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JP2011096551A - Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, and manufacturing method of nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, and manufacturing method of nonaqueous electrolyte battery Download PDF

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JP2011096551A
JP2011096551A JP2009250417A JP2009250417A JP2011096551A JP 2011096551 A JP2011096551 A JP 2011096551A JP 2009250417 A JP2009250417 A JP 2009250417A JP 2009250417 A JP2009250417 A JP 2009250417A JP 2011096551 A JP2011096551 A JP 2011096551A
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JP
Japan
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positive electrode
battery
negative electrode
active material
carboxylate
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Application number
JP2009250417A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunsuke Saito
俊介 齊藤
Yuudai Oyama
有代 大山
Kunihiko Hayashi
邦彦 林
Hideki Nakai
秀樹 中井
Shinichi Katayama
真一 片山
Tadahiko Kubota
忠彦 窪田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】容量維持率と高温保存特性を両立する電池の製造法の提供。
【解決手段】正極活物質層表面にフッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸塩が存在する。カルボン酸塩は、式(1)および式(2)で示される構造の少なくとも一方である。

Figure 2011096551

(式中、A1〜A3はLi,Na,K,Mg,Ca,Sr,Baであり、A2およびA3の少なくとも一つは水素原子であっても良い。BはCF3、CHF2、CH2F、およびCH3で表される官能基)なお、D1およびD2は、式(3)、式(4)で示される構造とする。
Figure 2011096551

(式中、0≦(a、c、d、f)≦2、及び1≦b≦15、及び1≦e≦16とする。Xはフッ素原子であるが、その一部は水素原子や他のハロゲン原子等である)
【選択図】なしProvided is a battery manufacturing method that achieves both capacity retention and high-temperature storage characteristics.
A carboxylate having at least one of a fluorine atom and a chlorine atom exists on the surface of a positive electrode active material layer. The carboxylate is at least one of the structures represented by formula (1) and formula (2).
Figure 2011096551

(In the formula, A 1 to A 3 are Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, and at least one of A 2 and A 3 may be a hydrogen atom. B is CF 3 , CHF. 2 , functional groups represented by CH 2 F and CH 3 ) D1 and D2 have structures represented by the formulas (3) and (4).
Figure 2011096551

(Where 0 ≦ (a, c, d, f) ≦ 2, 1 ≦ b ≦ 15, and 1 ≦ e ≦ 16, X is a fluorine atom, part of which is a hydrogen atom or other Of halogen atoms, etc.)
[Selection figure] None

Description

この発明は、非水電解質電池用正極、非水電解質電池および非水電解質電池の製造方法に関し、特に、正極表面の酸化活性を抑制し、電池特性を向上させることができる非水電解質電池用正極、非水電解質電池および非水電解質電池の製造方法関する。   The present invention relates to a positive electrode for a non-aqueous electrolyte battery, a non-aqueous electrolyte battery, and a method for producing a non-aqueous electrolyte battery. In particular, the positive electrode for a non-aqueous electrolyte battery can suppress the oxidation activity of the positive electrode surface and improve battery characteristics. The present invention relates to a nonaqueous electrolyte battery and a method for producing a nonaqueous electrolyte battery.

近年、カメラ一体型VTR、デジタルスチルカメラ、携帯電話、携帯情報端末、ノート型コンピュータ等のポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれらの電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池について、エネルギー密度を向上させるための研究開発が活発に進められている。中でも、負極活物質として炭素を、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を、電解液として炭酸エステル混合物を使用するリチウムイオン二次電池が提案されている。このような電池は、従来の非水系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、広く実用化されている。特に最近では、更なる高容量化を目指し、正極活物質の改質や、充電電圧の向上が図られている。   In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR, a digital still camera, a mobile phone, a personal digital assistant, and a notebook computer have appeared, and their size and weight have been reduced. As portable power sources for these electronic devices, research and development for improving the energy density of batteries, particularly secondary batteries, are being actively promoted. Among them, a lithium ion secondary battery using carbon as a negative electrode active material, a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material, and a carbonate ester mixture as an electrolytic solution has been proposed. Such a battery is widely put into practical use because a large energy density can be obtained as compared with a lead battery and a nickel cadmium battery which are conventional non-aqueous electrolyte secondary batteries. In particular, recently, with the aim of further increasing the capacity, reforming of the positive electrode active material and improvement of the charging voltage have been attempted.

これらの高容量化された電池は、充電状態で高温雰囲気下に置かれた場合に、正極表面上における電解液と正極活物質との反応により正極が劣化し、結果として長期保存後の容量低下を招いてしまう。そのため、電解液溶媒のエチレンカーボネートをより耐酸化性の高いプロピレンカーボネートに置き換えることで、高温保存における容量劣化を抑制する手法がある。ところが、負極活物質として黒鉛系材料を用いた場合、プロピレンカーボネートが負極と反応してしまう為、この手法を利用することが出来ない。   When these batteries with higher capacities are placed in a high-temperature atmosphere in a charged state, the positive electrode deteriorates due to the reaction between the electrolyte solution on the positive electrode surface and the positive electrode active material, resulting in a decrease in capacity after long-term storage. Will be invited. Therefore, there is a technique for suppressing capacity deterioration during high-temperature storage by replacing ethylene carbonate, which is an electrolyte solvent, with propylene carbonate having higher oxidation resistance. However, when a graphite-based material is used as the negative electrode active material, this method cannot be used because propylene carbonate reacts with the negative electrode.

一方、電解液へ種々の添加剤を加える事により、初回充電時に電極表面上に分解被膜を形成し、電解液の分解を抑制することが検討されている。その一例として、特許文献1には、スルトン誘導体とイソシアヌル酸を併用することが、特許文献2には、スルホン、環状スルホン酸エステルと高炭素数の鎖状カーボネートとを併用することなどが挙げられている。特許文献3には、化学的安定性に優れるフルオロアルキル化合物を電解質に含有させることにより、電気化学的に負極へ被覆させる方法が開示されている。   On the other hand, by adding various additives to the electrolytic solution, it has been studied to form a decomposition film on the electrode surface at the time of the initial charge and suppress decomposition of the electrolytic solution. As an example, Patent Document 1 includes the combined use of a sultone derivative and isocyanuric acid, and Patent Document 2 includes the combined use of a sulfone, a cyclic sulfonate ester, and a high-carbon chain carbonate. ing. Patent Document 3 discloses a method of electrochemically coating a negative electrode by containing a fluoroalkyl compound having excellent chemical stability in an electrolyte.

特許文献4では、正極表面に処理を施して安定な保護被膜を正極表面に被覆する方法があり、正極上における電解液の分解反応を抑制するという報告がある。これらの添加剤が初回充電時に分解し、電極表面にSEI(Electrolyte Interface:固体電解質膜)が形成されることにより、高温時に電解液との分解を抑制する報告が挙げられている。   In Patent Document 4, there is a method of treating the surface of the positive electrode to coat a stable protective film on the surface of the positive electrode, and there is a report that suppresses the decomposition reaction of the electrolytic solution on the positive electrode. There is a report that these additives are decomposed at the time of the first charge and SEI (Electrolyte Interface: solid electrolyte membrane) is formed on the surface of the electrode, thereby suppressing decomposition with the electrolytic solution at high temperature.

特開2002−358999号公報JP 2002-358999 A 特開2007−207483号公報JP 2007-207483 A 特開2002−117897号公報JP 2002-117897 A 特開2008−27778号公報JP 2008-27778 A

しかしながら、特許文献1乃至3の方法では被膜の大部分が負極上に析出するため、正極に起因する問題を抑制して長期保存特性を向上させることが難しい。また、正極表面に被膜を形成させる特許文献4の方法でも、長期高温保存により被膜が溶解してしまうため、正極の劣化を抑えることが難しくなる。   However, in the methods of Patent Documents 1 to 3, since most of the coating is deposited on the negative electrode, it is difficult to suppress the problems caused by the positive electrode and improve long-term storage characteristics. Further, even in the method of Patent Document 4 in which a film is formed on the surface of the positive electrode, the film is dissolved by long-term high-temperature storage, so that it is difficult to suppress deterioration of the positive electrode.

この発明は、上述の問題点を解消しようとするものであり、高い電池容量と高保存特性を両立する非水電解質電池用正極、非水電解質電池および非水電解質電池の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention is intended to solve the above-described problems, and provides a positive electrode for a non-aqueous electrolyte battery, a non-aqueous electrolyte battery, and a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte battery that achieve both high battery capacity and high storage characteristics. With the goal.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、集電体と正極活物質を含有する正極活物質層とを備え、
正極活物質層の表面に、フッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸塩が存在する
非水電解質電池用正極である。
In order to solve the above-described problem, the first invention includes a current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material,
A positive electrode for a non-aqueous electrolyte battery in which a carboxylate having at least one of a fluorine atom and a chlorine atom is present on the surface of the positive electrode active material layer.

第2の発明は、正極集電体の少なくとも一方の表面に、正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、
負極集電体の少なくとも一方の表面に、負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極と、
正極と負極との間に設けられたセパレータと、
電解質とを備え、
正極活物質層の表面に、フッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸塩が存在する
非水電解質電池である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a positive electrode in which a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on at least one surface of a positive electrode current collector;
A negative electrode in which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on at least one surface of the negative electrode current collector;
A separator provided between the positive electrode and the negative electrode;
With electrolyte,
This is a nonaqueous electrolyte battery in which a carboxylate having at least one of a fluorine atom and a chlorine atom is present on the surface of the positive electrode active material layer.

第3の発明は、正極活物質と、導電助剤と、結着材と、溶媒と、フッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方とを混合して正極合剤を調整し、正極集電体の少なくとも一方の表面に、正極合剤からなる正極活物質層を形成して正極を作製する工程と、
負極活物質と、結着材と、溶媒とを混合して負極合剤を調整し、負極集電体の少なくとも一方の表面に、負極合剤からなる負極活物質層を形成して負極を作製する工程と、
非水溶媒と、電解質塩とを混合して電解質を調整する工程と、
正極と、負極とを、セパレータを介して積層した電池素子を作製する工程と、
電池素子と電解質とを外装部材によって外装する工程と、
充電を行うことにより、上述のカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方に由来するフッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸塩を正極表面に設ける工程と
を備える非水電解質電池の製造方法である。
According to a third aspect of the present invention, a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, a solvent, and at least one of a carboxylic acid having at least one of a fluorine atom and a chlorine atom and a carboxylate are mixed. Adjusting the agent, forming a positive electrode active material layer made of a positive electrode mixture on at least one surface of the positive electrode current collector, and producing a positive electrode;
A negative electrode active material, a binder, and a solvent are mixed to prepare a negative electrode mixture, and a negative electrode active material layer made of the negative electrode mixture is formed on at least one surface of the negative electrode current collector to produce a negative electrode And a process of
Adjusting the electrolyte by mixing a non-aqueous solvent and an electrolyte salt;
Producing a battery element in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator;
A step of sheathing the battery element and the electrolyte with an exterior member;
A step of providing a carboxylate having at least one of a fluorine atom and a chlorine atom derived from at least one of the carboxylic acid and carboxylate described above on the surface of the positive electrode by charging. is there.

なお、この発明において、正極表面に存在するカルボン酸塩は、式(1)および式(2)で示される構造の少なくとも一方であることが好ましい。

Figure 2011096551
(式中、A1〜A3はLi,Na,K,Mg,Ca,Sr,Baであり、A2およびA3の少なくとも一つは水素原子であっても良い。BはCF3、CHF2、CH2F、およびCH3で表される官能基とする。)
なお、D1およびD2は、式(3)、式(4)で示される構造とする。
Figure 2011096551
(式中、0≦(a、c、d、f)≦2、及び1≦b≦16、及び1≦e≦16とする。Xはフッ素原子であるが、その一部は水素原子や他のハロゲン原子、およびハロゲン原子を含んでも良いアルキル基に置換されていても良い。) In the present invention, the carboxylate present on the surface of the positive electrode is preferably at least one of the structures represented by the formulas (1) and (2).
Figure 2011096551
(In the formula, A 1 to A 3 are Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, and at least one of A 2 and A 3 may be a hydrogen atom. B is CF 3 , CHF. 2 and a functional group represented by CH 2 F and CH 3. )
Note that D1 and D2 have a structure represented by the formulas (3) and (4).
Figure 2011096551
(Where 0 ≦ (a, c, d, f) ≦ 2, and 1 ≦ b ≦ 16, and 1 ≦ e ≦ 16, X is a fluorine atom, part of which is a hydrogen atom or other And may be substituted with an alkyl group which may contain a halogen atom.)

この発明では、安定した被膜を確実に正極表面に形成し、正極表面の酸化活性を抑制することができる。すなわち、正極表面における電解液の分解を抑制するとともに、負極表面に好適でない被膜が形成されることを防止する。   In this invention, a stable coating can be reliably formed on the positive electrode surface, and the oxidation activity on the positive electrode surface can be suppressed. That is, the decomposition of the electrolytic solution on the positive electrode surface is suppressed, and an unsuitable film is prevented from being formed on the negative electrode surface.

この発明によれば、サイクルの進行に伴う電池容量の低下の抑制および高温保存特性を両立することができる。   According to this invention, it is possible to achieve both suppression of battery capacity reduction and high-temperature storage characteristics as the cycle progresses.

この発明の実施の形態による非水電解質電池の一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one structural example of the nonaqueous electrolyte battery by embodiment of this invention. 図1に示した巻回電極体10のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of the winding electrode body 10 shown in FIG. この発明の実施の形態による非水電解質電池の一構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the nonaqueous electrolyte battery by embodiment of this invention. 図3に示した巻回電極体30の一部を拡大して表す断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of a wound electrode body 30 illustrated in FIG. 3. TOF−SIMSによる正極被膜の同定の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the identification of the positive electrode film by TOF-SIMS.

