JP2014089855A - Negative electrode active material for nonaqueous secondary battery use, and nonaqueous secondary battery - Google Patents
Negative electrode active material for nonaqueous secondary battery use, and nonaqueous secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014089855A JP2014089855A JP2012238477A JP2012238477A JP2014089855A JP 2014089855 A JP2014089855 A JP 2014089855A JP 2012238477 A JP2012238477 A JP 2012238477A JP 2012238477 A JP2012238477 A JP 2012238477A JP 2014089855 A JP2014089855 A JP 2014089855A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- negative electrode
- active material
- electrode active
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】 高容量であり、貯蔵特性が良好な非水二次電池と、前記非水二次電池を構成するための負極活物質を提供する。
【解決手段】 SiとOとを構成元素に含む材料を含み、レーザー回折散乱法により求められる平均粒子径D50%が6〜10μmであり、かつCuKα線を用いたX線回折法により求められるSiの(220)回折ピークの半値幅が0.6〜1.0°であることを特徴とする非水二次電池用負極活物質と、前記非水二次電池用負極活物質および黒鉛質炭素材料を負極活物質として用いたことを特徴とする非水二次電池により、前記課題を解決する。
【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-aqueous secondary battery having a high capacity and good storage characteristics and a negative electrode active material for constituting the non-aqueous secondary battery.
SOLUTION: A material containing Si and O as constituent elements, an average particle diameter D 50% obtained by a laser diffraction scattering method is 6 to 10 μm, and obtained by an X-ray diffraction method using CuKα rays. A negative active material for a non-aqueous secondary battery, wherein the half-value width of a Si (220) diffraction peak is 0.6 to 1.0 °, the negative active material for a non-aqueous secondary battery, and graphite The above-mentioned problems are solved by a nonaqueous secondary battery using a carbon material as a negative electrode active material.
[Selection figure] None
Description
本発明は、高容量で、貯蔵特性が良好な非水二次電池と、前記非水二次電池を構成するための負極活物質に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous secondary battery having a high capacity and good storage characteristics, and a negative electrode active material for constituting the non-aqueous secondary battery.
リチウムイオン二次電池をはじめとする非水二次電池は、高電圧・高容量であることから、各種携帯機器の電源として広く採用されている。また、近年では電動工具などのパワーツールや、電気自動車・電動式自転車など、中型・大型サイズでの用途も広がりを見せている。 Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are widely used as power sources for various portable devices because of their high voltage and high capacity. In recent years, the use of medium- and large-sized power tools such as electric tools, electric vehicles, and electric bicycles has been spreading.
特に、小型化および多機能化が進んでいる携帯電話やゲーム機などに用いられる電池には、更なる高容量化が求められており、その手段として、高い充放電容量を示す電極活物質の研究・開発が進んでいる。なかでも、負極の活物質材料としては、従来のリチウムイオン二次電池に採用されている黒鉛などの炭素質材料に代えて、シリコン(Si)、スズ(Sn)など、より多くのリチウム(イオン)を吸蔵・放出可能な材料が注目されている。とりわけ、Siの超微粒子がSiO2中に分散した構造を持つSiOxは、負荷特性に優れるなどの特徴も併せ持つことが報告されている(特許文献1、2参照)。 In particular, batteries used in mobile phones and game machines that are becoming smaller and more multifunctional are required to have higher capacities, and as a means for this, electrode active materials that exhibit high charge / discharge capacity are required. Research and development are progressing. Among them, as the active material material of the negative electrode, more lithium (ion) such as silicon (Si) and tin (Sn) can be used instead of carbonaceous materials such as graphite, which are used in conventional lithium ion secondary batteries. ) Has been attracting attention. In particular, it has been reported that SiO x having a structure in which ultrafine particles of Si are dispersed in SiO 2 has characteristics such as excellent load characteristics (see Patent Documents 1 and 2).
ところが、前記SiOxは、充放電反応に伴う体積膨張収縮が大きいため、電池の充放電サイクル毎に粒子が粉砕され、表面に析出したSiが非水電解液溶媒と反応して不可逆な容量が増大したり、この反応によって電池内でガスが発生して電池缶が膨れたりするなどの問題が生じることも知られている。 However, since the SiO x has a large volume expansion / contraction due to the charge / discharge reaction, particles are pulverized every charge / discharge cycle of the battery, and Si deposited on the surface reacts with the non-aqueous electrolyte solvent to have an irreversible capacity. It is also known that problems such as an increase or a gas generated in the battery due to this reaction cause the battery can to swell.
このような事情を受けて、SiOxの利用率を制限して充放電反応に伴う体積膨張収縮を抑制したり、ハロゲン置換された環状カーボネート(例えば4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなど)などを添加した非水電解液を用いることで、電池の充放電サイクル特性を改善したり、ガス発生に伴う電池缶の膨れを抑制したりする技術も提案がされている(特許文献3参照)。 Under such circumstances, the SiO x utilization rate is limited to suppress volume expansion / contraction due to charge / discharge reactions, or halogen-substituted cyclic carbonates (for example, 4-fluoro-1,3-dioxolane-2- Technologies that improve the charge / discharge cycle characteristics of the battery or suppress the expansion of the battery can due to gas generation have been proposed by using a non-aqueous electrolyte solution to which a gas etc. is added (patent document) 3).
更に、負極にSiOxを用いた非水二次電池においては、貯蔵特性の改善も課題の一つとなっている。特許文献4には、SiOxをコアとし、その表面を炭素で被覆した複合体であって、かかる複合体における炭素の被覆の程度と、SiOx中のSiの結晶状態とを特定することで、この改善を達成した技術が開示されている。
Furthermore, in the non-aqueous secondary battery using SiO x for the negative electrode, improvement of storage characteristics is also an issue.
本発明者らは、特許文献4に記載されている技術について、非水二次電池の貯蔵特性を更に改善すべく検討を重ねた。すなわち、本発明は、高容量であり、貯蔵特性が良好な非水二次電池と、前記非水二次電池を構成するための負極活物質を提供することを目的とする。
The inventors of the present invention have studied the technique described in
本発明の非水二次電池用負極活物質は、SiとOとを構成元素に含む材料を含有し、レーザー回折散乱法により求められる平均粒子径D50%が6〜10μmであり、かつCuKα線を用いたX線回折法により求められるSiの(220)回折ピークの半値幅が0.6〜1.0°であることを特徴とするものである。 The negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention contains a material containing Si and O as constituent elements, an average particle diameter D 50% determined by a laser diffraction scattering method is 6 to 10 μm, and CuKα The full width at half maximum of the (220) diffraction peak of Si obtained by the X-ray diffraction method using a line is 0.6 to 1.0 °.
また、本発明の非水二次電池は、正極活物質を含有する正極、負極活物質を含有する負極、セパレータおよび非水電解質を有する非水二次電池であって、前記負極活物質に、本発明の非水二次電池用負極活物質と、黒鉛質炭素材料とを用いたことを特徴とするものである。 The non-aqueous secondary battery of the present invention is a non-aqueous secondary battery having a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, a separator and a non-aqueous electrolyte. The negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention and a graphitic carbon material are used.
本発明によれば、高容量であり、貯蔵特性が良好な非水二次電池と、前記非水二次電池を構成するための負極活物質を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a nonaqueous secondary battery having a high capacity and good storage characteristics, and a negative electrode active material for constituting the nonaqueous secondary battery.
前記の通り、本発明者らは、特許文献4に記載の技術について、非水二次電池の貯蔵特性を更に改善すべく検討を重ねた。その結果、非水二次電池の負極活物質として使用されるSiとOとを構成元素に含む材料において、X線回折法により求められるSiの(220)回折ピークの半値幅を特定範囲内とした場合には、前記材料の平均粒子径が特定値をとる場合に、非水二次電池の貯蔵特性を高度に高め得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。以下、本発明を詳細に説明する。
As described above, the present inventors have studied the technique described in
<非水二次電池用負極活物質>
本発明の非水二次電池用負極活物質は、SiとOとを構成元素に含む材料を含有するものである。このような材料を含む負極活物質であれば、高容量の非水二次電池を構成することができる。
<Negative electrode active material for non-aqueous secondary battery>
The negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention contains a material containing Si and O as constituent elements. If it is a negative electrode active material containing such a material, a high capacity | capacitance non-aqueous secondary battery can be comprised.
また、本発明の非水二次電池用負極活物質は、レーザー回折散乱法により求められる平均粒子径D50%が6〜10μmであり、かつCuKα線を用いたX線回折法により求められるSiの(220)回折ピークの半値幅が0.6〜1.0°である。SiとOとを構成元素に含む材料を含有する非水二次電池用負極活物質において、平均粒子径D50%を前記の値とし、かつSiの(220)回折ピークの半値幅を前記の値となるようにすることで、これを用いた非水二次電池において、高い容量を保ちつつ、充電状態で貯蔵した場合の容量低下を抑制でき、高い貯蔵特性を確保することが可能となる。 Moreover, the negative electrode active material for non-aqueous secondary batteries of the present invention has an average particle diameter D 50% determined by a laser diffraction scattering method of 6 to 10 μm, and Si determined by an X-ray diffraction method using CuKα rays. The full width at half maximum of the (220) diffraction peak is 0.6 to 1.0 °. In the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery containing a material containing Si and O as constituent elements, the average particle diameter D is 50% , and the half width of the (220) diffraction peak of Si is By making it become a value, in a non-aqueous secondary battery using this, it is possible to suppress a decrease in capacity when stored in a charged state while maintaining a high capacity, and to ensure high storage characteristics. .
すなわち、非水二次電池用負極活物質の平均粒子径D50%が小さすぎると、これを用いた非水二次電池を充電状態で貯蔵した場合に、容量低下が生じやすくなる。また、非水二次電池用負極活物質の平均粒子径D50%が大きすぎると、負極活物質粒子の中心付近が電池の充放電反応に関与し難くなるため、これを用いた非水二次電池の容量自体が小さくなってしまう。 That is, if the average particle diameter D 50% of the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery is too small, the capacity tends to decrease when a non-aqueous secondary battery using this is stored in a charged state. Further, if the average particle diameter D 50% of the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery is too large, the vicinity of the center of the negative electrode active material particles becomes difficult to participate in the charge / discharge reaction of the battery. The capacity of the secondary battery itself becomes small.
更に、非水二次電池用負極活物質におけるSiの(220)回折ピークの半値幅が小さすぎると、これを用いた非水二次電池の容量自体が小さくなってしまう。そして、非水二次電池用負極活物質におけるSiの(220)回折ピークの半値幅が大きすぎると、これを用いた非水二次電池を充電状態で貯蔵した場合に、容量低下が生じやすくなる。 Furthermore, if the half-width of the (220) diffraction peak of Si in the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery is too small, the capacity of the non-aqueous secondary battery using this will be small. And when the half width of the (220) diffraction peak of Si in the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery is too large, when the non-aqueous secondary battery using this is stored in a charged state, the capacity is likely to decrease. Become.
なお、X線回折法による測定時に観測されるSi由来の主要なピークとしては、(220)回折ピークの他に(111)回折ピークが知られているが、(220)回折ピークの方が(111)回折ピークよりも、例えばSiO2に由来するブロードなピークの影響を受けないため、より半値幅を求めやすい。よって、本発明では、非水二次電池用負極活物質は、Siの(220)回折ピークの半値幅を特定値とすることとしている。 In addition to the (220) diffraction peak, the (111) diffraction peak is known as the main Si-derived peak observed during the measurement by the X-ray diffraction method, but the (220) diffraction peak is ( For example, the half-value width is easier to obtain than the 111) diffraction peak because it is not affected by a broad peak derived from SiO 2 . Therefore, in the present invention, the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery has a half value width of the (220) diffraction peak of Si as a specific value.
本明細書でいう非水二次電池用負極活物質の平均粒子径D50%は、前記の通り、レーザー回折散乱法により求められる値であるが、より具体的には、レーザー散乱粒度分布計(例えば、堀場製作所製「LA−920」)を用い、負極活物質を溶解しない媒体に分散させて測定した体積基準の積算分率における50%での粒径である。 As described above, the average particle diameter D 50% of the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery in the present specification is a value determined by the laser diffraction scattering method. More specifically, the laser scattering particle size distribution meter (For example, “LA-920” manufactured by Horiba, Ltd.), and the particle size at 50% of the volume-based integrated fraction measured by dispersing the negative electrode active material in a medium that does not dissolve.
また、本発明の非水二次電池用負極活物質は、これを用いた非水二次電池の貯蔵特性をより良好に高める観点から、平均粒子径D50%と同じ方法で求められるD10%(体積基準の積算分率における10%での粒径)が、4μm以上であることが好ましい。 The negative electrode active material for nonaqueous secondary battery of the present invention, D 10 from the viewpoint of enhancing the storage characteristics of the non-aqueous secondary battery using the better is determined by the average particle diameter D 50% in the same way % (Particle diameter at 10% of the volume-based integrated fraction) is preferably 4 μm or more.
更に、本発明の非水二次電池用負極活物質は、これを用いた非水二次電池において、負極活物質によるセパレータの傷つきを抑制して、信頼性をより良好に高める観点から、平均粒子径D50%と同じ方法で求められるD90%(体積基準の積算分率における90%での粒径)が、14μm以下であることが好ましい。 Furthermore, the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a non-aqueous secondary battery using the same, from the viewpoint of improving the reliability by suppressing the damage of the separator due to the negative electrode active material. It is preferable that D 90% (particle diameter at 90% of the volume-based integrated fraction) obtained by the same method as the particle diameter D 50% is 14 μm or less.
SiとOとを構成元素に含む材料は、Siの酸化物の他、Siと他金属との複合酸化物であってもよく、また、Siや他金属の微結晶または非晶質相を含んでいてもよい。 The material containing Si and O as constituent elements may be a composite oxide of Si and another metal in addition to an Si oxide, and may contain a microcrystalline or amorphous phase of Si or another metal. You may go out.
SiとOとを構成元素に含む材料の中でも、特に、非晶質のSiO2マトリックス中に微小なSi相が分散した構造を有する材料が好ましい。この材料は、一般組成式SiOx(ただし、0.5≦x≦1.5である)で表される。例えば、非晶質のSiO2マトリックス中にSiが分散した構造で、SiO2とSiとのモル比が1:1の場合、組成式としてはSiOで表記される。 Among materials containing Si and O as constituent elements, a material having a structure in which minute Si phases are dispersed in an amorphous SiO 2 matrix is particularly preferable. This material is represented by the general composition formula SiO x (where 0.5 ≦ x ≦ 1.5). For example, when Si is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix and the molar ratio between SiO 2 and Si is 1: 1, the composition formula is expressed as SiO.
SiOxは、炭素材料と複合化した複合体であることが好ましく、例えば、SiOxの表面が炭素材料で被覆されていることが望ましい。SiOxは導電性が乏しいため、これを負極活物質として用いる際には、良好な電池特性確保の観点から、炭素材料などの導電助剤が必要となる。SiOxを炭素材料と複合化した複合体であれば、例えば、単にSiOxと炭素材料などの導電助剤とを混合して得られた材料を用いた場合よりも、負極における導電ネットワークが良好に形成され、電池の負荷特性を高めることができる。 SiO x is preferably a composite that is combined with a carbon material. For example, the surface of SiO x is preferably coated with the carbon material. Since SiO x has poor conductivity, when it is used as a negative electrode active material, a conductive aid such as a carbon material is required from the viewpoint of securing good battery characteristics. If complexes complexed with carbon material SiO x, for example, simply than with a material obtained by mixing a conductive assistant such as SiO x and the carbon material, good conductive network in the negative electrode The load characteristics of the battery can be enhanced.
SiOxと炭素材料との複合体としては、前記のように、SiOxの表面を炭素材料で被覆したものの他、SiOxと炭素材料との造粒体などが挙げられる。 The complex of the SiO x and the carbon material, as described above, other although the surface of the SiO x coated with carbon material, such as granules of SiO x and the carbon material can be cited.
また、前記の、SiOxの表面を炭素材料で被覆した複合体を、更に導電性材料(炭素材料など)と複合化して用いることで、負極において更に良好な導電ネットワークの形成が可能となるため、より高容量で、より電池特性(例えば、充放電サイクル特性)に優れた非水二次電池の実現が可能となる。炭素材料で被覆されたSiOxと炭素材料との複合体としては、例えば、炭素材料で被覆されたSiOxと炭素材料との混合物を更に造粒した造粒体などが挙げられる。 In addition, since the composite in which the surface of SiO x is coated with a carbon material is further combined with a conductive material (carbon material or the like), a better conductive network can be formed in the negative electrode. Thus, it is possible to realize a non-aqueous secondary battery with higher capacity and better battery characteristics (for example, charge / discharge cycle characteristics). The complex of the SiO x and the carbon material coated with a carbon material, for example, like granules the mixture was further granulated with SiO x and the carbon material coated with a carbon material.
