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JP2015095329A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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JP2015095329A
JP2015095329A JP2013233343A JP2013233343A JP2015095329A JP 2015095329 A JP2015095329 A JP 2015095329A JP 2013233343 A JP2013233343 A JP 2013233343A JP 2013233343 A JP2013233343 A JP 2013233343A JP 2015095329 A JP2015095329 A JP 2015095329A
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positive electrode
active material
battery
stacking direction
ion secondary
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JP2013233343A
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邦治 野元
Kuniharu Nomoto
邦治 野元
健児 小原
Kenji Obara
健児 小原
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery which is a lamination type battery arranged by using an NMC complex oxide as a positive electrode active material, and which enables the achievement of less variation in internal resistance regardless of a position in a direction of lamination.SOLUTION: A lithium ion secondary battery 10 is arranged by laminating at least three unit cell layers each having a positive electrode, an electrolytic layer and a negative electrode; the positive electrode includes an NMC complex oxide as a positive electrode active material. In the lithium ion secondary battery, the unit cell layers 3 and 4 located in a center portion in a direction of lamination are higher in positive electrode internal resistance than the unit cell layers 1 and 6 located in an outer portion in the direction of lamination.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関し、特に、リチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として含むリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery, and more particularly to a lithium ion secondary battery containing a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material.

現在、携帯電話などの携帯機器向けに利用される、リチウムイオン二次電池をはじめとする非水電解質二次電池が商品化されている。非水電解質二次電池は、一般的に、正極活物質などを集電体に塗布した正極と、負極活物質などを集電体に塗布した負極とが、セパレータに非水電解液または非水電解質ゲルを保持した電解質層を介して接続された構成を有している。そして、リチウムイオンなどのイオンが電極活物質中に吸蔵・放出されることにより、電池の充放電反応が起こる。   Currently, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries that are used for mobile devices such as mobile phones have been commercialized. A nonaqueous electrolyte secondary battery generally includes a positive electrode in which a positive electrode active material or the like is applied to a current collector, and a negative electrode in which a negative electrode active material or the like is applied to a current collector. It has the structure connected through the electrolyte layer holding electrolyte gel. Then, ions such as lithium ions are occluded / released in the electrode active material, thereby causing a charge / discharge reaction of the battery.

ところで、近年、地球温暖化に対処するために二酸化炭素量を低減することが求められている。そこで、環境負荷の少ない非水電解質二次電池は、携帯機器などだけでなく、ハイブリッド自動車(HEV)、電気自動車(EV)、および燃料電池自動車などの電動車両の電源装置にも利用されつつある。   Incidentally, in recent years, it has been required to reduce the amount of carbon dioxide in order to cope with global warming. Thus, non-aqueous electrolyte secondary batteries with a low environmental load are being used not only for portable devices but also for power supply devices for electric vehicles such as hybrid vehicles (HEV), electric vehicles (EV), and fuel cell vehicles. .

電動車両への適用を指向した非水電解質二次電池は、高出力および高容量であることが求められる。このような電池として、正極材料にリチウム遷移金属複合酸化物を用いた技術がある。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries intended for application to electric vehicles are required to have high output and high capacity. As such a battery, there is a technique using a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode material.

たとえば特許文献1の二次電池では、正極材料として、LiCoMnNi1−(b+c+d)(MはB,Al,Si,Ti,Fe,V,Cr,Cu,Zn,Ga,Wから選択される少なくとも一種の金属であり、0<a<1.2、0.1≦b<1、0.05≦c<1、0≦d<1、0.15≦b+c+d<1の条件を満たす)を用いている。このような正極材料をリチウム−ニッケル−マンガン−コバルト複合酸化物(以下、単に「NMC複合酸化物」あるいは「NMC」とも称する)という。 For example, in the secondary battery of Patent Document 1, as a cathode material, Li a Co b Mn c M d Ni 1- (b + c + d) O 2 (M is B, Al, Si, Ti, Fe, V, Cr, Cu, Zn , Ga, and W, 0 <a <1.2, 0.1 ≦ b <1, 0.05 ≦ c <1, 0 ≦ d <1, 0.15 ≦ b + c + d <The condition of 1 is satisfied). Such a positive electrode material is referred to as a lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide (hereinafter also simply referred to as “NMC composite oxide” or “NMC”).

特開平10−289731号公報JP-A-10-289731

電池の構造として、複数の電池を積層した場合、積層方向の中央部に位置する電池は放熱しづらいため電池温度が高くなりやすく、積層方向の外側に位置する電池は放熱されやすいため積層方向中央部の電池よりは温度が高くならない。一方、NMC複合酸化物は、抵抗の温度依存性が高い。このため複数の電池を積層した構造とした場合は、積層方向における温度分布が大きくなりやすい。つまり積層方向の中央部に位置する電池は電池温度が高くなるため抵抗が下がる。一方、積層方向の外側に近い電池は中央部ほどは温度が上がらないので抵抗があまり下がらない。   As a battery structure, when multiple batteries are stacked, the battery located at the center in the stacking direction is difficult to dissipate heat, so the battery temperature tends to rise, and the battery located outside the stacking direction tends to dissipate heat, so the center in the stacking direction The temperature is not higher than that of some batteries. On the other hand, NMC composite oxide has a high temperature dependency of resistance. For this reason, when it is set as the structure which laminated | stacked the some battery, the temperature distribution in a lamination direction tends to become large. That is, the battery located at the center in the stacking direction has a low battery temperature because the battery temperature is high. On the other hand, the battery close to the outside in the stacking direction does not increase in temperature as much as the center portion, so the resistance does not decrease so much.

このような現象が起こると抵抗の下がった積層方向中央部の電池は外側の電池より電池反応が促進されることになり劣化が早まるという問題がある。   When such a phenomenon occurs, there is a problem in that the battery in the central portion in the stacking direction in which the resistance is lowered accelerates the battery reaction more quickly than the outer battery, and the deterioration is accelerated.

そこで、本発明の目的は、正極活物質にNMC複合酸化物を使用した積層型電池においてその積層方向の位置によらず内部抵抗の変動を少なくしたリチウムイオン二次電池を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery in which fluctuation of internal resistance is reduced regardless of the position in the stacking direction in a stacked battery using an NMC composite oxide as a positive electrode active material.

上記目的を達成する本発明のリチウムイオン二次電池は、一般式:LiNiCo(但し、式中、a、b、c、dは、0.9≦a≦1.2、0<b<1、0<c≦0.5、0<d≦0.5、b+c+d=1を満たす。Mは、Mn、Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、SrおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種である)で表される組成を有するリチウムニッケル系複合酸化物を含む正極活物質を用いて正極を構成し、この正極と、電解質層および負極により単電池層が構成され、3層以上の単電池層が積層されている。そしてこのリチウムイオン二次電池において、積層方向中央部に位置する単電池層の正極の内部抵抗を、積層方向外側に位置する単電池層の正極の内部抵抗より高くしたことを特徴とする。 The lithium ion secondary battery of the present invention that achieves the above object has a general formula: Li a Ni b Mc Co d O 2 (where a, b, c, and d are 0.9 ≦ a ≦ 1. .2, 0 <b <1, 0 <c ≦ 0.5, 0 <d ≦ 0.5, and b + c + d = 1 M is Mn, Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, A positive electrode is formed using a positive electrode active material including a lithium nickel-based composite oxide having a composition represented by V, Ca, Sr, and Cr, which is at least one selected from the group consisting of V, Ca, Sr, and Cr. A single battery layer is constituted by the layer and the negative electrode, and three or more single battery layers are laminated. In this lithium ion secondary battery, the internal resistance of the positive electrode of the single battery layer located at the center in the stacking direction is set higher than the internal resistance of the positive electrode of the single battery layer positioned outside in the stacking direction.

本発明によれば、積層方向中央部に位置する単電池層の正極の内部抵抗を、積層方向外側に位置する単電池層の正極の内部抵抗より高くした、これにより積層方向中央部に位置する内部抵抗が熱により低下しても、外側に位置する単電池の正極の抵抗値と同程度することができる。このため使用中における単電池ごとの内部抵抗のばらつきが少なくなり、電池全体の劣化を抑えることができる。   According to the present invention, the internal resistance of the positive electrode of the single cell layer positioned at the center in the stacking direction is set higher than the internal resistance of the positive electrode of the single cell layer positioned at the outer side of the stacking direction. Even if the internal resistance decreases due to heat, the resistance value of the positive electrode of the unit cell located outside can be made comparable. For this reason, the variation in internal resistance of each unit cell during use is reduced, and deterioration of the entire battery can be suppressed.

リチウムイオン二次電池の外観を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the external appearance of a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a lithium ion secondary battery. 正極活物質の面において抵抗値を違える領域を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the area | region where resistance value differs in the surface of a positive electrode active material. 穴の数を領域ごと変えて抵抗値を違えた例を説明するための正極の説明図であり、図4(a)は概略平面図であり、図4(b)は概略断面図である。It is explanatory drawing of the positive electrode for demonstrating the example which changed the resistance value by changing the number of holes for every area | region, Fig.4 (a) is a schematic plan view, FIG.4 (b) is a schematic sectional drawing. 積層方向における抵抗値の調整を穴の数を変えて調整する例を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the example which adjusts the adjustment of resistance value in a lamination direction by changing the number of holes.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and are different from the actual ratios.

[電池の全体構造]
図1は、本実施形態に適用する積層型電池の形態の一つである扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。
[Battery overall structure]
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a flat lithium ion secondary battery, which is one of the types of stacked batteries applied to this embodiment.

図1に示すように、扁平なリチウムイオン二次電池10では、長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための正極タブ27、負極タブ25が引き出されている。発電要素21は、リチウムイオン二次電池10の電池外装材29によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素21は、正極タブ27および負極タブ25を外部に引き出した状態で密封されている。ここで、発電要素21は、先に説明した図1に示すリチウムイオン二次電池10の発電要素21に相当するものである。発電要素21は、正極(正極活物質層)15、電解質層17および負極(負極活物質層)13で構成される単電池層(単セル)19が複数積層されたものである。このためこのような形態の電池は積層型電池とも称される。   As shown in FIG. 1, the flat lithium ion secondary battery 10 has a rectangular flat shape, and a positive electrode tab 27 and a negative electrode tab 25 for extracting electric power are drawn out from both sides thereof. Yes. The power generation element 21 is encased in a battery exterior material 29 of the lithium ion secondary battery 10 and its periphery is heat-sealed. The power generation element 21 is sealed with the positive electrode tab 27 and the negative electrode tab 25 pulled out to the outside. Has been. Here, the power generation element 21 corresponds to the power generation element 21 of the lithium ion secondary battery 10 shown in FIG. 1 described above. The power generation element 21 is formed by laminating a plurality of single battery layers (single cells) 19 composed of a positive electrode (positive electrode active material layer) 15, an electrolyte layer 17, and a negative electrode (negative electrode active material layer) 13. For this reason, the battery of such a form is also referred to as a stacked battery.

図1に示したタブの取り出しは、特に制限されるものではない。正極タブ27と負極タブ25とを同じ辺から引き出すようにしてもよいし、正極タブ27と負極タブ25をそれぞれ複数に分けて、各辺から取り出すようにしてもよいなど、図1に示す形態に制限されるものではない。   The tab removal shown in FIG. 1 is not particularly limited. The positive electrode tab 27 and the negative electrode tab 25 may be drawn out from the same side, or the positive electrode tab 27 and the negative electrode tab 25 may be divided into a plurality of parts and taken out from each side. It is not limited to.

図2は、本実施形態である積層型電池の概略断面図である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the stacked battery according to the present embodiment.

図2に示すように、本実施形態の積層型のリチウムイオン二次電池10は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素21が、外装体である電池外装材29の内部に封止された構造を有する。ここで、発電要素21は、正極と、セパレータ17と、負極とを積層した構成を有している。なお、セパレータ17は、非水電解質(たとえば、液体電解質)を内蔵している。正極は、正極集電体12の両面に正極活物質層15が配置された構造を有する。負極は、負極集電体11の両面に負極活物質層13が配置された構造を有する。具体的には、1つの正極活物質層15とこれに隣接する負極活物質層13とが、セパレータ17を介して対向するようにして、負極(負極集電体11および負極活物質層13)、電解質層(非水電解質含有セパレータ17)および正極(正極集電体12および正極活物質層15)がこの順に積層されている。これにより、隣接する負極、電解質層および正極は、1つの単電池層19を構成する。図1に示すリチウムイオン二次電池10は、単電池層19が6層積層されていることを示している(符号1〜6は説明の便宜上、各単電池層を分けて説明する際に使用する符号である)。もちろん実際の電池にあっては、このような層数に制限されるものではない。これにより各単電池は電気的に並列接続されてなる構成を有する。   As shown in FIG. 2, in the laminated lithium ion secondary battery 10 of the present embodiment, a substantially rectangular power generation element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a battery exterior material 29 that is an exterior body. It has a stopped structure. Here, the power generation element 21 has a configuration in which a positive electrode, a separator 17, and a negative electrode are stacked. The separator 17 contains a nonaqueous electrolyte (for example, a liquid electrolyte). The positive electrode has a structure in which the positive electrode active material layers 15 are disposed on both surfaces of the positive electrode current collector 12. The negative electrode has a structure in which the negative electrode active material layer 13 is disposed on both surfaces of the negative electrode current collector 11. Specifically, the negative electrode (the negative electrode current collector 11 and the negative electrode active material layer 13) is formed such that one positive electrode active material layer 15 and the negative electrode active material layer 13 adjacent thereto face each other with a separator 17 therebetween. The electrolyte layer (nonaqueous electrolyte-containing separator 17) and the positive electrode (the positive electrode current collector 12 and the positive electrode active material layer 15) are laminated in this order. Thereby, the adjacent negative electrode, electrolyte layer, and positive electrode constitute one unit cell layer 19. The lithium ion secondary battery 10 shown in FIG. 1 indicates that six single battery layers 19 are stacked (reference numerals 1 to 6 are used for explaining each single battery layer separately for convenience of explanation). Is a sign to do). Of course, an actual battery is not limited to such a number of layers. As a result, each unit cell is configured to be electrically connected in parallel.