以下、この発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
1.第1の実施の形態(ラミネートフィルム型非水電解質電池の例)
2.第2の実施の形態(円筒型を有する非水電解質電池の例)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1. First Embodiment (Example of Laminated Film Type Nonaqueous Electrolyte Battery)
2. Second Embodiment (Example of nonaqueous electrolyte battery having a cylindrical shape)

第1の実施の形態
(1−1)非水電解質電池の構成
この発明における正極は、正極表面にフッ素原子を有するカルボン酸塩からなる正極被膜が形成されたものである。正極表面にフッ素原子を有するカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方に由来する被膜は、強酸性条件下においても安定であり、非水電解質電池が長期保存される場合においても安定して正極表面の酸化活性抑制効果を発現する。この発明の被膜形成方法であれば、優先的に正極に被膜を形成することが可能である。
First Embodiment (1-1) Configuration of Nonaqueous Electrolyte Battery The positive electrode in the present invention has a positive electrode film made of a carboxylate having fluorine atoms formed on the positive electrode surface. The coating derived from at least one of the carboxylic acid and carboxylate having a fluorine atom on the surface of the positive electrode is stable even under strongly acidic conditions, and is stable even when the nonaqueous electrolyte battery is stored for a long period of time. Oxidation activity suppression effect is expressed. With the film forming method of the present invention, it is possible to preferentially form a film on the positive electrode.

この非水電解質電池は、例えばリチウムイオン非水電解質電池であり、図1は、この発明の第1の実施形態による非水電解質電池の一構成例を示す斜視図である。この非水電解質電池は、例えば、非水電解質二次電池である。この非水電解質電池は、正極リード11および負極リード12が取り付けられた巻回電極体10をフィルム状の外装部材1の内部に収納した構成とされており、扁平型の形状を有するものである。   This nonaqueous electrolyte battery is, for example, a lithium ion nonaqueous electrolyte battery, and FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment of the present invention. This nonaqueous electrolyte battery is, for example, a nonaqueous electrolyte secondary battery. This nonaqueous electrolyte battery has a configuration in which a wound electrode body 10 to which a positive electrode lead 11 and a negative electrode lead 12 are attached is housed inside a film-like exterior member 1 and has a flat shape. .

正極リード11および負極リード12は、それぞれ例えば短冊状であり、外装部材1の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極リード11は、例えばアルミニウム(Al)などの金属材料により構成されており、負極リード12は、例えばニッケル(Ni)などの金属材料により構成されている。   Each of the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 has a strip shape, for example, and is led out from the inside of the exterior member 1 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 11 is made of a metal material such as aluminum (Al), and the negative electrode lead 12 is made of a metal material such as nickel (Ni).

[外装部材]
外装部材1は、例えば、絶縁層、金属層および最外層をこの順に積層しラミネート加工などにより貼り合わせた構造を有するラミネートフィルムである。外装部材1は、例えば、絶縁層の側を内側として、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。
[Exterior material]
The exterior member 1 is a laminated film having a structure in which, for example, an insulating layer, a metal layer, and an outermost layer are laminated in this order and bonded together by a lamination process or the like. For example, the exterior member 1 has the insulating layer side as the inner side, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive.

絶縁層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレンあるいはこれらの共重合体などのポリオレフィン樹脂により構成されている。水分透過性を低くすることができ、気密性に優れているからである。金属層は、箔状あるいは板状のアルミニウム、ステンレス、ニッケルあるいは鉄などにより構成されている。最外層は、例えば絶縁層と同様の樹脂により構成されていてもよいし、ナイロンなどにより構成されていてもよい。破れや突き刺しなどに対する強度を高くすることができるからである。外装部材1は、絶縁層、金属層および最外層以外の他の層を備えていてもよい。   The insulating layer is made of, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, modified polypropylene, or a copolymer thereof. This is because moisture permeability can be lowered and airtightness is excellent. The metal layer is made of foil-like or plate-like aluminum, stainless steel, nickel, iron, or the like. The outermost layer may be made of, for example, the same resin as the insulating layer, or may be made of nylon or the like. This is because the strength against tearing and piercing can be increased. The exterior member 1 may include a layer other than the insulating layer, the metal layer, and the outermost layer.

外装部材1と正極リード11および負極リード12との間には、正極リード11および負極リード12と、外装部材1の内側との密着性を向上させ、外気の侵入を防止するための密着フィルム2が挿入されている。密着フィルム2は、正極リード11および負極リード12に対して密着性を有する材料により構成されている。正極リード11および負極リード12が上述した金属材料により構成される場合には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。   Between the exterior member 1 and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12, an adhesion film 2 for improving the adhesion between the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 and the inside of the exterior member 1 and preventing intrusion of outside air. Has been inserted. The adhesion film 2 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12. When the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are made of the above-described metal material, it is preferably made of a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

図2は、図1に示した巻回電極体10のII−II線に沿った断面図である。巻回電極体10は、正極13と負極14とをセパレータ15および電解質16を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ17により保護されている。   FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of the spirally wound electrode body 10 shown in FIG. The wound electrode body 10 is obtained by stacking and winding a positive electrode 13 and a negative electrode 14 with a separator 15 and an electrolyte 16, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 17.

[正極]
正極13は、例えば、正極集電体13Aと、この正極集電体13Aの両面に設けられた正極活物質層13Bとを有している。正極活物質表面には、フッ素原子を有するカルボン酸塩からなる皮膜が形成されている。正極集電体13Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレスなどの金属材料によって構成されている。
[Positive electrode]
The positive electrode 13 includes, for example, a positive electrode current collector 13A and a positive electrode active material layer 13B provided on both surfaces of the positive electrode current collector 13A. A film made of a carboxylate having a fluorine atom is formed on the surface of the positive electrode active material. The positive electrode current collector 13A is made of, for example, a metal material such as aluminum, nickel, or stainless steel.

正極活物質層13Bは、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか1種または2種以上を含んでおり、炭素材料などの導電助剤と、ポリフッ化ビニリデンまたはポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤とを含む。また、正極活物質層13Bには、フッ素を有するカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方が含まれていてもよい。   The positive electrode active material layer 13B includes one or more positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a positive electrode active material, and includes a conductive additive such as a carbon material, and polyvinylidene fluoride. Or a binder such as polytetrafluoroethylene. The positive electrode active material layer 13B may contain at least one of fluorine-containing carboxylic acid and carboxylate.

[正極被膜]
正極表面に形成される被膜を形成するフッ素原子を有するカルボン酸塩としては、下記の式(1)および式(2)が挙げられる。
[Positive electrode coating]
Examples of the carboxylate having a fluorine atom that forms a film formed on the surface of the positive electrode include the following formulas (1) and (2).

Figure 2011096551
(式中、A1〜A3はLi,Na,K,Mg,Ca,Sr,Baであり、A2およびA3の少なくとも一つは水素原子であっても良い。BはCF3、CHF2、CH2F、およびCH3で表される官能基とする。)
Figure 2011096551
(In the formula, A 1 to A 3 are Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, and at least one of A 2 and A 3 may be a hydrogen atom. B is CF 3 , CHF. 2 and a functional group represented by CH 2 F and CH 3. )

ここで、式(2)で示されるジカルボン酸塩は結晶性が高く、被膜としてより高い効果を得られるため、好ましい。   Here, the dicarboxylate salt represented by the formula (2) is preferable because it has high crystallinity and can provide a higher effect as a film.

また、式(1)および式(2)におけるD1、D2は、下記の式(3)および式(4)で示される構造とする。 In addition, D 1 and D 2 in the formulas (1) and (2) have a structure represented by the following formulas (3) and (4).

Figure 2011096551
(式中、0≦(a、c、d、f)≦2、及び1≦b≦16、及び1≦e≦16とする。Xはフッ素原子であるが、その一部は水素原子や他のハロゲン原子、およびハロゲン原子を含んでも良いアルキル基に置換されていても良い。)
Figure 2011096551
(Where 0 ≦ (a, c, d, f) ≦ 2, and 1 ≦ b ≦ 16, and 1 ≦ e ≦ 16, X is a fluorine atom, part of which is a hydrogen atom or other And may be substituted with an alkyl group which may contain a halogen atom.)

正極被膜を構成するフッ素を有するカルボン酸塩は、主鎖の炭素数が多いほど高い効果が得られる。ただし、炭素数が多くなると、すなわち、式(3)においてb>16、式(4)においてe>17となると、正極合剤に用いる溶媒に対する溶解性がなくなるため、好ましくない。   The higher the carbon number of the main chain, the higher the effect of the carboxylate having fluorine that constitutes the positive electrode film. However, when the number of carbon atoms increases, that is, when b> 16 in formula (3) and e> 17 in formula (4), the solubility in the solvent used for the positive electrode mixture is lost, which is not preferable.

正極表面の被膜を形成するカルボン酸塩がフッ素を有するのは、被膜の耐酸化性が重要であるためである。フッ素は、水素との間で強力に結合する。例えば、カルボン酸塩の主鎖にフッ素原子がある程度含有されることによって、立体障害となって主鎖が分解されにくくなる。また、二重結合があると、結合部分が活性点となり、分解しやすくなってしまう。したがって、主鎖が飽和であってかつ式(3)および式(4)のXが全てハロゲン原子であるカルボン酸塩が最も好ましい。これにより、多少の置換基を有していてもカルボン酸塩の耐酸化性が変化しない。フッ素を有さないカルボン酸塩により被膜が形成されると、被膜が正極で分解してしまうため好ましくない。   The reason why the carboxylate forming the coating on the positive electrode surface has fluorine is because the oxidation resistance of the coating is important. Fluorine bonds strongly with hydrogen. For example, when a certain amount of fluorine atoms are contained in the main chain of the carboxylate, the main chain becomes difficult to be decomposed due to steric hindrance. In addition, when there is a double bond, the bonded portion becomes an active site and is easily decomposed. Therefore, a carboxylate salt in which the main chain is saturated and X in the formulas (3) and (4) is all halogen atoms is most preferable. Thereby, even if it has some substituents, the oxidation resistance of carboxylate does not change. When a film is formed with a carboxylate having no fluorine, the film is not preferable because the film is decomposed at the positive electrode.

なお、正極の表面被膜の構造は、TOF−SIMS法(飛行時間型二次イオン質量分析)により解析することができる。   The structure of the positive electrode surface coating can be analyzed by the TOF-SIMS method (time-of-flight secondary ion mass spectrometry).

このような被膜は、正極活物質層形成時に正極合剤に添加されたフッ素原子を有するカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方が電池の初回充電時にリチウム塩と反応したフッ素原子を有するカルボン酸塩として析出することにより形成される。フッ素原子を有するカルボン酸塩は、正極表面に堆積するようにして被膜を形成している。また、未反応のフッ素原子を有するカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方は、正極活物質13B中に含まれていることがある。未反応のフッ素原子を有するカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方は、充放電が進むにつれて減少する。   Such a coating includes a carboxylate having a fluorine atom in which at least one of a carboxylic acid having a fluorine atom and a carboxylate added to the positive electrode mixture at the time of forming a positive electrode active material layer reacts with a lithium salt at the first charge of the battery. Formed as a result of precipitation. The carboxylate having a fluorine atom forms a film so as to be deposited on the surface of the positive electrode. Moreover, at least one of the carboxylic acid and carboxylate having unreacted fluorine atoms may be contained in the positive electrode active material 13B. At least one of the carboxylic acid and carboxylate having unreacted fluorine atoms decreases as charge / discharge proceeds.

正極合剤に添加するフッ素原子を有するカルボン酸としては、例えば以下のようなものが挙げられる。   Examples of the carboxylic acid having a fluorine atom to be added to the positive electrode mixture include the following.

モノカルボン酸としては、一例として、CF3−COOH,CF3−CF2−COOH,CF3−(CF2)2−COOH,CF3−(CF2)3−COOH,CF3−(CF2)4−COOH,CF3−(CF2)5−COOH,CF3−(CF2)6−COOH,CF3−(CF2)7−COOH,CF3−(CF2)8−COOH,CF3−(CF2)9−COOH,CF3−(CF2)10−COOH,CF3−(CF2)11−COOH,CF3−(CF2)12−COOH,CF3−(CF2)13−COOH,CF3−(CF2)14−COOH,CF3−(CF2)15−COOH,CF3−(CF2)16−COOH,CF3−CH2−COOH,CF3−CF2−CH2−COOH,CF3−(CF2)2−CH2−COOH,CF3−(CF2)3−CH2−COOH,CF3−(CF2)4−CH2−COOH,CF3−(CF2)5−CH2−COOH,CF3−(CF2)6−CH2−COOH,CF3−(CF2)7−CH2−COOH,CF3−(CF2)8−CH2−COOH,CF3−(CF2)9−CH2COOH,CF3−(CF2)10−CH2−COOH,CF3−(CF2)11−CH2−COOH,CF3−(CF2)12−CH2−COOH,CF3−(CF2)13−CH2−COOH,CF3−(CF2)14−CH2−COOH,CF3−(CF2)15−CH2−COOH,CF3−(CH2)2−COOH,CF3−CF2−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)2−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)3−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)4−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)5−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)6−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)7−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)8−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)9−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)10−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)11−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)12−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)13−(CH2)2−COOH,CF3−(CF2)14−(CH2)2−COOHが挙げられる。 Examples of monocarboxylic acids include CF 3 —COOH, CF 3 —CF 2 —COOH, CF 3 — (CF 2 ) 2 —COOH, CF 3 — (CF 2 ) 3 —COOH, CF 3 — (CF 2). ) 4 -COOH, CF 3 - ( CF 2) 5 -COOH, CF 3 - (CF 2) 6 -COOH, CF 3 - (CF 2) 7 -COOH, CF 3 - (CF 2) 8 -COOH, CF 3- (CF 2 ) 9 -COOH, CF 3- (CF 2 ) 10 -COOH, CF 3- (CF 2 ) 11 -COOH, CF 3- (CF 2 ) 12 -COOH, CF 3- (CF 2 ) 13 -COOH, CF 3 - (CF 2) 14 -COOH, CF 3 - (CF 2) 15 -COOH, CF 3 - (CF 2) 16 -COOH, CF 3 -CH 2 -COOH, CF 3 -CF 2 -CH 2 -COOH, CF 3 - ( CF 2) 2 -CH 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 3 -CH 2 -COOH, CF 3 (CF 2) 4 -CH 2 -COOH , CF 3 - (CF 2) 5 -CH 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 6 -CH 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 7 -CH 2 —COOH, CF 3 — (CF 2 ) 8 —CH 2 —COOH, CF 3 — (CF 2 ) 9 —CH 2 COOH, CF 3 — (CF 2 ) 10 —CH 2 —COOH, CF 3 — (CF 2 ) 11 -CH 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 12 -CH 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 13 -CH 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 14 -CH 2 -COOH, CF 3- (CF 2 ) 15 --CH 2 --COOH, CF 3- (CH 2 ) 2 --COOH, CF 3 --CF 2- (CH 2 ) 2 --COOH, CF 3- (CF 2 ) 2- (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 3 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 4 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 5 - ( CH 2) 2 -CO H, CF 3 - (CF 2 ) 6 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 7 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 8 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2 ) 9 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 10 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 11 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 12 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 13 - (CH 2) 2 -COOH, CF 3 - (CF 2) 14 - (CH 2 ) 2 -COOH.