また、表面が炭素材料で被覆されたSiOxとしては、SiOxとそれよりも比抵抗値が小さい炭素材料との複合体(例えば造粒体)の表面が、更に炭素材料で被覆されてなるものも、好ましく用いることができる。前記造粒体内部でSiOxと炭素材料とが分散した状態であると、より良好な導電ネットワークを形成できるため、SiOxを負極活物質として含有する負極を有する非水二次電池において、重負荷放電特性などの電池特性を更に向上させることができる。 Further, as SiO x whose surface is coated with a carbon material, the surface of a composite (for example, a granulated body) of SiO x and a carbon material having a smaller specific resistance value is further coated with a carbon material. Those can also be preferably used. In the non-aqueous secondary battery having a negative electrode containing SiO x as a negative electrode active material, it is possible to form a better conductive network when SiO x and the carbon material are dispersed inside the granule. Battery characteristics such as load discharge characteristics can be further improved.
SiOxとの複合体の形成に用い得る前記炭素材料としては、例えば、低結晶性炭素、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維などの炭素材料が好ましいものとして挙げられる。 Preferred examples of the carbon material that can be used to form a composite with SiO x include carbon materials such as low crystalline carbon, carbon nanotubes, and vapor grown carbon fibers.
前記炭素材料の詳細としては、繊維状またはコイル状の炭素材料、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラックを含む)、人造黒鉛、易黒鉛化炭素および難黒鉛化炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の材料が好ましい。繊維状またはコイル状の炭素材料は、導電ネットワークを形成しやすく、かつ表面積の大きい点において好ましい。カーボンブラック(アセチレンブラック,ケッチェンブラックを含む)、易黒鉛化炭素および難黒鉛化炭素は、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、更に、SiOx粒子が膨張収縮しても、その粒子との接触を保持しやすい性質を有している点において好ましい。 The details of the carbon material include at least one selected from the group consisting of fibrous or coiled carbon materials, carbon black (including acetylene black and ketjen black), artificial graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon. A seed material is preferred. A fibrous or coiled carbon material is preferable in that it easily forms a conductive network and has a large surface area. Carbon black (including acetylene black and ketjen black), graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon have high electrical conductivity and high liquid retention, and even if SiO x particles expand and contract. This is preferable in that it has a property of easily maintaining contact with the particles.
本発明の非水二次電池用負極活物質を用いて非水二次電池を構成する場合には、黒鉛質炭素材料も負極活物質として使用するが、この黒鉛質炭素材料を、SiOxと炭素材料との複合体に係る炭素材料として使用することもできる。黒鉛質炭素材料も、カーボンブラックなどと同様に、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、更に、SiOx粒子が膨張収縮しても、その粒子との接触を保持しやすい性質を有しているため、SiOxとの複合体形成に好ましく使用することができる。 When configuring the non-aqueous secondary battery using a negative active material for a nonaqueous secondary battery of the present invention, graphitic carbon material is also used as a negative electrode active material, the graphite carbon material, and SiO x It can also be used as a carbon material related to a composite with a carbon material. Graphite carbon materials, like carbon black, have high electrical conductivity and high liquid retention properties, and even when SiO x particles expand and contract, they easily maintain contact with the particles. Therefore, it can be preferably used for forming a complex with SiO x .
前記例示の炭素材料の中でも、SiOxとの複合体が造粒体である場合に用いるものとしては、繊維状の炭素材料が特に好ましい。繊維状の炭素材料は、その形状が細い糸状であり柔軟性が高いために電池の充放電に伴うSiOxの膨張収縮に追従でき、また、嵩密度が大きいために、SiOx粒子と多くの接合点を持つことができるからである。繊維状の炭素としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブなどが挙げられ、これらの何れを用いてもよい。 Among the carbon materials exemplified above, a fibrous carbon material is particularly preferable for use when the composite with SiO x is a granulated body. Fibrous carbon material can follow the expansion and contraction of SiO x with the charging and discharging of the battery due to the high shape is thin threadlike flexibility, also because bulk density is large, many and SiO x particles It is because it can have a junction. Examples of the fibrous carbon include polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube, and any of these may be used.
なお、繊維状の炭素材料は、例えば、気相法にてSiOx粒子の表面に形成することもできる。 The fibrous carbon material can also be formed on the surface of the SiO x particles by, for example, a vapor phase method.
SiOxの比抵抗値が、通常、103〜107kΩcmであるのに対して、前記例示の炭素材料の比抵抗値は、通常、10−5〜10kΩcmである。 The specific resistance value of SiO x is usually 10 3 to 10 7 kΩcm, while the specific resistance value of the carbon material exemplified above is usually 10 −5 to 10 kΩcm.
また、SiOxと炭素材料との複合体は、粒子表面の炭素材料被覆層を覆う材料層(難黒鉛化炭素を含む材料層)を更に有していてもよい。 The composite of SiO x and the carbon material may further have a material layer (a material layer containing non-graphitizable carbon) that covers the carbon material coating layer on the particle surface.
SiOxと炭素材料との複合体において、SiOxと炭素材料との比率は、炭素材料との複合化による作用を良好に発揮させる観点から、SiOx:100質量部に対して、炭素材料が、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましい。また、前記複合体において、SiOxと複合化する炭素材料の比率が多すぎると、負極合剤層中のSiOx量の低下に繋がり、高容量化の効果が小さくなる虞があることから、SiOx:100質量部に対して、炭素材料は、50質量部以下であることが好ましく、40質量部以下であることがより好ましい。 In complex with SiO x and the carbon material, the ratio between the SiO x and the carbon material, from the viewpoint of satisfactorily exhibiting action by complexation with carbon materials, SiO x: relative to 100 parts by mass, a carbon material The amount is preferably 5 parts by mass or more, and more preferably 10 parts by mass or more. Further, in the composite, if the ratio of the carbon material to be combined with SiO x is too large, it may lead to a decrease in the amount of SiO x in the negative electrode mixture layer, and the effect of increasing the capacity may be reduced. SiO x: relative to 100 parts by weight, the carbon material, and more preferably preferably not more than 50 parts by weight, more than 40 parts by weight.
SiOxは、例えば、下記の方法によって得ることができる。 SiO x can be obtained, for example, by the following method.
SiOxは、SiとSiO2との混合物を加熱し、生成した酸化ケイ素のガスを冷却して析出させるなどの方法によって得ることができる。また、得られたSiOxを粉砕及び分級することで、D50%、D10%およびD90%を前記の値とすることができる。なお、分級に関しては、後述するCVD処理後に行ってもよい。 SiO x can be obtained by a method in which a mixture of Si and SiO 2 is heated, and the generated silicon oxide gas is cooled and deposited. Moreover, D50 % , D10 %, and D90% can be made into the said value by grind | pulverizing and classifying obtained SiOx. The classification may be performed after the CVD process described later.
SiOxを不活性ガス雰囲気下で熱処理する際の温度および時間を調整することで、Siの(220)回折ピークの半値幅を前記の値に制御することができる。熱処理温度は900〜1400℃とすることが好ましく、また、熱処理時間は0.1〜10時間とすることが好ましい。 By adjusting the temperature and time when heat-treating SiO x in an inert gas atmosphere, the half width of the (220) diffraction peak of Si can be controlled to the above value. The heat treatment temperature is preferably 900 to 1400 ° C., and the heat treatment time is preferably 0.1 to 10 hours.
前記熱処理後のSiOxについて、CuKα線を用いたX線回折法による測定を行ったときに、2θが28.4°の位置に認められるSiに由来する回折ピークの強度Iaと、2θが21.2°付近の位置に認められるSiO2に由来する回折ピークの強度Ibとの比Ia/Ibが、2.7〜3.9であることが好ましい。Ia/Ibが前記の値を満たすSiOxであれば、Siの粒子成長と共に、SiO2分子がより良好に配列するようになっていることが分かる。すなわち、Ia/Ibが前記の値を満たすSiOxであれば、良好に熱処理されており、これを用いた非水二次電池の貯蔵特性向上効果がより良好となる。 When the SiO x after the heat treatment is measured by the X-ray diffraction method using CuKα rays, the intensity I a of the diffraction peak derived from Si in which 2θ is found at a position of 28.4 ° and 2θ are It is preferable that the ratio I a / I b of the diffraction peak intensity I b derived from SiO 2 observed at a position near 21.2 ° is 2.7 to 3.9. It can be seen that if I a / I b is SiO x satisfying the above values, the SiO 2 molecules are arranged better as the Si particles grow. That is, if I a / I b is SiO x satisfying the above values, it is heat-treated well, and the effect of improving storage characteristics of a non-aqueous secondary battery using this is improved.
なお、本明細書でいう2θが28.4°の位置に認められるSiに由来する回折ピークの強度Iaは、同回折ピークのピークトップが存在する位置におけるピーク高さを、また、2θが21.2°付近の位置に認められるSiO2に由来する回折ピークの強度Ibは、同回折ピークのピークトップが存在する位置におけるピーク高さを、それぞれ意味している。 The intensity I a of diffraction peaks derived from Si to 2 [Theta] in this specification is found at the position of 28.4 ° is the peak height at a position where the peak top of the diffraction peak is present, also, 2 [Theta] is The intensity I b of the diffraction peak derived from SiO 2 observed at a position near 21.2 ° means the peak height at the position where the peak top of the diffraction peak exists.
また、前記のSiOxと炭素材料との複合体は、例えば下記の方法によって得ることができる。 Further, a complex with said SiO x and the carbon material can be obtained, for example, by the following method.
まず、SiOxを複合化する場合の作製方法について説明する。SiOxが分散媒に分散した分散液を用意し、それを噴霧し乾燥して、複数の粒子を含む複合粒子を作製する。分散媒としては、例えば、エタノールなどを用いることができる。分散液の噴霧は、通常、50〜300℃の雰囲気内で行うことが適当である。前記の方法以外にも、振動型や遊星型のボールミルやロッドミルなどを用いた機械的な方法による造粒方法においても、同様の複合粒子を作製することができる。 First, a manufacturing method in the case of combining SiO x will be described. A dispersion liquid in which SiO x is dispersed in a dispersion medium is prepared, and sprayed and dried to produce composite particles including a plurality of particles. For example, ethanol or the like can be used as the dispersion medium. It is appropriate to spray the dispersion in an atmosphere of 50 to 300 ° C. In addition to the above method, similar composite particles can be produced also by a granulation method by a mechanical method using a vibration type or planetary type ball mill or rod mill.
なお、SiOxと、SiOxよりも比抵抗値の小さい炭素材料との造粒体を作製する場合には、SiOxが分散媒に分散した分散液中に前記炭素材料を添加し、この分散液を用いて、SiOxを複合化する場合と同様の手法によって複合粒子(造粒体)とすればよい。また、前記と同様の機械的な方法による造粒方法によっても、SiOxと炭素材料との造粒体を作製することができる。 Incidentally, the SiO x, in the case of manufacturing a granulated body with small carbon material resistivity value than SiO x is adding the carbon material in the dispersion liquid of SiO x are dispersed in a dispersion medium, the dispersion by using a liquid, by a similar method to the case of composite of SiO x may be a composite particle (granule). Further, by granulation process according to the similar mechanical method, it is possible to produce a granular material of the SiO x and the carbon material.
次に、SiOx粒子(SiOx複合粒子、またはSiOxと炭素材料との造粒体)の表面を炭素材料で被覆して複合体とする場合には、例えば、SiOx粒子と炭化水素系ガスとを気相中にて加熱して、炭化水素系ガスの熱分解により生じた炭素を、粒子の表面上に堆積させる。このように、気相成長(CVD)法によれば、炭化水素系ガスが複合粒子の隅々にまで行き渡り、粒子の表面や表面の空孔内に、導電性を有する炭素材料を含む薄くて均一な皮膜(炭素材料被覆層)を形成できることから、少量の炭素材料によってSiOx粒子に均一性よく導電性を付与できる。 Next, when the surface of SiO x particles (SiO x composite particles or a granulated body of SiO x and a carbon material) is coated with a carbon material to form a composite, for example, the SiO x particles and the hydrocarbon-based material The gas is heated in the gas phase, and carbon generated by pyrolysis of the hydrocarbon-based gas is deposited on the surface of the particles. As described above, according to the vapor deposition (CVD) method, the hydrocarbon-based gas spreads to every corner of the composite particle, and the surface of the particle and the pores in the surface are thin and contain a conductive carbon material. Since a uniform film (carbon material coating layer) can be formed, the SiO x particles can be imparted with good conductivity with a small amount of carbon material.
炭素材料で被覆されたSiOxの製造において、気相成長(CVD)法の処理温度(雰囲気温度)については、炭化水素系ガスの種類によっても異なるが、通常、600〜1200℃が適当であり、中でも、700℃以上であることが好ましく、800℃以上であることが更に好ましい。処理温度が高い方が不純物の残存が少なく、かつ導電性の高い炭素を含む被覆層を形成できるからである。 In the production of SiO x coated with a carbon material, the processing temperature (atmosphere temperature) of the vapor deposition (CVD) method varies depending on the type of hydrocarbon gas, but usually 600 to 1200 ° C. is appropriate. Among these, the temperature is preferably 700 ° C. or higher, and more preferably 800 ° C. or higher. This is because the higher the treatment temperature, the less the remaining impurities, and the formation of a coating layer containing carbon having high conductivity.
また、SiOxにおけるSiの(220)回折ピークの半値幅を前記の値に制御するにあたっては、前記の熱処理に代えて、このCVD法における熱処理を利用してもよく、この場合、処理工程を減らすことが可能となることからより好ましい。CVD法における熱処理によってSiの(220)回折ピークの半値幅を前記の値に制御する場合には、CVD法の処理温度を、900℃以上とすることが好ましい。 Further, in controlling the half-value width of the Si (220) diffraction peak in SiO x to the above value, a heat treatment in this CVD method may be used instead of the above heat treatment. It is more preferable because it can be reduced. When the half width of the Si (220) diffraction peak is controlled to the above value by the heat treatment in the CVD method, the processing temperature in the CVD method is preferably 900 ° C. or higher.
炭化水素系ガスの液体ソースとしては、トルエン、ベンゼン、キシレン、メシチレンなどを用いることができるが、取り扱い易いトルエンが特に好ましい。これらを気化させる(例えば、窒素ガスでバブリングする)ことにより炭化水素系ガスを得ることができる。また、メタンガスやアセチレンガスなどを用いることもできる。 As the liquid source of the hydrocarbon-based gas, toluene, benzene, xylene, mesitylene and the like can be used, but toluene that is easy to handle is particularly preferable. A hydrocarbon-based gas can be obtained by vaporizing them (for example, bubbling with nitrogen gas). Moreover, methane gas, acetylene gas, etc. can also be used.
また、気相成長(CVD)法にてSiOx粒子(SiOx複合粒子、またはSiOxと炭素材料との造粒体)の表面を炭素材料で覆った後に、石油系ピッチ、石炭系のピッチ、熱硬化性樹脂、およびナフタレンスルホン酸塩とアルデヒド類との縮合物よりなる群から選択される少なくとも1種の有機化合物を、炭素材料を含む被覆層に付着させた後、前記有機化合物が付着した粒子を焼成してもよい。 In addition, after the surface of SiO x particles (SiO x composite particles or a granulated body of SiO x and a carbon material) is covered with a carbon material by a vapor deposition (CVD) method, a petroleum-based pitch or a coal-based pitch is used. At least one organic compound selected from the group consisting of a thermosetting resin and a condensate of naphthalene sulfonate and aldehydes is attached to a coating layer containing a carbon material, and then the organic compound is attached. The obtained particles may be fired.
具体的には、炭素材料で被覆されたSiOx粒子(SiOx複合粒子、またはSiOxと炭素材料との造粒体)と、前記有機化合物とが分散媒に分散した分散液を用意し、この分散液を噴霧し乾燥して、有機化合物によって被覆された粒子を形成し、その有機化合物によって被覆された粒子を焼成する。 Specifically, a dispersion liquid in which a SiO x particle (SiO x composite particle or a granulated body of SiO x and a carbon material) coated with a carbon material and the organic compound are dispersed in a dispersion medium is prepared, The dispersion is sprayed and dried to form particles coated with the organic compound, and the particles coated with the organic compound are fired.
前記ピッチとしては等方性ピッチを、熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、フラン樹脂、フルフラール樹脂などを用いることができる。ナフタレンスルホン酸塩とアルデヒド類との縮合物としては、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物を用いることができる。 An isotropic pitch can be used as the pitch, and a phenol resin, a furan resin, a furfural resin, or the like can be used as the thermosetting resin. As the condensate of naphthalene sulfonate and aldehydes, naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate can be used.