正極集電体12および負極集電体11は、各電極(正極および負極)と導通される正極集電板(タブ)27および負極集電板(タブ)25がそれぞれ取り付けられ、電池外装材29の端部に挟まれるようにして電池外装材29の外部に導出される構造を有している。正極集電板27および負極集電板25はそれぞれ、必要に応じて正極リードおよび負極リード(図示せず)を介して、各電極の正極集電体12および負極集電体11に超音波溶接や抵抗溶接などにより取り付けられていてもよい。   The positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 11 are each provided with a positive electrode current collector plate (tab) 27 and a negative electrode current collector plate (tab) 25 that are electrically connected to the respective electrodes (positive electrode and negative electrode). It has the structure led out of the battery exterior material 29 so that it may be pinched | interposed into the edge part. The positive electrode current collector 27 and the negative electrode current collector 25 are ultrasonically welded to the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 11 of each electrode, respectively, via a positive electrode lead and a negative electrode lead (not shown) as necessary. Or resistance welding or the like.

このリチウムイオン二次電池10は、単電池層19が積層された構造のため、積層方向内側ほど放熱しづらい。このため積層方向中央部に位置する単電池層3および4は、外側の単電池層1および6と比較して温度が高くなる。一方、正極活物質としてNMCを使用すると、温度変化によって内部抵抗が変化しやすい特性がある。このためリチウムイオン二次電池10の積層方向中央部の単電池層3および4は外側の単電池層1および6よりも抵抗が下がりやすい。このような現象が起こると、積層方向の各単電池層間で内部抵抗が異なることになる。そうすると内部抵抗の低い中央部の単電池層3および4は外側の単電池層1および6よりも電気が流れやすくなり、単電池層として劣化が進みやすくなってしまう。   Since the lithium ion secondary battery 10 has a structure in which the single battery layers 19 are stacked, it is difficult to dissipate heat toward the inner side in the stacking direction. For this reason, the cell layers 3 and 4 located in the central portion in the stacking direction have a higher temperature than the outer cell layers 1 and 6. On the other hand, when NMC is used as the positive electrode active material, there is a characteristic that the internal resistance easily changes due to a temperature change. For this reason, the resistance of the single cell layers 3 and 4 at the center in the stacking direction of the lithium ion secondary battery 10 is more likely to be lower than that of the outer single cell layers 1 and 6. When such a phenomenon occurs, the internal resistance differs between the single cell layers in the stacking direction. If it does so, the cell unit 3 and 4 of the center part with low internal resistance will become easy to flow electricity rather than the outer cell unit 1 and 6, and it will become easy to progress deterioration as a cell unit layer.

そこで、本実施形態では、この内部抵抗が単電池層間で違うのを抑制するために、積層方向中央部の単電池層における正極の電気抵抗を外側よりも高くしておくことにしたものである。なお、ここで積層方向中央部とは、図2に示したように、積層方向に偶数の単電池層が積層される場合は、中央部に位置する2つの単電池層3および4ということになる。一方、図示しないが積層方向に奇数の単電池層が積層される場合は、最も中央に位置する1つの単電池層ということになる。   Therefore, in the present embodiment, in order to suppress the difference in internal resistance between the unit cell layers, the electrical resistance of the positive electrode in the unit cell layer at the center in the stacking direction is set higher than the outside. . In addition, as shown in FIG. 2, the central portion in the stacking direction here refers to the two single battery layers 3 and 4 located in the central portion when an even number of single battery layers are stacked in the stacking direction. Become. On the other hand, although not shown, when an odd number of cell layers are stacked in the stacking direction, this is one cell layer located at the center.

具体的な抵抗値は、好ましくは積層方向中央部の抵抗値を最外層の単電池層1および6の抵抗値に対して、1.05〜1.15倍程度とするとよい。これはこのような範囲とすることで、電池の起動直後(放電時、充電時)や環境温度が低い場合など、あまり電池内部の温度が上昇していないときでも、積層方向における各単電池層の内部抵抗が違わない世にするためである。もちろん、このような値に制限されるものではなく、電池の使用環境や、積層数などによって違えればよい。たとえば積層数が多くなって積層方向中央部の放熱量が少なくなるほど外側に対して抵抗の低下が多くなるので、それを見込んでより高い抵抗となるようにするとよい。   The specific resistance value is preferably about 1.05 to 1.15 times the resistance value of the central portion in the stacking direction with respect to the resistance values of the outermost unit cell layers 1 and 6. In this range, each cell layer in the stacking direction can be used even when the temperature inside the battery is not so high, such as immediately after starting the battery (during discharging or charging) or when the ambient temperature is low. This is to ensure that the internal resistance of the world is not different. Of course, the value is not limited to this value, and may be changed depending on the use environment of the battery, the number of stacked layers, and the like. For example, as the number of layers increases and the amount of heat dissipated in the central portion in the stacking direction decreases, the resistance decreases with respect to the outer side.

抵抗値を違える方法は、たとえば、正極として正極集電体12に形成されている正極活物質層15の厚さを変える、正極活物質層15に複数の穴または溝を形成する、などにより、正極全体としての抵抗値を中央部と外側とで異なるようにすることができる。なお、複数の穴を開けて抵抗を調整する場合、穴自体は活物質を貫通せず、部分的に活物質の膜厚が薄くなる、いわゆる凹部構造である。したがって、このような凹部構造の穴は、その部分の正極活物質層が薄くなるため、積層方向における内部抵抗は低くなる。したがって、単位面積当たりで穴が多いほど薄膜化した部分が増える。そうすると正極全体の抵抗は低くなる。穴を多くするためには穴の直径および深さが同じ場合、穴のピッチ(穴の中心間距離)を狭くすることになる。   The method of changing the resistance value includes, for example, changing the thickness of the positive electrode active material layer 15 formed on the positive electrode current collector 12 as a positive electrode, forming a plurality of holes or grooves in the positive electrode active material layer 15, etc. The resistance value of the positive electrode as a whole can be made different between the central portion and the outside. In the case where the resistance is adjusted by opening a plurality of holes, the holes themselves do not penetrate the active material and have a so-called concave structure in which the thickness of the active material is partially reduced. Therefore, since the hole of such a concave structure has a thin positive electrode active material layer, the internal resistance in the stacking direction is low. Therefore, as the number of holes per unit area increases, the number of thinned portions increases. If it does so, the resistance of the whole positive electrode will become low. In order to increase the number of holes, if the diameter and depth of the holes are the same, the pitch of the holes (the distance between the centers of the holes) is reduced.

したがって穴を開けて正極活物質の抵抗値を調整する場合、積層方向中央部に位置する単電池層の正極活物質は、外側に位置する単電池層の正極活物質よりも広いピッチで穴あけを行う。これにより積層方向中央部が高く、外側は低い抵抗値となる。   Therefore, when adjusting the resistance value of the positive electrode active material by making a hole, the positive electrode active material of the single cell layer located in the center in the stacking direction is drilled at a wider pitch than the positive electrode active material of the single cell layer located outside. Do. As a result, the central portion in the stacking direction is high, and the outside has a low resistance value.

なお、このような穴のピッチW(WはWa、Wb、W1、W2のすべて)は正極活物質の膜厚d(図4(b)参照)に対してW/d<2.5とすることが好ましい。これは、穴のピッチWが正極活物質の膜厚dに対してあまり離れていると、抵抗値を下げる効果が期待できないためである。   Note that the hole pitch W (W is all of Wa, Wb, W1, and W2) is W / d <2.5 with respect to the film thickness d of the positive electrode active material (see FIG. 4B). It is preferable. This is because if the hole pitch W is far away from the film thickness d of the positive electrode active material, the effect of lowering the resistance value cannot be expected.

また、抵抗値を違える部分は正極の全面でもよいが、1つの正極内において、好ましくは外枠上の領域とそれにより取り囲まれた内側領域に分け、内側領域の内部抵抗を高くすることが好ましい。これは、積層方向には、構造上中央部ほど熱が逃げにくくなっているのであるが、面方向に見た場合、端の部分の熱逃げはさほど悪くない。そこで、この面方向でも熱逃げが悪くなり易い面方向の中央部の領域をより高い抵抗とし、面の端に近い部分では低い抵抗のままにしておくのである。そして面方向で中央部の領域が高い抵抗を有する正極を積層方向中央部に位置させるようにするのである。   Further, the part having a different resistance value may be the entire surface of the positive electrode, but it is preferable to increase the internal resistance of the inner region by dividing into a region on the outer frame and an inner region surrounded by the region within one positive electrode. . This is because heat is less likely to escape from the center in the stacking direction, but the heat escape at the end is not so bad when viewed in the plane direction. Therefore, the region in the center of the surface direction in which the heat escape is likely to deteriorate even in the surface direction is set to a higher resistance, and the resistance close to the end of the surface is kept low. The positive electrode having a high resistance in the central region in the plane direction is positioned in the central portion in the stacking direction.

図3は、単電池層における面内における領域分け説明する説明図である。図示する正極は、長方形(正方形含む)の電極であり、その領域分けは、外枠形状部分を領域A、領域Aに囲まれた内側の領域B(内側領域)とする。領域Aの面積をSa、領域Bの面積をSB、領域Aの正極活物質の抵抗値をRa、領域Bの正極活物質の抵抗値をRbとする。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining in-plane region division in the unit cell layer. The positive electrode shown in the figure is a rectangular (including square) electrode, and the region is divided into a region A and an inner region B (inner region) surrounded by the region A. The area of the region A is Sa, the area of the region B is SB, the resistance value of the positive electrode active material in the region A is Ra, and the resistance value of the positive electrode active material in the region B is Rb.

そして領域Bの抵抗値Rbを領域Aの抵抗値Raより高くするのである(すなわちRb>Ra)。これにより1つの正極内においてはその面内において内側ほど高い抵抗値となる。   Then, the resistance value Rb of the region B is set higher than the resistance value Ra of the region A (that is, Rb> Ra). As a result, in one positive electrode, the resistance value increases toward the inner side in the plane.

図4は、穴の数を領域ごと変えて抵抗値を違えた例を説明するための正極の説明図であり、図4(a)は概略平面図であり、図4(b)は概略断面図である。   FIG. 4 is an explanatory view of a positive electrode for explaining an example in which the number of holes is changed for each region and the resistance value is changed, FIG. 4 (a) is a schematic plan view, and FIG. 4 (b) is a schematic cross-sectional view. FIG.

図示するように、穴30はすでに説明した通り、凹部構造となっている。そして領域Aの穴ピッチWaは領域Bの穴ピッチWbよりも狭い。穴30は領域にかかわらず、いずれも同じ直径および深さである。このように穴30を形成することで面内において外枠領域Aの抵抗値より、その内側領域Bの抵抗値が高くなるのである。   As shown in the figure, the hole 30 has a concave structure as described above. The hole pitch Wa in the region A is narrower than the hole pitch Wb in the region B. The holes 30 have the same diameter and depth regardless of the area. By forming the hole 30 in this way, the resistance value of the inner region B becomes higher than the resistance value of the outer frame region A in the plane.

このような正極を積層方向中央部に位置する正極活物質として用いることで積層方向中央部の単電池層の方が外側の単電池層より、それぞれの単電池層全体としての抵抗値は高くなる。しかも、面内の温度変化(熱逃げ)の違いも考慮されて、複数の単電池層が積層された構造の二次電池として、いっそう内部抵抗のばらつきを少なくすることができる。   By using such a positive electrode as a positive electrode active material located in the center portion in the stacking direction, the single cell layer in the center portion in the stacking direction has a higher resistance value as a whole of each single cell layer than the outer single cell layer. . In addition, in consideration of the difference in in-plane temperature change (heat escape), as a secondary battery having a structure in which a plurality of single battery layers are stacked, variation in internal resistance can be further reduced.

なお、一つの単電池層の正極において、領域Aと領域Bの面積の割合をどの程度とするかは、一つの単電池層の正極の面積や積層数によって異なり、適宜、積層方向中央部と外側とで、抵抗の変動が少なくなるように調整すればよい。   In addition, in the positive electrode of one single cell layer, the extent of the area ratio between the region A and the region B depends on the area of the positive electrode of one single cell layer and the number of stacked layers. Adjustment may be made so that the resistance fluctuation is reduced between the outside and the outside.

積層方向における抵抗値の調整を複数の穴を形成することで行う場合を説明する。図5は、積層方向における抵抗値の調整を穴の数を変えて調整する例を説明するための概略断面図である。なお、図においては積層方向中央部に位置する単電池層3の正極301と、積層方向最外層に位置する単電池層1の正極101を示した。   A case where the resistance value in the stacking direction is adjusted by forming a plurality of holes will be described. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of adjusting the resistance value in the stacking direction by changing the number of holes. In addition, in the figure, the positive electrode 301 of the single battery layer 3 located in the central part in the stacking direction and the positive electrode 101 of the single battery layer 1 positioned in the outermost layer in the stacking direction are shown.