また、ジカルボン酸としては、一例として、HOOC−CF3−COOH,HOOC−(CF2)2−COOH,HOOC−(CF2)3−COOH,HOOC−(CF2)4−COOH,HOOC−(CF2)5−COOH,HOOC−(CF2)6−COOH,HOOC−(CF2)7−COOH,HOOC−(CF2)8−COOH,HOOC−(CF2)9−COOH,HOOC−(CF2)10−COOH,HOOC−(CF2)11−COOH,HOOC−(CF2) 12−COOH,HOOC−(CF2)13−COOH,HOOC−(CF2)14−COOH,HOOC−(CF2)15−COOH,HOOC−(CF2)16−COOH,HOOC−CH2−CF3−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)2−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)3−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)4−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)5−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)6−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)7−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)8−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)9−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)10−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)11−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)12−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)13−CH2−COOH,HOOC−CH2−(CF2)14−CH2−COOHが挙げられる。 As the dicarboxylic acid, as an example, HOOC-CF 3 -COOH, HOOC- (CF 2) 2 -COOH, HOOC- (CF 2) 3 -COOH, HOOC- (CF 2) 4 -COOH, HOOC- ( CF 2 ) 5 —COOH, HOOC— (CF 2 ) 6 —COOH, HOOC— (CF 2 ) 7 —COOH, HOOC— (CF 2 ) 8 —COOH, HOOC— (CF 2 ) 9 —COOH, HOOC— ( CF 2) 10 -COOH, HOOC- ( CF 2) 11 -COOH, HOOC- (CF 2) 12 -COOH, HOOC- (CF 2) 13 -COOH, HOOC- (CF 2) 14 -COOH, HOOC- ( CF 2) 15 -COOH, HOOC- ( CF 2) 16 -COOH, HOOC-CH 2 -CF 3 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 2 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 3 -C 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 4 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 5 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 6 -CH 2 - COOH, HOOC-CH 2 - ( CF 2) 7 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 8 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 9 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2 ) 10 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 11 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - (CF 2) 12 -CH 2 -COOH, HOOC- CH 2 - (CF 2) 13 -CH 2 -COOH, HOOC-CH 2 - include (CF 2) 14 -CH 2 -COOH .

なお、主鎖に含まれるハロゲン原子としては、フッ素の他に塩素でもよい。塩素と水素との間でも強力な結合を有するためである。また、上述のフッ素を含むカルボン酸の代わりに、フッ素を含むカルボン酸の塩を用いてもよい。カルボン酸とカルボン酸塩とを併用することもできる。   The halogen atom contained in the main chain may be chlorine in addition to fluorine. This is because there is a strong bond between chlorine and hydrogen. Further, instead of the above-mentioned carboxylic acid containing fluorine, a salt of carboxylic acid containing fluorine may be used. Carboxylic acid and carboxylate can be used in combination.

[正極活物質]
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム含有化合物が好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。中でも、遷移金属元素としてコバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。より高い電圧が得られるからである。その化学式は、例えば、LixM1O2またはLiyM2PO4で表される。式中、M1およびM2は、1種類以上の遷移金属元素を表す。xおよびyの値は、充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。
[Positive electrode active material]
As a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, a lithium-containing compound is preferable. This is because a high energy density can be obtained. Examples of the lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, and a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. Especially, what contains at least 1 sort (s) of the group which consists of cobalt, nickel, manganese, and iron as a transition metal element is preferable. This is because a higher voltage can be obtained. The chemical formula thereof is represented by, for example, Li x M1O 2 or Li y M2PO 4 . In the formula, M1 and M2 represent one or more transition metal elements. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state, and are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物としては、例えば、リチウム・コバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウム・ニッケル複合酸化物(LixNiO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LixNi1-yCoy2(y<1))、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LixNi(1-v-w)CovMnw2(v+w<1))、またはスピネル型構造を有するリチウム・マンガン複合酸化物(LiMn24)などが挙げられる。特に、コバルトを含む複合酸化物は、高い容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるため好ましい。また、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4)またはリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1-uMnuPO4(u<1))などが挙げられる。 Examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium / cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium / nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide (Li x Ni 1-y Co y O 2 (y <1)), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Li x Ni (1-vw) Co v Mn w O 2 (v + w <1)), or spinel structure And lithium-manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ). In particular, a composite oxide containing cobalt is preferable because a high capacity can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. Examples of the phosphoric acid compound containing lithium and a transition metal element include a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (u <1)). Is mentioned.

中でも、正極活物質としてリチウム・ニッケル複合酸化物を用いた電池系では、この発明の被膜による効果が最も得られる。リチウム・ニッケル複合酸化物には水酸化リチウムが多く残存しているため、添加したフッ素を有するカルボン酸が正極合剤中で中和して、フッ素を有するカルボン酸塩の被膜を形成しやすくなるためである。具体的には、遷移金属としてニッケルの固溶量が多い複合酸化物、すなわちニッケルを主な遷移金属として含む複合酸化物(LixNi1-zz2(z<0.5、AはNi以外の固溶可能な遷移金属である。))を正極活物質として用いる場合に高い効果が得られる。また、例えばリチウム・ニッケル複合酸化物(LixNiO2)と、ニッケル以外の遷移金属との複合酸化物とを混合して正極活物質とする場合には、リチウム・ニッケル複合酸化物(LixNiO2)が例えば50%以上混合された場合に高い効果が得られる。 In particular, the battery system using a lithium / nickel composite oxide as the positive electrode active material is most effective in the coating of the present invention. Since a large amount of lithium hydroxide remains in the lithium / nickel composite oxide, the added fluorine-containing carboxylic acid is neutralized in the positive electrode mixture, and it becomes easier to form a fluorine-containing carboxylate film. Because. Specifically, a composite oxide having a large amount of solid solution of nickel as a transition metal, that is, a composite oxide containing nickel as a main transition metal (Li x Ni 1-z A z O 2 (z <0.5, A Is a solid-soluble transition metal other than Ni.))) Is highly effective when used as a positive electrode active material. Further, for example, when a lithium-nickel composite oxide (Li x NiO 2 ) and a composite oxide of a transition metal other than nickel are mixed to form a positive electrode active material, the lithium-nickel composite oxide (Li x A high effect is obtained when, for example, 50% or more of NiO 2 ) is mixed.

この他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガンなどの酸化物や、二硫化チタンまたは硫化モリブデンなどの二硫化物や、セレン化ニオブなどのカルコゲン化物や、硫黄、ポリアニリンまたはポリチオフェンなどの導電性高分子も挙げられる。   In addition, examples of positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide and manganese dioxide, disulfides such as titanium disulfide and molybdenum sulfide, and niobium selenide. And a conductive polymer such as sulfur, polyaniline or polythiophene.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極材料は、任意の組み合わせで2種以上混合されてもよい。   The positive electrode material capable of inserting and extracting lithium may be other than the above. Moreover, the positive electrode material illustrated above may be mixed 2 or more types by arbitrary combinations.

[結着剤および導電剤]
正極結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムまたはエチレンプロピレンジエンなどの合成ゴムや、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。
[Binder and conductive agent]
Examples of the positive electrode binder include synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber or ethylene propylene diene, and polymer materials such as polyvinylidene fluoride. These may be single and multiple types may be mixed.

正極導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックまたはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料または導電性高分子などであってもよい。   Examples of the positive electrode conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. These may be single and multiple types may be mixed. The positive electrode conductive agent may be a metal material or a conductive polymer as long as it is a conductive material.

[負極]
負極14は、例えば、負極集電体14Aと、この負極集電体14Aの両面に設けられた負極活物質層14Bとを有している。負極活物質表面には、負負極皮膜が形成されていることが好ましい。負極集電体14Aは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。
[Negative electrode]
The negative electrode 14 includes, for example, a negative electrode current collector 14A and a negative electrode active material layer 14B provided on both surfaces of the negative electrode current collector 14A. A negative negative electrode film is preferably formed on the surface of the negative electrode active material. The negative electrode current collector 14A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil.

負極表面に形成される被膜は、正極被膜の由来となるフッ素を含むカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方よりも低い電圧(負極電位で0.5Vよりも高い電圧)で分解し、負極において表面被膜による抵抗上昇を生じさせない材料を用いて形成する。フッ素を含むカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方よりも低い電圧で分解する材料を用いることにより、初回充電時にフッ素を含むカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方よりも早く分解し、負極表面に被膜を形成する。このため、負極表面の抵抗を上昇させるフッ素を含むカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方に由来する被膜が負極表面に形成されず、また、正極表面に充分な量の被膜を形成することができる。   The film formed on the negative electrode surface is decomposed at a voltage lower than at least one of the carboxylic acid and carboxylate containing fluorine that is the source of the positive electrode film (a voltage higher than 0.5 V at the negative electrode potential), It is formed using a material that does not cause an increase in resistance due to the film. By using a material that decomposes at a lower voltage than at least one of fluorine-containing carboxylic acid and carboxylate, it decomposes faster than at least one of fluorine-containing carboxylic acid and carboxylate during the initial charge, and the negative electrode surface is coated. Form. Therefore, a coating derived from at least one of carboxylic acid and carboxylate containing fluorine that increases the resistance of the negative electrode surface is not formed on the negative electrode surface, and a sufficient amount of coating can be formed on the positive electrode surface. .

このような材料として、ハロゲン化環状炭酸エステル、不飽和結合を有する環状エステル、環状無水物等が用いられる。環状エステルは還元に弱く、被膜ができやすいためである。このような材料としては、無水コハク酸、無水フタル酸、炭酸ビニレン(VC)、プロペンスルトン(PRS)等が挙げられる。   As such a material, a halogenated cyclic carbonate, a cyclic ester having an unsaturated bond, a cyclic anhydride, or the like is used. This is because the cyclic ester is weak against reduction and easily forms a film. Examples of such materials include succinic anhydride, phthalic anhydride, vinylene carbonate (VC), propene sultone (PRS), and the like.

また、ハロゲン化環状炭酸エステルとしては、例えば下記の式(5)が挙げられる。   Moreover, as a halogenated cyclic carbonate, the following formula | equation (5) is mentioned, for example.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

また、式(5)において、R1〜R4がアルキル基あるいはハロゲン化アルキル基である場合には、その炭素数が1あるいは2程度であることが好ましい。具体的には、下記の式(5−1)ないし式(5−21)に示す化合物が挙げられる。   Moreover, in Formula (5), when R1-R4 is an alkyl group or a halogenated alkyl group, it is preferable that the carbon number is about 1 or 2. Specific examples include compounds represented by the following formulas (5-1) to (5-21).

Figure 2011096551
Figure 2011096551

すなわち、式(5−1)に示した4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−2)の4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−3)の4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−4)のテトラフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−5)の4−フルオロ−5−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−6)の4,5−ジクロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−7)のテトラクロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−8)の4,5−ビストリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−9)の4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−10)の4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−11)の4−メチル−5,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−12)の4−エチル−5,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどである。   That is, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (5-1), 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (5-2), formula (5- 3) 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, tetrafluoro-1,3-dioxolan-2-one of formula (5-4), 4-fluoro- of formula (5-5) 5-chloro-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-dichloro-1,3-dioxolan-2-one of formula (5-6), tetrachloro-1,3 of formula (5-7) -Dioxolan-2-one, 4,5-bistrifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one of formula (5-8), 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolane of formula (5-9) -2-one, 4,5-difluoro-4,5-dimethyl-1,3 of formula (5-10) Dioxolan-2-one, 4-methyl-5,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one of formula (5-11), 4-ethyl-5,5-difluoro- of formula (5-12) 1,3-dioxolan-2-one and the like.

また、下式(5−13)の4−トリフルオロメチル−5−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−14)の4−トリフルオロメチル−5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−15)の4−フルオロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−16)の4,4−ジフルオロ−5−(1,1−ジフルオロエチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−17)の4,5−ジクロロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−18)の4−エチル−5−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−19)の4−エチル−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−20)の4−エチル−4,5,5−トリフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(5−21)の4−フルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンなどである。   Further, 4-trifluoromethyl-5-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of the following formula (5-13), 4-trifluoromethyl-5-methyl-1,3 of the formula (5-14) -Dioxolan-2-one, 4-fluoro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one of formula (5-15), 4,4-difluoro-5- (of formula (5-16) 1,1-difluoroethyl) -1,3-dioxolan-2-one, 4,5-dichloro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one of formula (5-17), formula (5 -18) 4-ethyl-5-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, formula (5-19) 4-ethyl-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, formula (5-20) 4-ethyl-4,5,5-trifluoro-1,3-dioxy Run 2-one, the formula (5-21) 4-methyl-1,3-dioxolane-2-one.

これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。中でも、ハロゲンを構成元素として有する環状炭酸エステルは、式(5−1)の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンが好ましく、式(5−3)の4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンがより好ましい。容易に入手可能であると共に、より高い効果が得られるからである。特に、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとしては、より高い効果を得るために、シス異性体よりもトランス異性体が好ましい。   These may be used alone or in combination of two or more. Among them, the cyclic carbonate having halogen as a constituent element is preferably 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of the formula (5-1), and 4,5-difluoro-1 of the formula (5-3). , 3-dioxolan-2-one is more preferred. This is because they are easily available and higher effects can be obtained. In particular, as 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, a trans isomer is preferable to a cis isomer in order to obtain a higher effect.

ハロゲン化環状炭酸エステルは例えば電解質に添加され、充電を行うことにより負極被膜が形成される。   The halogenated cyclic carbonate is added to, for example, an electrolyte, and a negative electrode film is formed by charging.