炭素材料で被覆されたSiOx粒子と前記有機化合物とを分散させるための分散媒としては、例えば、水、アルコール類(エタノールなど)を用いることができる。分散液の噴霧は、通常、50〜300℃の雰囲気内で行うことが適当である。焼成温度は、通常、600〜1200℃が適当であるが、中でも700℃以上が好ましく、800℃以上であることが更に好ましい。処理温度が高い方が不純物の残存が少なく、かつ導電性の高い良質な炭素材料を含む被覆層を形成できるからである。ただし、処理温度はSiOxの融点以下であることを要する。 As a dispersion medium for dispersing the SiO x particles coated with the carbon material and the organic compound, for example, water or alcohols (ethanol or the like) can be used. It is appropriate to spray the dispersion in an atmosphere of 50 to 300 ° C. The firing temperature is usually 600 to 1200 ° C., preferably 700 ° C. or higher, and more preferably 800 ° C. or higher. This is because the higher the processing temperature, the less the remaining impurities, and the formation of a coating layer containing a high-quality carbon material with high conductivity. However, the processing temperature needs to be lower than the melting point of SiO x .
SiOxと炭素材料との複合体(特に炭素材料で被覆されたSiOx)は、波長が532nmの測定レーザーを用いてラマン分光分析をしたときに得られるラマンスペクトルにおいて、Siに由来する510cm−1のピークの強度I510と、炭素に由来する1343cm−1のピークの強度I1343との比I510/I1343が、0.25以下であることが好ましい。 A composite of SiO x and a carbon material (especially SiO x coated with a carbon material) is 510 cm − derived from Si in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopic analysis using a measurement laser having a wavelength of 532 nm. the intensity I 510 of the first peak, the ratio I 510 / I 1343 of the peak intensity I 1343 of 1343cm -1, which derived from the carbon is preferably 0.25 or less.
I510/I1343は、より具体的には、顕微ラマン分光法で、前記複合体をマッピング測定(80×80μm範囲、2μmステップ)し、測定範囲内の全てのスペクトルを平均してSiのピーク(510cm−1付近)とカーボン(C)のピーク(1343cm−1付近)の各強度を測定し、これらの比を算出することによって求める。 More specifically, I 510 / I 1343 is a microscopic Raman spectroscopy, mapping measurement (80 × 80 μm range, 2 μm step) of the complex, and averaging all spectra within the measurement range to obtain the peak of Si each intensity of peak (1343Cm around -1) of (510 cm around -1) and carbon (C) was measured, determined by calculating these ratios.
I510/I1343が前記の値を満たすSiOxと炭素材料との複合体の場合には、SiOx粒子表面のうち、炭素材料で被覆されていない箇所(SiOx粒子表面が露出している箇所)の割合が小さいため、SiOxと炭素材料との複合化による導電性向上効果が、より顕著に発現するようになる。よって、SiOxと炭素材料との複合体の製造の際には、I510/I1343が前記の値を満たすように、条件(例えば、前記のCVD法の場合には、処理温度、処理時間、処理環境中の炭素材料の液体ソースの濃度など)を調整することが望ましい。 If I 510 / I 1343 is of a complex between SiO x and the carbon material which satisfies the values of the, of the SiO x particle surface is exposed locations (SiO x particulate surface that is not coated with the carbon material Therefore, the effect of improving conductivity by combining SiO x and the carbon material is more remarkably exhibited. Therefore, in the manufacture of the composite of SiO x and carbon material, the conditions (for example, in the case of the CVD method, the processing temperature and the processing time are set so that I 510 / I 1343 satisfies the above value. It is desirable to adjust the liquid source concentration of the carbon material in the processing environment.
<非水二次電池>
本発明の非水二次電池は、正極活物質を含有する正極、負極活物質を含有する負極、セパレータおよび非水電解質を有するものであって、負極活物質に本発明の非水二次電池用負極活物質と、黒鉛質炭素材料とを使用していればよく、その他の構成および構造については特に制限はなく、従来から知られている非水二次電池で採用されている各種構成および構造を適用することができる。
<Non-aqueous secondary battery>
The non-aqueous secondary battery of the present invention has a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, a separator, and a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous secondary battery of the present invention is used as a negative electrode active material. As long as the negative electrode active material and the graphitic carbon material are used, there is no particular limitation on the other configurations and structures, and various configurations and configurations adopted in conventionally known non-aqueous secondary batteries Structure can be applied.
(負極)
本発明の非水二次電池に係る負極には、例えば、負極活物質およびバインダなどを含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用される。
(Negative electrode)
For the negative electrode according to the non-aqueous secondary battery of the present invention, for example, a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material and a binder is used on one side or both sides of a current collector.
負極活物質には、前記の通り、本発明の非水二次電池用負極活物質と黒鉛質炭素材料とを併用する。 As described above, the negative electrode active material of the present invention is used in combination with the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery and a graphitic carbon material.
本発明の非水二次電池用負極活物質は、非水二次電池の負極活物質として汎用されている炭素材料に比べて高容量である一方で、電池の充放電に伴う体積変化量が大きいため、本発明の非水二次電池用負極活物質の含有率の高い負極合剤層を有する負極を用いた非水二次電池では、充放電の繰り返しによって負極(負極合剤層)が大きく体積変化して劣化し、容量が低下する(すなわち充放電サイクル特性が低下する)虞がある。黒鉛質炭素材料は、非水二次電池の負極活物質として汎用されており、比較的容量が大きい一方で、電池の充放電に伴う体積変化量が本発明の非水二次電池用負極活物質に比べて小さい。よって、負極活物質に本発明の非水二次電池用負極活物質と黒鉛質炭素材料とを併用することで、本発明の非水二次電池用負極活物質の使用量の低減に伴って電池の容量向上効果が小さくなることを可及的に抑制しつつ、電池の充放電サイクル特性の低下を良好に抑えることができることから、より高容量であり、かつ充放電サイクル特性に優れた非水二次電池とすることが可能となる。 The negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention has a higher capacity than a carbon material widely used as a negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery. In a non-aqueous secondary battery using a negative electrode having a negative electrode mixture layer with a high content of the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery according to the present invention, the negative electrode (negative electrode mixture layer) is formed by repeated charge and discharge. There is a risk that the volume is greatly changed and deteriorated, and the capacity is lowered (that is, the charge / discharge cycle characteristics are lowered). Graphite carbon material is widely used as a negative electrode active material for non-aqueous secondary batteries, and has a relatively large capacity. However, the amount of volume change accompanying charging / discharging of the battery is negative electrode active materials for non-aqueous secondary batteries of the present invention. Smaller than the substance. Therefore, by using the negative electrode active material for non-aqueous secondary battery of the present invention and the graphitic carbon material in combination with the negative electrode active material, the amount of the negative electrode active material for non-aqueous secondary battery of the present invention is reduced. Since it is possible to satisfactorily suppress the deterioration of the charge / discharge cycle characteristics of the battery while suppressing the decrease in the capacity improvement effect of the battery as much as possible, the capacity is higher and the charge / discharge cycle characteristics are excellent. A water secondary battery can be obtained.
黒鉛質炭素材料には、従来から知られている非水二次電池の負極活物質に使用されているものが好適に用いられ、具体的には、鱗片状黒鉛などの天然黒鉛;熱分解炭素類、メソフェーズカーボンマイクロビーズ(MCMB)、炭素繊維などの易黒鉛化炭素を2800℃以上で黒鉛化処理した人造黒鉛;などが挙げられる。 As the graphitic carbon material, those conventionally used for negative electrode active materials of non-aqueous secondary batteries are preferably used. Specifically, natural graphite such as flake graphite; pyrolytic carbon And artificial graphite obtained by graphitizing easily graphitized carbon such as mesophase carbon microbeads (MCMB) and carbon fibers at 2800 ° C. or higher.
本発明の非水二次電池に係る負極において、本発明の非水二次電池用負極活物質を使用することによる高容量化の効果を良好に確保する観点から、本発明の非水二次電池用負極活物質の全負極活物質中における含有量は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。また、本発明の非水二次電池用負極活物質の体積変化による問題をより良好に回避する観点から、本発明の非水二次電池用負極活物質の全負極活物質中における含有量は、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましい。 In the negative electrode according to the nonaqueous secondary battery of the present invention, the nonaqueous secondary battery of the present invention is used from the viewpoint of satisfactorily securing the effect of increasing the capacity by using the negative electrode active material for a nonaqueous secondary battery of the present invention. The content of the negative electrode active material for batteries in the total negative electrode active material is preferably 1% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. Further, from the viewpoint of better avoiding the problem due to volume change of the negative electrode active material for non-aqueous secondary battery of the present invention, the content of the negative electrode active material for non-aqueous secondary battery of the present invention in all negative electrode active materials is 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less.
負極合剤層に使用するバインダの具体例としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)などが挙げられる。 Specific examples of the binder used for the negative electrode mixture layer include, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), and the like.
また、負極合剤層には、導電助剤として導電性材料を更に添加してもよい。このような導電性材料としては、非水二次電池内において化学変化を起こさないものであれば特に限定されず、例えば、カーボンブラック(サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなど)、炭素繊維、金属粉(銅、ニッケル、アルミニウム、銀など)、金属繊維、ポリフェニレン誘導体(特開昭59−20971号公報に記載のもの)などの材料を、1種または2種以上用いることができる。これらの中でも、カーボンブラックを用いることが好ましく、ケッチェンブラックやアセチレンブラックがより好ましい。 Moreover, you may further add an electroconductive material as a conductive support agent to a negative mix layer. Such a conductive material is not particularly limited as long as it does not cause a chemical change in the non-aqueous secondary battery. For example, carbon black (thermal black, furnace black, channel black, ketjen black, acetylene black) Etc.), carbon fibers, metal powder (copper, nickel, aluminum, silver, etc.), metal fibers, polyphenylene derivatives (described in JP-A-59-20971), and the like are used alone or in combination. be able to. Among these, carbon black is preferably used, and ketjen black and acetylene black are more preferable.
導電助剤として使用する炭素材料の粒径は、例えば、本発明の非水二次電池用負極活物質と同じ方法で測定される平均粒子径(D50%)で、0.01μm以上であることが好ましく、0.02μm以上であることがより好ましく、また、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。 The particle size of the carbon material used as the conductive assistant is, for example, 0.01 μm or more in terms of the average particle size (D 50% ) measured by the same method as the negative electrode active material for non-aqueous secondary battery of the present invention. Is preferably 0.02 μm or more, more preferably 10 μm or less, and even more preferably 5 μm or less.
負極は、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)水などの溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の負極合剤含有組成物を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてプレス処理を施す工程を経て製造される。ただし、負極は、前記の製造方法で製造されたものに制限される訳ではなく、他の製造方法で製造されたものであってもよい。 The negative electrode contains, for example, a negative electrode active material, a binder, and, if necessary, a paste-like or slurry-like negative electrode mixture in which a conductive additive is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) water. The composition is prepared (however, the binder may be dissolved in a solvent), applied to one or both sides of the current collector, dried, and then subjected to a pressing process as necessary. The However, the negative electrode is not limited to those manufactured by the above manufacturing method, and may be manufactured by other manufacturing methods.
負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり10〜100μmであることが好ましい。負極合剤層の密度は、集電体に積層した単位面積あたりの負極合剤層の質量と厚みとから算出され、1.0〜1.9g/cm3であることが好ましい。また、負極合剤層の組成としては、例えば、負極活物質の総量が80〜99質量%であることが好ましく、バインダの量が1〜20質量%であることが好ましく、導電助剤を使用する場合には、その量が1〜10質量%であることが好ましい。 The thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 10 to 100 μm per one side of the current collector. The density of the negative electrode mixture layer is calculated from the mass and thickness of the negative electrode mixture layer per unit area laminated on the current collector, and is preferably 1.0 to 1.9 g / cm 3 . Moreover, as a composition of a negative mix layer, it is preferable that the total amount of a negative electrode active material is 80-99 mass%, for example, it is preferable that the quantity of a binder is 1-20 mass%, and uses a conductive support agent. When it does, it is preferable that the quantity is 1-10 mass%.
負極の集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、機械的強度を確保するために下限は5μmであることが望ましい。 As the current collector for the negative electrode, a foil made of copper or nickel, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but a copper foil is usually used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a battery having a high energy density, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is 5 μm in order to ensure mechanical strength. Is desirable.
(正極)
本発明の非水二次電池に係る正極には、例えば、正極活物質、バインダおよび導電助剤などを含む正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。
(Positive electrode)
For the positive electrode according to the non-aqueous secondary battery of the present invention, for example, a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a binder, a conductive additive and the like can be used on one side or both sides of the current collector.
正極合剤層には、Li(リチウム)イオンを吸蔵放出可能なLi含有遷移金属酸化物などが使用される。Li含有遷移金属酸化物としては、従来から知られている非水二次電池に使用されているもの、具体的には、LiyCoO2(ただし、0≦y≦1.1である。)、LizNiO2(ただし、0≦z≦1.1である。)、LieMnO2(ただし、0≦e≦1.1である。)、LiaCobM1 1−bO2(ただし、前記M1は、Mg、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Al、Ti、GeおよびCrよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、0≦a≦1.1、0<b<1.0である。)、LicNi1−dM2 dO2(ただし、前記M2は、Mg、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Ti、GeおよびCrよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素であり、0≦c≦1.1、0<d<1.0である。)、LifMngNihCo1−g−hO2(ただし、0≦f≦1.1、0<g<1.0、0<h<1.0である。)などの層状構造を有するLi含有遷移金属酸化物などが挙げられ、これらのうちの1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 For the positive electrode mixture layer, a Li-containing transition metal oxide capable of occluding and releasing Li (lithium) ions is used. Examples of the Li-containing transition metal oxide include those conventionally used for non-aqueous secondary batteries, specifically, Li y CoO 2 (where 0 ≦ y ≦ 1.1). Li z NiO 2 (where 0 ≦ z ≦ 1.1), Li e MnO 2 (where 0 ≦ e ≦ 1.1), Li a Co b M 1 1-b O 2 (However, M 1 is at least one metal element selected from the group consisting of Mg, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Al, Ti, Ge, and Cr, and 0 ≦ a ≦ 1.1. , 0 <b <1.0), Li c Ni 1-d M 2 d O 2 (wherein M 2 is Mg, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Ti, Ge and At least one metal element selected from the group consisting of Cr, 0 ≦ c ≦ 1.1, 0 <d Is 1.0.), Li f Mn g Ni h Co 1-g-h O 2 ( where is 0 ≦ f ≦ 1.1,0 <g < 1.0,0 <h <1.0 Li) -containing transition metal oxides having a layered structure such as.), And only one of these may be used, or two or more may be used in combination.
正極合剤層に係るバインダには、負極合剤層用のバインダとして先に例示した各種バインダと同じものが使用できる。また、正極合剤層に係る導電助剤としては、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などの黒鉛(黒鉛質炭素材料);アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカ−ボンブラック;炭素繊維;などの炭素材料などが挙げられる。 As the binder for the positive electrode mixture layer, the same binders as those exemplified above as the binder for the negative electrode mixture layer can be used. In addition, as the conductive auxiliary agent related to the positive electrode mixture layer, for example, graphite (graphite carbon material) such as natural graphite (flaky graphite), artificial graphite; acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, Carbon materials such as carbon black such as lamp black and thermal black; carbon fiber;
正極は、例えば、正極活物質、バインダおよび導電助剤を、NMPなどの溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてプレス処理を施す工程を経て製造される。ただし、正極は、前記の製造方法で製造されたものに制限される訳ではなく、他の製造方法で製造されたものであってもよい。 For the positive electrode, for example, a paste-like or slurry-like positive electrode mixture-containing composition in which a positive electrode active material, a binder, and a conductive additive are dispersed in a solvent such as NMP is prepared (however, the binder is dissolved in the solvent). It may be manufactured through a step of applying a press treatment as necessary after applying this to one or both sides of the current collector and drying it. However, the positive electrode is not limited to those manufactured by the above manufacturing method, and may be manufactured by other manufacturing methods.
正極合剤層の厚みは、例えば、集電体の片面あたり10〜100μmであることが好ましく、正極合剤層の密度は、集電体に積層した単位面積あたりの正極合剤層の質量と、厚みから算出され、3.0〜4.5g/cm3であることが好ましい。また、正極合剤層の組成としては、例えば、正極活物質の量が60〜95質量%であることが好ましく、バインダの量が1〜15質量%であることが好ましく、導電助剤の量が3〜20質量%であることが好ましい。 The thickness of the positive electrode mixture layer is preferably, for example, 10 to 100 μm per one side of the current collector, and the density of the positive electrode mixture layer is the mass of the positive electrode mixture layer per unit area laminated on the current collector. Calculated from the thickness, it is preferably 3.0 to 4.5 g / cm 3 . Moreover, as a composition of a positive mix layer, it is preferable that the quantity of a positive electrode active material is 60-95 mass%, for example, it is preferable that the quantity of a binder is 1-15 mass%, and the quantity of a conductive support agent. Is preferably 3 to 20% by mass.
正極の集電体には、従来から知られている非水二次電池の正極に使用されているものと同様のものが使用でき、例えば、厚みが10〜30μmのアルミニウム箔が好ましい。 As the current collector for the positive electrode, the same one as used for the positive electrode of a conventionally known non-aqueous secondary battery can be used. For example, an aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is preferable.