ここでは、領域B部分の穴ピッチを違えることで、積層方向における正極の内部抵抗を違える例を説明する。   Here, an example in which the internal resistance of the positive electrode in the stacking direction is changed by changing the hole pitch in the region B will be described.

図示するように、積層方向最外層に位置する単電池層の正極活物質層に形成した穴30のピッチW1に対して、積層方向中央部に位置する単電池層の正極活物質層に形成した穴30のピッチW2とする。穴ピッチは狭い方が穴の数が多くなってその分正極活物質層が薄くなっている部分が増えるため内部抵抗は低くなる。この場合、穴ピッチW1/W2が0.75〜0.95とすることが好ましい。これは、外側の単電池層と中央部の単電池層とで穴ピッチをあまり大きく違えてしまうと(穴ピッチの比が大きい)、内部抵抗が違い過ぎてしまうため好ましくない。逆に、あまり穴ピッチの比が少なすぎると、そもそもの目的である、抵抗値の調整ができない。もちろん積層数や正極の面積によっては適宜調整すればよい。   As shown in the figure, the positive electrode active material layer of the single cell layer positioned at the center in the stacking direction was formed with respect to the pitch W1 of the holes 30 formed in the positive electrode active material layer of the single cell layer positioned at the outermost layer in the stacking direction. The pitch W2 of the holes 30 is assumed. When the hole pitch is narrower, the number of holes increases, and the portion where the positive electrode active material layer becomes thinner increases accordingly, so the internal resistance decreases. In this case, the hole pitch W1 / W2 is preferably set to 0.75 to 0.95. This is not preferable because the internal resistance will be too different if the hole pitch is significantly different between the outer cell layer and the central cell layer (the hole pitch ratio is large). Conversely, if the hole pitch ratio is too small, the resistance value, which is the original purpose, cannot be adjusted. Of course, it may be appropriately adjusted depending on the number of stacked layers and the area of the positive electrode.

ここでは積層方向中央部に位置する単電池層3および4と積層方向最外層に位置する単電池層1および7とを比較して説明したが、それらの間の単電池層2および5は、これらの間の抵抗値とすることが好ましい。つまり、抵抗値を高い方から低い方に並べると単電池層3および4>2および5>1および7ということになる。   Here, the single cell layers 3 and 4 positioned in the central portion in the stacking direction and the single cell layers 1 and 7 positioned in the outermost layer in the stacking direction have been described in comparison, but the single cell layers 2 and 5 between them are A resistance value between these is preferable. That is, when the resistance values are arranged from higher to lower, the cell layers 3 and 4> 2 and 5> 1 and 7 are obtained.

なお、以上説明した二次電池の構造はあくまでも一実施形態である。したがって、たとえば、単電池層19の積層数は6層に限らず、3層でもよいし、数百層であってもよい。ただし、層数が多い場合には、1層ごとに抵抗値を違えるのではなく、たとえば数百層積層する場合には、10層ごと、20層ごと、50層ごとなど、複数の層ごとに抵抗値を違えるなどとしてもよい。   In addition, the structure of the secondary battery demonstrated above is one Embodiment to the last. Therefore, for example, the number of stacked unit cell layers 19 is not limited to six, but may be three or hundreds. However, when the number of layers is large, the resistance value is not different for each layer. For example, when several hundred layers are stacked, every ten layers, every 20 layers, every 50 layers, etc. The resistance value may be different.

また、発電要素21の両最外層に位置する最外層正極集電体には、いずれも片面のみに負極活物質層13が配置されているが、両面に活物質層が設けられてもよい。すなわち、片面にのみ活物質層を設けた最外層専用の集電体とするのではなく、両面に活物質層がある集電体をそのまま最外層の集電体として用いてもよい。また、図1とは正極および負極の配置を逆にすることで、発電要素21の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片面正極活物質層が配置されているようにしてもよい。   Moreover, although the anode active material layer 13 is disposed on only one side of the outermost layer positive electrode current collector located on both outermost layers of the power generation element 21, active material layers may be provided on both sides. That is, instead of using a current collector dedicated to the outermost layer provided with an active material layer only on one side, a current collector having an active material layer on both sides may be used as it is as an outermost current collector. Further, the arrangement of the positive electrode and the negative electrode is reversed from that in FIG. 1 so that the outermost positive electrode current collector is positioned in both outermost layers of the power generation element 21, and the single-sided positive electrode active material of the outermost layer positive electrode current collector Layers may be arranged.

なお、図1では、扁平型(積層型)の双極型ではない積層型電池を示したが、集電体の一方の面に電気的に結合した正極活物質層と、集電体の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層と、を有する双極型電極を含む双極型電池であってもよい。この場合、一の集電体が正極集電体および負極集電体を兼ねることとなる。   Note that FIG. 1 shows a flat battery (stacked battery) that is not a bipolar battery, but a positive electrode active material layer that is electrically coupled to one surface of the current collector and the opposite side of the current collector. And a bipolar battery including a bipolar electrode having a negative electrode active material layer electrically coupled to the surface. In this case, one current collector also serves as a positive electrode current collector and a negative electrode current collector.

以下、本発明の一実施形態である非水電解質リチウムイオン二次電池を構成する各部材について説明する。   Hereinafter, each member which comprises the nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery which is one Embodiment of this invention is demonstrated.

[正極]
本実施形態に係る正極は、正極集電体の表面に正極活物質を含む正極活物質層が形成されてなる構成を有する。
[Positive electrode]
The positive electrode according to the present embodiment has a configuration in which a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on the surface of a positive electrode current collector.

正極集電体は、導電性材料から構成される。前記導電性材料は、導電性を有するものであれば特に制限されず、たとえば、金属や導電性高分子など従来公知のものを適宜利用することができる。具体的には、Fe、Cr、Ni、Mn、Ti、Mo、V、Nb、Al、Cu、Ag、Au、Ptおよびカーボンからなる群より選択されてなる少なくとも1種以上、たとえば、2種以上の合金からなるステンレスなどその集電体材料が好ましく用いられうる。また本実施形態では、NiとAlのクラッド材、CuとAlのクラッド材、あるいはこれらの集電体材料の組み合わせのめっき材なども好ましく使える。また、上記集電体材料である金属(Alを除く)表面に、他の集電体材料であるAlを被覆させた集電体であってもよい。また、場合によっては、2つ以上の上記集電体材料である金属箔を張り合わせた集電体を用いてもよい。   The positive electrode current collector is made of a conductive material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity, and conventionally known materials such as metals and conductive polymers can be appropriately used. Specifically, at least one selected from the group consisting of Fe, Cr, Ni, Mn, Ti, Mo, V, Nb, Al, Cu, Ag, Au, Pt and carbon, for example, two or more The current collector material such as stainless steel made of the above alloy can be preferably used. In the present embodiment, a Ni / Al clad material, a Cu / Al clad material, or a plating material obtained by combining these current collector materials can be preferably used. The current collector may be a current collector in which the surface of a metal (excluding Al) as the current collector material is coated with Al as the other current collector material. Moreover, you may use the electrical power collector which bonded together the metal foil which is two or more said electrical power collector materials depending on the case.

正極集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は1〜100μm、好ましくは1〜50μm程度である。   Although the thickness of a positive electrode electrical power collector is not specifically limited, Usually, 1-100 micrometers, Preferably it is about 1-50 micrometers.

(正極活物質)
本実施形態において、正極活物質は、リチウムニッケル系複合酸化物を含む。また、スピネル系マンガン正極活物質などをさらに含んでいてもよい。この場合、スピネル系マンガン正極活物質は、特に制限されず、従来のスピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物が用いられる。
(Positive electrode active material)
In the present embodiment, the positive electrode active material includes a lithium nickel composite oxide. Further, it may further contain a spinel manganese positive electrode active material. In this case, the spinel manganese positive electrode active material is not particularly limited, and a lithium manganese composite oxide having a conventional spinel structure is used.

次いで、リチウムニッケル系複合酸化物について説明する。   Next, the lithium nickel composite oxide will be described.

本実施形態に係るリチウムニッケル系複合酸化物は、リチウムニッケル系複合酸化物のニッケル原子の一部が他の金属原子で置換された複合酸化物であり、リチウム−ニッケル−マンガン−コバルト複合酸化物(「NMC複合酸化物」あるいは「NMC」とも称されている)である。NMC複合酸化物は、リチウム原子層と遷移金属(Mn、NiおよびCoが秩序正しく配置)原子層とが酸素原子層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を持ち、遷移金属Mの1原子あたり1個のLi原子が含まれ、取り出せるLi量が、スピネル系リチウムマンガン酸化物の2倍、つまり供給能力が2倍になり、高い容量を持つことができる。加えて、LiNiOより高い熱安定性を有しているため、正極活物質として用いられるニッケル系複合酸化物の中でも特に有利である。 The lithium nickel composite oxide according to the present embodiment is a composite oxide in which a part of nickel atoms of the lithium nickel composite oxide is substituted with another metal atom, and the lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide. (Also referred to as “NMC composite oxide” or “NMC”). The NMC composite oxide has a layered crystal structure in which a lithium atomic layer and a transition metal (Mn, Ni, and Co are arranged in order) are stacked alternately via an oxygen atomic layer. One Li atom is contained, and the amount of Li that can be taken out is twice that of the spinel lithium manganese oxide, that is, the supply capacity is doubled, so that a high capacity can be obtained. In addition, since it has higher thermal stability than LiNiO 2 , it is particularly advantageous among the nickel-based composite oxides used as the positive electrode active material.

本実施形態において、NMC複合酸化物は、遷移元素の一部が他の金属元素により置換されている複合酸化物も含む。その場合の他の元素としては、Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Cr、Fe、B、Ga、In、Si、Mo、Y、Sn、V、Cu、Ag、Znなどが挙げられ、好ましくは、Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Crであり、より好ましくは、Ti、Zr、P、Al、Mg、Crであり、サイクル特性向上の観点から、さらに好ましくは、Ti、Zr、Al、Mg、Crである。   In the present embodiment, the NMC composite oxide includes a composite oxide in which a part of the transition element is substituted with another metal element. Other elements in that case include Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, Cr, Fe, B, Ga, In, Si, Mo, Y, Sn, V, Cu , Ag, Zn, etc., preferably Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, Cr, more preferably Ti, Zr, P, Al, Mg, From the viewpoint of improving cycle characteristics, Ti, Zr, Al, Mg, and Cr are more preferable.

リチウムニッケル系複合酸化物は、理論放電容量が高いことから、好ましくは、一般式(1):LiaNibMcCodO(但し、式中、a、b、c、dは、0.9≦a≦1.2、0<b<1、0<c≦0.5、0<d≦0.5、b+c+d=1を満たす。Mは、Mn、Al、Ti、Zr、Nb、W、P、Mg、V、Ca、Sr、Crから選ばれる元素で少なくとも1種類である)で表される。ここで、aは、Liの原子比を表し、bは、Niの原子比を表し、cは、Mの原子比を表し、dは、Coの原子比を表す。サイクル特性の観点からは、一般式(1)において、0.4≦b≦0.6であることが好ましい。なお、各元素の組成は、たとえば、誘導結合プラズマ(ICP)発光分析法により測定できる。 Lithium nickel-based composite oxides preferably have a high theoretical discharge capacity, and therefore, general formula (1): LiaNibMcCodO 2 (where a, b, c, and d are 0.9 ≦ a ≦ 1. 2, 0 <b <1, 0 <c ≦ 0.5, 0 <d ≦ 0.5, b + c + d = 1, M is Mn, Al, Ti, Zr, Nb, W, P, Mg, V , Ca, Sr, and Cr, and at least one kind of element. Here, a represents the atomic ratio of Li, b represents the atomic ratio of Ni, c represents the atomic ratio of M, and d represents the atomic ratio of Co. From the viewpoint of cycle characteristics, it is preferable that 0.4 ≦ b ≦ 0.6 in the general formula (1). The composition of each element can be measured by, for example, inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry.

一般に、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)は、材料の純度向上および電子伝導性向上という観点から、容量および出力特性に寄与することが知られている。Tiなどは、結晶格子中の遷移金属を一部置換するものである。サイクル特性の観点からは、遷移元素の一部が他の金属元素により置換されていることが好ましく、特に一般式(1)において0<c≦0.5であることが好ましい。Mn、Al、Ti、Zr、Nb、W、P、Mg、V、Ca、SrおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種が固溶することにより結晶構造が安定化されるため、その結果、充放電を繰り返しても電池の容量低下が防止でき、優れたサイクル特性が実現し得ると考えられる。   In general, nickel (Ni), manganese (Mn), and cobalt (Co) are known to contribute to capacity and output characteristics from the viewpoint of improving the purity of materials and improving electronic conductivity. Ti and the like partially replace the transition metal in the crystal lattice. From the viewpoint of cycle characteristics, it is preferable that a part of the transition element is substituted with another metal element, and it is particularly preferable that 0 <c ≦ 0.5 in the general formula (1). Since at least one selected from the group consisting of Mn, Al, Ti, Zr, Nb, W, P, Mg, V, Ca, Sr and Cr is dissolved, the crystal structure is stabilized. It is considered that even when charging and discharging are repeated, a decrease in battery capacity can be prevented and excellent cycle characteristics can be realized.