負極活物質層14Bは、例えば、負極活物質として、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いずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて導電助剤および結着剤を含んでいてもよい。   The negative electrode active material layer 14B includes, for example, one or more negative electrode materials capable of occluding and releasing lithium as a negative electrode active material, and a conductive additive as necessary. And may contain a binder.

[負極活物質]
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極活物質としては、例えば、黒鉛(グラファイト)、カーボンブラック等の難黒鉛化性炭素あるいは石油コークス、ピッチコークス等の易黒鉛化炭素などの炭素材料が挙げられる。炭素材料には、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよく、また、平均粒子径の異なる2種以上を混合して用いてもよい。
[Negative electrode active material]
Examples of the negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium include carbon materials such as non-graphitizable carbon such as graphite and carbon black, and graphitizable carbon such as petroleum coke and pitch coke. It is done. Any one of these carbon materials may be used alone, or two or more of them may be mixed and used, or two or more of them having different average particle diameters may be mixed and used.

また、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウムと合金を形成可能な金属元素または半金属元素を構成元素として含む材料が挙げられる。具体的には、リチウムと合金を形成可能な金属元素の単体、合金、あるいは化合物、またはリチウムと合金を形成可能な半金属元素の単体、合金、あるいは化合物、またはこれらの1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。   Further, examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a material containing a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element. Specifically, a simple substance, alloy, or compound of a metal element capable of forming an alloy with lithium, or a simple substance, alloy, or compound of a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, or one or more of these. The material which has these phases in at least one part is mentioned.

このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。中でも、長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素が好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)あるいはスズ(Sn)である。ケイ素(Si)およびスズ(Sn)はリチウム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。   Examples of such metal elements or metalloid elements include tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), and bismuth (Bi). , Cadmium (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y) or hafnium (Hf) Is mentioned. Among them, the group 14 metal element or metalloid element in the long-period periodic table is preferable, and silicon (Si) or tin (Sn) is particularly preferable. This is because silicon (Si) and tin (Sn) have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.

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種を含むものが挙げられる。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種を含むものが挙げられる。   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 is mentioned. 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 1 type is mentioned.

ケイ素(Si)の化合物あるいはスズ(Sn)の化合物としては、例えば、酸素(O)あるいは炭素(C)を含むものが挙げられ、ケイ素(Si)またはスズ(Sn)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 silicon (Si) or tin (Sn) include those containing oxygen (O) or carbon (C), and in addition to silicon (Si) or tin (Sn), Two constituent elements may be included.

[電解質]
電解質は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する溶媒とを含んでいる。電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、過塩酸リチウム(LiClO4)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド(LiN(SO2CF32)、リチウムビスペンタフルオロメタンスルホニルイミド(LiN(SO2252)、あるいは六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)などのリチウム塩が挙げられる。電解質塩にはいずれか1種を用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。
[Electrolytes]
The electrolyte includes an electrolyte salt and a solvent that dissolves the electrolyte salt. Examples of the electrolyte salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perhydrochloride (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and lithium bistrifluoromethanesulfonylimide (LiN (SO 2 CF 3). 2 ), lithium salts such as lithium bispentafluoromethanesulfonylimide (LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 ), or lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ). Any one of the electrolyte salts may be used, or two or more of them may be mixed and used.

溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンあるいはε−カプロラクトンなどのラクトン系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルなどの炭酸エステル系溶媒、1,2−ジメトキシエタン、1−エトキシ−2−メトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフランあるいは2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、またはピロリドン類などの非水溶媒が挙げられる。溶媒は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the solvent include lactone solvents such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone, and carbonate ester solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. , 1,2-dimethoxyethane, 1-ethoxy-2-methoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ether solvents such as tetrahydrofuran or 2-methyltetrahydrofuran, nitrile solvents such as acetonitrile, sulfolane solvents, phosphoric acids , Phosphate solvents, or non-aqueous solvents such as pyrrolidones. Any one type of solvent may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

中でも、非水溶媒としては、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルからなる群のうちの少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。十分な効果が得られるからである。この場合には、特に、高粘度(高誘電率)溶媒(例えば、比誘電率ε≧30)である炭酸エチレンまたは炭酸プロピレンと、低粘度溶媒(例えば、粘度≦1mPa・s)である炭酸ジメチル、炭酸ジエチルまたは炭酸エチルメチルとを混合して含むものを用いることが好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するため、より高い効果が得られるからである。   Among these, as the non-aqueous solvent, it is preferable to use a solvent containing at least one member selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. This is because a sufficient effect can be obtained. In this case, in particular, ethylene carbonate or propylene carbonate having a high viscosity (high dielectric constant) solvent (for example, relative dielectric constant ε ≧ 30) and dimethyl carbonate having a low viscosity solvent (for example, viscosity ≦ 1 mPa · s). It is preferable to use a mixture containing diethyl carbonate or ethyl methyl carbonate. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved, so that a higher effect can be obtained.

また、電解質は、電解液を保持する高分子化合物を含む保持体とを含有しており、いわゆるゲル状となっていてもよい。電解液を高分子に膨潤させても良い。   The electrolyte contains a holding body containing a polymer compound that holds the electrolytic solution, and may be in a so-called gel form. The electrolytic solution may be swollen into a polymer.

高分子化合物は、溶媒を吸収してゲル化するものであればよく、例えば、高分子としては、下記式(6)で示されるポリビニルホルマール、下記式(7)で示されるポリアクリル酸エステル、下記式(8)で示されるポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。   The polymer compound only needs to absorb the solvent and gel, and examples of the polymer include polyvinyl formal represented by the following formula (6), polyacrylate represented by the following formula (7), Examples thereof include polyvinylidene fluoride represented by the following formula (8).

Figure 2011096551
Figure 2011096551

Figure 2011096551
(式中、R=CnH2n-1m、1<n<8、0<m<4)
Figure 2011096551
(Wherein, R = C n H2 n- 1 O m, 1 <n <8,0 <m <4)

Figure 2011096551
Figure 2011096551

また、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、あるいは、ビニリデンフルオロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体などのフッ素系高分子化合物、ポリエチレンオキサイド(PEO)あるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリプロピレンオキサイド(PEO)あるいはポリメチルメタクリレート(PMMA)を繰返し単位として含むものなどが挙げられる。高分子化合物には、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   In addition, fluorine polymer compounds such as polyvinylidene fluoride (PVdF) or a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP), a crosslinked product containing polyethylene oxide (PEO) or polyethylene oxide, etc. And those containing an ether polymer compound, polyacrylonitrile (PAN), polypropylene oxide (PEO) or polymethyl methacrylate (PMMA) as a repeating unit. Any one of these polymer compounds may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.

特に、酸化還元安定性の点からは、フッ素系高分子化合物が望ましく、中でも、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとを成分として含む共重合体が好ましい。さらに、この共重合体は、モノメチルマレイン酸エステルなどの不飽和二塩基酸のモノエステル、三フッ化塩化エチレンなどのハロゲン化エチレン、炭酸ビニレンなどの不飽和化合物の環状炭酸エステル、またはエポキシ基含有アクリルビニルモノマーなどを成分とし
て含んでいてもよい。より高い特性を得ることができるからである。
In particular, from the viewpoint of redox stability, a fluorine-based polymer compound is desirable, and among them, a copolymer containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as components is preferable. Furthermore, this copolymer contains monoesters of unsaturated dibasic acids such as monomethylmaleic acid ester, halogenated ethylenes such as ethylene trifluorochloride, cyclic carbonates of unsaturated compounds such as vinylene carbonate, or epoxy group-containing compounds. An acrylic vinyl monomer may be included as a component. This is because higher characteristics can be obtained.

[セパレータ]
セパレータ15は、正極13と負極14とを隔離し、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ15は、電気的に安定であると共に、正極活物質、負極活物質あるいは溶媒に対して化学的に安定であり、かつ電気伝導性を有していなければどのようなものを用いてもよい。例えば、高分子の不織布、多孔質フィルム、ガラスあるいはセラミックスの繊維を紙状にしたものを用いることができ、これらを複数積層して用いてもよい。特に、多孔質ポリオレフィンフィルムを用いることが好ましく、これをポリイミド、ガラスあるいはセラミックスの繊維などよりなる耐熱性の材料と複合させたものを用いてもよい。このセパレータ15には、上述した電解質が含浸されている。
[Separator]
The separator 15 separates the positive electrode 13 and the negative electrode 14 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. Any separator may be used as long as it is electrically stable and chemically stable with respect to the positive electrode active material, the negative electrode active material or the solvent, and has no electrical conductivity. Good. For example, a polymer nonwoven fabric, a porous film, glass or ceramic fibers in a paper shape can be used, and a plurality of these may be laminated. In particular, a porous polyolefin film is preferably used, and a composite of this with a heat-resistant material made of polyimide, glass, ceramic fibers, or the like may be used. The separator 15 is impregnated with the electrolyte described above.

この非水電解質電池では、充電を行うと、例えば、正極13からリチウムイオンが放出され、セパレータ15に含浸された電解液を介して負極14に吸蔵される。一方、放電を行うと、例えば、負極14からリチウムイオンが放出され、セパレータ15に含浸された電解液を介して正極13に吸蔵される。   In this nonaqueous electrolyte battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode 13 and inserted in the negative electrode 14 through the electrolytic solution impregnated in the separator 15. On the other hand, when discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode 14 and inserted in the positive electrode 13 through the electrolytic solution impregnated in the separator 15.

この非水電解質電池によれば、負極14の容量がリチウムの吸蔵および放出に基づいて表される場合に、上述した第1の実施の形態による電解液を備えているので、充放電時において電解液の分解反応が抑制される。したがって、特に高温使用時におけるサイクル特性および保存特性を向上させることができる。   According to this non-aqueous electrolyte battery, when the capacity of the negative electrode 14 is expressed based on insertion and extraction of lithium, the electrolytic solution according to the first embodiment described above is provided, so that the electrolysis is performed at the time of charge and discharge. The decomposition reaction of the liquid is suppressed. Therefore, it is possible to improve the cycle characteristics and the storage characteristics particularly during high temperature use.

(1−2)非水電解質電池の製造方法
次に、非水電解質電池の製造方法について説明する。
(1-2) Manufacturing method of nonaqueous electrolyte battery Next, the manufacturing method of a nonaqueous electrolyte battery is demonstrated.

[正極の製造方法]
正極活物質と、結着剤と、炭素材料などの導電助剤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して混合液を調製する。次に、この混合液にフッ素を有するカルボン酸塩を添加する。このとき、フッ素を有するカルボン酸塩の添加量は、0.01重量%以上10重量%以下であることが好ましい。これにより正極合剤スラリーが調整される。
[Production method of positive electrode]
A positive electrode active material, a binder, and a conductive aid such as a carbon material are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a mixed solution To prepare. Next, a carboxylate having fluorine is added to the mixed solution. At this time, it is preferable that the addition amount of the carboxylate having fluorine is 0.01 wt% or more and 10 wt% or less. Thereby, the positive electrode mixture slurry is adjusted.

次に、この正極合剤スラリーを正極集電体13Aに塗布し乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層13Bを形成し、正極13を得る。   Next, this positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 13A and dried, and then compression-molded by a roll press or the like to form the positive electrode active material layer 13B, whereby the positive electrode 13 is obtained.

[負極の製造方法]
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負極合剤スラリーとする。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体14Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層14Bを形成し、負極14を得る。
[Production method of negative electrode]
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 obtain a negative electrode mixture slurry. Next, after applying this negative electrode mixture slurry to the negative electrode current collector 14A and drying the solvent, the negative electrode active material layer 14B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 14 is obtained.

[非水電解質の製造方法]
非水電解質は、上述の非水溶媒に対して所定量の電解質塩を混合させた後、式(5)、具体的には、例えば式(5−1)ないし式(5−20)で示される化合物を混合させて調整することにより得られる。
[Method for producing non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte is obtained by mixing a predetermined amount of electrolyte salt with the above-described non-aqueous solvent, and then expressing the formula (5), specifically, for example, the formula (5-1) to the formula (5-20). It is obtained by mixing and adjusting a compound to be prepared.

なお、ハロゲン化炭酸エステルの添加量は、0.01重量%以上10重量%以下であることが好ましく、2.0重量%以上10重量%以下であることがより好ましい。添加量が少なすぎると、ハロゲン化炭酸エステルに由来する負極被膜が負極表面を覆いきれない。また、添加量が多すぎると、負極表面に形成される表面被膜が多すぎて、負極表面での抵抗を増大させてしまう。   In addition, it is preferable that the addition amount of halogenated carbonate is 0.01 to 10 weight%, and it is more preferable that it is 2.0 to 10 weight%. When the addition amount is too small, the negative electrode film derived from the halogenated carbonate cannot cover the negative electrode surface. Moreover, when there is too much addition amount, there will be too many surface films formed in the negative electrode surface, and the resistance in the negative electrode surface will increase.

[非水電解質電池の組み立て方法]
正極13および負極14のそれぞれに、正極集電体13Aの端部に正極リード11を溶接により取り付けると共に、負極集電体14Aの端部に負極リード12を溶接により取り付ける。次に、正極13と負極14とをセパレータ15を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ17を接着して巻回電極体10を形成する。最後に、例えば、外装部材1の間に巻回電極体10を挟み込み、外装部材1の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード11および負極リード12と外装部材1との間には密着フィルム2を挿入する。これにより、図1および図2に示した非水電解質電池が完成する。
[Assembly method of non-aqueous electrolyte battery]
The positive electrode lead 11 is attached to each end of the positive electrode current collector 13A by welding to each of the positive electrode 13 and the negative electrode 14, and the negative electrode lead 12 is attached to the end portion of the negative electrode current collector 14A by welding. Next, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are laminated via a separator 15 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and a protective tape 17 is adhered to the outermost peripheral portion to form a wound electrode body. 10 is formed. Finally, for example, the wound electrode body 10 is sandwiched between the exterior members 1 and the outer edge portions of the exterior member 1 are brought into close contact with each other by thermal fusion or the like and sealed. At that time, the adhesion film 2 is inserted between the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 and the exterior member 1. Thereby, the nonaqueous electrolyte battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

完成した非水電解質電池を充電することにより、正極にフッ素を有するカルボン酸塩からなる被膜が、負極にハロゲン化環状炭酸エステルに由来する被膜が形成される。   By charging the completed nonaqueous electrolyte battery, a film made of a carboxylate having fluorine is formed on the positive electrode, and a film derived from a halogenated cyclic carbonate is formed on the negative electrode.