(セパレータ)
本発明の非水二次電池に係るセパレータとしては、強度が十分で、かつ非水電解質を多く保持できるものがよく、厚さが5〜50μmで開口率が30〜70%の、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン製の微多孔膜を用いることができる。セパレータを構成する微多孔膜は、例えば、PEのみを使用したものやPPのみを使用したものであってもよく、エチレン−プロピレン共重合体を含んでいてもよく、また、PE製の微多孔膜とPP製の微多孔膜との積層体であってもよい。
(Separator)
As the separator according to the nonaqueous secondary battery of the present invention, it is preferable that the separator has sufficient strength and can hold a large amount of nonaqueous electrolyte, and has a thickness of 5 to 50 μm and an opening ratio of 30 to 70%. Or a microporous membrane made of polyolefin such as polypropylene (PP). The microporous membrane constituting the separator may be, for example, one using only PE or one using only PP, may contain an ethylene-propylene copolymer, and may be made of PE. A laminate of a membrane and a PP microporous membrane may be used.
また、非水二次電池に係るセパレータには、融点が140℃以下の樹脂を主体とした多孔質層(A)と、融点が150℃以上の樹脂または耐熱温度が150℃以上の無機フィラーを主体として含む多孔質層(B)とから構成された積層型のセパレータを使用することができる。ここで、「融点」とはJIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度を意味し、「耐熱温度が150℃以上」とは、少なくとも150℃において軟化などの変形が見られないことを意味している。 In addition, the separator according to the non-aqueous secondary battery includes a porous layer (A) mainly composed of a resin having a melting point of 140 ° C. or lower and a resin having a melting point of 150 ° C. or higher or an inorganic filler having a heat resistance temperature of 150 ° C. or higher. A laminated separator composed of a porous layer (B) included as a main body can be used. Here, “melting point” means a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with the provisions of JIS K 7121. “Heat resistant temperature is 150 ° C. or higher” means at least 150 ° C. This means that no deformation such as softening is observed.
前記積層型のセパレータに係る多孔質層(A)は、主にシャットダウン機能を確保するためのものであり、非水二次電池が多孔質層(A)の主体となる成分である樹脂の融点以上に達したときには、多孔質層(A)に係る樹脂が溶融してセパレータの空孔を塞ぎ、電気化学反応の進行を抑制するシャットダウンを生じる。 The porous layer (A) according to the laminated separator is mainly for ensuring a shutdown function, and the melting point of the resin, which is a component in which the nonaqueous secondary battery is the main component of the porous layer (A). When the above is reached, the resin related to the porous layer (A) melts and closes the pores of the separator, thereby causing a shutdown that suppresses the progress of the electrochemical reaction.
多孔質層(A)の主成分となる融点が140℃以下の樹脂としては、例えばPEが挙げられ、その形態としては、非水二次電池に用いられる微多孔膜や、不織布などの基材にPEの粒子を塗布したものが挙げられる。ここで、多孔質層(A)の全構成成分中において、主体となる融点が140℃以下の樹脂の体積は、50体積%以上であり、70体積%以上であることがより好ましい。多孔質層(A)を前記PEの微多孔膜で形成する場合は100体積%となる。 Examples of the resin having a melting point of 140 ° C. or lower as the main component of the porous layer (A) include PE, and the form thereof is a substrate such as a microporous film used in a non-aqueous secondary battery or a nonwoven fabric. And PE particles coated thereon. Here, in all the constituent components of the porous layer (A), the volume of the resin having a main melting point of 140 ° C. or less is 50% by volume or more, and more preferably 70% by volume or more. When the porous layer (A) is formed of the PE microporous film, the volume is 100% by volume.
前記積層型のセパレータに係る多孔質層(B)は、非水二次電池の内部温度が上昇した際にも正極と負極との直接の接触による短絡を防止する機能を備えたものであり、融点が150℃以上の樹脂または耐熱温度が150℃以上の無機フィラーによって、その機能を確保している。すなわち、電池が高温となった場合には、喩え多孔質層(A)が収縮しても、収縮し難い多孔質層(B)によって、セパレータが熱収縮した場合に発生し得る正負極の直接の接触による短絡を防止することがでる。また、この耐熱性の多孔質層(B)がセパレータの骨格として作用するため、多孔質層(A)の熱収縮、すなわちセパレータ全体の熱収縮自体も抑制できる。 The porous layer (B) according to the laminated separator has a function of preventing a short circuit due to direct contact between the positive electrode and the negative electrode even when the internal temperature of the non-aqueous secondary battery is increased, Its function is ensured by a resin having a melting point of 150 ° C. or higher or an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher. That is, when the battery becomes high temperature, even if the porous layer (A) shrinks, the porous layer (B) which does not easily shrink can directly generate positive and negative electrodes that can be generated when the separator is thermally contracted. It is possible to prevent a short circuit due to the contact of. Moreover, since this heat-resistant porous layer (B) acts as a skeleton of the separator, thermal contraction of the porous layer (A), that is, thermal contraction of the entire separator itself can be suppressed.
多孔質層(B)を融点が150℃以上の樹脂を主体として形成する場合、その形態としては、例えば、融点が150℃以上の樹脂で形成された微多孔膜(例えば前述のPP製の電池用微多孔膜)を多孔質層(A)に積層させる形態、融点が150℃以上の樹脂の微粒子を含む多孔質層(B)形成用の組成物(塗液)を多孔質層(A)に塗布して、融点が150℃以上の樹脂の微粒子を含む多孔質層(B)を積層させる塗布積層型の形態が挙げられる。 When the porous layer (B) is formed mainly of a resin having a melting point of 150 ° C. or higher, the form thereof is, for example, a microporous film formed of a resin having a melting point of 150 ° C. or higher (for example, a battery made of PP as described above) The composition for forming a porous layer (B) containing fine particles of a resin having a melting point of 150 ° C. or higher is applied to the porous layer (A). And a coating layer type in which a porous layer (B) containing fine particles of a resin having a melting point of 150 ° C. or higher is laminated.
融点が150℃以上の樹脂の微粒子を構成する樹脂としては、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの各種架橋高分子;PP、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、PTFE、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアセタールなどの耐熱性高分子;が挙げられる。 As the resin constituting the fine particles of the resin having a melting point of 150 ° C. or more, crosslinked polymethyl methacrylate, crosslinked polystyrene, crosslinked polydivinylbenzene, crosslinked styrene-divinylbenzene copolymer, polyimide, melamine resin, phenol resin, benzoguanamine- And various cross-linked polymers such as formaldehyde condensates; heat-resistant polymers such as PP, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, PTFE, polyacrylonitrile, aramid, and polyacetal.
融点が150℃以上の樹脂の微粒子の粒径は、本発明の非水二次電池用負極活物質と同じ方法で測定される平均粒子径D50%で、例えば、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、また、10μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。 The particle diameter of the fine particles of the resin having a melting point of 150 ° C. or higher is an average particle diameter D 50% measured by the same method as that of the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention, for example, 0.01 μm or more. Is preferably 0.1 μm or more, more preferably 10 μm or less, and even more preferably 2 μm or less.
前記融点が150℃以上の樹脂の微粒子の量は、多孔質層(B)に主体として含まれるものであるため、多孔質層(B)の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、50体積%以上であり、70体積%以上であることが好ましく、80体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることが更に好ましい。 Since the amount of the fine particles of the resin having a melting point of 150 ° C. or higher is mainly contained in the porous layer (B), the total volume of the constituent components of the porous layer (B) (the total volume excluding pores) ), It is preferably 50% by volume or more, preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and still more preferably 90% by volume or more.
多孔質層(B)を耐熱温度が150℃以上の無機フィラーを主体として形成する場合には、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーを含む多孔質層(B)形成用の組成物(塗液)を多孔質層(A)に塗布して、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーを含む多孔質層(B)を積層させる塗布積層型の形態が挙げられる。 When the porous layer (B) is mainly composed of an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, a composition for forming the porous layer (B) containing an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher (coating liquid) ) Is applied to the porous layer (A), and a porous layer (B) containing an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is laminated.
多孔質層(B)に係る無機フィラーは、耐熱温度が150℃以上で、非水二次電池の有する非水電解質に対して安定であり、更に非水二次電池の作動電圧範囲において酸化還元され難い電気化学的に安定なものであればよいが、分散などの点から微粒子であることが好ましく、また、アルミナ、シリカ、ベーマイトが好ましい。アルミナ、シリカ、ベーマイトは、耐酸化性が高く、粒径や形状を所望の数値などに調整することが可能であるため、多孔質層(B)の空孔率を精度よく制御することが容易となる。なお、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーは、例えば前記例示のものを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーと、前記の融点が150℃以上の樹脂の微粒子とを併用しても差し支えない。 The inorganic filler according to the porous layer (B) has a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, is stable with respect to the non-aqueous electrolyte of the non-aqueous secondary battery, and is oxidized and reduced within the operating voltage range of the non-aqueous secondary battery. Any electrochemically stable material that is difficult to be treated may be used, but fine particles are preferable from the viewpoint of dispersion and the like, and alumina, silica, and boehmite are preferable. Alumina, silica, and boehmite have high oxidation resistance, and the particle size and shape can be adjusted to desired values, etc., making it easy to accurately control the porosity of the porous layer (B). It becomes. In addition, as for the inorganic filler whose heat-resistant temperature is 150 degreeC or more, the thing of the said illustration may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together, for example. Also, an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher and a resin fine particle having a melting point of 150 ° C. or higher may be used in combination.
多孔質層(B)に係る耐熱温度が150℃以上の無機フィラーの形状については特に制限はなく、略球状(真球状を含む)、略楕円体状(楕円体状を含む)、板状などの各種形状のものを使用できる。 There is no restriction | limiting in particular about the shape of the inorganic filler whose heat-resistant temperature which concerns on a porous layer (B) is 150 degreeC or more, A substantially spherical shape (a true spherical shape is included), a substantially ellipsoid shape (an ellipsoid shape is included), plate shape, etc. Various shapes can be used.
また、多孔質層(B)に係る耐熱温度が150℃以上の無機フィラーの平均粒子径(板状フィラーおよび他形状フィラーの平均粒子径。以下同じ。)は、小さすぎるとイオンの透過性が低下することから、0.3μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましい。また、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーが大きすぎると、電気特性が劣化しやすくなることから、その平均粒子径は、5μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。本明細書でいう耐熱温度が150℃以上の無機フィラーの平均粒子径は、負極活物質の平均粒子径と同じ方法で求められる平均粒子径(D50%)である。 Moreover, if the average particle diameter of the inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher (the average particle diameter of the plate-like filler and the other shape filler. The same applies hereinafter) of the porous layer (B) is too small, the ion permeability is high. Since it falls, it is preferable that it is 0.3 micrometer or more, and it is more preferable that it is 0.5 micrometer or more. In addition, if the inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is too large, the electrical characteristics are likely to be deteriorated. Therefore, the average particle diameter is preferably 5 μm or less, and more preferably 2 μm or less. The average particle diameter of the inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher as used herein is an average particle diameter (D 50% ) determined by the same method as the average particle diameter of the negative electrode active material.
多孔質層(B)における耐熱温度が150℃以上の無機フィラーは、多孔質層(B)に主体として含まれるものであるため、多孔質層(B)における量は、多孔質層(B)の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、50体積%以上であり、70体積%以上であることが好ましく、80体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることが更に好ましい。多孔質層(B)中の無機フィラーを前記のように高含有量とすることで、非水二次電池が高温となった際にも、セパレータ全体の熱収縮を良好に抑制することができ、正極と負極との直接の接触による短絡の発生をより良好に抑制することができる。 Since the inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher in the porous layer (B) is mainly contained in the porous layer (B), the amount in the porous layer (B) is the amount of the porous layer (B). Is 50% by volume or more, preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and 90% by volume or more. More preferably it is. By making the content of the inorganic filler in the porous layer (B) high as described above, the thermal contraction of the entire separator can be satisfactorily suppressed even when the non-aqueous secondary battery becomes high temperature. The occurrence of a short circuit due to direct contact between the positive electrode and the negative electrode can be better suppressed.
なお、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーと融点が150℃以上の樹脂の微粒子とを併用する場合には、これらの両者が合わさって多孔質層(B)の主体をなしていればよく、具体的には、これらの合計量を、多孔質層(B)の構成成分の全体積(空孔部分を除く全体積)中、50体積%以上とすればよく、また、70体積%以上とすることが好ましく、80体積%以上とすることがより好ましく、90体積%以上とすることが更に好ましい。これにより、多孔質層(B)中の無機フィラーを前記のように高含有量とした場合と同様の効果を確保することができる。 In the case where the inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher and the fine particles of the resin having a melting point of 150 ° C. or higher are used in combination, it is sufficient that both of them form the main body of the porous layer (B). Specifically, the total amount of these components may be 50% by volume or more in the total volume of the constituent components of the porous layer (B) (total volume excluding the pores), and 70% by volume or more. It is preferable to make it 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more. Thereby, the effect similar to the case where the inorganic filler in a porous layer (B) is made into high content as mentioned above is securable.
多孔質層(B)には、融点が150℃以上の樹脂の微粒子同士または耐熱温度が150℃以上の無機フィラー同士を結着したり、多孔質層(B)と多孔質層(A)との一体化したりするなどのために、有機バインダを含有させることが好ましい。有機バインダとしては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA、酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、SBR、CMC、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられるが、特に、150℃以上の耐熱温度を有する耐熱性のバインダが好ましく用いられる。有機バインダは、前記例示のものを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 In the porous layer (B), fine particles of a resin having a melting point of 150 ° C. or higher or inorganic fillers having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher are bound, or the porous layer (B) and the porous layer (A) For example, an organic binder is preferably contained in order to integrate them. Examples of organic binders include ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA, those having a structural unit derived from vinyl acetate of 20 to 35 mol%), ethylene-acrylic acid copolymers such as ethylene-ethyl acrylate copolymers, and fluorine-based binders. Examples include rubber, SBR, CMC, hydroxyethyl cellulose (HEC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), cross-linked acrylic resin, polyurethane, and epoxy resin. A heat-resistant binder having a heat-resistant temperature is preferably used. As the organic binder, those exemplified above may be used singly or in combination of two or more.
前記例示の有機バインダの中でも、EVA、エチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、SBRなどの柔軟性の高いバインダが好ましい。このような柔軟性の高い有機バインダの具体例としては、三井デュポンポリケミカル社の「エバフレックスシリーズ(EVA)」、日本ユニカー社のEVA、三井デュポンポリケミカル社の「エバフレックス−EEAシリーズ(エチレン−アクリル酸共重合体)」、日本ユニカー社のEEA、ダイキン工業社の「ダイエルラテックスシリーズ(フッ素ゴム)」、JSR社の「TRD−2001(SBR)」、日本ゼオン社の「BM−400B(SBR)」などが挙げられる。 Among the organic binders exemplified above, highly flexible binders such as EVA, ethylene-acrylic acid copolymer, fluorine-based rubber, and SBR are preferable. Specific examples of such highly flexible organic binders include Mitsui DuPont Polychemical's “Evaflex Series (EVA)”, Nihon Unicar's EVA, Mitsui DuPont Polychemical's “Evaflex-EAA Series (Ethylene). -Acrylic acid copolymer) ", Nippon Unicar EEA, Daikin Industries" DAI-EL Latex Series (Fluororubber) ", JSR" TRD-2001 (SBR) ", Nippon Zeon" BM-400B " (SBR) ".
前記の有機バインダを多孔質層(B)に使用する場合には、後述する多孔質層(B)形成用の組成物の溶媒に溶解させるか、または分散させたエマルジョンの形態で用いればよい。 When the organic binder is used in the porous layer (B), it may be used in the form of an emulsion dissolved or dispersed in a solvent of a composition for forming a porous layer (B) described later.
前記塗布積層型のセパレータは、例えば、融点が150℃以上の樹脂の微粒子または耐熱温度が150℃以上の無機フィラーなどを含有する多孔質層(B)形成用組成物(スラリーなどの液状組成物など)を、多孔質層(A)を構成するための微多孔膜の表面に塗布し、所定の温度に乾燥して多孔質層(B)を形成することにより製造することができる。 The coating laminate type separator is, for example, a composition for forming a porous layer (B) containing a fine resin particle having a melting point of 150 ° C. or higher or an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher (a liquid composition such as a slurry). Etc.) may be applied to the surface of the microporous membrane for constituting the porous layer (A) and dried at a predetermined temperature to form the porous layer (B).