また、リチウムニッケル系複合酸化物において、本願発明者らは、たとえば、LiNi0.5Mn0.3Co0.2のように、ニッケル、マンガンおよびコバルトの金属組成が不均一であると、上記充放電時の複合酸化物のひずみ/割れの影響が大きくなることを見出した。これは、金属組成が不均一であるために、膨張収縮時に粒子内部にかかる応力にひずみが生じ、複合酸化物に割れがより生じやすくなるためであると考えられる。したがって、たとえば、Niの存在比がリッチである複合酸化物(たとえば、LiNi0.8Mn0.1Co0.1)や、Ni、MnおよびCoの存在比率が均一である複合酸化物(たとえば、LiNi0.3Mn0.3Co0.3)と比較して、長期サイクル特性の低下が顕著となる。そこで、本実施形態においては、LiNi0.5Mn0.3Co0.2のように金属組成が不均一である複合酸化物においても、驚くべきことに、特定の真密度にある複合酸化物を用いると、サイクル特性の低下が抑制されることを見出したものである。これらのことから、一般式(1)において、b、cおよびdが、0.49≦b≦0.51、0.29≦c≦0.31、0.19≦d≦0.21である複合酸化物の正極活物質であることがより好ましいものとなる。 In addition, in the lithium nickel-based composite oxide, the inventors of the present invention have a non-uniform metal composition of nickel, manganese, and cobalt, such as LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2. The present inventors have found that the influence of strain / cracking of the complex oxide during the charge / discharge is increased. This is presumably because the stress applied to the inside of the particles during expansion and contraction is distorted and cracks are more likely to occur in the composite oxide due to the non-uniform metal composition. Therefore, for example, a composite oxide having a rich abundance ratio of Ni (for example, LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 ) or a composite oxide having a uniform ratio of Ni, Mn, and Co. Compared with (for example, LiNi 0.3 Mn 0.3 Co 0.3 O 2 ), the long-term cycle characteristics are significantly lowered. Therefore, in the present embodiment, surprisingly, even in a complex oxide having a non-uniform metal composition such as LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 , a complex having a specific true density is surprisingly obtained. It has been found that the use of an oxide suppresses the deterioration of cycle characteristics. Therefore, in the general formula (1), b, c, and d are 0.49 ≦ b ≦ 0.51, 0.29 ≦ c ≦ 0.31, and 0.19 ≦ d ≦ 0.21. A positive electrode active material of a composite oxide is more preferable.

リチウムニッケル系複合酸化物は、共沈法、スプレードライ法など、種々公知の方法を選択して調製することができる。本実施形態の複合酸化物の調製が容易であることから、共沈法を用いることが好ましい。具体的には、たとえば、特開2011−105588号に記載の方法のように、共沈法によりニッケル−マンガン−コバルト複合水酸化物を製造した後、ニッケル−マンガン−コバルト複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合して焼成することにより得ることができる。   The lithium nickel composite oxide can be prepared by selecting various known methods such as a coprecipitation method and a spray drying method. The coprecipitation method is preferably used because the composite oxide of this embodiment is easy to prepare. Specifically, for example, after producing a nickel-manganese-cobalt composite hydroxide by a coprecipitation method as in the method described in JP 2011-105588 A, a nickel-manganese-cobalt composite hydroxide, It can be obtained by mixing and baking with a lithium compound.

以下、具体的に説明する。   This will be specifically described below.

リチウムニッケル系複合酸化物の原料化合物、たとえば、Ni化合物、Co化合物、およびMn化合物を、所望の活物質材料の組成となるように水などの適用な溶媒に溶解させる。Ni化合物、Co化合物、Mn化合物としては、たとえば、当該金属元素の硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物などが挙げられる。具体的には、Ni化合物、Mn化合物およびCo化合物としては、たとえば、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸マンガン、酢酸ニッケル、酢酸コバルト、酢酸マンガンなどが挙げられるが、これらに制限されるものではない。この過程で、必要に応じて、さらに所望の活物質材料の組成になるように、活物質材料を構成する層状のリチウム金属複合酸化物の一部を置換する金属元素として、たとえば、Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、SrおよびCrなどの少なくとも1種の金属元素を含む化合物を更に混入させてもよい。   A raw material compound of a lithium nickel-based composite oxide, for example, a Ni compound, a Co compound, and a Mn compound is dissolved in an appropriate solvent such as water so as to have a desired composition of the active material. Examples of the Ni compound, Co compound, and Mn compound include sulfates, nitrates, carbonates, acetates, oxalates, oxides, hydroxides, and halides of the metal elements. Specifically, examples of the Ni compound, Mn compound, and Co compound include, but are not limited to, nickel sulfate, cobalt sulfate, manganese sulfate, nickel acetate, cobalt acetate, and manganese acetate. In this process, as necessary, for example, Ti, Zr as a metal element that substitutes a part of the layered lithium metal composite oxide constituting the active material so as to have a desired composition of the active material. , Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, and a compound containing at least one metal element such as Cr may be further mixed.

上記原料化合物とアルカリ溶液とを用いた中和、沈殿反応により共沈反応を行うことができる。これにより、上記原料化合物に含まれる金属を含有する金属複合水酸化物、金属複合炭酸塩が得られる。アルカリ溶液としては、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニアなどの水溶液を用いることができるが、中和反応用に水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム又はそれらの混合溶液を用いることが好ましい。加えて、錯体反応用にアンモニア水溶液やアンモニウム塩を用いることが好ましい。   A coprecipitation reaction can be performed by a neutralization and precipitation reaction using the raw material compound and an alkaline solution. Thereby, the metal composite hydroxide and metal composite carbonate containing the metal contained in the said raw material compound are obtained. As the alkaline solution, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, ammonia or the like can be used, but sodium hydroxide, sodium carbonate or a mixed solution thereof is preferably used for the neutralization reaction. . In addition, an aqueous ammonia solution or an ammonium salt is preferably used for the complex reaction.

中和反応に用いるアルカリ溶液の添加量は、含有する全金属塩の中和分に対して当量比1.0でよいが、pH調整のためにアルカリ過剰分を合わせて添加することが好ましい。   The addition amount of the alkaline solution used for the neutralization reaction may be an equivalent ratio of 1.0 with respect to the neutralized amount of all the metal salts contained, but it is preferable to add the alkali excess together for pH adjustment.

錯体反応に用いるアンモニア水溶液やアンモニウム塩の添加量は、反応液中のアンモニア濃度が0.01〜2.00mol/lの範囲で添加することが好ましい。反応溶液のpHは10.0〜13.0の範囲に制御することが好適である。また、反応温度は30℃以上が好ましく、より好ましくは30〜60℃である。   As for the addition amount of the aqueous ammonia solution or ammonium salt used for the complex reaction, the ammonia concentration in the reaction solution is preferably added in the range of 0.01 to 2.00 mol / l. The pH of the reaction solution is preferably controlled in the range of 10.0 to 13.0. The reaction temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 30 to 60 ° C.

共沈反応で得られた複合水酸化物は、その後、吸引ろ過し、水洗して、乾燥することが好ましい。   The composite hydroxide obtained by the coprecipitation reaction is then preferably suction filtered, washed with water and dried.

次いで、ニッケル−マンガン−コバルト複合水酸化物をリチウム化合物と混合して焼成することによりリチウム−ニッケル−マンガン−コバルト複合水酸化物を得ることができる。Li化合物としては、たとえば、水酸化リチウムまたはその水和物、過酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウムなどがある。   Next, the nickel-manganese-cobalt composite hydroxide is mixed with a lithium compound and fired to obtain a lithium-nickel-manganese-cobalt composite hydroxide. Examples of the Li compound include lithium hydroxide or a hydrate thereof, lithium peroxide, lithium nitrate, and lithium carbonate.

焼成処理は、2段階(仮焼成および本焼成)で行うことが好ましい。2段階の焼成により、効率よく複合酸化物を得ることができる。仮焼成条件としては、特に限定されるものではないが、昇温速度は室温から1〜20℃/分であることが好ましい。また、雰囲気は、空気中ないし酸素雰囲気下であることが好ましい。また、焼成温度は、700〜1000℃であることが好ましく、650〜750℃であることがより好ましい。さらに、焼成時間は3〜20時間であることが好ましく、4〜6時間であることがより好ましい。本焼成の条件としては、特に限定されるものではないが、昇温速度は室温から1〜20℃/分であることが好ましい。また、雰囲気は、空気中ないし酸素雰囲気下であることが好ましい。また、焼成温度は、700〜1000℃であることが好ましく、850〜1100℃であることがより好ましい。さらに、焼成時間は3〜20時間であることが好ましく、8〜12時間であることがより好ましい。   The firing treatment is preferably performed in two stages (temporary firing and main firing). A composite oxide can be obtained efficiently by two-stage firing. Although it does not specifically limit as temporary baking conditions, It is preferable that a temperature increase rate is 1-20 degrees C / min from room temperature. The atmosphere is preferably in air or in an oxygen atmosphere. Moreover, it is preferable that it is 700-1000 degreeC, and, as for baking temperature, it is more preferable that it is 650-750 degreeC. Furthermore, the firing time is preferably 3 to 20 hours, more preferably 4 to 6 hours. The conditions for the main firing are not particularly limited, but the rate of temperature rise is preferably from room temperature to 1 to 20 ° C./min. The atmosphere is preferably in air or in an oxygen atmosphere. Moreover, it is preferable that a calcination temperature is 700-1000 degreeC, and it is more preferable that it is 850-1100 degreeC. Furthermore, the firing time is preferably 3 to 20 hours, and more preferably 8 to 12 hours.

必要に応じて、活物質材料を構成する層状のリチウム金属複合酸化物の一部を置換する金属元素を微量添加する場合、該方法としては、あらかじめニッケル、コバルト、マンガン酸塩と混合する方法、ニッケル、コバルト、マンガン酸塩と同時に添加する方法、反応途中で反応溶液に添加する方法、Li化合物とともに、ニッケル−コバルト−マンガン複合水酸化物に添加する方法などいずれの手段を用いても構わない。   If necessary, when adding a trace amount of a metal element that replaces a part of the layered lithium metal composite oxide constituting the active material, as the method, a method of previously mixing with nickel, cobalt, manganate, Any means such as a method of adding nickel, cobalt and manganate at the same time, a method of adding to the reaction solution during the reaction, a method of adding to the nickel-cobalt-manganese composite hydroxide together with the Li compound may be used. .

このような複合酸化物は、反応溶液のpH、反応温度、反応濃度、添加速度、撹拌出力、撹拌速度などの反応条件を適宜調整することにより製造することができる。   Such a composite oxide can be produced by appropriately adjusting reaction conditions such as pH of the reaction solution, reaction temperature, reaction concentration, addition rate, stirring output, stirring rate and the like.

本実施形態に係る正極活物質層は、上述した活物質の他、必要に応じて、導電助剤、バインダー、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。   In addition to the active material described above, the positive electrode active material layer according to the present embodiment enhances the conductivity of the conductive auxiliary, binder, electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolyte, etc.), and ion conductivity as necessary. In addition, other additives such as lithium salts of

(バインダー)
正極活物質層に用いられるバインダーとしては、特に限定されないが、たとえば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)およびその塩、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、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)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)などのフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)などのビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのバインダーは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(binder)
Although it does not specifically limit as a binder used for a positive electrode active material layer, For example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC) and its salts, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber (SBR) ), Isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof, styrene / isoprene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof Thermoplastic polymers such as products, polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (F P), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) ), Fluororesin such as polyvinyl fluoride (PVF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP) -TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluorine rubber (VDF-PFP fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene Fluorine rubber (VDF-PFP-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFMVE-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene Examples thereof include vinylidene fluoride-based fluororubber such as fluororubber (VDF-CTFE-based fluororubber), epoxy resin, and the like. These binders may be used independently and may use 2 or more types together.

正極活物質層中に含まれるバインダー量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは活物質層に対して、0.5〜15重量%であり、より好ましくは1〜10重量%である。   The amount of the binder contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding the active material, but preferably 0.5 to 15% by weight with respect to the active material layer. More preferably, it is 1 to 10% by weight.

導電助剤とは、正極活物質層または負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。   The conductive assistant refers to an additive that is blended in order to improve the conductivity of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as carbon black such as ketjen black and acetylene black, graphite, and carbon fiber. When the active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.

電解質塩(リチウム塩)としては、Li(CSON、Li(CFSON、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSOなどが挙げられる。 Examples of the electrolyte salt (lithium salt) include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , and LiCF 3 SO 3. It is done.

イオン伝導性ポリマーとしては、たとえば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。   Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.

正極活物質層および後述の負極活物質層中に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。各活物質層の厚さについても特に制限はなく、電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、各活物質層の厚さは、2〜100μm程度である。   The compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material layer and the later-described negative electrode active material layer is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion secondary batteries. The thickness of each active material layer is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the battery can be appropriately referred to. For example, the thickness of each active material layer is about 2 to 100 μm.

[負極]
本実施形態に係る負極は、負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成されてなる構成を有する。負極集電体は、導電性材料から構成される。負極集電体を構成する導電性材料の種類やその厚さについては、正極集電体について上述したのと同様の形態が採用されうるため、ここでは詳細な説明を省略する。
[Negative electrode]
The negative electrode according to the present embodiment has a configuration in which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on the surface of a negative electrode current collector. The negative electrode current collector is composed of a conductive material. About the kind and the thickness of the electroconductive material which comprise a negative electrode collector, since the form similar to having mentioned above about the positive electrode collector can be employ | adopted, detailed description is abbreviate | omitted here.