2.第2の実施の形態
次に、図3〜図4を参照しながら、この発明の第2の実施の形態による非水電解質電池20の構成について説明する。図3は、この発明の第2の実施の形態による非水電解質電池20の構成を示す。
2. Second Embodiment Next, a configuration of a nonaqueous electrolyte battery 20 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a configuration of a nonaqueous electrolyte battery 20 according to the second embodiment of the present invention.

(2−1)非水電解質電池の構成
この非水電解質電池20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21の内部に、帯状の正極31と帯状の負極32とがセパレータ33を介して巻回された巻回電極体30を有している。
(2-1) Configuration of Nonaqueous Electrolyte Battery This nonaqueous electrolyte battery 20 is a so-called cylindrical type, and a strip-shaped positive electrode 31, a strip-shaped negative electrode 32, and the like inside a substantially hollow cylindrical battery can 21. Has a wound electrode body 30 wound through a separator 33.

セパレータ33には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電池缶21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21の内部には、巻回電極体30を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板22、23がそれぞれ配置されている。   The separator 33 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte. The battery can 21 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 21, a pair of insulating plates 22 and 23 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 30.

電池缶21の開放端部には、電池蓋24と、この電池蓋24の内側に設けられた安全弁機構25および熱感抵抗(PTC:Positive Temperature Coefficient)素子26とが、ガスケット27を介してかしめられることにより取り付けられている。これにより、電池缶21の内部は密閉されている。   At the open end of the battery can 21, a battery lid 24, a safety valve mechanism 25 and a heat sensitive resistance (PTC) element 26 provided inside the battery lid 24 are caulked via a gasket 27. It is attached by being. Thereby, the inside of the battery can 21 is sealed.

電池蓋24は、例えば、電池缶21と同様の材料により構成されている。安全弁機構25は、熱感抵抗素子26を介して電池蓋24と電気的に接続されている。安全弁機構25は、内部短絡あるい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25Aが反転して電池蓋24と巻回電極体30との電気的接続を切断するようになっている。   The battery lid 24 is made of the same material as the battery can 21, for example. The safety valve mechanism 25 is electrically connected to the battery lid 24 via the heat sensitive resistance element 26. The safety valve mechanism 25 causes the disk plate 25 </ b> A to reverse and disconnect the electrical connection between the battery lid 24 and the wound electrode body 30 when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating. It has become.

熱感抵抗素子26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27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 resistor element 26 limits the current by increasing the resistance value, and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 27 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体30は、例えば、センターピン34を中心に巻回されている。巻回電極体30の正極31にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード35が接続されており、負極32にはニッケル(Ni)などよりなる負極リード36が接続されている。正極リード35は安全弁機構25に溶接されることにより電池蓋24と電気的に接続されており、負極リード36は電池缶21に溶接され電気的に接続されている。   The wound electrode body 30 is wound around a center pin 34, for example. A positive electrode lead 35 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 31 of the spirally wound electrode body 30, and a negative electrode lead 36 made of nickel (Ni) or the like is connected to the negative electrode 32. The positive electrode lead 35 is welded to the safety valve mechanism 25 to be electrically connected to the battery lid 24, and the negative electrode lead 36 is welded to and electrically connected to the battery can 21.

図4は、図3に示した巻回電極体30の一部を拡大して表す断面図ある。巻回電極体30は、正極31と負極32とをセパレータ33を介して積層し、巻回したものである。   4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of the spirally wound electrode body 30 illustrated in FIG. The wound electrode body 30 is obtained by stacking and winding a positive electrode 31 and a negative electrode 32 with a separator 33 interposed therebetween.

正極31は、例えば、正極集電体31Aと、この正極集電体31Aの両面に設けられた正極活物質層31Bとを有している。負極32は、例えば、負極集電体32Aと、この負極集電体32Aの両面に設けられた負極活物質層32Bとを有している。正極集電体31A、正極活物質層31B、負極集電体32A、負極活物質層32B、セパレータ33および電解液の構成はそれぞれ、上述の第1の実施の形態における正極集電体13A、正極活物質層13B、負極集電体14A、負極活物質層14B、セパレータ15および電解液と同様である。   The positive electrode 31 includes, for example, a positive electrode current collector 31A and a positive electrode active material layer 31B provided on both surfaces of the positive electrode current collector 31A. The negative electrode 32 includes, for example, a negative electrode current collector 32A and a negative electrode active material layer 32B provided on both surfaces of the negative electrode current collector 32A. The configurations of the positive electrode current collector 31A, the positive electrode active material layer 31B, the negative electrode current collector 32A, the negative electrode active material layer 32B, the separator 33, and the electrolytic solution are respectively the positive electrode current collector 13A and the positive electrode in the first embodiment described above. This is the same as the active material layer 13B, the negative electrode current collector 14A, the negative electrode active material layer 14B, the separator 15, and the electrolytic solution.

(2−2)非水電解質電池の製造方法
次に、この発明の第2の実施の形態による非水電解質電池20の製造方法について説明する。
(2-2) Method for Manufacturing Nonaqueous Electrolyte Battery Next, a method for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery 20 according to the second embodiment of the present invention will be described.

正極31、負極32および電解質を、第1の実施の形態と同様にして作製する。   The positive electrode 31, the negative electrode 32, and the electrolyte are produced in the same manner as in the first embodiment.

次に、正極集電体31Aに正極リード35を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体32Aに負極リード36を溶接などにより取り付ける。その後、正極31と負極32とをセパレータ33を介して巻回し、正極リード35の先端部を安全弁機構25に溶接すると共に、負極リード36の先端部を電池缶21に溶接する。   Next, the positive electrode lead 35 is attached to the positive electrode current collector 31A by welding or the like, and the negative electrode lead 36 is attached to the negative electrode current collector 32A by welding or the like. Thereafter, the positive electrode 31 and the negative electrode 32 are wound through the separator 33, and the front end portion of the positive electrode lead 35 is welded to the safety valve mechanism 25 and the front end portion of the negative electrode lead 36 is welded to the battery can 21.

そして、巻回した正極31および負極32を一対の絶縁板22、23で挟み、電池缶21の内部に収納する。正極31および負極32を電池缶21の内部に収納したのち、電解質を電池缶21の内部に注入し、セパレータ33に含浸させる。   Then, the wound positive electrode 31 and negative electrode 32 are sandwiched between a pair of insulating plates 22 and 23 and housed inside the battery can 21. After the positive electrode 31 and the negative electrode 32 are accommodated in the battery can 21, the electrolyte is injected into the battery can 21 and impregnated in the separator 33.

その後、電池缶21の開口端部に電池蓋24、安全弁機構25および熱感抵抗素子26を、ガスケット27を介してかしめることにより固定する。以上により、図3に示した非水電解質電池20が作製される。   Thereafter, the battery lid 24, the safety valve mechanism 25, and the heat sensitive resistance element 26 are fixed to the opening end portion of the battery can 21 by caulking through the gasket 27. Thus, the nonaqueous electrolyte battery 20 shown in FIG. 3 is produced.

完成した非水電解質電池20は、第1の実施の形態と同様に、充電することによって、正極にフッ素を有するカルボン酸塩からなる被膜が、負極にハロゲン化環状炭酸エステルに由来する被膜が形成される。   As in the first embodiment, the completed nonaqueous electrolyte battery 20 is charged to form a film made of a carboxylate having fluorine on the positive electrode and a film derived from a halogenated cyclic carbonate on the negative electrode. Is done.

以下に本発明の具体的な実施例について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例で使用した添加剤は以下の通りである。   Specific examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto. The additives used in the following examples and comparative examples are as follows.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

[実施例1]
実施例1では、正極合剤に添加する添加剤を変えて、電池の評価を行う。
[Example 1]
In Example 1, the battery is evaluated by changing the additive added to the positive electrode mixture.

<実施例1−1>
[正極の作製]
正極活物質としてリチウム・ニッケル複合酸化物(LiNiO2)94重量部と、導電材としてグラファイト3重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)3重量部とを均質に混合してN−メチルピロリドンを添加した。続いて、この混合溶液に上記式(9)のカルボン酸塩を正極活物質に対して0.5.0重量%添加して正極合剤を得た。なお、この「重量%」は正極活物質を100重量%とする場合の値であり、「重量%」が意味するところはこれ以降の記載においても同様である。
<Example 1-1>
[Production of positive electrode]
94 parts by weight of lithium / nickel composite oxide (LiNiO 2 ) as a positive electrode active material, 3 parts by weight of graphite as a conductive material, and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed homogeneously. Methyl pyrrolidone was added. Then, the carboxylate of the said Formula (9) was added to this mixed solution 0.55.0 weight% with respect to the positive electrode active material, and the positive mix was obtained. The “wt%” is a value when the positive electrode active material is 100 wt%, and the meaning of “wt%” is the same in the following description.

次に、得られた正極合剤を、厚み10μmのアルミニウム箔上の両面に均一に塗布、乾燥して片面当たり30μmの正極合剤層(合剤の体積密度:3.40g/cc)を形成し、正極シートとした。最後に、正極シートを幅50mm、長さ300mmの形状に切り出して、正極を作製した。   Next, the obtained positive electrode mixture was uniformly applied on both sides of a 10 μm thick aluminum foil and dried to form a positive electrode mixture layer (volume density of the mixture: 3.40 g / cc) of 30 μm per side. And it was set as the positive electrode sheet. Finally, the positive electrode sheet was cut into a shape having a width of 50 mm and a length of 300 mm to produce a positive electrode.

[負極の作製]
負極活物質としてMCMB(メソカーボンマイクロビーズ)系黒鉛97重量部と、結着剤としてPVdF3重量部とを均質に混合してN−メチルピロリドンを添加して負極合剤を得た。続いて、この負極合剤を、負極集電体となる厚み10μmの銅箔上の両面に均一に塗布、乾燥して片面当たり30μmの負極合剤層(合剤の体積密度:1.80g/cc)を形成し、負極シートとした。最後に、負極シートを幅50mm、長さ300mmの形状に切り出して、負極を作製した。
[Production of negative electrode]
97 parts by weight of MCMB (mesocarbon microbeads) graphite as a negative electrode active material and 3 parts by weight of PVdF as a binder were homogeneously mixed, and N-methylpyrrolidone was added to obtain a negative electrode mixture. Subsequently, this negative electrode mixture was uniformly applied on both sides of a 10 μm-thick copper foil serving as a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer having a thickness of 30 μm per side (volume density of the mixture: 1.80 g / cc) was formed as a negative electrode sheet. Finally, the negative electrode sheet was cut into a shape having a width of 50 mm and a length of 300 mm to produce a negative electrode.

[電解液の作製]
溶媒として、エチレン(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を混合した。この混合溶媒に対して、電解質塩としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)と、SEI形成剤としてのハロゲン化カーボネートである式(5−1)の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを添加した。
[Preparation of electrolyte]
As a solvent, ethylene (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed. With respect to this mixed solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte salt and 4-fluoro-1,3-dioxolane of formula (5-1) which is a halogenated carbonate as an SEI forming agent 2-one was added.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

その際、混合溶媒の組成を重量比でEC:DEC=40:60とし、電解液中におけるLiPF6の濃度を1.0mol/kgとした。また、式(5−1)の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの添加量を2.0重量%/EL添加した。なお、「重量%/EL」とは、溶媒を100重量%とする場合の値であり、正極活物質を100重量%とする場合の「重量%」とは意味が異なる。 At that time, the composition of the mixed solvent was EC: DEC = 40: 60 by weight ratio, and the concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 1.0 mol / kg. Further, the addition amount of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of the formula (5-1) was added at 2.0% by weight / EL. Note that “wt% / EL” is a value when the solvent is 100 wt%, and has a different meaning from “wt%” when the positive electrode active material is 100 wt%.

[セパレータ]
厚さ7μmの微多孔性ポリエチレンフィルムの両面に、ポリフッ化ビニリデンを2μmずつ塗布したものをセパレータとして使用した。
[Separator]
A separator having 2 μm of polyvinylidene fluoride applied to both sides of a 7 μm-thick microporous polyethylene film was used as a separator.

[電池の組み立て]
上述のようにして作製した正極と負極を、セパレータを介して積層して巻回して電池素子とし、電子素子をアルミラミネートフィルムからなる外装材で外装した。続いて、一辺を残して電池素子周辺部の外装材を熱融着した。次に、外装材内に電解液を2g注液後、残りの一辺を減圧下で熱融着してラミネート型電池を作製した。なお、この電池の容量は800mAhであった。
[Battery assembly]
The positive electrode and the negative electrode produced as described above were laminated and wound via a separator to form a battery element, and the electronic element was packaged with an exterior material made of an aluminum laminate film. Subsequently, the outer packaging material around the battery element was heat-sealed, leaving one side. Next, 2 g of the electrolyte solution was poured into the exterior material, and the remaining one side was heat-sealed under reduced pressure to produce a laminate type battery. The capacity of this battery was 800 mAh.

[電池の評価]
(a)放電容量維持率
作製した電池を、23℃の環境下において800mAの電流で定電流充電し、電池電圧が4.2Vとなった時点で、定電圧充電に切り替え、総充電時間が3時間となるまで充電を行った。この後、800mAhの電流で放電を行い、電池電圧が3.0Vとなった時点で放電を終了し、放電容量(初回放電容量)を測定した。
[Battery evaluation]
(A) Discharge capacity maintenance rate The produced battery was charged with a constant current at a current of 800 mA in an environment of 23 ° C., and when the battery voltage reached 4.2 V, the battery was switched to a constant voltage charge, and the total charge time was 3 The battery was charged until it was time. Thereafter, the battery was discharged at a current of 800 mAh, and when the battery voltage reached 3.0 V, the discharge was terminated and the discharge capacity (initial discharge capacity) was measured.

続いて、上述の充放電条件で充放電を300サイクル繰り返し、300サイクル目の放電容量を測定した。この後、{(300サイクル目の放電容量/初回放電容量)×100}から放電容量維持率を算出した。   Subsequently, charging / discharging was repeated 300 cycles under the above-described charging / discharging conditions, and the discharge capacity at the 300th cycle was measured. Thereafter, the discharge capacity retention ratio was calculated from {(discharge capacity at 300th cycle / initial discharge capacity) × 100}.