多孔質層(B)形成用組成物は、融点が150℃以上の樹脂の微粒子または耐熱温度が150℃以上の無機フィラーの他、必要に応じて有機バインダなどを含有し、これらを溶媒(分散媒を含む。以下同じ。)に分散させたものである。なお、有機バインダについては溶媒に溶解させることもできる。多孔質層(B)形成用組成物に用いられる溶媒は、無機フィラーなどを均一に分散でき、また、有機バインダを均一に溶解または分散できるものであればよいが、例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素、テトラヒドロフランなどのフラン類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類など、一般的な有機溶媒が好適に用いられる。なお、これらの溶媒に、界面張力を制御する目的で、アルコール(エチレングリコール、プロピレングリコールなど)、または、モノメチルアセテートなどの各種プロピレンオキサイド系グリコールエーテルなどを適宜添加してもよい。また、有機バインダが水溶性である場合、エマルジョンとして使用する場合などでは、水を溶媒としてもよく、この際にもアルコール類(メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)を適宜加えて界面張力を制御することもできる。 The composition for forming the porous layer (B) contains fine particles of a resin having a melting point of 150 ° C. or higher or an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, and, if necessary, an organic binder and the like. Including the medium. The same shall apply hereinafter.) The organic binder can be dissolved in a solvent. The solvent used in the composition for forming the porous layer (B) is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the inorganic filler and can uniformly dissolve or disperse the organic binder. Common organic solvents such as hydrocarbons, furans such as tetrahydrofuran, and ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are preferably used. In addition, for the purpose of controlling the interfacial tension, alcohols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.) or various propylene oxide glycol ethers such as monomethyl acetate may be appropriately added to these solvents. In addition, when the organic binder is water-soluble or used as an emulsion, water may be used as a solvent. In this case, alcohols (methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.) are appropriately added. It is also possible to control the interfacial tension.
多孔質層(B)形成用組成物は、融点が150℃以上の樹脂の微粒子または耐熱温度が150℃以上の無機フィラー、および有機バインダなどを含む固形分含量を、例えば10〜80質量%とすることが好ましい。 The composition for forming the porous layer (B) has a solid content including, for example, 10 to 80% by mass of resin fine particles having a melting point of 150 ° C. or higher, an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher, and an organic binder. It is preferable to do.
前記積層型のセパレータにおいて、多孔質層(A)と多孔質層(B)とは、それぞれ1層ずつである必要はなく、複数の層がセパレータ中にあってもよい。例えば、多孔質層(B)の両面に多孔質層(A)を配置した構成としたり、多孔質層(A)の両面に多孔質層(B)を配置した構成としてもよい。ただし、層数を増やすことで、セパレータの厚みを増やして電池の内部抵抗の増加やエネルギー密度の低下を招く虞があるので、層数を多くしすぎるのは好ましくなく、前記積層型のセパレータ中の多孔質層(A)と多孔質層(B)との合計層数は5層以下であることが好ましい。 In the laminated separator, the porous layer (A) and the porous layer (B) do not have to be one each, and a plurality of layers may be present in the separator. For example, the porous layer (A) may be arranged on both sides of the porous layer (B), or the porous layer (B) may be arranged on both sides of the porous layer (A). However, increasing the number of layers may increase the thickness of the separator and increase the internal resistance of the battery or decrease the energy density. Therefore, it is not preferable to increase the number of layers. The total number of layers of the porous layer (A) and the porous layer (B) is preferably 5 or less.
非水二次電池に係るセパレータ(ポリオレフィン製の微多孔膜からなるセパレータや、前記積層型のセパレータ)の厚みは、10〜30μmであることがより好ましい。 The thickness of the separator (a separator made of a microporous membrane made of polyolefin or the laminated separator) according to the non-aqueous secondary battery is more preferably 10 to 30 μm.
また、前記積層型のセパレータにおいては、多孔質層(B)の厚み〔セパレータが多孔質層(B)を複数有する場合は、その総厚み〕は、多孔質層(B)による前記の各作用をより有効に発揮させる観点から、3μm以上であることが好ましい。ただし、多孔質層(B)が厚すぎると、電池のエネルギー密度の低下を引き起こすなどの虞があることから、多孔質層(B)の厚みは、8μm以下であることが好ましい。 In the laminated separator, the thickness of the porous layer (B) [when the separator has a plurality of porous layers (B), the total thickness thereof] is determined by each of the functions of the porous layer (B). From the viewpoint of exhibiting more effectively, it is preferably 3 μm or more. However, if the porous layer (B) is too thick, the energy density of the battery may be lowered. Therefore, the thickness of the porous layer (B) is preferably 8 μm or less.
更に、前記積層型のセパレータにおいては、多孔質層(A)の厚み〔セパレータが多孔質層(I)を複数有する場合は、その総厚み。以下同じ。〕は、多孔質層(A)の使用による前記作用(特にシャットダウン作用)をより有効に発揮させる観点から、6μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。ただし、多孔質層(A)が厚すぎると、電池のエネルギー密度の低下を引き起こす虞があることに加えて、多孔質層(A)が熱収縮しようとする力が大きくなり、セパレータ全体の熱収縮を抑える作用が小さくなる虞がある。そのため、多孔質層(A)の厚みは、25μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、14μm以下であることが更に好ましい。 Further, in the laminated separator, the thickness of the porous layer (A) [when the separator has a plurality of porous layers (I), the total thickness thereof. same as below. ] Is preferably 6 μm or more, more preferably 10 μm or more, from the viewpoint of more effectively exerting the above-described action (particularly the shutdown action) due to the use of the porous layer (A). However, if the porous layer (A) is too thick, there is a possibility that the energy density of the battery may be lowered. In addition, the force that the porous layer (A) tends to shrink is increased, and the heat of the entire separator is increased. There is a possibility that the action of suppressing the shrinkage becomes small. Therefore, the thickness of the porous layer (A) is preferably 25 μm or less, more preferably 20 μm or less, and further preferably 14 μm or less.
セパレータ全体の空孔率としては、電解液の保液量を確保してイオン透過性を良好にするために、乾燥した状態で、30%以上であることが好ましい。一方、セパレータ強度の確保と内部短絡の防止の観点から、セパレータの空孔率は、乾燥した状態で、70%以下であることが好ましい。セパレータの空孔率:P(%)は、セパレータの厚み、面積あたりの質量、構成成分の密度から、下記(1)式を用いて各成分iについての総和を求めることにより計算できる。
P ={1−(m/t)/(Σai・ρi)}×100 (1)
ここで、前記式中、ai:全体の質量を1としたときの成分iの比率、ρi:成分iの密度(g/cm3)、m:セパレータの単位面積あたりの質量(g/cm2)、t:セパレータの厚み(cm)、である。
The porosity of the separator as a whole is preferably 30% or more in a dried state in order to secure the amount of electrolyte solution retained and to improve ion permeability. On the other hand, from the viewpoint of securing separator strength and preventing internal short circuit, the separator porosity is preferably 70% or less in a dry state. The porosity of the separator: P (%) can be calculated by obtaining the sum for each component i from the thickness of the separator, the mass per area, and the density of the constituent components using the following equation (1).
P = {1- (m / t) / (Σa i · ρ i )} × 100 (1)
Here, in the above formula, a i : ratio of component i when the total mass is 1, ρ i : density of component i (g / cm 3 ), m: mass per unit area of the separator (g / cm 2 ), t: thickness of separator (cm).
また、前記積層型のセパレータの場合、前記(1)式において、mを多孔質層(A)の単位面積あたりの質量(g/cm2)とし、tを多孔質層(A)の厚み(cm)とすることで、前記(1)式を用いて多孔質層(A)の空孔率:P(%)を求めることもできる。この方法により求められる多孔質層(A)の空孔率は、30〜70%であることが好ましい。 In the case of the multilayer separator, in the formula (1), m is the mass (g / cm 2 ) per unit area of the porous layer (A), and t is the thickness of the porous layer (A) ( cm), the porosity: P (%) of the porous layer (A) can also be obtained using the formula (1). It is preferable that the porosity of the porous layer (A) calculated | required by this method is 30 to 70%.
更に、前記積層型のセパレータの場合、前記(1)式において、mを多孔質層(B)の単位面積あたりの質量(g/cm2)とし、tを多孔質層(B)の厚み(cm)とすることで、前記(1)式を用いて多孔質層(B)の空孔率:P(%)を求めることもできる。この方法により求められる多孔質層(B)の空孔率は、20〜60%であることが好ましい。 Further, in the case of the laminated separator, in the formula (1), m is the mass per unit area (g / cm 2 ) of the porous layer (B), and t is the thickness of the porous layer (B) ( cm), the porosity: P (%) of the porous layer (B) can also be obtained using the formula (1). It is preferable that the porosity of the porous layer (B) calculated | required by this method is 20 to 60%.
前記セパレータとしては、機械的な強度の高いものが好ましく、例えば突き刺し強度が3N以上であることが好ましい。前述した通り、本発明の非水二次電池用負極活物質は、充放電時の体積膨張収縮が大きく、充放電サイクルを重ねることで、負極全体の伸縮によって、対面させたセパレータにも機械的なダメージが加わることになる。セパレータの突き刺し強度が3N以上であれば、良好な機械的強度が確保され、セパレータの受ける機械的ダメージを緩和することができる。 The separator preferably has high mechanical strength. For example, the puncture strength is preferably 3N or more. As described above, the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a large volume expansion / contraction during charging / discharging, and is mechanically applied to the separator facing the negative electrode due to expansion / contraction of the entire negative electrode by repeated charging / discharging cycles. Damage will be added. If the piercing strength of the separator is 3N or more, good mechanical strength is ensured, and mechanical damage to the separator can be reduced.
突き刺し強度が3N以上のセパレータとしては、前述した積層型のセパレータが挙げられ、特に、融点が140℃以下の樹脂を主体とした多孔質層(A)に、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーを主体として含む多孔質層(B)を積層したセパレータが好適である。それは、前記無機フィラーの機械的強度が高いため、多孔質層(A)の機械的強度を補って、セパレータ全体の機械的強度を高めることができるからであると考えられる。 Examples of the separator having a puncture strength of 3N or more include the above-described laminated separator, and in particular, an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher in the porous layer (A) mainly composed of a resin having a melting point of 140 ° C. or lower. A separator in which a porous layer (B) containing as a main component is laminated is preferable. This is probably because the mechanical strength of the inorganic filler is high, so that the mechanical strength of the entire separator can be increased by supplementing the mechanical strength of the porous layer (A).
前記突き刺し強度は以下の方法で測定できる。直径2インチの穴があいた板上にセパレータをしわやたわみのないように固定し、先端の直径が1.0mmの半円球状の金属ピンを、120mm/minの速度で測定試料に降下させて、セパレータに穴があく時の力を5回測定する。そして、前記5回の測定値のうち最大値と最小値とを除く3回の測定について平均値を求め、これをセパレータの突き刺し強度とする。
The puncture strength can be measured by the following method. A separator is fixed on a plate having a hole with a diameter of 2 inches so as not to be wrinkled or bent, and a semispherical metal pin having a tip diameter of 1.0 mm is lowered onto a measurement sample at a speed of 120 mm / min. Measure the force when making a hole in the
(非水電解液)
本発明の非水二次電池に係る非水電解液には、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液であって、一般式(2)を満足するホスホノアセテート類化合物を含有するものを使用することが好ましい。
(Nonaqueous electrolyte)
As the non-aqueous electrolyte solution according to the non-aqueous secondary battery of the present invention, a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent containing a phosphonoacetate compound satisfying the general formula (2) is used. It is preferable.
上記一般式(2)中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12のアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を示し、nは0〜6の整数を示す。 In the general formula (2), R 1 , R 2 and R 3 each independently represent an alkyl group, alkenyl group or alkynyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and n Represents an integer of 0-6.
前記ホスホノアセテート類化合物は、例えば以下の化合物を挙げることができる。 Examples of the phosphonoacetate compound include the following compounds.
<前記一般式(2)においてn=0の化合物>
トリメチル ホスホノフォルメート、メチル ジエチルホスホノフォルメート、メチル ジプロピルホスホノフォルメート、メチル ジブチルホスホノフォルメート、トリエチル ホスホノフォルメート、エチル ジメチルホスホノフォルメート、エチル ジプロピルホスホノフォルメート、エチル ジブチルホスホノフォルメート、トリプロピル ホスホノフォルメート、プロピル ジメチルホスホノフォルメート、プロピル ジエチルホスホノフォルメート、プロピル ジブチルホスホノフォルメート、トリブチル ホスホノフォルメート、ブチル ジメチルホスホノフォルメート、ブチル ジエチルホスホノフォルメート、ブチル ジプロピルホスホノフォルメート、メチル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノフォルメート、エチル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノフォルメート、プロピル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノフォルメート、ブチル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノフォルメートなど。
<Compound with n = 0 in the general formula (2)>
Trimethyl phosphonoformate, methyl diethylphosphonoformate, methyl dipropylphosphonoformate, methyl dibutylphosphonoformate, triethyl phosphonoformate, ethyl dimethylphosphonoformate, ethyl dipropylphosphonoformate, ethyl Dibutyl phosphonoformate, tripropyl phosphonoformate, propyl dimethylphosphonoformate, propyl diethylphosphonoformate, propyl dibutylphosphonoformate, tributyl phosphonoformate, butyl dimethylphosphonoformate, butyl diethylphospho Noformate, butyl dipropylphosphonoformate, methyl bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphonoformate, ethyl bis (2 2,2-trifluoroethyl) phosphonoacetate formate, propyl bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphonoacetate formate, and butyl bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphonoacetate formate.
<前記一般式(2)においてn=1の化合物>
トリメチル ホスホノアセテート、メチル ジエチルホスホノアセテート、メチル ジプロピルホスホノアセテート、メチル ジブチルホスホノアセテート、トリエチル ホスホノアセテート、エチル ジメチルホスホノアセテート、エチル ジプロピルホスホノアセテート、エチル ジブチルホスホノアセテート、トリプロピル ホスホノアセテート、プロピル ジメチルホスホノアセテート、プロピル ジエチルホスホノアセテート、プロピル ジブチルホスホノアセテート、トリブチル ホスホノアセテート、ブチル ジメチルホスホノアセテート、ブチル ジエチルホスホノアセテート、ブチル ジプロピルホスホノアセテート、メチル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノアセテート、エチル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノアセテート、プロピル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノアセテート、ブチル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノアセテート、アリル ジメチルホスホノアセテート、アリル ジエチルホスホノアセテート、2−プロピニル ジメチルホスホノアセテート、2−プロピニル (ジエチルホスホノ)アセテートなど。
<Compound with n = 1 in the general formula (2)>
Trimethyl phosphonoacetate, methyl diethyl phosphonoacetate, methyl dipropyl phosphonoacetate, methyl dibutyl phosphonoacetate, triethyl phosphonoacetate, ethyl dimethylphosphonoacetate, ethyl dipropylphosphonoacetate, ethyl dibutylphosphonoacetate, tripropyl Phosphonoacetate, propyl dimethylphosphonoacetate, propyl diethylphosphonoacetate, propyl dibutylphosphonoacetate, tributyl phosphonoacetate, butyldimethylphosphonoacetate, butyldiethylphosphonoacetate, butyldipropylphosphonoacetate, methylbis (2 , 2,2-trifluoroethyl) phosphonoacetate, ethyl bis (2,2,2-trifluoroethyl) phos No acetate, propyl bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphonoacetate, butyl bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphonoacetate, allyl dimethylphosphonoacetate, allyl diethylphosphonoacetate, 2 -Propinyl dimethylphosphonoacetate, 2-propynyl (diethylphosphono) acetate, etc.
<前記一般式(1)においてn=2の化合物>
トリメチル 3−ホスホノプロピオネート、メチル 3−(ジエチルホスホノ)プロピオネート、メチル 3−(ジプロピルホスホノ)プロピオネート、メチル 3−(ジブチルホスホノ)プロピオネート、トリエチル 3−ホスホノプロピオネート、エチル 3−(ジメチルホスホノ)プロピオネート、エチル 3−(ジプロピルホスホノ)プロピオネート、エチル 3−(ジブチルホスホノ)プロピオネート、トリプロピル 3−ホスホノプロピオネート、プロピル 3−(ジメチルホスホノ)プロピオネート、プロピル 3−(ジエチルホスホノ)プロピオネート、プロピル 3−(ジブチルホスホノ)プロピオネート、トリブチル 3−ホスホノプロピオネート、ブチル 3−(ジメチルホスホノ)プロピオネート、ブチル 3−(ジエチルホスホノ)プロピオネート、ブチル 3−(ジプロピルホスホノ)プロピオネート、メチル 3−(ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノ)プロピオネート、エチル 3−(ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノ)プロピオネート、プロピル 3−(ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノ)プロピオネート、ブチル 3−(ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ホスホノ)プロピオネートなど。
<Compound with n = 2 in the general formula (1)>
Trimethyl 3-phosphonopropionate, methyl 3- (diethylphosphono) propionate, methyl 3- (dipropylphosphono) propionate, methyl 3- (dibutylphosphono) propionate, triethyl 3-phosphonopropionate, ethyl 3- (dimethylphosphono) propionate, ethyl 3- (dipropylphosphono) propionate, ethyl 3- (dibutylphosphono) propionate, tripropyl 3-phosphonopropionate, propyl 3- (dimethylphosphono) propionate, Propyl 3- (diethylphosphono) propionate, propyl 3- (dibutylphosphono) propionate, tributyl 3-phosphonopropionate, butyl 3- (dimethylphosphono) propionate, butyl 3- (diethylphosphono) prop Pionate, butyl 3- (dipropylphosphono) propionate, methyl 3- (bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphono) propionate, ethyl 3- (bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphono ) Propionate, propyl 3- (bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphono) propionate, butyl 3- (bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphono) propionate, and the like.