(負極活物質層)
負極活物質層は活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダー、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。導電助剤、バインダー、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤については、上記正極活物質層の欄で述べたものと同様である。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer contains an active material, and other additives such as a conductive additive, a binder, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolyte, etc.), and a lithium salt to enhance ionic conductivity as necessary. An agent is further included. Other additives such as conductive assistants, binders, electrolytes (polymer matrix, ion conductive polymers, electrolytes, etc.) and lithium salts for improving ion conductivity are those described in the above positive electrode active material layer column. It is the same.

負極活物質層においては、少なくとも水系バインダーを含むことが好ましい。水系バインダーは、結着力が高い。また、原料としての水の調達が容易であることに加え、乾燥時に発生するのは水蒸気であるため、製造ラインへの設備投資が大幅に抑制でき、環境負荷の低減を図ることができるという利点がある。   The negative electrode active material layer preferably contains at least an aqueous binder. A water-based binder has a high binding power. In addition, it is easy to procure water as a raw material, and since steam is generated at the time of drying, the capital investment in the production line can be greatly suppressed, and the environmental load can be reduced. There is.

水系バインダーとは水を溶媒もしくは分散媒体とするバインダーをいい、具体的には熱可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマー、水溶性高分子など、またはこれらの混合物が該当する。ここで、水を分散媒体とするバインダーとは、ラテックスまたはエマルジョンと表現される全てを含み、水と乳化または水に懸濁したポリマーを指し、たとえば自己乳化するような系で乳化重合したポリマーラテックス類が挙げられる。   The water-based binder refers to a binder using water as a solvent or a dispersion medium, and specifically includes a thermoplastic resin, a polymer having rubber elasticity, a water-soluble polymer, or a mixture thereof. Here, the binder containing water as a dispersion medium refers to a polymer that includes all expressed as latex or emulsion, and emulsifies or suspends in water, for example, a polymer latex that is emulsion-polymerized in a system that self-emulsifies. Kind.

水系バインダーとしては、具体的にはスチレン系高分子(スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル共重合体など)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエンゴム、(メタ)アクリル系高分子(ポリエチルアクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルアクリレート、ポリメチルメタクリレート(メタクリル酸メチルゴム)、ポリプロピルメタクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリイソプロピルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリヘキシルメタクリレート、ポリエチルヘキシルアクリレート、ポリエチルヘキシルメタクリレート、ポリラウリルアクリレート、ポリラウリルメタクリレートなど)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブタジエン、ブチルゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエピクロルヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリビニルピリジン、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂;ポリビニルアルコール(平均重合度は、好適には200〜4000、より好適には、1000〜3000、ケン化度は好適には80モル%以上、より好適には90モル%以上)およびその変性体(エチレン/酢酸ビニル=2/98〜30/70モル比の共重合体の酢酸ビニル単位のうちの1〜80モル%ケン化物、ポリビニルアルコールの1〜50モル%部分アセタール化物など)、デンプンおよびその変性体(酸化デンプン、リン酸エステル化デンプン、カチオン化デンプンなど)、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩など)、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸(塩)、ポリエチレングリコール、(メタ)アクリルアミドおよび/または(メタ)アクリル酸塩の共重合体[(メタ)アクリルアミド重合体、(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル酸塩共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル(炭素数1〜4)エステル−(メタ)アクリル酸塩共重合体など]、スチレン−マレイン酸塩共重合体、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性体、ホルマリン縮合型樹脂(尿素−ホルマリン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂など)、ポリアミドポリアミンもしくはジアルキルアミン−エピクロルヒドリン共重合体、ポリエチレンイミン、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白、並びにマンナンガラクタン誘導体などの水溶性高分子などが挙げられる。これらの水系バインダーは1種単独で用いてもよいし、2種以上併用して用いてもよい。   Specific examples of the water-based binder include styrene polymers (styrene-butadiene rubber, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-acrylic copolymer, etc.), acrylonitrile-butadiene rubber, methyl methacrylate-butadiene rubber, ) Acrylic polymers (polyethyl acrylate, polyethyl methacrylate, polypropyl acrylate, polymethyl methacrylate (methyl methacrylate rubber), polypropyl methacrylate, polyisopropyl acrylate, polyisopropyl methacrylate, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhexyl acrylate , Polyhexyl methacrylate, polyethylhexyl acrylate, polyethylhexyl methacrylate, polylauryl acrylate, polylauryl methacrylate Acrylate, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polybutadiene, butyl rubber, fluororubber, polyethylene oxide, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polyacrylonitrile, polystyrene, ethylene-propylene-diene copolymer. , Polyvinyl pyridine, chlorosulfonated polyethylene, polyester resin, phenol resin, epoxy resin; polyvinyl alcohol (average polymerization degree is preferably 200 to 4000, more preferably 1000 to 3000, and saponification degree is preferably 80. Mol% or more, more preferably 90 mol% or more) and a modified product thereof (saponified product of 1 to 80 mol% of vinyl acetate units of a copolymer of ethylene / vinyl acetate = 2/98 to 30/70 mol ratio) 1 to 50 mol% partially acetalized polyvinyl alcohol), starch and modified products thereof (oxidized starch, phosphate esterified starch, cationized starch, etc.), cellulose derivatives (carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, And their salts), polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid (salt), polyethylene glycol, (meth) acrylamide and / or (meth) acrylate copolymer [(meth) acrylamide polymer, (meth) acrylamide- (Meth) acrylate copolymer, (meth) alkyl acrylate (1 to 4 carbon atoms) ester- (meth) acrylate copolymer, etc.], styrene-maleate copolymer, polyacrylamide manni Dech, modified formalin resin (urea-formalin resin, melamine-formalin resin, etc.), polyamide polyamine or dialkylamine-epichlorohydrin copolymer, polyethyleneimine, casein, soy protein, synthetic protein, mannangalactan derivative, etc. And water-soluble polymers. These aqueous binders may be used alone or in combination of two or more.

上記水系バインダーは、結着性の観点から、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエンゴム、およびメタクリル酸メチルゴムからなる群から選択される少なくとも1つのゴム系バインダーを含むことが好ましい。さらに、結着性が良好であることから、水系バインダーはスチレン−ブタジエンゴムを含むことが好ましい。   The water-based binder may contain at least one rubber-based binder selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, methyl methacrylate-butadiene rubber, and methyl methacrylate rubber from the viewpoint of binding properties. preferable. Furthermore, it is preferable that the water-based binder contains a styrene-butadiene rubber because the binding property is good.

水系バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴムを用いる場合、塗工性向上の観点から、上記水溶性高分子を併用することが好ましい。スチレン−ブタジエンゴムと併用することが好適な水溶性高分子としては、ポリビニルアルコールおよびその変性体、デンプンおよびその変性体、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩など)、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸(塩)、またはポリエチレングリコールが挙げられる。中でも、バインダーとして、スチレン−ブタジエンゴムと、カルボキシメチルセルロース(塩)とを組み合わせることが好ましい。スチレン−ブタジエンゴムと、水溶性高分子との含有重量比は、特に制限されるものではないが、スチレン−ブタジエンゴム:水溶性高分子=1:0.1〜10であることが好ましく、0.5〜2であることがより好ましい。   When styrene-butadiene rubber is used as the water-based binder, it is preferable to use the water-soluble polymer in combination from the viewpoint of improving coatability. Water-soluble polymers suitable for use in combination with styrene-butadiene rubber include polyvinyl alcohol and modified products thereof, starch and modified products thereof, cellulose derivatives (such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and salts thereof), polyvinyl Examples include pyrrolidone, polyacrylic acid (salt), or polyethylene glycol. Among them, it is preferable to combine styrene-butadiene rubber and carboxymethyl cellulose (salt) as a binder. The content weight ratio between the styrene-butadiene rubber and the water-soluble polymer is not particularly limited, but is preferably styrene-butadiene rubber: water-soluble polymer = 1: 0.1-10, 0 More preferably, it is 5-2.

負極活物質層に用いられるバインダーのうち、水系バインダーの含有量は80〜100重量%であることが好ましく、90〜100重量%であることが好ましく、100重量%であることが好ましい。   Of the binder used in the negative electrode active material layer, the content of the aqueous binder is preferably 80 to 100% by weight, more preferably 90 to 100% by weight, and preferably 100% by weight.

負極活物質としては、たとえば、グラファイト(黒鉛)、ソフトカーボン、ハードカーボンなどの炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物(たとえば、Li4Ti5O12)、金属材料、リチウム合金系負極材料などが挙げられる。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、炭素材料またはリチウム−遷移金属複合酸化物が、負極活物質として用いられる。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。   Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite (graphite), soft carbon, and hard carbon, lithium-transition metal composite oxides (for example, Li4Ti5O12), metal materials, lithium alloy negative electrode materials, and the like. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination. Preferably, from the viewpoint of capacity and output characteristics, a carbon material or a lithium-transition metal composite oxide is used as the negative electrode active material. Of course, negative electrode active materials other than those described above may be used.

負極活物質の平均粒子径は特に制限されないが、高出力化の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。   The average particle diameter of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm from the viewpoint of increasing the output.

[セパレータ(電解質層)]
セパレータは、電解質を保持して正極と負極との間のリチウムイオン伝導性を確保する機能、および正極と負極との間の隔壁としての機能を有する。
[Separator (electrolyte layer)]
The separator has a function of holding an electrolyte and ensuring lithium ion conductivity between the positive electrode and the negative electrode, and a function as a partition wall between the positive electrode and the negative electrode.

セパレータの形態としては、たとえば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータなどを挙げることができる。   Examples of the separator include a porous sheet separator or a nonwoven fabric separator made of a polymer or fiber that absorbs and holds the electrolyte.

ポリマーないし繊維からなる多孔性シートのセパレータとしては、たとえば、微多孔質(微多孔膜)を用いることができる。該ポリマーないし繊維からなる多孔性シートの具体的な形態としては、たとえば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン;これらを複数積層した積層体(たとえば、PP/PE/PPの3層構造をした積層体など)、ポリイミド、アラミド、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)などの炭化水素系樹脂、ガラス繊維などからなる微多孔質(微多孔膜)セパレータが挙げられる。   As a separator for a porous sheet made of polymer or fiber, for example, a microporous (microporous film) can be used. Specific examples of the porous sheet made of the polymer or fiber include polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); a laminate in which a plurality of these are laminated (for example, three layers of PP / PE / PP) And a microporous (microporous membrane) separator made of a hydrocarbon resin such as polyimide, aramid, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), glass fiber, and the like.

微多孔質(微多孔膜)セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできない。1例を示せば、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)、燃料電池自動車(FCV)などのモーター駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で4〜60μmであることが望ましい。前記微多孔質(微多孔膜)セパレータの微細孔径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)であることが望ましい。   The thickness of the microporous (microporous membrane) separator cannot be uniquely defined because it varies depending on the intended use. For example, in applications such as secondary batteries for driving motors such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV), it is 4 to 60 μm in a single layer or multiple layers. Is desirable. The fine pore diameter of the microporous (microporous membrane) separator is desirably 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nm).

不織布セパレータとしては、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル;PP、PEなどのポリオレフィン;ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性が得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは5〜200μmであり、特に好ましくは10〜100μmである。   As the nonwoven fabric separator, cotton, rayon, acetate, nylon, polyester; polyolefins such as PP and PE; conventionally known ones such as polyimide and aramid are used alone or in combination. The bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte. Furthermore, the thickness of the nonwoven fabric separator may be the same as that of the electrolyte layer, preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 100 μm.

また、上述したように、セパレータは、電解質を含む。電解質としては、かような機能を発揮できるものであれば特に制限されないが、液体電解質またはゲルポリマー電解質が用いられる。ゲルポリマー電解質を用いることにより、電極間距離の安定化が図られ、分極の発生が抑制され、耐久性(サイクル特性)が向上する。   In addition, as described above, the separator includes an electrolyte. The electrolyte is not particularly limited as long as it can exhibit such a function, but a liquid electrolyte or a gel polymer electrolyte is used. By using the gel polymer electrolyte, the distance between the electrodes is stabilized, the occurrence of polarization is suppressed, and the durability (cycle characteristics) is improved.

液体電解質は、リチウムイオンのキャリヤーとしての機能を有する。電解液層を構成する液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。用いられる有機溶媒としては、たとえば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネートなどのカーボネート類が例示される。また、リチウム塩としては、Li(CFSON、Li(CSON、Li(CFSON、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiCFSOなどの電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。液体電解質は、上述した成分以外の添加剤をさらに含んでもよい。かような化合物の具体例としては、たとえば、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、ジフェニルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、1,2−ジビニルエチレンカーボネート、1−メチル−1−ビニルエチレンカーボネート、1−メチル−2−ビニルエチレンカーボネート、1−エチル−1−ビニルエチレンカーボネート、1−エチル−2−ビニルエチレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、ビニルオキシメチルエチレンカーボネート、アリルオキシメチルエチレンカーボネート、アクリルオキシメチルエチレンカーボネート、メタクリルオキシメチルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、プロパルギルエチレンカーボネート、エチニルオキシメチルエチレンカーボネート、プロパルギルオキシエチレンカーボネート、メチレンエチレンカーボネート、1,1−ジメチル−2−メチレンエチレンカーボネートなどが挙げられる。なかでも、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートが好ましく、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートがより好ましい。これらの環式炭酸エステルは、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。 The liquid electrolyte functions as a lithium ion carrier. The liquid electrolyte constituting the electrolytic solution layer has a form in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent as a plasticizer. Examples of the organic solvent used include carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate. As the lithium salt, Li (CF 3 SO 2) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2) 2 N, Li (CF 3 SO 2) 2 N, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6 A compound that can be added to the active material layer of the electrode, such as LiTaF 6 and LiCF 3 SO 3, can be similarly employed. The liquid electrolyte may further contain additives other than the components described above. Specific examples of such compounds include, for example, vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, diphenyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, diethyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 1,2-divinyl ethylene carbonate. 1-methyl-1-vinylethylene carbonate, 1-methyl-2-vinylethylene carbonate, 1-ethyl-1-vinylethylene carbonate, 1-ethyl-2-vinylethylene carbonate, vinylvinylene carbonate, allylethylene carbonate, vinyl Oxymethyl ethylene carbonate, allyloxymethyl ethylene carbonate, acryloxymethyl ethylene carbonate, meta Lil oxymethyl ethylene carbonate, ethynyl ethylene carbonate, propargyl carbonate, ethynyloxy methylethylene carbonate, propargyloxy ethylene carbonate, methylene carbonate, etc. 1,1-dimethyl-2-methylene-ethylene carbonate. Among these, vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, and vinyl ethylene carbonate are preferable, and vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate are more preferable. These cyclic carbonates may be used alone or in combination of two or more.