(b)高温保存試験
作製した電池を、23℃の環境下において800mAの電流で定電流充電し、電池電圧が4.2Vとなった時点で、定電圧充電に切り替え、総充電時間が3時間となるまで充電を行った。この後、800mAhの電流で放電を行い、電池電圧が3.0Vとなった時点で放電を終了し、放電容量(初回放電容量)を測定した。
(B) High-temperature storage test The produced battery was charged with a constant current at a current of 800 mA in an environment of 23 ° C. When the battery voltage reached 4.2 V, the battery was switched to a constant voltage charge, and the total charging time was 3 hours. The battery was charged until Thereafter, the battery was discharged at a current of 800 mAh, and when the battery voltage reached 3.0 V, the discharge was terminated and the discharge capacity (initial discharge capacity) was measured.

この後、同様の充電条件にて充電を行い、電池電圧4.2Vの電池を65℃の環境下で20日保存した。続いて、(a)と同様の条件で放電後、1サイクル充放電を行ったときの保存試験後放電容量を測定した。この後、{(保存試験後放電容量/初回放電容量)×100}から高温保存後の容量回復率を算出した。   Thereafter, charging was performed under the same charging conditions, and a battery having a battery voltage of 4.2 V was stored in an environment of 65 ° C. for 20 days. Subsequently, after discharging under the same conditions as in (a), the discharge capacity after a storage test when charging and discharging for one cycle was measured. Thereafter, the capacity recovery rate after high-temperature storage was calculated from {(discharge capacity after storage test / initial discharge capacity) × 100}.

<実施例1−2>ないし<実施例1−14>
正極合剤に添加するカルボン酸塩を、下記の表1に示すとおり、上述の式(10)〜式(22)の材料に変更した以外は、実施例1−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 1-2> to <Example 1-14>
A battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the carboxylate added to the positive electrode mixture was changed to the material of the above formula (10) to formula (22) as shown in Table 1 below. The battery was evaluated.

<比較例1−1>
正極合剤にカルボン酸塩を添加しない以外は実施例1−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 1-1>
A battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the carboxylate was not added to the positive electrode mixture, and the battery was evaluated.

<比較例1−2>ないし<比較例1−7>
正極合剤に添加するカルボン酸塩を、下記の表1に示すとおり、上述の式(23)〜式(28)の材料に変更した以外は、実施例1−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 1-2> to <Comparative Example 1-7>
A battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the carboxylate added to the positive electrode mixture was changed to the material of the above formula (23) to formula (28) as shown in Table 1 below. The battery was evaluated.

以下の表1に、各実施例および比較例の構成と評価結果を示す。   Table 1 below shows the configurations and evaluation results of the examples and comparative examples.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

表1から分かるように、フッ素を含まないカルボン酸塩を用いた各比較例に対して、主鎖にフッ素原子を含むカルボン酸塩を用いた実施例1−1ないし実施例1−14は、高温保存後の容量劣化抑制効果が確認できた。比較例1−2〜1−7は、正極に形成された被膜の対酸化性が乏しく、高温保存時に分解してしまったと考えられる。   As can be seen from Table 1, for each comparative example using a carboxylate containing no fluorine, Examples 1-1 to 1-14 using a carboxylate containing a fluorine atom in the main chain are: The capacity deterioration suppressing effect after high temperature storage was confirmed. In Comparative Examples 1-2 to 1-7, it is considered that the film formed on the positive electrode has poor oxidation resistance and was decomposed during high-temperature storage.

[正極被膜の同定]
実施例1−11の電池を23℃の環境下において800mAの電流で定電流充電し、電池電圧が4.2Vとなった時点で、定電圧充電に切り替え、総充電時間が3時間となるまで充電を行った。この後、800mAhの電流で放電を行い、電池電圧が3.0Vとなるまで放電させた。次に、この放電状態の電池を解体し、TOF−SIMS法(飛行時間型二次イオン質量分析)により正極表面解析を行った。その結果、図5に示すように、ポジティブイオン種に式(19)のフッ素を含むカルボン酸塩由来のシグナルが確認された。
[Identification of positive electrode coating]
The battery of Example 1-11 was charged at a constant current of 800 mA in an environment of 23 ° C., and when the battery voltage reached 4.2 V, the battery was switched to constant voltage charging until the total charging time reached 3 hours. Charged. Thereafter, the battery was discharged at a current of 800 mAh until the battery voltage reached 3.0V. Next, the discharged battery was disassembled, and positive electrode surface analysis was performed by the TOF-SIMS method (time-of-flight secondary ion mass spectrometry). As a result, as shown in FIG. 5, a signal derived from a carboxylate containing fluorine of formula (19) in the positive ion species was confirmed.

[実施例2]
実施例2では、カルボン酸塩の添加量を変えて電池の評価を行った。
[Example 2]
In Example 2, the battery was evaluated by changing the amount of carboxylate added.

<実施例2−1>
正極合剤に添加するカルボン酸塩を、上述の式(12)とし、カルボン酸塩の添加量を正極活物質に対して0.01重量%とした以外は、実施例1−1と同様にして電池を作製した。
<Example 2-1>
The carboxylate added to the positive electrode mixture was changed to the above formula (12), and the amount of carboxylate was 0.01% by weight with respect to the positive electrode active material, as in Example 1-1. A battery was produced.

[電池の評価]
(a)放電容量維持率
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
[Battery evaluation]
(A) Discharge capacity maintenance ratio About the produced battery, the discharge capacity maintenance ratio was computed by the method similar to Example 1. FIG.

(b)高温保存試験
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
(B) High-temperature storage test About the produced battery, the discharge capacity maintenance factor was computed by the method similar to Example 1. FIG.

<実施例2−2>ないし<実施例2−8>
正極合剤に添加するカルボン酸塩の添加量を、下記の表2に示すとおりに変更した以外は、実施例2−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 2-2> to <Example 2-8>
A battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the amount of carboxylate added to the positive electrode mixture was changed as shown in Table 2 below, and the battery was evaluated.

<実施例2−9>ないし<実施例2−16>
正極合剤に添加するカルボン酸塩を、上述の式(19)とし、カルボン酸塩の添加量を下記の表2に示すとおりに変更した以外は、実施例2−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 2-9> to <Example 2-16>
The battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that the carboxylate added to the positive electrode mixture was changed to the above formula (19) and the addition amount of the carboxylate was changed as shown in Table 2 below. The battery was fabricated and evaluated.

<比較例1>
正極合剤にカルボン酸塩を添加しない以外は、実施例2−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 1>
A battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the carboxylate was not added to the positive electrode mixture, and the battery was evaluated.

以下の表2に、各実施例および比較例の構成と評価結果を示す。   Table 2 below shows the configurations and evaluation results of the examples and comparative examples.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

表2から分かるように、フッ素を含むカルボン酸塩を用いなかった各比較例に対して、式(12)および式(19)のカルボン酸塩を用いた実施例の電池では、高温保存時の容量劣化抑制効果を確認することができた。また、フルオロカルボン酸の添加量を5.0重量%以上とすると、高温保存時の容量劣化は抑制できるものの、放電容量維持率の低下がみられる。これは、正極で反応し切れなかったフルオロカルボン酸が電解液に溶解し、充放電の家庭で負極に被膜として析出し易いことが原因であると考えられる。このため、特に、添加量が0.05.0重量%以上2重量以下であると、放電容量と高温保存特性が両立できるため好ましい。   As can be seen from Table 2, in each comparative example in which the carboxylate containing fluorine was not used, the batteries of the examples using the carboxylate of formula (12) and formula (19) had a high temperature storage. The capacity deterioration suppressing effect could be confirmed. Further, when the amount of fluorocarboxylic acid added is 5.0% by weight or more, the capacity deterioration during storage at high temperature can be suppressed, but the discharge capacity retention rate is reduced. This is considered to be caused by the fact that the fluorocarboxylic acid that has not reacted completely at the positive electrode is dissolved in the electrolytic solution and easily deposited as a coating on the negative electrode at the home of charge and discharge. For this reason, it is particularly preferable that the addition amount is 0.05.0% by weight or more and 2% by weight or less because both the discharge capacity and the high-temperature storage characteristics can be achieved.

また、モノカルボン酸塩である式(12)とジカルボン酸塩である式(19)とでは、添加量が同等である場合、ジカルボン酸塩を用いた方が効果が高く好ましいことが分かった。   In addition, in the formula (12) which is a monocarboxylate and the formula (19) which is a dicarboxylate, it was found that the use of the dicarboxylate is more effective and preferable when the addition amount is the same.

[実施例3]
実施例3では、カルボン酸塩の添加位置を変えて電池の評価を行う。
[Example 3]
In Example 3, the battery is evaluated by changing the addition position of the carboxylate.

<実施例3−1>
添加するカルボン酸塩として上述の式(19)を用い、添加量を0.5.0重量%とした以外は実施例1−1と同様にして電池を作製した。
<Example 3-1>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the above-described formula (19) was used as the carboxylate to be added, and the addition amount was changed to 0.5.0% by weight.

[電池の評価]
(a)放電容量維持率
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
[Battery evaluation]
(A) Discharge capacity maintenance ratio About the produced battery, the discharge capacity maintenance ratio was computed by the method similar to Example 1. FIG.

(b)高温保存試験
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
(B) High-temperature storage test About the produced battery, the discharge capacity maintenance factor was computed by the method similar to Example 1. FIG.

(c)電池膨れ量
まず、作製した電池の初回充電前の厚みを測定した。続いて、23℃の環境下において800mAの電流で定電流充電し、電池電圧が4.2Vとなった時点で、定電圧充電に切り替え、総充電時間が3時間となるまで充電を行った。この後、初回充電後の電池厚さを測定した。そして、(初回充電後の厚み−初回充電前の厚み)から、初回充電後の電池膨れ量を算出した。
(C) Battery swelling amount First, the thickness of the produced battery before the first charge was measured. Subsequently, constant current charging was performed at a current of 800 mA in an environment of 23 ° C., and when the battery voltage reached 4.2 V, switching to constant voltage charging was performed until the total charging time was 3 hours. Thereafter, the battery thickness after the first charge was measured. Then, the amount of battery swelling after the first charge was calculated from (thickness after the first charge−thickness before the first charge).

<比較例3−1>
カルボン酸塩を添加しない以外は実施例3−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 3-1>
A battery was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the carboxylate was not added, and the battery was evaluated.

<比較例3−2>
上述の式(19)のカルボン酸塩を電解液に添加するようにした以外は実施例3−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 3-2>
A battery was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the carboxylate of the above formula (19) was added to the electrolytic solution, and the battery was evaluated.

<比較例3−3>
上述の式(19)カルボン酸塩を正極合剤と電解液の双方に0.5.0重量%ずつ添加した以外は実施例3−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 3-3>
A battery was prepared in the same manner as in Example 3-1, except that the above-described formula (19) carboxylate was added to both the positive electrode mixture and the electrolytic solution in an amount of 0.5% by weight, and the battery was evaluated. It was.

以下の表3に、各実施例および比較例の構成と評価結果を示す。   Table 3 below shows the configurations and evaluation results of the examples and comparative examples.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

表3から分かるように、フッ素を含むカルボン酸塩を正極合剤に添加した実施例3−1と比較して、カルボン酸を添加しない比較例3−1では初回充電後の電池膨れ、放電容量維持率は同等であったものの、高温保存後の容量劣化が顕著に生じてしまった。   As can be seen from Table 3, in comparison with Example 3-1 in which a carboxylate containing fluorine was added to the positive electrode mixture, in Comparative Example 3-1 in which no carboxylic acid was added, the battery swells and discharge capacity after the first charge Although the retention rate was the same, the capacity deterioration after storage at high temperature occurred remarkably.

また、フッ素を含むカルボン酸塩を電解液に添加した比較例3−2では、放電容量維持率および高温保存特性が低下すると共に、初回充電後の電池膨れが非常に大きくなった。フッ素を含むカルボン酸塩を正極合剤と電解液の双方に添加した比較例3−2では、実施例3−1と比較して高温保存特性は同等であったものの、放電容量維持率が低下すると共に、初回充電後の電池膨れが非常に大きくなった。   Further, in Comparative Example 3-2 in which a carboxylate containing fluorine was added to the electrolytic solution, the discharge capacity retention rate and the high-temperature storage characteristics were lowered, and the battery swell after the first charge became very large. In Comparative Example 3-2 in which a carboxylate containing fluorine was added to both the positive electrode mixture and the electrolytic solution, although the high-temperature storage characteristics were the same as in Example 3-1, the discharge capacity retention rate was reduced. In addition, the battery swelling after the first charge became very large.

上述のように、フッ素を含むカルボン酸塩を電解液に加えた場合、充放電過程で優先的に負極に被膜を形成されることにより、正極での被膜形成が不十分となってしまう。このため、正極表面の酸化活性に起因する電解液の分解を防ぐことが出来なかったと推察される。また正極合材と電解液の両方にフッ素を含むカルボン酸塩を加えた場合、保存後の回復率は向上するが、負極に被膜形成がされたことによる放電容量維持率の低下が見られた。すなわち、フッ素を含むカルボン酸塩は、正極合剤のみに添加することで、顕著な効果が得られることが分かった。   As described above, when a carboxylate containing fluorine is added to the electrolytic solution, a film is formed on the negative electrode preferentially in the charge / discharge process, so that the film formation on the positive electrode becomes insufficient. For this reason, it is guessed that the decomposition of the electrolyte solution due to the oxidation activity on the positive electrode surface could not be prevented. When a carboxylate containing fluorine was added to both the positive electrode mixture and the electrolyte, the recovery rate after storage was improved, but a decrease in the discharge capacity retention rate due to the formation of a film on the negative electrode was observed. . That is, it has been found that a remarkable effect can be obtained by adding a carboxylate containing fluorine only to the positive electrode mixture.

[実施例4]
実施例4では、正極活物質材料を変えて電池を作製し、評価を行った。
[Example 4]
In Example 4, the positive electrode active material was changed to produce a battery and evaluated.