<前記一般式(2)においてn=3の化合物>
トリメチル 4−ホスホノブチレート、メチル 4−(ジエチルホスホノ)ブチレート、メチル 4−(ジプロピルホスホノ)ブチレート、メチル 4−(ジブチルホスホノ)ブチレート、トリエチル 4−ホスホノブチレート、エチル 4−(ジメチルホスホノ)ブチレート、エチル 4−(ジプロピルホスホノ)ブチレート、エチル 4−(ジブチルホスホノ)ブチレート、トリプロピル 4−ホスホノブチレート、プロピル 4−(ジメチルホスホノ)ブチレート、プロピル 4−(ジエチルホスホノ)ブチレート、プロピル ジブチルホスホノ)ブチレート、トリブチル 4−ホスホノブチレート、ブチル 4−(ジメチルホスホノ)ブチレート、ブチル 4−(ジエチルホスホノ)ブチレート、ブチル 4−(ジプロピルホスホノ)ブチレートなど。
<Compound with n = 3 in the general formula (2)>
Trimethyl 4-phosphonobutyrate, methyl 4- (diethylphosphono) butyrate, methyl 4- (dipropylphosphono) butyrate, methyl 4- (dibutylphosphono) butyrate, triethyl 4-phosphonobutyrate, ethyl 4- (Dimethylphosphono) butyrate, ethyl 4- (dipropylphosphono) butyrate, ethyl 4- (dibutylphosphono) butyrate, tripropyl 4-phosphonobutyrate, propyl 4- (dimethylphosphono) butyrate, propyl 4- (Diethylphosphono) butyrate, propyl dibutylphosphono) butyrate, tributyl 4-phosphonobutyrate, butyl 4- (dimethylphosphono) butyrate, butyl 4- (diethylphosphono) butyrate, butyl 4- (dipropylphosphono) ) Butyrate etc.
非水二次電池に使用する非水電解液における前記一般式(2)で表されるホスホノアセテート類化合物の含有量は、高電圧充電状態で、特に高温貯蔵した際の電池膨れを良好に抑制する効果を良好に確保する観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。一方、非水電解液中の前記ホスホノアセテート類化合物の量が多すぎると、電池の負荷特性や充放電サイクル特性、貯蔵特性を低下させる虞がある。よって、非水二次電池に使用する非水電解液における前記一般式(2)で表されるホスホノアセテート類化合物の含有量は、5質量%以下であることが好ましく、2.5質量%以下であることがより好ましい。 The content of the phosphonoacetate compound represented by the general formula (2) in the non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous secondary battery improves battery swelling particularly when stored at high temperature in a high-voltage charge state. From the viewpoint of ensuring a good suppressing effect, the content is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more. On the other hand, if the amount of the phosphonoacetate compound in the non-aqueous electrolyte is too large, the load characteristics, charge / discharge cycle characteristics, and storage characteristics of the battery may be degraded. Therefore, the content of the phosphonoacetate compound represented by the general formula (2) in the nonaqueous electrolytic solution used for the nonaqueous secondary battery is preferably 5% by mass or less, and 2.5% by mass. The following is more preferable.
また、非水二次電池に使用する非水電解液には、1,3−ジオキサンを含有させることが好ましい。1,3−ジオキサンを含有する非水電解液を用いた場合には、その作用によって、特に高電圧で充電した際の非水二次電池の負荷特性や高温貯蔵特性を高めることができる。また、1,3−ジオキサンは、前記一般式(2)で表されるホスホノアセテート類化合物と併用することがより好ましく、その場合には、非水二次電池の充放電サイクル特性を更に高めることが可能となる。 Moreover, it is preferable to contain a 1, 3- dioxane in the non-aqueous electrolyte used for a non-aqueous secondary battery. When a non-aqueous electrolytic solution containing 1,3-dioxane is used, the load characteristics and high-temperature storage characteristics of the non-aqueous secondary battery when charged at a high voltage can be enhanced by its action. Further, 1,3-dioxane is more preferably used in combination with the phosphonoacetate compound represented by the general formula (2). In that case, the charge / discharge cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery are further improved. It becomes possible.
非水二次電池に使用する非水電解液における1,3−ジオキサンの含有量は、高電圧で充電した際の電池の負荷特性および高温貯蔵後の容量回復性を高め、また、前記一般式(2)で表されるホスホノアセテート類化合物との組み合わせによって電池の充放電サイクル特性を高める効果を確保する観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。一方、非水電解液中の1,3−ジオキサンの量が多すぎると、電池の負荷特性や充放電サイクル特性、貯蔵特性を低下させる虞がある。よって、非水二次電池に使用する非水電解液における1,3−ジオキサンの含有量は、5質量%以下であることが好ましく、2.5質量%以下であることがより好ましい。 The content of 1,3-dioxane in the non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous secondary battery increases the load characteristics of the battery when charged at a high voltage and the capacity recovery after high-temperature storage, and the general formula From the viewpoint of securing the effect of enhancing the charge / discharge cycle characteristics of the battery by the combination with the phosphonoacetate compound represented by (2), it is preferably 0.1% by mass or more, and 0.5% by mass or more. More preferably. On the other hand, if the amount of 1,3-dioxane in the nonaqueous electrolytic solution is too large, the load characteristics, charge / discharge cycle characteristics, and storage characteristics of the battery may be degraded. Therefore, the content of 1,3-dioxane in the nonaqueous electrolytic solution used for the nonaqueous secondary battery is preferably 5% by mass or less, and more preferably 2.5% by mass or less.
また、非水電解液には、ハロゲン置換された環状カーボネートも含有するものを使用することが好ましい。ハロゲン置換された環状カーボネートは、負極に作用して、負極と非水電解液成分との反応を抑制する作用を有している。よって、ハロゲン置換された環状カーボネートも含有する非水電解液を使用することで、より充放電サイクル特性の良好な非水二次電池とすることができる。 In addition, it is preferable to use a non-aqueous electrolyte containing a halogen-substituted cyclic carbonate. The halogen-substituted cyclic carbonate acts on the negative electrode and has an action of suppressing the reaction between the negative electrode and the non-aqueous electrolyte component. Therefore, a nonaqueous secondary battery with better charge / discharge cycle characteristics can be obtained by using a nonaqueous electrolytic solution that also contains a halogen-substituted cyclic carbonate.
ハロゲン置換された環状カーボネートとしては、下記の一般式(3)で表される化合物を用いることができる。 As the halogen-substituted cyclic carbonate, a compound represented by the following general formula (3) can be used.
前記一般式(3)中、R4、R5、R6およびR7は、水素、ハロゲン元素または炭素数1〜10のアルキル基を表しており、アルキル基の水素の一部または全部がハロゲン元素で置換されていてもよく、R4、R5、R6およびR7のうちの少なくとも1つはハロゲン元素であり、R4、R5、R6およびR7は、それぞれが異なっていてもよく、2つ以上が同一であってもよい。R4、R5、R6およびR7がアルキル基である場合、その炭素数は少ないほど好ましい。前記ハロゲン元素としては、フッ素が特に好ましい。 In the general formula (3), R 4 , R 5 , R 6 and R 7 represent hydrogen, a halogen element or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen of the alkyl group is halogen. may be substituted with an element, at least one of R 4, R 5, R 6 and R 7 are halogen, R 4, R 5, R 6 and R 7 have different respective Two or more may be the same. When R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are alkyl groups, the smaller the number of carbon atoms, the better. As the halogen element, fluorine is particularly preferable.
このようなハロゲン元素で置換された環状カーボネートの中でも、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)が特に好ましい。 Among the cyclic carbonates substituted with such a halogen element, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) is particularly preferable.
非水二次電池に使用する非水電解液におけるハロゲン置換された環状カーボネートの含有量は、その使用による効果をより良好に確保する観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。ただし、非水電解液中のハロゲン置換された環状カーボネートの含有量が多すぎると、貯蔵特性の向上効果が小さくなる虞がある。よって、非水二次電池に使用する非水電解液におけるハロゲン置換された環状カーボネートの含有量は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。 The content of the halogen-substituted cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous secondary battery is preferably 0.1% by mass or more from the viewpoint of ensuring better the effect of its use. More preferably, it is 5% by mass or more. However, if the content of the halogen-substituted cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte is too large, the effect of improving storage characteristics may be reduced. Therefore, the content of the halogen-substituted cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous secondary battery is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
更に、非水電解液には、ビニレンカーボネート(VC)も含有するものを使用することが好ましい。VCは、負極(特に負極活物質として炭素材料を使用した負極)に作用して、負極と非水電解液成分との反応を抑制する作用を有している。よって、VCも含有する非水電解液を使用することで、より充放電サイクル特性の良好な非水二次電池とすることができる。 Further, it is preferable to use a non-aqueous electrolyte containing vinylene carbonate (VC). VC acts on a negative electrode (in particular, a negative electrode using a carbon material as a negative electrode active material) and has an action of suppressing a reaction between the negative electrode and a non-aqueous electrolyte component. Therefore, a nonaqueous secondary battery having better charge / discharge cycle characteristics can be obtained by using a nonaqueous electrolytic solution that also contains VC.
非水二次電池に使用する非水電解液におけるVCの含有量は、その使用による効果をより良好に確保する観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、1.0質量%以上であることがより好ましい。ただし、非水電解液中のVCの含有量が多すぎると、貯蔵特性の向上効果が小さくなる虞がある。よって、非水二次電池に使用する非水電解液におけるVCの含有量は、10質量%以下であることが好ましく、4.0質量%以下であることがより好ましい。 The content of VC in the non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous secondary battery is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, from the viewpoint of better securing the effect of the use. It is more preferable that However, if the content of VC in the non-aqueous electrolyte is too large, the effect of improving storage characteristics may be reduced. Therefore, the content of VC in the non-aqueous electrolyte used for the non-aqueous secondary battery is preferably 10% by mass or less, and more preferably 4.0% by mass or less.
非水電解液に用いるリチウム塩としては、溶媒中で解離してLi+イオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こしにくいものであれば特に制限はない。例えば、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6などの無機リチウム塩、LiCF3SO3、LiCF3CO2、Li2C2F4(SO3)2、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiCnF2n+1SO3(n≧2)、LiN(RfOSO2)2〔ここでRfはフルオロアルキル基〕などの有機リチウム塩などを用いることができる。 The lithium salt used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it is dissociated in a solvent to form Li + ions and hardly causes a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 and other inorganic lithium salts, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group] and the like can be used. .
このリチウム塩の非水電解液中の濃度としては、0.5〜1.5mol/lとすることが好ましく、0.9〜1.25mol/lとすることがより好ましい。 The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 to 1.5 mol / l, and more preferably 0.9 to 1.25 mol / l.
非水電解液に用いる有機溶媒としては、前記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル;γ−ブチロラクトンなどの環状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル;1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリルなどのニトリル類;エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類;などが挙げられ、これらは2種以上混合して用いることもできる。なお、より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。 The organic solvent used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited as long as it dissolves the lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; dimethoxyethane, Chain ethers such as diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as 1,4-dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile and the like Nitriles; sulfites such as ethylene glycol sulfite; and the like. These may be used in combination of two or more. In order to obtain a battery with better characteristics, it is desirable to use a combination that can obtain high conductivity, such as a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate.
また、非水二次電池に使用する非水電解液には、充放電サイクル特性の更なる改善や、高温貯蔵性や過充電防止などの安全性を向上させる目的で、無水酸、スルホン酸エステル、ジニトリル、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの添加剤(これらの誘導体も含む)を適宜加えることもできる。 Non-aqueous electrolytes used for non-aqueous secondary batteries include acid anhydrides and sulfonate esters for the purpose of further improving charge / discharge cycle characteristics and improving safety such as high-temperature storage and overcharge prevention. , Dinitrile, 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexylbenzene, biphenyl, fluorobenzene, t-butylbenzene, and other additives (including these derivatives) can also be added as appropriate.
更に、非水二次電池の非水電解液には、前記の非水電解液に、ポリマーなどの公知のゲル化剤を添加してゲル化したもの(ゲル状電解質)を用いることもできる。 Further, as the non-aqueous electrolyte of the non-aqueous secondary battery, a gel (gel electrolyte) obtained by adding a known gelling agent such as a polymer to the non-aqueous electrolyte can be used.
(電池の形態)
本発明の非水二次電池の形態としては、特に制限はない。例えば、コイン形、ボタン形、シート形、積層形、円筒形、扁平形、角形、電気自動車などに用いる大型のものなど、いずれであってもよい。なお、本発明の非水二次電池用負極活物質を使用すると、幅に対し厚みの小さな角形(角筒形)の外装缶や扁平形の外装缶、ラミネートフィルム外装体などを使用して構成した電池の場合に、特に膨れの問題が生じやすいが、本発明の非水二次電池では、こうした電池膨れの発生を良好に抑制できるため、前記のような外装体(外装缶)を有する角形電池や扁平形電池とした場合に、その効果が特に顕著に発現する。
(Battery form)
There is no restriction | limiting in particular as a form of the non-aqueous secondary battery of this invention. For example, any of a coin shape, a button shape, a sheet shape, a laminated shape, a cylindrical shape, a flat shape, a square shape, a large size used for an electric vehicle, etc. may be used. In addition, when the negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is used, a rectangular (square tube) outer can, a flat outer can, a laminated film outer casing, etc. having a small thickness with respect to the width are used. However, in the case of the non-aqueous secondary battery of the present invention, since the occurrence of such battery swelling can be satisfactorily suppressed, the rectangular shape having the exterior body (exterior can) as described above. In the case of a battery or a flat battery, the effect is particularly remarkable.
本発明の非水二次電池に正極、負極およびセパレータを導入するに当たっては、正極と負極とをセパレータを介して積層した積層電極体や、正極と負極とをセパレータを介して積層し、更にこれを渦巻状に巻回した巻回電極体として使用することができる。また、電池の形態によっては、これらの積層電極体や巻回電極体において、正極や負極を複数使用することもできる。 In introducing the positive electrode, the negative electrode, and the separator into the nonaqueous secondary battery of the present invention, a laminated electrode body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator, or the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator, Can be used as a spirally wound electrode body. Further, depending on the form of the battery, a plurality of positive electrodes and negative electrodes can be used in these laminated electrode bodies and wound electrode bodies.
非水二次電池に使用する前記の積層電極体や巻回電極体においては、前記積層型のセパレータを使用した場合、特に融点が140℃以下の樹脂を主体とした多孔質層(A)に、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーを主体として含む多孔質層(B)を積層したセパレータを使用する場合には、多孔質層(B)が少なくとも正極に面するように配置することが好ましい。この場合、耐熱温度が150℃以上の無機フィラーを主体として含み、より耐酸化性に優れる多孔質層(B)が正極と面することで、正極によるセパレータの酸化をより良好に抑制できるため、電池の高温時の保存特性や充放電サイクル特性を高めることもできる。また、ビニレンカーボネートやシクロヘキシルベンゼンなどの添加剤を非水電解質中に加えた場合、正極側で被膜化しセパレータの細孔を詰まらせて電池特性を著しく低下させる虞もある。そこで比較的ポーラスな多孔質層(B)を正極に対面させることで、細孔の目詰まりを抑制する効果も期待できる。 In the laminated electrode body and the wound electrode body used in the non-aqueous secondary battery, when the laminated separator is used, the porous layer (A) mainly composed of a resin having a melting point of 140 ° C. or lower is used. When using a separator in which a porous layer (B) mainly containing an inorganic filler having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher is used, it is preferable to dispose the porous layer (B) so as to face at least the positive electrode. . In this case, since the porous layer (B) having an inorganic filler having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher as a main component and more excellent in oxidation resistance faces the positive electrode, the oxidation of the separator by the positive electrode can be suppressed better, It is also possible to improve storage characteristics and charge / discharge cycle characteristics of the battery at high temperatures. Further, when an additive such as vinylene carbonate or cyclohexylbenzene is added to the non-aqueous electrolyte, there is a possibility that the battery characteristics may be remarkably deteriorated by forming a film on the positive electrode side and clogging the pores of the separator. Therefore, an effect of suppressing clogging of the pores can be expected by causing the relatively porous porous layer (B) to face the positive electrode.
他方、前記積層型セパレータの一方の表面が多孔質層(A)である場合には、多孔質層(A)が負極に面するようにすることが好ましく、これにより、例えば、シャットダウン時に多孔質層(A)から溶融した熱可塑性樹脂が電極の合剤層に吸収されることを抑制して、効率よくセパレータの空孔の閉塞に利用することができるようになる。 On the other hand, when one surface of the laminated separator is the porous layer (A), it is preferable that the porous layer (A) faces the negative electrode, and thus, for example, the porous separator is porous during shutdown. The thermoplastic resin melted from the layer (A) is suppressed from being absorbed by the electrode mixture layer, and can be efficiently used to close the pores of the separator.