ゲルポリマー電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマー(ホストポリマー)に、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。電解質としてゲルポリマー電解質を用いることで電解質の流動性がなくなり、各層間のイオン伝導性を遮断することで容易になる点で優れている。マトリックスポリマー(ホストポリマー)として用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、たとえば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HEP)、ポリ(メチルメタクリレート(PMMA)およびこれらの共重合体などが挙げられる。   The gel polymer electrolyte has a configuration in which the liquid electrolyte is injected into a matrix polymer (host polymer) made of an ion conductive polymer. The use of a gel polymer electrolyte as the electrolyte is superior in that the fluidity of the electrolyte is lost and the ion conductivity between the layers is easily cut off. Examples of the ion conductive polymer used as the matrix polymer (host polymer) include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene glycol (PEG), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene ( PVdF-HEP), poly (methyl methacrylate (PMMA), and copolymers thereof.

ゲル電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(たとえば、PEOやPPO)に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合などの重合処理を施せばよい。   The matrix polymer of gel electrolyte can express excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte by using an appropriate polymerization initiator. A polymerization treatment may be performed.

また、セパレータとしては多孔質基体に耐熱絶縁層が積層されたセパレータ(耐熱絶縁層付セパレータ)であることが好ましい。耐熱絶縁層は、無機粒子およびバインダーを含むセラミック層である。耐熱絶縁層付セパレータは融点または熱軟化点が150℃以上、好ましくは200℃以上である耐熱性の高いものを用いる。耐熱絶縁層を有することによって、温度上昇の際に増大するセパレータの内部応力が緩和されるため熱収縮抑制効果が得られうる。その結果、電池の電極間ショートの誘発を防ぐことができるため、温度上昇による性能低下が起こりにくい電池構成になる。また、耐熱絶縁層を有することによって、耐熱絶縁層付セパレータの機械的強度が向上し、セパレータの破膜が起こりにくい。さらに、熱収縮抑制効果および機械的強度の高さから、電池の製造工程でセパレータがカールしにくくなる。   The separator is preferably a separator (heat-resistant insulating layer-attached separator) in which a heat-resistant insulating layer is laminated on a porous substrate. The heat-resistant insulating layer is a ceramic layer containing inorganic particles and a binder. As the separator with a heat-resistant insulating layer, a highly heat-resistant separator having a melting point or a heat softening point of 150 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher is used. By having the heat-resistant insulating layer, the internal stress of the separator that increases when the temperature rises is relieved, so that the effect of suppressing thermal shrinkage can be obtained. As a result, it is possible to prevent the induction of a short circuit between the electrodes of the battery, so that the battery configuration is unlikely to deteriorate in performance due to a temperature rise. Moreover, by having a heat-resistant insulating layer, the mechanical strength of the separator with a heat-resistant insulating layer is improved, and it is difficult for the separator to break. Furthermore, the separator is less likely to curl in the battery manufacturing process due to the effect of suppressing thermal shrinkage and high mechanical strength.

耐熱絶縁層における無機粒子は、耐熱絶縁層の機械的強度や熱収縮抑制効果に寄与する。無機粒子として使用される材料は特に制限されない。たとえば、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタンの酸化物(SiO、Al、ZrO、TiO)、水酸化物、および窒化物、ならびにこれらの複合体が挙げられる。これらの無機粒子は、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、マイカなどの鉱物資源由来のものであってもよいし、人工的に製造されたものであってもよい。また、これらの無機粒子は1種のみが単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。これらのうち、コストの観点から、シリカ(SiO)またはアルミナ(Al)を用いることが好ましく、アルミナ(Al)を用いることがより好ましい。 The inorganic particles in the heat resistant insulating layer contribute to the mechanical strength and heat shrinkage suppressing effect of the heat resistant insulating layer. The material used as the inorganic particles is not particularly limited. Examples thereof include silicon, aluminum, zirconium, titanium oxides (SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 ), hydroxides and nitrides, and composites thereof. These inorganic particles may be derived from mineral resources such as boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine and mica, or may be artificially produced. Moreover, only 1 type may be used individually for these inorganic particles, and 2 or more types may be used together. Of these, silica (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is preferably used, and alumina (Al 2 O 3 ) is more preferably used from the viewpoint of cost.

耐熱性粒子の目付けは、特に限定されるものではないが、5〜15g/mであることが好ましい。この範囲であれば、十分なイオン伝導性が得られ、また、耐熱強度を維持する点で好ましい。 The basis weight of the heat-resistant particles is not particularly limited, but is preferably 5 to 15 g / m 2 . If it is this range, sufficient ion conductivity will be acquired and it is preferable at the point which maintains heat resistant strength.

耐熱絶縁層におけるバインダーは、無機粒子どうしや、無機粒子と樹脂多孔質基体層とを接着させる役割を有する。当該バインダーによって、耐熱絶縁層が安定に形成され、また多孔質基体層および耐熱絶縁層の間の剥離を防止される。   The binder in the heat-resistant insulating layer has a role of bonding the inorganic particles or the inorganic particles and the resin porous substrate layer. With the binder, the heat-resistant insulating layer is stably formed, and peeling between the porous substrate layer and the heat-resistant insulating layer is prevented.

耐熱絶縁層に使用されるバインダーは、特に制限はなく、たとえば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリロニトリル、セルロース、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、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)、ポリフッ化ビニル(PVF)、アクリル酸メチルなどの化合物がバインダーとして用いられうる。このうち、カルボキシメチルセルロース(CMC)、アクリル酸メチル、またはポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いることが好ましい。これらの化合物は、1種のみが単独で使用されてもよいし、2種以上が併用されてもよい。   The binder used for the heat-resistant insulating layer is not particularly limited. For example, carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylonitrile, cellulose, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber A compound such as butadiene rubber, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl fluoride (PVF), or methyl acrylate can be used as a binder. Of these, carboxymethylcellulose (CMC), methyl acrylate, or polyvinylidene fluoride (PVDF) is preferably used. As for these compounds, only 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.

耐熱絶縁層におけるバインダーの含有量は、耐熱絶縁層100重量%に対して、2〜20重量%であることが好ましい。バインダーの含有量が2重量%以上であると、耐熱絶縁層と多孔質基体層との間の剥離強度を高めることができ、セパレータの耐振動性を向上させることができる。一方、バインダーの含有量が20重量%以下であると、無機粒子の隙間が適度に保たれるため、十分なリチウムイオン伝導性を確保することができる。   The binder content in the heat resistant insulating layer is preferably 2 to 20% by weight with respect to 100% by weight of the heat resistant insulating layer. When the binder content is 2% by weight or more, the peel strength between the heat-resistant insulating layer and the porous substrate layer can be increased, and the vibration resistance of the separator can be improved. On the other hand, when the binder content is 20% by weight or less, the gaps between the inorganic particles are appropriately maintained, so that sufficient lithium ion conductivity can be ensured.

耐熱絶縁層付セパレータの熱収縮率は、150℃、2gf/cm条件下、1時間保持後にMD、TDともに10%以下であることが好ましい。このような耐熱性の高い材質を用いることで、正極発熱量が高くなり電池内部温度が150℃に達してもセパレータの収縮を有効に防止することができる。その結果、電池の電極間ショートの誘発を防ぐことができるため、温度上昇による性能低下が起こりにくい電池構成になる。 The thermal contraction rate of the separator with a heat-resistant insulating layer is preferably 10% or less for both MD and TD after holding for 1 hour at 150 ° C. and 2 gf / cm 2 . By using such a material having high heat resistance, it is possible to effectively prevent the separator from contracting even if the positive electrode heat generation amount increases and the battery internal temperature reaches 150 ° C. As a result, it is possible to prevent the induction of a short circuit between the electrodes of the battery, so that the battery configuration is unlikely to deteriorate in performance due to a temperature rise.

[正極集電板および負極集電板]
集電板(25、27)を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板の構成材料としては、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などの金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板27と負極集電板25とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。
[Positive electrode current collector and negative electrode current collector]
The material which comprises a current collector plate (25, 27) is not restrict | limited in particular, The well-known highly electroconductive material conventionally used as a current collector plate for lithium ion secondary batteries can be used. As the constituent material of the current collector plate, for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof are preferable. From the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity, aluminum and copper are more preferable, and aluminum is particularly preferable. In addition, the same material may be used for the positive electrode current collecting plate 27 and the negative electrode current collecting plate 25, and different materials may be used.

[正極リードおよび負極リード]
また、図示は省略するが、集電体11と集電板(25、27)との間を正極リードや負極リードを介して電気的に接続してもよい。正極および負極リードの構成材料としては、公知のリチウムイオン二次電池において用いられる材料が同様に採用されうる。なお、外装から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(たとえば、自動車部品、特に電子機器など)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。
[Positive lead and negative lead]
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, you may electrically connect between the collector 11 and the current collector plates (25, 27) via a positive electrode lead or a negative electrode lead. As a constituent material of the positive electrode and the negative electrode lead, materials used in known lithium ion secondary batteries can be similarly employed. In addition, heat-shrinkable heat-shrinkable parts are removed from the exterior so that they do not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by touching peripheral devices or wiring and causing leakage. Covering with a tube or the like is preferable.

[電池外装体]
電池外装体29としては、公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、たとえば、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルムなどを用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。また、外部から掛かる発電要素への群圧を容易に調整することができ、所望の電解液層厚みへと調整容易であることから、外装体はアルミラミネートがより好ましい。
[Battery exterior]
As the battery outer case 29, a known metal can case can be used, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can cover the power generation element can be used. For example, a laminate film having a three-layer structure in which PP, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used as the laminate film, but the laminate film is not limited thereto. A laminate film is desirable from the viewpoint that it is excellent in high output and cooling performance, and can be suitably used for a battery for large equipment for EV and HEV. In addition, the exterior body is more preferably an aluminum laminate because the group pressure applied to the power generation element applied from the outside can be easily adjusted and can be easily adjusted to a desired electrolyte layer thickness.

[セルサイズ]
本実施形態におけるセル面積は、大型の電池ほど効果が期待できる。なぜなら大型の電池になるほど、積層方向の内部における放熱が少なくなって熱がこもりやくなるからである。たとえば、正極の面積として160000mm以上の電池に好適である。また、積層した発電要素のアスペクト比(面積/積層高さ)が1.3以下であることが好ましい。
[Cell size]
As for the cell area in the present embodiment, the effect can be expected for a larger battery. This is because the larger the battery, the less the heat dissipated in the stacking direction, and the more heat is trapped. For example, it is suitable for a battery having a positive electrode area of 160000 mm 2 or more. Moreover, it is preferable that the aspect ratio (area / stacking height) of the stacked power generation elements is 1.3 or less.

特に、自動車用途などにおいては、昨今、大型化された電池が求められているため、大面積電池の場合により効果的にその効果が発揮される。具体的には、正極活物質層が長方形状であり、この長方形の短辺の長さが100mm以上あることが好ましい。かような大型の電池は、車両用途に用いることができる。電池構造体としての短辺の長さの上限は特に限定されるものではないが、通常250mm以下である。   In particular, in automobile applications and the like, recently, a large-sized battery has been demanded, so that the effect is more effectively exhibited in the case of a large area battery. Specifically, it is preferable that the positive electrode active material layer has a rectangular shape, and the length of the short side of the rectangle is 100 mm or more. Such a large battery can be used for vehicle applications. Although the upper limit of the length of the short side as a battery structure is not specifically limited, Usually, it is 250 mm or less.