<実施例4−1>
正極活物質としては、実施例1−1と同様にリチウム・ニッケル複合酸化物(LiNiO2)を用いた。正極合剤に添加するカルボン酸塩を、上述の式(18)とし、カルボン酸塩の添加量を正極活物質に対して0.5.0重量%とした以外は、実施例1−1と同様にして電池を作製した。
<Example 4-1>
As the positive electrode active material, lithium / nickel composite oxide (LiNiO 2 ) was used as in Example 1-1. Example 1-1 except that the carboxylate added to the positive electrode mixture is the above-described formula (18), and the addition amount of the carboxylate is 0.5% by weight with respect to the positive electrode active material. A battery was produced in the same manner.

[電池の評価]
(a)放電容量維持率
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
[Battery evaluation]
(A) Discharge capacity maintenance ratio About the produced battery, the discharge capacity maintenance ratio was computed by the method similar to Example 1. FIG.

(b)高温保存試験
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
(B) High-temperature storage test About the produced battery, the discharge capacity maintenance factor was computed by the method similar to Example 1. FIG.

<実施例4−2>
カルボン酸塩の添加量を正極活物質に対して2.0重量%とした以外は、実施例4−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 4-2>
A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 4-1, except that the amount of carboxylate added was 2.0 wt% with respect to the positive electrode active material.

<実施例4−3>
正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)を用いた以外は、実施例4−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 4-3>
A battery was produced in the same manner as in Example 4-1, except that lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) was used as the positive electrode active material, and the battery was evaluated.

<実施例4−4>
正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)を用い、添加量を2.0重量%とした以外は、実施例4−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 4-4>
A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 4-1, except that lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) was used as the positive electrode active material and the addition amount was 2.0 wt%. .

<実施例4−5>
正極活物質としてリチウム・マンガン複合酸化物(LiMnO2)を用いた以外は、実施例4−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。なお、実施例4−5では、電池の評価時における充電終止電圧を3.7Vとした。
<Example 4-5>
A battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 4-1, except that lithium-manganese composite oxide (LiMnO 2 ) was used as the positive electrode active material. In Example 4-5, the end-of-charge voltage at the time of battery evaluation was 3.7V.

<実施例4−6>
正極活物質としてリチウム・マンガン複合酸化物(LiMnO2)を用い、添加量を2.0重量%とした以外は、実施例4−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。なお、実施例4−6では、電池の評価時における充電終止電圧を3.7Vとした。
<Example 4-6>
A battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 4-1, except that lithium-manganese composite oxide (LiMnO 2 ) was used as the positive electrode active material and the addition amount was 2.0% by weight. . In Example 4-6, the end-of-charge voltage at the time of battery evaluation was 3.7V.

<比較例4−1>
正極合剤にカルボン酸塩を添加しない以外は、実施例4−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 4-1>
A battery was produced in the same manner as in Example 4-1, except that the carboxylate was not added to the positive electrode mixture, and the battery was evaluated.

<比較例4−2>
正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)を用い、正極合剤にカルボン酸塩を添加しない以外は、実施例4−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 4-2>
A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 4-1, except that lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) was used as the positive electrode active material and no carboxylate was added to the positive electrode mixture. .

<比較例4−3>
正極活物質としてリチウム・マンガン複合酸化物(LiMnO2)を用い、正極合剤にカルボン酸塩を添加しない以外は、実施例4−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。なお、比較例4−3では、電池の評価時における充電終止電圧を3.7Vとした。
<Comparative Example 4-3>
A battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 4-1, except that lithium-manganese composite oxide (LiMnO 2 ) was used as the positive electrode active material and no carboxylate was added to the positive electrode mixture. . In Comparative Example 4-3, the end-of-charge voltage at the time of battery evaluation was 3.7V.

以下の表4に、各実施例および比較例の構成と評価結果を示す。   Table 4 below shows the configurations and evaluation results of the examples and comparative examples.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

表4から分かるように、正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)、リチウム・マンガン複合酸化物(LiMnO2)を用いた場合であっても、高温保存特性を向上させることができた。すなわち、フッ素を有するカルボン酸塩に由来する正極被膜は、コバルト系、マンガン系の正極活物質においても、正極表面の酸化活性抑制効果を有していることが分かった。 As can be seen from Table 4, high-temperature storage characteristics can be improved even when lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) or lithium-manganese composite oxide (LiMnO 2 ) is used as the positive electrode active material. It was. That is, it was found that the positive electrode film derived from the carboxylate having fluorine has an effect of suppressing the oxidation activity on the surface of the positive electrode even in the cobalt-based and manganese-based positive electrode active materials.

[実施例5]
実施例5では、満充電時の電池電圧を変えて電池を作製し、評価を行った。
[Example 5]
In Example 5, the battery voltage at full charge was changed to produce a battery and evaluated.

<実施例5−1>
正極合剤に添加するカルボン酸塩を、上述の式(19)とし、カルボン酸塩の添加量を正極活物質に対して0.5.0重量%とした以外は、実施例1−1と同様にして電池を作製した。
<Example 5-1>
Example 1-1 except that the carboxylate added to the positive electrode mixture is the above-described formula (19), and the addition amount of the carboxylate is 0.5% by weight with respect to the positive electrode active material. A battery was produced in the same manner.

[電池の評価]
(a)放電容量維持率
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
[Battery evaluation]
(A) Discharge capacity maintenance ratio About the produced battery, the discharge capacity maintenance ratio was computed by the method similar to Example 1. FIG.

(b)高温保存試験
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
(B) High-temperature storage test About the produced battery, the discharge capacity maintenance factor was computed by the method similar to Example 1. FIG.

<実施例5−2>
カルボン酸塩の添加量を正極活物質に対して2.0重量%とした以外は、実施例5−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 5-2>
A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 5-1, except that the amount of carboxylate added was 2.0% by weight based on the positive electrode active material.

<実施例5−3>
実施例5−1と同様にして電池を作製し、電池評価時における充電終止電圧を4.35Vとして電池の評価を行った。
<Example 5-3>
A battery was produced in the same manner as in Example 5-1, and the battery was evaluated with the end-of-charge voltage at the time of battery evaluation being 4.35V.

<実施例5−4>
カルボン酸塩の添加量を正極活物質に対して2.0重量%とした以外は実施例5−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 5-4>
A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-1, except that the amount of carboxylate added was 2.0% by weight based on the positive electrode active material.

<比較例5−1>
カルボン酸塩を添加しない以外は実施例5−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 5-1>
A battery was produced in the same manner as in Example 5-1, except that the carboxylate was not added, and the battery was evaluated.

<比較例5−2>
カルボン酸塩を添加しない以外は実施例5−1と同様にして電池を作製し、電池評価時における充電終止電圧を4.35Vとして電池の評価を行った。
<Comparative Example 5-2>
A battery was produced in the same manner as in Example 5-1, except that the carboxylate was not added, and the battery was evaluated with a charge end voltage of 4.35 V at the time of battery evaluation.

以下の表5に、各実施例および比較例の構成と評価結果を示す。   Table 5 below shows the configurations and evaluation results of the examples and comparative examples.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

表5から分かるように、フッ素を含むカルボン酸塩を正極合剤に添加した場合、電池電圧が4.35Vと高い電圧になった場合であっても放電容量維持率および高温保存特性の顕著な向上効果が確認できた。   As can be seen from Table 5, when a carboxylate containing fluorine is added to the positive electrode mixture, the discharge capacity retention rate and the high-temperature storage characteristics are remarkable even when the battery voltage is as high as 4.35 V. The improvement effect was confirmed.

[実施例6]
実施例6では、電解液に添加するハロゲン化カーボネートを変えて電池を作製し、評価を行った。
[Example 6]
In Example 6, a battery was produced by changing the halogenated carbonate to be added to the electrolytic solution and evaluated.

<実施例6−1>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートとしては、実施例1−1と同様に式(5−1)の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いた。正極合剤に添加するカルボン酸塩として上述の式(19)を用い、添加量を0.01重量%とした以外は実施例1−1と同様にして電池を作製した。
<Example 6-1>
As the halogenated carbonate to be added to the electrolytic solution, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of the formula (5-1) was used as in Example 1-1. A battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the above formula (19) was used as the carboxylate added to the positive electrode mixture, and the addition amount was 0.01 wt%.

[電池の評価]
(a)放電容量維持率
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
[Battery evaluation]
(A) Discharge capacity maintenance ratio About the produced battery, the discharge capacity maintenance ratio was computed by the method similar to Example 1. FIG.

(b)高温保存試験
作製した電池について、実施例1と同様の方法により、放電容量維持率を算出した。
(B) High-temperature storage test About the produced battery, the discharge capacity maintenance factor was computed by the method similar to Example 1. FIG.

<実施例6−2>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートとしては、実施例1−1と同様に式(5−1)の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いた。正極合剤に添加するカルボン酸塩として上述の式(19)を用い、添加量を0.05.0重量%とした以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 6-2>
As the halogenated carbonate to be added to the electrolytic solution, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of the formula (5-1) was used as in Example 1-1. A battery was produced in the same manner as in Example 6-1 except that the above formula (19) was used as the carboxylate to be added to the positive electrode mixture, and the addition amount was 0.05.0% by weight. Evaluation of the battery Went.

<実施例6−3>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートとしては、実施例1−1と同様に式(5−1)の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いた。正極合剤に添加するカルボン酸塩として上述の式(19)を用い、添加量を2.0重量%とした以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 6-3>
As the halogenated carbonate to be added to the electrolytic solution, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of the formula (5-1) was used as in Example 1-1. A battery was prepared in the same manner as in Example 6-1 except that the above formula (19) was used as the carboxylate to be added to the positive electrode mixture, and the addition amount was 2.0% by weight, and the battery was evaluated. It was.

<実施例6−4>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートとしては、実施例1−1と同様に式(5−1)の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いた。正極合剤に添加するカルボン酸塩として上述の式(19)を用い、添加量を10重量%とした以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 6-4>
As the halogenated carbonate to be added to the electrolytic solution, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of the formula (5-1) was used as in Example 1-1. A battery was produced in the same manner as in Example 6-1 except that the above formula (19) was used as the carboxylate to be added to the positive electrode mixture, and the addition amount was 10% by weight, and the battery was evaluated.

<実施例6−5>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートとしては、実施例1−1と同様に式(5−1)の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いた。正極合剤に添加するカルボン酸塩として上述の式(19)を用い、添加量を20重量%とした以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 6-5>
As the halogenated carbonate to be added to the electrolytic solution, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of the formula (5-1) was used as in Example 1-1. A battery was produced in the same manner as in Example 6-1 except that the above formula (19) was used as the carboxylate added to the positive electrode mixture, and the addition amount was 20% by weight, and the battery was evaluated.

<実施例6−6>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートとして、式(5−3)の4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用い、添加量を2.0重量%とした以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Example 6-6>
Example 6 except that 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one of formula (5-3) was used as the halogenated carbonate to be added to the electrolytic solution, and the addition amount was 2.0% by weight. A battery was produced in the same manner as in Example 1, and the battery was evaluated.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

<比較例6−1>
正極合剤に対して式(5−1)のカルボン酸を添加しない以外は、実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 6-1>
A battery was produced in the same manner as in Example 6-1 except that the carboxylic acid of the formula (5-1) was not added to the positive electrode mixture, and the battery was evaluated.

<比較例6−2>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートの添加量を0.05.0重量%とし、正極合剤に対して式(5−1)のカルボン酸を添加しない以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 6-2>
The same procedure as in Example 6-1 except that the addition amount of the halogenated carbonate added to the electrolytic solution was 0.05.0% by weight, and the carboxylic acid of the formula (5-1) was not added to the positive electrode mixture. A battery was produced and the battery was evaluated.

<比較例6−3>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートの添加量を2.0重量%とし、正極合剤に対して式(5−1)のカルボン酸を添加しない以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 6-3>
A battery was prepared in the same manner as in Example 6-1, except that the amount of halogenated carbonate added to the electrolytic solution was 2.0% by weight and the carboxylic acid of formula (5-1) was not added to the positive electrode mixture. The battery was fabricated and evaluated.

<比較例6−4>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートの添加量を10重量%とし、正極合剤に対して式(5−1)のカルボン酸を添加しない以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 6-4>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 6-1 except that the addition amount of the halogenated carbonate added to the electrolytic solution was 10% by weight and the carboxylic acid of the formula (5-1) was not added to the positive electrode mixture. The battery was evaluated.

<比較例6−5>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートの添加量を20重量%とし、正極合剤に対して式(5−1)のカルボン酸を添加しない以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 6-5>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 6-1 except that the addition amount of the halogenated carbonate added to the electrolytic solution was 20% by weight and the carboxylic acid of the formula (5-1) was not added to the positive electrode mixture. The battery was evaluated.

<比較例6−6>
電解液に添加するハロゲン化カーボネートとして式(5−3)の4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用い、添加量を2.0重量%とした。また、正極合剤に対してフルオロカルボン酸を添加しなかった。これ以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 6-6>
4,5-Difluoro-1,3-dioxolan-2-one of the formula (5-3) was used as the halogenated carbonate to be added to the electrolytic solution, and the addition amount was 2.0% by weight. Further, no fluorocarboxylic acid was added to the positive electrode mixture. Except for this, a battery was produced in the same manner as in Example 6-1, and the battery was evaluated.

<比較例6−7>
ハロゲン化カーボネートおよびカルボン酸の双方を添加しない以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 6-7>
A battery was produced in the same manner as in Example 6-1 except that both the halogenated carbonate and the carboxylic acid were not added, and the battery was evaluated.

<比較例6−8>
ハロゲン化カーボネートを添加せず、式(19)のカルボン酸の添加量を2.0重量%とした以外は実施例6−1と同様にして電池を作製し、電池の評価を行った。
<Comparative Example 6-8>
A battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 6-1 except that the halogenated carbonate was not added and the amount of the carboxylic acid of formula (19) was 2.0% by weight.

以下の表6に、各実施例および比較例の構成と評価結果を示す。   Table 6 below shows the configurations and evaluation results of the examples and comparative examples.