また、非水二次電池に使用する電極体(前記の積層電極体や巻回電極体)においては、正極の含有する正極活物質の質量をp、負極の含有する負極活物質の質量をnとしたときに、p/nが1.0〜3.6であることが好ましい。p/nの比率を3.6以下とすることで、負極活物質の利用率を下げて充電電気容量を制限できるため、負極活物質として使用されるSiとOとを構成元素に含む材料の、電池の充放電に伴う体積の膨張・収縮を抑制して、前記材料粒子の粉砕などによる電池の充放電サイクル特性の低下をより良好に抑えることができる。また、p/nの比率を1.0以上とすることで、より高い電池容量を確保することができる。 In the electrode body used in the non-aqueous secondary battery (the above-mentioned laminated electrode body or wound electrode body), the mass of the positive electrode active material contained in the positive electrode is p, and the mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode is n. P / n is preferably 1.0 to 3.6. By setting the p / n ratio to 3.6 or less, the utilization rate of the negative electrode active material can be reduced to limit the charge electric capacity. Therefore, the material containing Si and O used as the negative electrode active material as constituent elements can be reduced. In addition, the expansion and contraction of the volume accompanying the charging / discharging of the battery can be suppressed, and the deterioration of the charging / discharging cycle characteristics of the battery due to the pulverization of the material particles can be suppressed better. Moreover, a higher battery capacity can be ensured by setting the ratio of p / n to 1.0 or more.
本発明の非水二次電池は、貯蔵特性をはじめとする各種電池特性が良好であることから、これらの特性を生かして、小型で多機能な携帯機器の電源用途をはじめとして、従来から知られている非水二次電池が適用されている各種用途に好ましく用いることができる。 Since the non-aqueous secondary battery of the present invention has various battery characteristics including storage characteristics, it has been known for a long time for use in power supplies of small and multifunctional portable devices. It can be preferably used for various applications to which the used non-aqueous secondary battery is applied.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.
<Niを含むリチウム含有複合酸化物Aの合成>
水酸化ナトリウムの添加によってpHを約12に調整したアンモニア水を反応容器に入れ、これを強攪拌しながら、この中に、硫酸ニッケル、硫酸コバルトおよび硫酸マンガンを、それぞれ、2.4mol/dm3、0.8mol/dm3、0.8mol/dm3の濃度で含有する混合水溶液と、25質量%濃度のアンモニア水とを、それぞれ、23cm3/分、6.6cm3/分の割合で、定量ポンプを用いて滴下して、NiとCoとMnとの共沈化合物(球状の共沈化合物)を合成した。なお、この際、反応液の温度は50℃に保持し、また、反応液のpHが12付近に維持されるように、6.4mol/dm3濃度の水酸化ナトリウム水溶液の滴下も同時に行い、更に窒素ガスを1dm3/分の流量でバブリングした。
<Synthesis of lithium-containing composite oxide A containing Ni>
Aqueous ammonia whose pH was adjusted to about 12 by adding sodium hydroxide was placed in a reaction vessel, and while vigorously stirring, nickel sulfate, cobalt sulfate and manganese sulfate were each added to 2.4 mol / dm 3. , 0.8 mol / dm 3, a mixed aqueous solution containing a concentration of 0.8 mol / dm 3, and aqueous ammonia 25% strength by weight, respectively, 23cm 3 / min at a rate of 6.6 cm 3 / min, The solution was added dropwise using a metering pump to synthesize a coprecipitation compound of Ni, Co, and Mn (spherical coprecipitation compound). At this time, the temperature of the reaction solution is kept at 50 ° C., and a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 6.4 mol / dm 3 is dropped at the same time so that the pH of the reaction solution is maintained around 12. Further, nitrogen gas was bubbled at a flow rate of 1 dm 3 / min.
前記の共沈化合物を水洗、濾過および乾燥させて、NiとCoとMnとを6:2:2のモル比で含有する水酸化物を得た。この水酸化物0.196molと、0.204molのLiOH・H2Oとをエタノール中に分散させてスラリー状にした後、遊星型ボールミルで40分間混合し、室温で乾燥させて混合物を得た。次いで、前記混合物をアルミナ製のるつぼに入れ、2dm3/分のドライエアーフロー中で600℃まで加熱し、その温度で2時間保持して予備加熱を行い、更に900℃に昇温して12時間焼成することにより、リチウム含有複合酸化物Aを合成した。 The coprecipitated compound was washed with water, filtered and dried to obtain a hydroxide containing Ni, Co and Mn in a molar ratio of 6: 2: 2. 0.196 mol of this hydroxide and 0.204 mol of LiOH.H 2 O were dispersed in ethanol to form a slurry, and then mixed with a planetary ball mill for 40 minutes and dried at room temperature to obtain a mixture. . Next, the mixture is put in an alumina crucible, heated to 600 ° C. in a dry air flow of 2 dm 3 / min, kept at that temperature for 2 hours for preheating, further heated to 900 ° C. and heated to 12 ° C. Lithium-containing composite oxide A was synthesized by firing for a period of time.
得られたリチウム含有複合酸化物Aを水で洗浄した後、大気中(酸素濃度が約20vol%)で、850℃で12時間熱処理し、その後乳鉢で粉砕して粉体とした。粉砕後のリチウム含有複合酸化物Aは、デシケーター中で保存した。 The obtained lithium-containing composite oxide A was washed with water, heat-treated at 850 ° C. for 12 hours in the air (oxygen concentration of about 20 vol%), and then pulverized in a mortar to obtain a powder. The lithium-containing composite oxide A after pulverization was stored in a desiccator.
前記リチウム含有複合酸化物Aについて、その組成分析を、ICP法を用いて以下のように行った。まず、前記リチウム含有複合酸化物Aを0.2g採取して100mL容器に入れた。その後、純水5mL、王水2mL、純水10mLを順に加えて加熱溶解し、冷却後、さらに25倍に希釈してICP(JARRELASH社製「ICP−757」)にて組成を分析した(検量線法)。得られた結果から、前記リチウム含有複合酸化物Aの組成を導出したところ、Li1.02Ni0.6Co0.2Mn0.2O2で表される組成であることが判明した。 About the said lithium containing complex oxide A, the composition analysis was performed as follows using ICP method. First, 0.2 g of the lithium-containing composite oxide A was sampled and placed in a 100 mL container. Thereafter, 5 mL of pure water, 2 mL of aqua regia, and 10 mL of pure water were added in order and dissolved by heating. After cooling, the mixture was further diluted 25 times and analyzed by ICP (“ICP-757” manufactured by JARRELASH) (calibration). Line method). From the obtained results, the composition of the lithium-containing composite oxide A was derived and found to be a composition represented by Li 1.02 Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 .
<Niを含むリチウム含有複合酸化物Bの合成>
水酸化ナトリウムの添加によってpHを約12に調整したアンモニア水を反応容器に入れ、これを強攪拌しながら、この中に、硫酸ニッケル、硫酸マンガンおよび硫酸コバルトを、それぞれ、3.76mol/dm3、0.21mol/dm3、0.21mol/dm3の濃度で含有する混合水溶液と、25質量%濃度のアンモニア水とを、それぞれ、23cm3/分、6.6cm3/分の割合で、定量ポンプを用いて滴下して、NiとMnとCoとの共沈化合物(球状の共沈化合物)を合成した。なお、この際、反応液の温度は50℃に保持し、また、反応液のpHが12付近に維持されるように、6.4mol/dm3濃度の水酸化ナトリウム水溶液の滴下も同時に行い、更に不活性雰囲気下で反応させるため、窒素ガスを1dm3/分の流量でバブリングした。
<Synthesis of lithium-containing composite oxide B containing Ni>
Aqueous ammonia whose pH was adjusted to about 12 by adding sodium hydroxide was placed in a reaction vessel, and while vigorously stirring, nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were each added to 3.76 mol / dm 3. , 0.21 mol / dm 3, a mixed aqueous solution containing a concentration of 0.21 mol / dm 3, and aqueous ammonia 25% strength by weight, respectively, 23cm 3 / min at a rate of 6.6 cm 3 / min, The mixture was added dropwise using a metering pump to synthesize a coprecipitation compound of Ni, Mn, and Co (spherical coprecipitation compound). At this time, the temperature of the reaction solution is maintained at 50 ° C., and a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 6.4 mol /
前記の共沈化合物を水洗、濾過および乾燥させて、NiとMnとCoとを90:5:5のモル比で含有する水酸化物を得た。この水酸化物0.196molと、0.204molのLiOH・H2Oと、0.001molのTiO2とをエタノール中に分散させてスラリー状にした後、遊星型ボールミルで40分間混合し、室温で乾燥させて混合物を得た。次いで、前記混合物をアルミナ製のるつぼに入れ、2dm3/分のドライエアーフロー中で600℃まで加熱し、その温度で2時間保持して予備加熱を行い、更に800℃に昇温して12時間焼成することにより、リチウム含有複合酸化物Bを合成した。得られたリチウム含有複合酸化物Bは、乳鉢で粉砕して粉体とした後、デシケーター中で保存した。 The coprecipitated compound was washed with water, filtered and dried to obtain a hydroxide containing Ni, Mn and Co in a molar ratio of 90: 5: 5. 0.196 mol of this hydroxide, 0.204 mol of LiOH.H 2 O and 0.001 mol of TiO 2 were dispersed in ethanol to form a slurry, and then mixed for 40 minutes with a planetary ball mill. And dried to obtain a mixture. Next, the mixture is put in an alumina crucible, heated to 600 ° C. in a dry air flow of 2 dm 3 / min, held at that temperature for 2 hours for preheating, further heated to 800 ° C. and heated to 12 ° C. Lithium-containing composite oxide B was synthesized by firing for a period of time. The obtained lithium-containing composite oxide B was pulverized into a powder in a mortar and then stored in a desiccator.
このリチウム含有複合酸化物Bについて、その組成分析を、前述したICP法を用いた検量線法によって行い、得られた結果から前記リチウム含有複合酸化物Bの組成を導出したところ、Li1.02Ni0.895Co0.05Mn0.05Ti0.005O2で表される組成であることが判明した。 For the lithium-containing composite oxide B, where the composition analysis was performed by a calibration curve method using the ICP method described above, the results obtained have been derived composition of the lithium-containing complex oxide B, Li 1.02 It was found that the composition was represented by Ni 0.895 Co 0.05 Mn 0.05 Ti 0.005 O 2 .
実施例1
<正極の作製>
正極活物質であるLiCoO2:70質量部および前記リチウム含有複合酸化物AであるLiMn0.2Ni0.6Co0.2O2:30質量部と、導電助剤である人造黒鉛:1質量部およびケッチェンブラック:1質量部と、バインダであるPVDF:10質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。前記正極合剤含有ペーストを、厚みが15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に厚みを調節して間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が130μmになるように正極合剤層の厚みを調整し、幅が54.5mmになるように切断して正極を作製した。更にこの正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
LiCoO 2 as a positive electrode active material: 70 parts by mass, LiMn 0.2 Ni 0.6 Co 0.2 O 2 : 30 parts by mass as the lithium-containing composite oxide A, and artificial graphite as a conductive auxiliary agent: 1 Part by mass and Ketjen Black: 1 part by mass and PVDF as a binder: 10 parts by mass were mixed so as to be uniform using NMP as a solvent to prepare a positive electrode mixture-containing paste. The positive electrode mixture-containing paste is intermittently applied to both surfaces of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm by adjusting the thickness, dried, and then subjected to a calendar treatment so that the total thickness becomes 130 μm. The thickness of the mixture layer was adjusted, and the positive electrode was produced by cutting so that the width was 54.5 mm. Further, a tab was welded to the exposed portion of the aluminum foil of the positive electrode to form a lead portion.
<負極の作製>
SiOの表面を炭素で被覆した材料(複合体における炭素の量が20質量%。以下、「SiO/炭素複合体」という。)と、平均粒子径D50が16μmである黒鉛質炭素とを5:95の質量比で混合した混合物:98質量部、粘度が1500〜5000mPa・sの範囲に調整された1質量%の濃度のCMC水溶液:1.0質量部、およびSBR:1.0質量部を、比伝導度が2.0×105Ω/cm以上のイオン交換水を溶剤として混合して、水系の負極合剤含有ペーストを調製した。
<Production of negative electrode>
5 is a material in which the surface of SiO is coated with carbon (the amount of carbon in the composite is 20% by mass; hereinafter referred to as “SiO / carbon composite”) and graphitic carbon having an average particle diameter D 50 of 16 μm. : Mixture mixed at a mass ratio of 95: 98 parts by mass, CMC aqueous solution having a concentration of 1% by mass adjusted to a viscosity of 1500 to 5000 mPa · s: 1.0 part by mass, and SBR: 1.0 part by mass Was mixed with ion-exchanged water having a specific conductivity of 2.0 × 10 5 Ω / cm or more as a solvent to prepare an aqueous negative electrode mixture-containing paste.
なお、前記SiO/炭素複合体は、トルエンを液体ソースとして処理温度1100℃、処理時間4時間の条件で、粉砕と分級により粒度分布を調整したSiOにCVD処理を行ったものである。CVD処理後に得られたSiO/炭素複合体は、D10%が5μm、D50%が9μm、D90%が13μmで、Siの(220)回折ピークの半値幅が0.8°、Ia/Ibが3.3、I510/I1343が0.10である。 The SiO / carbon composite is obtained by subjecting SiO having a particle size distribution adjusted by pulverization and classification under the conditions of a treatment temperature of 1100 ° C. and a treatment time of 4 hours using toluene as a liquid source. The SiO / carbon composite obtained after the CVD treatment has a D 10% of 5 μm, a D 50% of 9 μm, a D 90% of 13 μm, a half width of the Si (220) diffraction peak of 0.8 °, and I a / Ib is 3.3 and I510 / I1343 is 0.10.
前記の負極合剤含有ペーストを、厚みが8μmの銅箔からなる集電体の両面に厚みを調節して間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って全厚が110μmになるように負極合剤層の厚みを調整し、幅が55.5mmになるように切断して負極を作製した。更にこの負極の銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。 The negative electrode mixture-containing paste is intermittently applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 8 μm while adjusting the thickness, dried, and then subjected to a calendar process so that the total thickness becomes 110 μm. The thickness of the mixture layer was adjusted, and the negative electrode was produced by cutting so that the width was 55.5 mm. Further, a tab was welded to the exposed portion of the copper foil of the negative electrode to form a lead portion.
<セパレータの作製>
平均粒子径D50%が1μmのベーマイト5kgに、イオン交換水5kgと、分散剤(水系ポリカルボン酸アンモニウム塩、固形分濃度40質量%)0.5kgとを加え、内容積20L、転回数40回/分のボールミルで10時間解砕処理をして分散液を調製した。処理後の分散液を120℃で真空乾燥し、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、ベーマイトの形状はほぼ板状であった。
<Preparation of separator>
Add 5 kg of ion-exchanged water and 0.5 kg of a dispersant (aqueous polycarboxylic acid ammonium salt, solid content concentration 40 mass%) to 5 kg of boehmite with an average particle diameter D of 50% of 1 μm. Dispersion was prepared by crushing for 10 hours with a ball mill at times / minute. The treated dispersion was vacuum-dried at 120 ° C. and observed with a scanning electron microscope (SEM). As a result, the boehmite was almost plate-shaped.
前記分散液500gに、増粘剤としてキサンタンガムを0.5g、バインダとして樹脂バインダーディスパージョン(変性ポリブチルアクリレート、固形分含量45質量%)を17g加え、スリーワンモーターで3時間攪拌して均一なスラリー〔多孔質層(B)形成用スラリー、固形分比率50質量%〕を調製した。 To 500 g of the above dispersion, 0.5 g of xanthan gum as a thickener and 17 g of a resin binder dispersion (modified polybutyl acrylate, solid content 45% by mass) as a binder are added and stirred with a three-one motor for 3 hours to form a uniform slurry. [Slurry for forming porous layer (B), solid content ratio 50 mass%] was prepared.
非水二次電池用PE製微多孔質セパレータ〔多孔質層(A):厚み12μm、空孔率40%、平均孔径0.08μm、PEの融点135℃〕の片面にコロナ放電処理(放電量40W・min/m2)を施し、この処理面に多孔質層(B)形成用スラリーをマイクログラビアコーターによって塗布し、乾燥して厚みが4μmの多孔質層(B)を形成して、積層型のセパレータを得た。このセパレータにおける多孔質層(B)の単位面積あたりの質量は5.5g/m2で、ベーマイトの体積含有率は95体積%であり、空孔率は45%であった。
PE microporous separator for non-aqueous secondary battery [porous layer (A):
<非水電解液の調製>
EC、MECおよびDMCを、体積比で1:1:1の割合で混合した混合溶媒に、リチウム塩としてLiPF6を濃度1.1mol/dm3を溶解させ、更に、FECを2.0質量%となる量で、VCを2.0質量%となる量で、2−プロピニル (ジエチルホスホノ)アセテートを1.0質量%となる量で、および1,3−ジオキサンを1.0質量%となる量で添加した溶液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
In a mixed solvent in which EC, MEC and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 1: 1, LiPF 6 as a lithium salt was dissolved at a concentration of 1.1 mol / dm 3 , and FEC was further added at 2.0 mass%. In such an amount that the VC is 2.0% by mass, the 2-propynyl (diethylphosphono) acetate is 1.0% by mass, and the 1,3-dioxane is 1.0% by mass. A solution added in an amount was prepared.