また、電極の物理的な大きさの観点とは異なる、大型化電池の観点として、電池面積や電池容量の関係から電池の大型化を規定することもできる。たとえば、扁平積層型ラミネート電池の場合には、定格容量に対する電池面積(電池外装体まで含めた電池の投影面積)の比の値が5cm/Ah以上であり、かつ、定格容量が3Ah以上である電池においては、単位容量当たりの電池面積が大きいため、高出力条件下での放電に有利となる。したがって、非水電解質二次電池は、上述したような大型化された電池であることが、本願発明の作用効果の発現によるメリットと合わせて、より好ましい。また、本形態に係る非水電解質二次電池としては、自動車用大型リチウムイオン二次電池であることが、本願発明の作用効果の発現によるメリットと合わせて、さらにより好ましい。 Further, as a viewpoint of a large-sized battery, which is different from the viewpoint of the physical size of the electrode, it is possible to regulate the size of the battery from the relationship between the battery area and the battery capacity. For example, in the case of a flat laminated battery, the ratio of the battery area (projected area of the battery including the battery outer package) to the rated capacity is 5 cm 2 / Ah or more, and the rated capacity is 3 Ah or more. In some batteries, the battery area per unit capacity is large, which is advantageous for discharging under high output conditions. Therefore, it is more preferable that the nonaqueous electrolyte secondary battery is an enlarged battery as described above, together with the merit due to the manifestation of the effects of the present invention. Further, as the non-aqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment, it is more preferable that it is a large-sized lithium ion secondary battery for automobiles, together with the merit due to the manifestation of the effects of the present invention.

さらに、体積エネルギー密度や単セル定格容量などによって電池の大型化を規定することもできる。たとえば、一般的な電気自動車では、一回の充電による走行距離(航続距離)は100kmが市場要求である。かような航続距離を考慮すると、単セル定格容量は20Wh以上であることが好ましく、かつ、電池の体積エネルギー密度は153Wh/L以上であることが好ましい。なお、体積エネルギー密度および定格放電容量は下記実施例に記載の方法で測定される。さらに、矩形状の電極のアスペクト比は1〜3であることが好ましく、1〜2であることがより好ましい。なお、電極のアスペクト比は矩形状の正極活物質層の縦横比として定義される。アスペクト比をかような範囲とすることで、充電時に発生したガスが面方向に均一に排出されることが可能となるため、好ましい。   Furthermore, the enlargement of the battery can be defined by the volume energy density, the single cell rated capacity, or the like. For example, in a general electric vehicle, a travel distance (cruising range) by one charge is 100 km. Considering such cruising distance, the single cell rated capacity is preferably 20 Wh or more, and the volume energy density of the battery is preferably 153 Wh / L or more. The volume energy density and the rated discharge capacity are measured by the methods described in the following examples. Furthermore, the aspect ratio of the rectangular electrode is preferably 1 to 3, and more preferably 1 to 2. The electrode aspect ratio is defined as the aspect ratio of the rectangular positive electrode active material layer. It is preferable to set the aspect ratio in such a range because the gas generated during charging can be discharged uniformly in the surface direction.

[組電池]
組電池は、電池を複数個接続して構成した物である。詳しくは図1に示した扁平なリチウムイオン二次電池10を、少なくとも2つ以上用いて直列または並列i接続したり、あるいはその両方に接続したりして構成される。直列化および/または並列化することで容量および電圧を自由に調節することが可能になる。
[Battery]
The assembled battery is configured by connecting a plurality of batteries. Specifically, at least two or more flat lithium ion secondary batteries 10 shown in FIG. 1 are connected in series or in parallel or connected to both. Capacitance and voltage can be freely adjusted by serialization and / or parallelization.

電池が複数、直列に又は並列に接続して装脱着可能な小型の組電池を形成することもできる。そして、この装脱着可能な小型の組電池をさらに複数、直列に又は並列に接続して、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に適した大容量、大出力を持つ組電池を形成することもできる。何個の電池を接続して組電池を作製するか、また、何段の小型組電池を積層して大容量の組電池を作製するかは、搭載される車両(電気自動車)の電池容量や出力に応じて決めればよい。   A plurality of batteries can be connected in series or in parallel to form a small assembled battery that can be attached and detached. Then, a plurality of small assembled batteries that can be attached and detached are connected in series or in parallel to provide a large capacity and large capacity suitable for vehicle drive power supplies and auxiliary power supplies that require high volume energy density and high volume output density. An assembled battery having an output can also be formed. How many batteries are connected to make an assembled battery, and how many small assembled batteries are stacked to make a large-capacity assembled battery depends on the battery capacity of the mounted vehicle (electric vehicle) It may be determined according to the output.

[車両]
本実施形態の二次電池は、長期使用しても放電容量が維持され、サイクル特性が良好である。さらに、体積エネルギー密度が高い。電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池車やハイブリッド燃料電池自動車などの車両用途においては、電気・携帯電子機器用途と比較して、高容量、大型化が求められるとともに、長寿命化が必要となる。したがって、上記非水電解質二次電池は、車両用の電源として、たとえば、車両駆動用電源や補助電源に好適に利用することができる。
[vehicle]
The secondary battery of this embodiment maintains a discharge capacity even when used for a long time, and has good cycle characteristics. Furthermore, the volume energy density is high. Vehicle applications such as electric vehicles, hybrid electric vehicles, fuel cell vehicles, and hybrid fuel cell vehicles require higher capacity, larger size, and longer life than electric and portable electronic devices. . Therefore, the non-aqueous electrolyte secondary battery can be suitably used as a vehicle power source, for example, a vehicle driving power source or an auxiliary power source.

具体的には、電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を車両に搭載することができる。本実施形態では、長期信頼性および出力特性に優れた高寿命の電池を構成できることから、こうした電池を搭載するとEV走行距離の長いプラグインハイブリッド電気自動車や、一充電走行距離の長い電気自動車を構成できる。電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を、たとえば、自動車ならばハイブリット車、燃料電池車、電気自動車(いずれも四輪車(乗用車、トラック、バスなどの商用車、軽自動車など)のほか、二輪車(バイク)や三輪車を含む)に用いることにより高寿命で信頼性の高い自動車となるからである。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、たとえば、他の車両、たとえば、電車などの移動体の各種電源であっても適用は可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。   Specifically, a battery or an assembled battery formed by combining a plurality of these batteries can be mounted on a vehicle. In this embodiment, since a battery having a long life with excellent long-term reliability and output characteristics can be configured, a plug-in hybrid electric vehicle having a long EV mileage or an electric vehicle having a long charging mileage can be formed by installing such a battery. it can. For example, if it is an automobile, it is a hybrid car, a fuel cell car, an electric car (all of which are automobiles (commercial vehicles such as passenger cars, trucks, buses, light cars, etc.) This is because it can be used for motorcycles (including motorcycles) and tricycles) to provide a long-life and highly reliable automobile. However, the use is not limited to automobiles. For example, it can be applied to various power sources for moving vehicles such as other vehicles, for example, trains, and power sources for mounting such as uninterruptible power supplies. It is also possible to use as.

以下、実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに何ら限定されるわけではない。   Hereinafter, although it demonstrates still in detail using an Example and a comparative example, this invention is not necessarily limited to the following Examples at all.

1.正極スラリーの作製
正極活物質としてLi(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O(平均粒子径10μm)、導電助剤としてアセチレンブラックおよびバインダ(結着剤)としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を重量比で95:2:3で混合して正極スラリーを得た。
1. Preparation of positive electrode slurry Li (Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 ) O 2 (average particle diameter 10 μm) as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive additive and polyvinylidene fluoride (binder) as a binder (binder) PVDF) was mixed at a weight ratio of 95: 2: 3 to obtain a positive electrode slurry.

2.正極(1)の作製
上記で製作した正極スラリーをNMP(N−メチル−2−ピロリドン)を用いて粘度調整しながら、Al箔へ単位面積あたりの活物質量が片面27.0mg/cmとなるよう厚さ20μmのAl箔へ両面塗工した。十分乾燥の後、ロールプレス機を用いて正極(1)の全厚(正極集電体のAl箔+正極活物質層(両面)の合計厚さ)が100μmとなるよう正極(1)の厚みを調整した。塗工面積は100×200mm(面積20000mm)、400×400mm(面積160000mm)、600×800mm(面積480000mm)の3種を作製した。
2. Production of Positive Electrode (1) While adjusting the viscosity of the positive electrode slurry produced above using NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), the amount of active material per unit area on the Al foil was 27.0 mg / cm 2 on one side. Both sides were coated on an Al foil having a thickness of 20 μm. After sufficiently drying, the thickness of the positive electrode (1) is adjusted to 100 μm by using a roll press so that the total thickness of the positive electrode (1) (the total thickness of the Al foil of the positive electrode current collector + the positive electrode active material layer (both sides)) is 100 μm. Adjusted. Three types of coating areas of 100 × 200 mm (area 20000 mm 2 ), 400 × 400 mm (area 160000 mm 2 ), and 600 × 800 mm (area 480000 mm 2 ) were produced.

3.正極(2)の作製
上記正極(1)の正極活物質層(両面)に直径60μmのドリルで200μmピッチ、深さ20μmで加工して正極活物質層全面に複数の穴を形成した。
3. Production of Positive Electrode (2) The positive electrode active material layer (both sides) of the positive electrode (1) was processed with a drill having a diameter of 60 μm at a pitch of 200 μm and a depth of 20 μm to form a plurality of holes on the entire surface of the positive electrode active material layer.

4.正極(3)の作製
上記正極(1)の正極活物質層(両面)に直径60μmのドリルで領域A(図3参照、以下同様)は100μmピッチ、領域Bは150μmピッチで、それぞれの領域に深さ20μmの複数の穴を形成した。領域Bは電極の対角線の交点から電極の角までの中点どうしを結んだ線の内部の領域を表す。領域Bは領域A以外の電極部分を表す。
4). Fabrication of positive electrode (3) The positive electrode active material layer (both sides) of the positive electrode (1) was drilled with a diameter of 60 μm in a region A (see FIG. 3, the same applies hereinafter) with a pitch of 100 μm and region B with a pitch of 150 μm. A plurality of holes having a depth of 20 μm were formed. Region B represents the region inside the line connecting the midpoints from the intersection of the diagonal lines of the electrodes to the corners of the electrodes. Region B represents an electrode portion other than region A.

5.正極(4)の作製
上記正極(1)の正極活物質層(両面)に直径60μmのドリルで領域Aは150μmピッチ、領域Bは200μmピッチで、深さ20μmの複数の穴を形成した。
5). Production of Positive Electrode (4) A plurality of holes with a depth of 20 μm were formed in the positive electrode active material layer (both sides) of the positive electrode (1) with a drill having a diameter of 60 μm, with a region A having a pitch of 150 μm, a region B having a pitch of 200 μm.

6.負極の作製
負極活物質として天然黒鉛(平均粒径20μm)、バインダ(結着剤)としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を重量比94:6で混合して負極スラリーを得た。
6). Production of Negative Electrode Natural graphite (average particle size 20 μm) as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder (binder) were mixed at a weight ratio of 94: 6 to obtain a negative electrode slurry.

上記負極スラリーをNMPを用いて粘度調整しながら、厚さ10μmのCu箔へ単位面積あたりの活物質量が片面9mg/cmとなるよう両面塗工した。十分乾燥の後、ロールプレス機を用いて負極の全厚(負極集電体のCu箔+負極活物質層(両面)の合計厚さ)が120μmとなるよう負極の厚みを調整した。 While the viscosity of the negative electrode slurry was adjusted using NMP, double-sided coating was applied to a Cu foil having a thickness of 10 μm so that the active material amount per unit area was 9 mg / cm 2 on one side. After sufficiently drying, the thickness of the negative electrode was adjusted using a roll press so that the total thickness of the negative electrode (Cu foil of the negative electrode current collector + negative electrode active material layer (both sides)) was 120 μm.

7.実験
上記正極(1)〜(4)を使用して、後述する表1の通りに実施例1から3および比較例1〜6の積層構造電池を作製した。負極は上記6で作製したものに全て統一した。すなわち、単電池層の構成部位(部材)として上記の正極、上記6の負極、さらにセパレータを組み合わせる際に、正極(1)〜(4)を表1の通りに配置して単電池層を3層積層した実施例1〜2および比較例1〜6の積層構造電池を作製し、単電池層を5層積層した実施例3の積層構造電池を作製した。
7). Experiment Using the positive electrodes (1) to (4), the stacked structure batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6 were produced as shown in Table 1 described later. The negative electrodes were all unified with those prepared in 6 above. That is, when combining the above positive electrode, the above negative electrode 6 and the separator as the constituent parts (members) of the single cell layer, the positive cell (1) to (4) are arranged as shown in Table 1 and the single cell layer is 3 The laminated structure batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6 in which layers were laminated were produced, and the laminated structure battery of Example 3 in which five single battery layers were laminated was produced.

8.積層構造電池の作製
上記手順で得られた正極、負極、更に下記セパレータを裁断し(この際、タブは裁断しないように残した)、単電池層(単セル)を3層ないし5層積層した。その際正極、負極の間には、ポリエチレンとポリプロピレンの積層微多孔質膜であるセパレータ(厚み25μm)を介在させている。また、各実施例および比較例ごとに各単電池層(単セル)中の正極が上記表1の積層番号に示す正極((1)ないし)となるように3層積層した。その後、積層した各単電池層(単セル)のタブ(集電体の一部を延伸して設けた集電タブ;集電タブの厚さは集電体と同じである)を接続して並列型の積層構造電池の発電要素(積層体)(図2参照)をスタックした(組み上げた)。各発電要素(積層体)をアルミラミネート外装体に入れて、電解液(1MのLiPFを含有するECとDECとの混合溶液(EC:DEC=1:1のモル比)を注液後、真空封止して、各実施例および比較例ごとに積層構造電池を作製した。
8). Production of laminated structure battery The positive electrode and the negative electrode obtained by the above procedure and the following separator were further cut (the tab was left without being cut), and 3 to 5 single battery layers (single cells) were laminated. . At that time, a separator (thickness 25 μm), which is a laminated microporous film of polyethylene and polypropylene, is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Further, for each of the examples and comparative examples, three layers were laminated so that the positive electrode in each single battery layer (single cell) became the positive electrode ((1) to) shown in the lamination number in Table 1 above. Then, connect the tabs of each stacked single battery layer (single cell) (current collector tab provided by extending a part of the current collector; the thickness of the current collector tab is the same as the current collector) The power generation elements (laminates) (see FIG. 2) of the parallel-type laminated battery were stacked (assembled). Each power generation element (laminate) was put in an aluminum laminate outer package, and after injecting an electrolyte solution (a mixed solution of EC and DEC containing 1 M LiPF 6 (EC: DEC = 1: 1 molar ratio)), Vacuum-sealing was performed to produce a laminated structure battery for each example and comparative example.

