electrode (active material weight per 1 cm 3 of the positive electrode active material layer) was changed to the values shown in Table 7. The active material density was adjusted by changing the linear pressure when the coating film was compressed with a roll press. Using this positive electrode, a battery was produced in the same manner as in Example 1. The positive electrode and the battery were evaluated by the same method as described above. The evaluation results are shown in Table 7 together with the results of the battery A of Example 1.

Figure 2011060541
Figure 2011060541

電池X、A、およびYでは、正極の元素Aの付着量が8〜20μmol/gであり、良好な充放電サイクルおよび高温保存特性が得られた。正極の活物質密度が3.2〜3.6g/cm3の範囲においては、炭酸リチウムの付着を抑制することが可能であり、充放電サイクルおよび高温保存時のガス発生量が減少した。
なお、上記の実施例では角型の電池を用いたが、円筒型などの他の形状の電池を用いても同様の効果が得られる。
In the batteries X, A, and Y, the adhesion amount of the positive electrode element A was 8 to 20 μmol / g, and good charge / discharge cycles and high-temperature storage characteristics were obtained. When the active material density of the positive electrode was in the range of 3.2 to 3.6 g / cm 3 , it was possible to suppress the adhesion of lithium carbonate, and the amount of gas generated during charge / discharge cycles and high-temperature storage decreased.
In the above embodiment, a square battery is used, but the same effect can be obtained by using a battery of another shape such as a cylindrical battery.

本発明の非水電解質二次電池は、充放電サイクル特性および高温保存特性に優れているため、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラなどの小型電子機器の電源、さらには高出力を要求される電力貯蔵および電気自動車の電源に好適に用いられる。   Since the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in charge / discharge cycle characteristics and high-temperature storage characteristics, it is required to have a power source for small electronic devices such as notebook computers, mobile phones, digital still cameras, and high output. It is suitably used for power storage and power sources for electric vehicles.

20 電池缶
21 電極群
22 正極リード
23 負極リード
24 絶縁体
25 封口板
26 絶縁ガスケット
27 負極端子
29 封栓
20 Battery Can 21 Electrode Group 22 Positive Electrode Lead 23 Negative Electrode Lead 24 Insulator 25 Sealing Plate 26 Insulating Gasket 27 Negative Electrode Terminal 29 Sealing

Claims (8)

正極集電体と、前記正極集電体の表面に形成された正極活物質層と、を備え、
前記正極活物質層は、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含み、
前記リチウム遷移金属酸化物の表面には、リチウム以外のアルカリ金属およびアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素が担持されており、
前記元素の少なくとも一部は、炭酸塩を形成しており、
前記元素の量が、前記リチウム遷移金属酸化物の重量1gあたり、8〜34μmolであることを特徴とする非水電解質二次電池用正極。
A positive electrode current collector, and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector,
The positive electrode active material layer includes a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material,
At least one element selected from the group consisting of alkali metals other than lithium and alkaline earth metals is supported on the surface of the lithium transition metal oxide,
At least a portion of the element forms a carbonate;
The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the amount of the element is 8 to 34 μmol per 1 g of the weight of the lithium transition metal oxide.
前記正極活物質の量が、前記正極活物質層1cm3あたり、3.2〜3.6gである、請求項1記載の非水電解質二次電池用正極。 The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the amount of the positive electrode active material is 3.2 to 3.6 g per 1 cm 3 of the positive electrode active material layer. 前記元素が、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、およびBaよりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1または2記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the element is at least one selected from the group consisting of Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, and Ba. 前記リチウム遷移金属酸化物に含まれる遷移金属が、少なくともニッケルを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the transition metal contained in the lithium transition metal oxide contains at least nickel. 前記ニッケルの量が、前記遷移金属の30mol%以上を占める、請求項4記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the amount of nickel occupies 30 mol% or more of the transition metal. 前記リチウム遷移金属酸化物が、一般式(1):
LixNiwzMe1-(w+z)2+d
で表され、
Mは、CoおよびMnより選ばれる少なくとも1種であり、
Meは、Mとは異なる金属、またはB、PおよびSよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
dは、酸素欠陥または酸素過剰を示し、
0.98≦x≦1、0.3≦w≦1.0、0≦z≦0.7、および0.9≦(w+z)≦1.0である、請求項1〜5のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極。
The lithium transition metal oxide has the general formula (1):
Li x Ni w M z Me 1- (w + z) O 2 + d
Represented by
M is at least one selected from Co and Mn,
Me is a metal different from M, or at least one selected from the group consisting of B, P and S;
d represents an oxygen defect or oxygen excess;
0.98 ≦ x ≦ 1, 0.3 ≦ w ≦ 1.0, 0 ≦ z ≦ 0.7, and 0.9 ≦ (w + z) ≦ 1.0. The positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described.
前記Mとは異なる金属は、Mg、Sc、Y、Fe、Cu、Zn、Al、およびCrからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項6記載の非水電解質二次電池用正極。   The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, wherein the metal different from M is at least one selected from the group consisting of Mg, Sc, Y, Fe, Cu, Zn, Al, and Cr. . 請求項1〜7のいずれかに記載の正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在されるセパレータと、非水電解質と、を備える、非水電解質二次電池。   A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising: the positive electrode according to claim 1; a negative electrode; a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; and a nonaqueous electrolyte.
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