<電池の組み立て>
前記のようにして得た正極と負極とを、セパレータの多孔質層(B)が正極に面するように介在させつつ重ね、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。得られた巻回電極体を押しつぶして扁平状にし、厚み5mm、幅42mm、高さ61mmのアルミニウム合金製外装缶に入れ、前記の非水電解液を注入した。
<Battery assembly>
The positive electrode and negative electrode obtained as described above were overlapped with the separator porous layer (B) facing the positive electrode and wound in a spiral shape to produce a wound electrode body. The obtained wound electrode body was crushed into a flat shape, placed in an aluminum alloy outer can having a thickness of 5 mm, a width of 42 mm, and a height of 61 mm, and the non-aqueous electrolyte was injected.
非水電解液の注入後に外装缶の封止を行って、図1に示す構造で、図2に示す外観の非水二次電池を作製した。この電池は、缶の上部に内圧が上昇した場合に圧力を下げるための開裂ベントを備えている。 After injecting the non-aqueous electrolyte, the outer can was sealed to produce a non-aqueous secondary battery having the structure shown in FIG. 1 and the appearance shown in FIG. This battery includes a cleavage vent for lowering the pressure when the internal pressure rises at the top of the can.
ここで図1および図2に示す電池について説明すると、図1の(a)は平面図、(b)はその部分断面図であって、図1(b)に示すように、正極1と負極2は前記のようにセパレータ3を介して渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平状の巻回電極体6として、角筒形の外装缶4に電解液と共に収容されている。ただし、図1では、煩雑化を避けるため、正極1や負極2の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や電解液などは図示していない。また、セパレータの各層も区別して示していない。
Here, the battery shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view thereof. As shown in FIG. 2 is spirally wound through the
外装缶4はアルミニウム合金製で電池の外装体を構成するものであり、この外装缶4は正極端子を兼ねている。そして、外装缶4の底部にはPEシートからなる絶縁体5が配置され、正極1、負極2およびセパレータ3からなる扁平状巻回電極体6からは、正極1および負極2のそれぞれ一端に接続された正極リード体7と負極リード体8が引き出されている。また、外装缶4の開口部を封口するアルミニウム合金製の封口用蓋板9にはPP製の絶縁パッキング10を介してステンレス鋼製の端子11が取り付けられ、この端子11には絶縁体12を介してステンレス鋼製のリード板13が取り付けられている。
The
そして、この蓋板9は外装缶4の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、外装缶4の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図1の電池では、蓋板9に非水電解液注入口14が設けられており、この非水電解液注入口14には、封止部材が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている(従って、図1および図2の電池では、実際には、非水電解液注入口14は、非水電解液注入口と封止部材であるが、説明を容易にするために、非水電解液注入口14として示している)。更に、蓋板9には、電池の温度が上昇した際に内部のガスを外部に排出する機構として、開裂ベント15が設けられている。
And this
この実施例1の電池では、正極リード体7を蓋板9に直接溶接することによって外装缶4と蓋板9とが正極端子として機能し、負極リード体8をリード板13に溶接し、そのリード板13を介して負極リード体8と端子11とを導通させることによって端子11が負極端子として機能するようになっているが、外装缶4の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。
In the battery of Example 1, the
図2は前記図1に示す電池の外観を模式的に示す斜視図であり、この図2は前記電池が角形電池であることを示すことを目的として図示されたものであって、この図1では電池を概略的に示しており、電池を構成する部材のうち、特定のものしか図示していない。また、図1においても、電極体の内周側の部分は断面にしていない。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing the external appearance of the battery shown in FIG. 1. FIG. 2 is shown for the purpose of showing that the battery is a square battery. FIG. 1 schematically shows a battery, and only specific members among the members constituting the battery are shown. Also in FIG. 1, the inner peripheral portion of the electrode body is not cross-sectional.
実施例2〜5および比較例1〜4
SiO/炭素複合体を表1に示す構成のものに変更した以外は実施例1と同様にして負極を作製し、これらの負極を用いた以外は実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。ちなみにSiO/炭素複合体の炭素量はCVD処理時間で調整した。具体的には、実施例3で使用したSiO/炭素複合体におけるCVD処理時間は2.4時間であり、比較例1で使用したSiO/炭素複合体におけるCVD処理時間は3時間である。
Examples 2-5 and Comparative Examples 1-4
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the SiO / carbon composite was changed to the one shown in Table 1, and the nonaqueous secondary battery was made in the same manner as in Example 1 except that these negative electrodes were used. Was made. Incidentally, the carbon content of the SiO / carbon composite was adjusted by the CVD processing time. Specifically, the CVD processing time in the SiO / carbon composite used in Example 3 is 2.4 hours, and the CVD processing time in the SiO / carbon composite used in Comparative Example 1 is 3 hours.
実施例6
前記リチウム含有複合酸化物Aに代えて前記リチウム含有複合酸化物Bを用いた以外は実施例1と同様にして正極を作製し、この正極を用いた以外は実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。
Example 6
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the lithium-containing composite oxide B was used in place of the lithium-containing composite oxide A, and the non-aqueous solution was used in the same manner as in Example 1 except that this positive electrode was used. A secondary battery was produced.
実施例および比較例の各非水二次電池について、下記の貯蔵試験(25℃7日間貯蔵試験、45℃7日間貯蔵試験および45℃30日間貯蔵試験)を行った。 The following storage tests (25 ° C. 7 day storage test, 45 ° C. 7 day storage test and 45 ° C. 30 day storage test) were performed on each of the nonaqueous secondary batteries of Examples and Comparative Examples.
<25℃7日間貯蔵試験>
実施例および比較例の各電池について、25℃で、1Cの定電流および電圧4.35Vの定電圧による定電流−定電圧充電(総充電時間:3時間)を行った後、1Cで定電流放電(放電終止電圧:2.7V)を行い、初期放電容量(mAh)を測定した。
<25 °
About each battery of an Example and a comparative example, after performing constant current-constant voltage charge (total charge time: 3 hours) by a constant current of 1 C and a constant voltage of 4.35 V at 25 ° C., a constant current at 1 C Discharge (discharge end voltage: 2.7 V) was performed, and the initial discharge capacity (mAh) was measured.
初期放電容量測定後の各電池について、25℃で0.5Cの定電流および電圧4.35Vの定電圧による定電流−定電圧充電(総充電時間:1時間)を行い、その後に25℃の恒温槽で7日間貯蔵した。その後、各電池を恒温槽から取り出して1Cで定電流放電(放電終止電圧:2.7V)を行った。 Each battery after the initial discharge capacity measurement was subjected to constant current-constant voltage charging (total charging time: 1 hour) at a constant current of 0.5 C and a constant voltage of 4.35 V at 25 ° C., and then at 25 ° C. Stored in a thermostatic bath for 7 days. Then, each battery was taken out from the thermostat and constant current discharge (discharge end voltage: 2.7 V) was performed at 1C.
前記貯蔵後の各電池について、放電容量を確認するために、初期放電容量測定時と同じ条件で定電流−定電圧充電および定電流放電を行って、25℃7日間貯蔵後の放電容量を求めた。そして、25℃7日間貯蔵後の放電容量を、前記の初期放電容量で除した値を百分率で表して、容量維持率を算出した。 In order to confirm the discharge capacity of each battery after storage, constant current-constant voltage charge and constant current discharge were performed under the same conditions as when measuring the initial discharge capacity, and the discharge capacity after storage at 25 ° C. for 7 days was obtained. It was. The capacity retention rate was calculated by expressing the discharge capacity after storage at 25 ° C. for 7 days by the initial discharge capacity as a percentage.
<45℃7日間貯蔵試験>
実施例および比較例の各電池(25℃7日間貯蔵試験を行ったものとは別の電池)について、恒温槽での貯蔵温度を45℃に変更した以外は、25℃7日間貯蔵試験と同じ方法で初期放電容量および45℃7日間貯蔵後の放電容量を測定して、容量維持率を算出した。
<45 °
About each battery of Example and Comparative Example (battery different from that subjected to storage test at 25 ° C. for 7 days), the same as the storage test at 25 ° C. for 7 days, except that the storage temperature in the thermostatic bath was changed to 45 ° C. The initial discharge capacity and the discharge capacity after storage at 45 ° C. for 7 days were measured by the method, and the capacity retention rate was calculated.
<45℃30日間貯蔵試験>
実施例および比較例の各電池(25℃7日間貯蔵試験および45℃7日間貯蔵試験を行ったものとは別の電池)について、恒温槽での貯蔵時間を30日に変更した以外は、45℃7日間貯蔵試験と同じ方法で初期放電容量および45℃30日間貯蔵後の放電容量を測定して、容量維持率を算出した。
<45 ° C 30 day storage test>
Except for changing the storage time in the thermostatic bath to 30 days for each of the batteries of Examples and Comparative Examples (batteries different from those subjected to a storage test at 25 ° C. for 7 days and a storage test at 45 ° C. for 7 days), 45 The initial discharge capacity and the discharge capacity after storage at 45 ° C. for 30 days were measured by the same method as the storage test at 7 ° C., and the capacity retention rate was calculated.
負極に用いたSiO/炭素複合体の構成を表1に示し、前記の評価結果を表2に示す。なお、表2の初期放電容量には、25℃7日間貯蔵試験時に測定した値を、実施例1の非水二次電池における値を100とした場合の相対値として示す。 The structure of the SiO / carbon composite used for the negative electrode is shown in Table 1, and the evaluation results are shown in Table 2. The initial discharge capacity in Table 2 shows the value measured during the storage test at 25 ° C. for 7 days as a relative value when the value in the nonaqueous secondary battery of Example 1 is 100.
表1および表2から明らかなように、負極活物質に、平均粒子径D50%およびSiの(220)回折ピークの半値幅が適正なSiOと、黒鉛質炭素とを併用した実施例1〜6の非水二次電池は、初期放電容量が大きく、また、25℃7日間、45℃7日間、および45℃30日間の貯蔵後の容量維持率がいずれも高く、優れた貯蔵特性を有している。 As is clear from Tables 1 and 2, Examples 1 to 2 in which SiO having an average particle diameter D of 50% and a Si (220) diffraction peak half-value width appropriate for the negative electrode active material and graphitic carbon were used in combination. The non-aqueous secondary battery of No. 6 has a large initial discharge capacity, and has a high capacity retention rate after storage at 25 ° C. for 7 days, 45 ° C. for 7 days, and 45 ° C. for 30 days, and has excellent storage characteristics. doing.
これに対し、平均粒子径D50%が小さすぎるSiOを使用した比較例1の電池、およびSiの(220)回折ピークの半値幅が大きすぎるSiOを使用した比較例3の電池は、45℃30日間の貯蔵後の容量維持率が低く、貯蔵特性が劣っている。また、Siの(220)回折ピークの半値幅が小さすぎるSiOを使用した比較例2の電池、および平均粒子径D50%が大きすぎるSiOを使用した比較例4の電池は、初期放電容量が小さい。 On the other hand, the battery of Comparative Example 1 using SiO with an average particle diameter D of 50% too small and the battery of Comparative Example 3 using SiO with a half-width of the (220) diffraction peak of Si being too large are 45 ° C. The capacity retention rate after storage for 30 days is low, and the storage characteristics are inferior. The battery of Comparative Example 2 using SiO FWHM of (220) diffraction peak of Si is too small, and the average cell diameter D 50% is Comparative Example 4 using the SiO too large, the initial discharge capacity small.
1 正極
2 負極
3 セパレータ
1
Claims (7)
前記負極活物質に、請求項1〜6のいずれかに記載の非水二次電池用負極活物質と、黒鉛質炭素材料とを用いたことを特徴とする非水二次電池。 A non-aqueous secondary battery having a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, a separator and a non-aqueous electrolyte,
A nonaqueous secondary battery using the negative electrode active material for a nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 6 and a graphitic carbon material as the negative electrode active material.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012238477A JP2014089855A (en) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Negative electrode active material for nonaqueous secondary battery use, and nonaqueous secondary battery |
| PCT/JP2013/074969 WO2014069117A1 (en) | 2012-10-30 | 2013-09-17 | Anode active material for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012238477A JP2014089855A (en) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Negative electrode active material for nonaqueous secondary battery use, and nonaqueous secondary battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014089855A true JP2014089855A (en) | 2014-05-15 |
Family
ID=50627033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012238477A Pending JP2014089855A (en) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Negative electrode active material for nonaqueous secondary battery use, and nonaqueous secondary battery |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014089855A (en) |
| WO (1) | WO2014069117A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018025557A1 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Necエナジーデバイス株式会社 | Battery and battery module |
| JP2023511165A (en) * | 2020-01-21 | 2023-03-16 | デジュ・エレクトロニック・マテリアルズ・カンパニー・リミテッド | Silicon-silicon composite oxide-carbon composite material, preparation method thereof, and negative electrode active material containing same |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102367610B1 (en) | 2014-07-15 | 2022-02-28 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing negative electrode active material particle |
| JP6796272B2 (en) * | 2015-03-31 | 2020-12-09 | 株式会社Gsユアサ | Power storage element |
| JP6806302B2 (en) * | 2016-02-05 | 2021-01-06 | 国立大学法人大阪大学 | Positive electrode catalyst for fuel cells |
| WO2018087928A1 (en) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | 日立化成株式会社 | Negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004071542A (en) * | 2002-06-14 | 2004-03-04 | Japan Storage Battery Co Ltd | Negative electrode active material, negative electrode using the same, nonaqueous electrolyte battery using the same, and method for producing negative electrode active material |
| JP4171897B2 (en) * | 2003-04-24 | 2008-10-29 | 信越化学工業株式会社 | Anode material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same |
| JP4632016B2 (en) * | 2003-05-21 | 2011-02-16 | 株式会社Gsユアサ | Non-aqueous electrolyte battery |
| JP4519592B2 (en) * | 2004-09-24 | 2010-08-04 | 株式会社東芝 | Negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP4844764B2 (en) * | 2008-03-17 | 2011-12-28 | 信越化学工業株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery negative electrode and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same |
| JP5329858B2 (en) * | 2008-07-10 | 2013-10-30 | 株式会社東芝 | Method for producing negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and negative electrode active material for nonaqueous electrolyte battery obtained thereby |
| WO2012036127A1 (en) * | 2010-09-14 | 2012-03-22 | 日立マクセルエナジー株式会社 | Nonaqueous secondary cell |
-
2012
- 2012-10-30 JP JP2012238477A patent/JP2014089855A/en active Pending
-
2013
- 2013-09-17 WO PCT/JP2013/074969 patent/WO2014069117A1/en not_active Ceased
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018025557A1 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Necエナジーデバイス株式会社 | Battery and battery module |
| JPWO2018025557A1 (en) * | 2016-08-05 | 2019-05-30 | Necエナジーデバイス株式会社 | Battery, battery module |
| JP2023511165A (en) * | 2020-01-21 | 2023-03-16 | デジュ・エレクトロニック・マテリアルズ・カンパニー・リミテッド | Silicon-silicon composite oxide-carbon composite material, preparation method thereof, and negative electrode active material containing same |
| JP7636006B2 (en) | 2020-01-21 | 2025-02-26 | デジュ・エレクトロニック・マテリアルズ・カンパニー・リミテッド | Silicon-silicon oxide-carbon composite material, its preparation method, and negative electrode active material containing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014069117A1 (en) | 2014-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4868556B2 (en) | Lithium secondary battery | |
| JP5756063B2 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
| JP6112858B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP5922665B2 (en) | Lithium secondary battery | |
| KR101485382B1 (en) | Lithium secondary battery | |
| JP6253411B2 (en) | Lithium secondary battery | |
| JP2011243558A (en) | Lithium secondary battery positive electrode and lithium secondary battery | |
| JP5341280B2 (en) | Lithium secondary battery pack, electronic device using the same, charging system and charging method | |
| KR20130048181A (en) | Lithium secondary battery | |
| JP5031065B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
| JP2012003997A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary cell | |
| JP2017097995A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same | |
| JP2017103024A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same | |
| WO2014069117A1 (en) | Anode active material for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery | |
| JP5566825B2 (en) | Lithium secondary battery | |
| JP6063705B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP5523506B2 (en) | Method for producing lithium ion secondary battery | |
| JP2013149451A (en) | Lithium secondary battery | |
| JP5658122B2 (en) | Lithium secondary battery | |
| JP2013118068A (en) | Lithium secondary battery | |
| JP5785653B2 (en) | Lithium secondary battery |