Figure 2011096551
Figure 2011096551

表6から分かるように、正極合剤にフッ素を含むカルボン酸塩を、電解液にハロゲン化カーボネートを添加した各実施例は、放電容量維持率と高温保存特性とを両立することができた。特に、これに対して、正極にフッ素を含むカルボン酸塩を添加しない比較例6−1ないし比較例6−6では、カルボン酸塩の添加量が同等の各実施例と比較した場合、高温保存特性が低下してしまった。これは、正極にフッ素を含むカルボン酸塩に由来する被膜が形成されず、正極表面の酸化活性を抑制できなかったからであると考えられる。   As can be seen from Table 6, each example in which a carboxylate containing fluorine was added to the positive electrode mixture and a halogenated carbonate was added to the electrolyte solution was able to achieve both a discharge capacity retention ratio and high-temperature storage characteristics. In particular, in Comparative Examples 6-1 to 6-6 in which the carboxylate containing fluorine is not added to the positive electrode, the high-temperature storage is achieved when compared with Examples in which the amount of carboxylate added is the same. The characteristics have deteriorated. This is presumably because the film derived from the carboxylate containing fluorine was not formed on the positive electrode, and the oxidation activity on the surface of the positive electrode could not be suppressed.

また、電解液にハロゲン化カーボネートを添加せず、正極合剤にカルボン酸塩を添加しない比較例6−6でも同様に、高温保存特性が低下してしまった。さらに、電解液にハロゲン化カーボネートを添加しない比較例6−7では、放電容量維持率および高温保存特性が共に低下してしまった。これは、正極に添加したフッ素を含むカルボン酸塩が、充放電時に負極表面において優先的に被膜を形成していまい、負極にカルボン酸リチウムが形成されて抵抗上昇が生じるためである。また、正極表面においてフッ素を含むカルボン酸塩に由来する被膜が充分に形成されず、正極表面の酸化活性を抑制できなかったからであると考えられる。   Further, in Comparative Example 6-6 in which no halogenated carbonate was added to the electrolytic solution and no carboxylate was added to the positive electrode mixture, the high-temperature storage characteristics were similarly lowered. Further, in Comparative Example 6-7 in which no halogenated carbonate was added to the electrolytic solution, both the discharge capacity retention ratio and the high temperature storage characteristics were lowered. This is because the carboxylate containing fluorine added to the positive electrode preferentially forms a film on the negative electrode surface during charge and discharge, and lithium carboxylate is formed on the negative electrode, resulting in an increase in resistance. Moreover, it is thought that the film derived from the carboxylate containing fluorine was not sufficiently formed on the positive electrode surface, and the oxidation activity on the positive electrode surface could not be suppressed.

特に、カルボン酸塩の添加量が0.05重量%以上10重量%以下の範囲で高温保存特性の効果が顕著であり、さらに、カルボン酸塩の添加量を2.0重量%以上10重量%以下の範囲とすることにより、高温保存特性と、放電容量維持率との双方に顕著な効果を得ることができた。   In particular, the effect of high-temperature storage characteristics is remarkable when the amount of carboxylate added is in the range of 0.05 wt% to 10 wt%, and the amount of carboxylate added is 2.0 wt% to 10 wt%. By setting it as the following range, the remarkable effect was able to be acquired in both high temperature storage characteristics and a discharge capacity maintenance factor.

以上、この発明の一実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

例えば、上述の実施の形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。また、ラミネートフィルム型、円筒型以外の角型、コイン型等の形状を有する電池にも用いることができる。   For example, the numerical values given in the above embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as necessary. Moreover, it can be used for batteries having shapes such as a laminate film type, a square type other than a cylindrical type, and a coin type.

1・・・外装部材
2・・・密着フィルム
10、30、53・・・巻回電極体
11、35・・・正極リード
12、36・・・負極リード
13、31・・・正極
13A、31A・・・正極集電体
13B、31B・・・正極活物質層
14、32・・・負極
14A、32A・・・負極集電体
14B、32B・・・負極活物質層
15、33・・・セパレータ
16・・・電解質
17・・・保護テープ
21・・・電池缶
22、23・・・絶縁板
24・・・電池蓋
25・・・安全弁機構
25A・・・ディスク板
26・・・熱感抵抗素子
27・・・ガスケット
34・・・センターピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exterior member 2 ... Adhesion film 10, 30, 53 ... Winding electrode body 11, 35 ... Positive electrode lead 12, 36 ... Negative electrode lead 13, 31 ... Positive electrode 13A, 31A ... Positive current collector 13B, 31B ... Positive electrode active material layer 14, 32 ... Negative electrode 14A, 32A ... Negative electrode current collector 14B, 32B ... Negative electrode active material layer 15, 33 ... Separator 16 ... Electrolyte 17 ... Protective tape 21 ... Battery can 22,23 ... Insulating plate 24 ... Battery cover 25 ... Safety valve mechanism 25A ... Disk plate 26 ... Heat feeling Resistance element 27 ... Gasket 34 ... Center pin

Claims (13)

集電体と正極活物質を含有する正極活物質層とを備え、
上記正極活物質層の表面に、フッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸塩が存在する
非水電解質電池用正極。
A current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material;
The positive electrode for nonaqueous electrolyte batteries in which the carboxylate which has at least one of a fluorine atom and a chlorine atom exists in the surface of the said positive electrode active material layer.
上記カルボン酸塩は、式(1)および式(2)で示される構造の少なくとも一方である
請求項1に記載の非水電解質電池用正極。
Figure 2011096551
(式中、A1〜A3はLi,Na,K,Mg,Ca,Sr,Baであり、A2およびA3の少なくとも一つは水素原子であっても良い。BはCF3、CHF2、CH2F、およびCH3で表される官能基とする。)
なお、D1およびD2は、式(3)、式(4)で示される構造とする。
Figure 2011096551
(式中、0≦(a、c、d、f)≦2、及び1≦b≦16、及び1≦e≦16とする。Xはフッ素原子であるが、その一部は水素原子や他のハロゲン原子、およびハロゲン原子を含んでも良いアルキル基に置換されていても良い。)
The positive electrode for a nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the carboxylate is at least one of structures represented by formula (1) and formula (2).
Figure 2011096551
(In the formula, A 1 to A 3 are Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, and at least one of A 2 and A 3 may be a hydrogen atom. B is CF 3 , CHF. 2 and a functional group represented by CH 2 F and CH 3. )
Note that D1 and D2 have a structure represented by the formulas (3) and (4).
Figure 2011096551
(Where 0 ≦ (a, c, d, f) ≦ 2, and 1 ≦ b ≦ 16, and 1 ≦ e ≦ 16, X is a fluorine atom, part of which is a hydrogen atom or other And may be substituted with an alkyl group which may contain a halogen atom.)
上記正極活物質が、遷移金属としてニッケルを主として含む複合酸化物である
請求項2に記載の非水電解質電池用正極。
The positive electrode for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 2, wherein the positive electrode active material is a composite oxide mainly containing nickel as a transition metal.
正極集電体の少なくとも一方の表面に、正極活物質を含む正極活物質層が形成された正極と、
負極集電体の少なくとも一方の表面に、負極活物質を含む負極活物質層が形成された負極と、
上記正極と上記負極との間に設けられたセパレータと、
電解質とを備え、
上記正極活物質層の表面に、フッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸塩が存在する
非水電解質電池。
A positive electrode in which a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on at least one surface of the positive electrode current collector;
A negative electrode in which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on at least one surface of the negative electrode current collector;
A separator provided between the positive electrode and the negative electrode;
With electrolyte,
A nonaqueous electrolyte battery in which a carboxylate having at least one of a fluorine atom and a chlorine atom is present on the surface of the positive electrode active material layer.
上記カルボン酸塩は、式(1)および式(2)で示される構造の少なくとも一方である
請求項4に記載の非水電解質電池。
Figure 2011096551
(式中、A1〜A3はLi,Na,K,Mg,Ca,Sr,Baであり、A2およびA3の少なくとも一つは水素原子であっても良い。BはCF3、CHF2、CH2F、およびCH3で表される官能基とする。)
なお、D1およびD2は、式(3)、式(4)で示される構造とする。
Figure 2011096551
(式中、0≦(a、c、d、f)≦2、及び1≦b≦16、及び1≦e≦16とする。Xはフッ素原子であるが、その一部は水素原子や他のハロゲン原子、およびハロゲン原子を含んでも良いアルキル基に置換されていても良い。)
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein the carboxylate is at least one of structures represented by formula (1) and formula (2).
Figure 2011096551
(In the formula, A 1 to A 3 are Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, and at least one of A 2 and A 3 may be a hydrogen atom. B is CF 3 , CHF. 2 and a functional group represented by CH 2 F and CH 3. )
Note that D1 and D2 have a structure represented by the formulas (3) and (4).
Figure 2011096551
(Where 0 ≦ (a, c, d, f) ≦ 2, and 1 ≦ b ≦ 16, and 1 ≦ e ≦ 16, X is a fluorine atom, part of which is a hydrogen atom or other And may be substituted with an alkyl group which may contain a halogen atom.)
上記負極活物質層の表面に、環状無水物、不飽和結合を有する環状炭酸エステル、ハロゲン化環状炭酸エステルの少なくとも一つに由来する被膜が形成される
請求項5に記載の非水電解質電池。
The nonaqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein a film derived from at least one of a cyclic anhydride, a cyclic carbonate having an unsaturated bond, and a halogenated cyclic carbonate is formed on the surface of the negative electrode active material layer.
上記ハロゲン化環状炭酸エステルが、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、および4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのうちの少なくとも1種である
請求項6に記載の非水電解質電池。
The halogenated cyclic ester carbonate is at least one of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one. The nonaqueous electrolyte battery described.
正極活物質と、導電助剤と、結着材と、溶媒と、フッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方とを混合して正極合剤を調整し、正極集電体の少なくとも一方の表面に、該正極合剤からなる正極活物質層を形成して正極を作製する工程と、
負極活物質と、結着材と、溶媒とを混合して負極合剤を調整し、負極集電体の少なくとも一方の表面に、該負極合剤からなる負極活物質層を形成して負極を作製する工程と、
非水溶媒と、電解質塩とを混合して電解質を調整する工程と、
上記正極と、上記負極とを、セパレータを介して積層した電池素子を作製する工程と、
上記電池素子と上記電解質とを外装部材によって外装する工程と、
充電を行うことにより、上記カルボン酸およびカルボン酸塩の少なくとも一方に由来するフッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸塩を上記正極表面に設ける工程と
を備える非水電解質電池の製造方法。
A positive electrode mixture is prepared by mixing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, a solvent, and at least one of carboxylic acid and carboxylate having at least one of a fluorine atom and a chlorine atom. Forming a positive electrode active material layer comprising the positive electrode mixture on at least one surface of the current collector to produce a positive electrode;
A negative electrode active material, a binder, and a solvent are mixed to prepare a negative electrode mixture, and a negative electrode active material layer made of the negative electrode mixture is formed on at least one surface of the negative electrode current collector to form a negative electrode. Manufacturing process;
Adjusting the electrolyte by mixing a non-aqueous solvent and an electrolyte salt;
Producing a battery element in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via a separator;
A step of sheathing the battery element and the electrolyte with an exterior member;
And a step of providing a carboxylate having at least one of a fluorine atom and a chlorine atom derived from at least one of the carboxylic acid and the carboxylate on the surface of the positive electrode by charging the non-aqueous electrolyte battery.
上記フッ素原子および塩素原子の少なくとも一方を有するカルボン酸およびカルボン酸塩の添加量が、上記正極活物質に対して0.01重量%以上5.0重量%以下である
請求項8に記載の非水電解質電池の製造方法。
The non-addition amount according to claim 8, wherein an addition amount of the carboxylic acid and the carboxylate salt having at least one of the fluorine atom and the chlorine atom is 0.01 wt% or more and 5.0 wt% or less with respect to the positive electrode active material. A method for producing a water electrolyte battery.
上記電解質を調整する工程もしくは上記負極を作製する工程の少なくとも一方において、該電解質もしくは上記負極合剤に、環状無水物、不飽和結合を有する環状炭酸エステル、ハロゲン化環状炭酸エステルの少なくとも一つを添加する
請求項9に記載の非水電解質電池の製造方法。
In at least one of the step of adjusting the electrolyte or the step of preparing the negative electrode, at least one of a cyclic anhydride, a cyclic carbonate having an unsaturated bond, and a halogenated cyclic carbonate is added to the electrolyte or the negative electrode mixture. The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery according to claim 9 to be added.
上記ハロゲン化環状炭酸エステルが、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、および4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのうちの少なくとも1種である
請求項10に記載の非水電解質電池。
The halogenated cyclic carbonate is at least one of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one. The nonaqueous electrolyte battery described.
上記ハロゲン化環状炭酸エステルの添加量が、上記非水溶媒に対して0.01重量%以上10重量%以下である
請求項11に記載の非水電解質電池の製造方法。
The method for producing a nonaqueous electrolyte battery according to claim 11, wherein the addition amount of the halogenated cyclic carbonate is 0.01 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the nonaqueous solvent.
上記カルボン酸塩は、式(1)および式(2)で示される構造の少なくとも一方である
請求項8に記載の非水電解質電池の製造方法。
Figure 2011096551
(式中、A1〜A3はLi,Na,K,Mg,Ca,Sr,Baであり、A2およびA3の少なくとも一つは水素原子であっても良い。BはCF3、CHF2、CH2F、およびCH3で表される官能基とする。)
なお、D1およびD2は、式(3)、式(4)で示される構造とする。
Figure 2011096551
(式中、0≦(a、c、d、f)≦2、及び1≦b≦16、及び1≦e≦16とする。Xはフッ素原子であるが、その一部は水素原子や他のハロゲン原子、およびハロゲン原子を含んでも良いアルキル基に置換されていても良い。)
The method for producing a non-aqueous electrolyte battery according to claim 8, wherein the carboxylate is at least one of structures represented by formula (1) and formula (2).
Figure 2011096551
(In the formula, A 1 to A 3 are Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, and at least one of A 2 and A 3 may be a hydrogen atom. B is CF 3 , CHF. 2 and a functional group represented by CH 2 F and CH 3. )
Note that D1 and D2 have a structure represented by the formulas (3) and (4).
Figure 2011096551
(Where 0 ≦ (a, c, d, f) ≦ 2, and 1 ≦ b ≦ 16, and 1 ≦ e ≦ 16, X is a fluorine atom, part of which is a hydrogen atom or other And may be substituted with an alkyl group which may contain a halogen atom.)
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