9.評価方法
上記手順で作成した各実施例および比較例ごとの積層構造電池を用いて、25℃保管のもとサイクル試験(耐久試験)を行った。併せて、作成した電池を解体し、電極領域AおよびBの正極をφ15で打ち抜き、対極をLiとしてコインセル(ハーフセル)を作成し、10秒間放電させて直流抵抗(mΩ)を測定した。
9. Evaluation Method A cycle test (endurance test) was performed under the storage at 25 ° C. using the laminated battery for each example and comparative example prepared in the above procedure. In addition, the produced battery was disassembled, the positive electrodes of the electrode regions A and B were punched out with φ15, a coin cell (half cell) was produced with Li as the counter electrode, and discharged for 10 seconds to measure the direct current resistance (mΩ).

サイクル条件は1Cレートで4.15V−3.0V間を500サイクル行った。   Cycle conditions were 500 cycles between 4.15V-3.0V at 1C rate.

10.結果
表1に示した積層構造の電池を上記9のとおり分解しハーフセルを作成した後の、各層ごと領域ごとの直流抵抗の結果を表2に示す。表2において、1−Aは1層目正極の領域Aから採取した電極、1−Bは1層目正極の領域Bから採取した電極、2−Aは2層目正極の領域Aから採取した電極、2−Bは2層目正極の領域Bから採取した電極…であることを示している。
10. Results Table 2 shows the results of direct current resistance for each layer and each region after disassembling the battery having the laminated structure shown in Table 1 as described in 9 above to create a half cell. In Table 2, 1-A is an electrode taken from region A of the first positive electrode, 1-B is an electrode taken from region B of the first positive electrode, and 2-A is taken from region A of the second positive electrode. The electrode, 2-B, is an electrode taken from the region B of the second-layer positive electrode.

そして耐久試験前後の容量維持率と単位面積積算容量(Ah/cm)を表3に示す。ここで容量維持率(%)=500サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量×100とする。単位面積積算容量とは、耐久試験時の放電容量の積算値(総放電容量)を全正極電極面積で割った値である。 Table 3 shows the capacity retention ratio and the unit area integrated capacity (Ah / cm 2 ) before and after the durability test. Here, capacity retention rate (%) = discharge capacity at 500th cycle / discharge capacity at the first cycle × 100. The unit area integrated capacity is a value obtained by dividing the integrated value (total discharge capacity) of the discharge capacity during the durability test by the total positive electrode area.

なお、表1中の積層番号(単電池層(単セル)を5層積層した積層構造電池の各単セルの積層番号)は、下段から順に1〜5とする。   In addition, the stacking number in Table 1 (the stacking number of each single cell of the laminated battery in which five single battery layers (single cells) are stacked) is 1 to 5 in order from the bottom.

表1〜3から以下のことがわかる。   The following can be seen from Tables 1-3.

正極全面が同じ抵抗値となっている場合、比較例1と実施例1の結果から、積層方向中央部の抵抗を高くした実施例1の方が、積層方向の抵抗値を違えていない比較例1と対比して、容量維持率が向上している。また、同じ構造で面積が実施例1よりも小さい実施例2においても、比較例1よりも容量維持率が向上している。   In the case where the entire positive electrode has the same resistance value, from the results of Comparative Example 1 and Example 1, Comparative Example in which Example 1 in which the resistance in the central portion in the stacking direction is higher does not differ in the resistance value in the stacking direction Compared to 1, the capacity retention rate is improved. In Example 2 having the same structure and an area smaller than that of Example 1, the capacity retention rate is improved as compared with Comparative Example 1.

正極面を領域分けした場合、比較例2および3と実施例3および4の結果から、面内において中央部の抵抗を高くし、さらに積層方向中央部の抵抗を高くした実施例2および3の方が、積層方向の抵抗値を違えていない比較例2および3と対比して、容量維持率が向上している。また、積層数を増やした場合でも、実施例5のように、他の比較例と対比して容量維持率が向上している。   When the positive electrode surface was divided into regions, from the results of Comparative Examples 2 and 3 and Examples 3 and 4, the resistance of the central portion was increased in the plane, and the resistance of the central portion in the stacking direction was further increased. However, the capacity retention rate is improved as compared with Comparative Examples 2 and 3 in which the resistance value in the stacking direction is not different. Further, even when the number of stacked layers is increased, the capacity retention rate is improved as compared with other comparative examples as in Example 5.

また、実施例2と5を対比した場合、正極面積が大きくなっても容量維持率はほとんど低下していない。したがって、積層方向中央部に位置する単電池の正極の抵抗を高くすることで、面積が大きくなっても容量維持率を向上させることができることがわかる。   Further, when Examples 2 and 5 are compared, the capacity retention rate hardly decreases even when the positive electrode area increases. Therefore, it can be seen that by increasing the resistance of the positive electrode of the unit cell located in the center in the stacking direction, the capacity retention rate can be improved even if the area is increased.

比較例4は、参考のために積層数を2層としたものである。この場合積層方向における温度差はほとんどないため容量維持率を悪化させる要因が存在しない。そして、この比較例4と実施例1〜5を対比すると、3層以上積層した積層型電池においても、積層方向の温度分布が現れない2層の場合と同等の容量維持率を得ることができていることがわかる。   In Comparative Example 4, the number of stacked layers is two for reference. In this case, since there is almost no temperature difference in the stacking direction, there is no factor that deteriorates the capacity retention rate. And when this comparative example 4 and Examples 1-5 are contrasted, also in the laminated battery which laminated | stacked three or more layers, the capacity | capacitance maintenance factor equivalent to the case of two layers where the temperature distribution of a lamination direction does not appear can be obtained. You can see that

以上説明した実施形態および実施例によれば下記の効果を奏する。   According to the embodiments and examples described above, the following effects are obtained.

(1)正極活物質としてNMC複合酸化物を用いている積層型のリチウムイオン二次電池において、積層方向中央部に位置する単電池層の正極の内部抵抗を、積層方向外側に位置する単電池層の正極の内部抵抗より高くした。これにより積層型電池において積層方向中央部に位置する単電池層の正極の抵抗値が熱により低下しても、外側に位置する単電池の正極の抵抗値と同程度なる。このため実使用中における単電池ごとの内部抵抗のばらつきが少なくなり、電池全体の劣化を抑えることができる。   (1) In a stacked lithium ion secondary battery that uses an NMC composite oxide as a positive electrode active material, the internal resistance of the positive electrode of the single battery layer located at the center in the stacking direction is the single battery positioned outside in the stacking direction. It was higher than the internal resistance of the positive electrode of the layer. As a result, even if the resistance value of the positive electrode of the single cell layer located in the center in the stacking direction in the stacked battery is lowered by heat, it becomes approximately the same as the resistance value of the positive electrode of the single cell located outside. For this reason, the variation in internal resistance for each cell during actual use is reduced, and deterioration of the entire battery can be suppressed.

(2)特に、正極面積が160000mm以上と広い場合に効果的である。これは、もともと正極面積が狭ければ、単電池層が積層されていても、積層方向の側面から熱が逃げるため、積層方向中央部でも、外側と同程度にしか熱は上がらない。したがって、正極面積が160000mm以上と広い場合において効果的に機能するのである。なお、面積の上限については、電池を製作するうえで物理的に許容できる範囲であれば特に限定されない。 (2) Particularly effective when the positive electrode area is as large as 160000 mm 2 or more. If the area of the positive electrode is originally small, heat escapes from the side surface in the stacking direction even if the single cell layers are stacked, so that the heat rises only to the same extent as the outside even in the central portion in the stacking direction. Therefore, it functions effectively when the positive electrode area is as large as 160000 mm 2 or more. Note that the upper limit of the area is not particularly limited as long as it is physically acceptable in manufacturing the battery.

(3)また、本実施形態では、積層方向中央部に位置する単電池の正極の抵抗値は、積層方向最外層に位置する単電池の正極の内部抵抗に対して1.05〜1.15倍とすることが好ましいものとした。このような範囲とすることで、電池の起動直後(放電開始直後や充電開始直後)、または環境温度が低い場合など、あまり電池内部の温度が上昇していないときでも、積層方向における各単電池層の内部抵抗が違わないようにできる。   (3) Moreover, in this embodiment, the resistance value of the positive electrode of the single cell located in the center portion in the stacking direction is 1.05 to 1.15 with respect to the internal resistance of the positive electrode of the single cell positioned in the outermost layer in the stacking direction. It was preferable to double. By adopting such a range, each cell in the stacking direction even when the temperature inside the battery is not so high, such as immediately after the start of the battery (immediately after starting discharge or immediately after charging), or when the environmental temperature is low. The internal resistance of the layers can be kept the same.

(4)また、本実施形態では、抵抗値の調整を、正極活物質の厚さが部分的に薄くなる凹部構造の穴を形成することにより行うこととした。そしてこのような穴を積層方向中央部が積層方向外側より少なくすること、すなわち穴の数調整することで抵抗値を容易に調整することができる。   (4) In this embodiment, the resistance value is adjusted by forming a hole having a concave structure in which the thickness of the positive electrode active material is partially reduced. The resistance value can be easily adjusted by reducing the number of such holes at the center in the stacking direction from the outside in the stacking direction, that is, by adjusting the number of holes.

(5)特に、穴の数を調整するためには、穴のピッチ(穴の中心間距離)を違えることとした。このため積層方向中央部と外側とで、あらかじめ穴のピッチが違うように設定して、同じ直径と深さの穴を形成するだけで、容易に抵抗値を調整することができる。   (5) In particular, in order to adjust the number of holes, the pitch of the holes (the distance between the centers of the holes) is changed. For this reason, it is possible to easily adjust the resistance value only by forming holes having the same diameter and depth by setting the pitches of the holes in advance differently in the central portion and the outer side in the stacking direction.

(6)また、積層方向外側に位置する単電池層の正極活物質に形成した穴のピッチW1と積層方向中央部に位置する単電池層の正極活物質に形成した穴のピッチW2との比(W1/W2)が、0.75〜0.95とした。これにより外側の単電池層と中央部の単電池層とで内部抵抗が違い過ぎてしまわないようにできる。   (6) Further, the ratio between the pitch W1 of the holes formed in the positive electrode active material of the single cell layer located on the outer side in the stacking direction and the pitch W2 of the holes formed in the positive electrode active material of the single cell layer positioned in the center in the stacking direction. (W1 / W2) was set to 0.75 to 0.95. As a result, it is possible to prevent the internal resistance from being too different between the outer cell layer and the central cell layer.

(7)また、穴のピッチをW、正極活物質の膜厚をdとするとき、穴は、W/d<2を満たすようにした。これにより、穴を形成することによる薄膜化によって抵抗値を下げることができる。   (7) When the hole pitch is W and the film thickness of the positive electrode active material is d, the holes satisfy W / d <2. Thereby, the resistance value can be lowered by thinning by forming the hole.

(8)一つの正極内において、正極活物質を外枠状の領域と外枠状の領域によって取り囲まれた内側領域に分け、内側領域を外枠状領域より内部抵抗が高いものとした。これにより、一つひとつの正極の面内の温度変化(熱逃げ)の違いも考慮して、複数の単電池層が積層された構造の二次電池における内部抵抗のばらつきを少なくすることができる。   (8) In one positive electrode, the positive electrode active material was divided into an outer frame-shaped region and an inner region surrounded by the outer frame-shaped region, and the inner region had higher internal resistance than the outer frame-shaped region. Thereby, the variation in internal resistance in the secondary battery having a structure in which a plurality of single battery layers are stacked can be reduced in consideration of the difference in temperature change (heat escape) in the plane of each positive electrode.

以上、本発明を適用した実施形態および実施例を説明したが、本発明は実施形態や実施例に限定されるものではなく、様々な変形形態が可能であり、本発明は特許請求の範囲により規定した事項によって定められるものである。   The embodiments and examples to which the present invention is applied have been described above, but the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications are possible. The present invention is defined by the claims. It is determined by the stipulated matters.

10 二次電池、
11 負極集電体、
12 正極集電体、
13 負極活物質層、
15 正極活物質層、
17 セパレータ、
19 単電池層、
21 発電要素、
25 負極集電板(タブ)、
27 正極集電板(タブ)、
29 電池外装材、
30 穴。
10 Secondary battery,
11 negative electrode current collector,
12 positive electrode current collector,
13 negative electrode active material layer,
15 positive electrode active material layer,
17 separator,
19 cell layer,
21 power generation elements,
25 Negative electrode current collector (tab),
27 Positive current collector (tab),
29 Battery exterior materials,
30 holes.

Claims (9)

一般式:LiNiCo(但し、式中、a、b、c、dは、0.9≦a≦1.2、0<b<1、0<c≦0.5、0<d≦0.5、b+c+d=1を満たす。Mは、Mn、Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、SrおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種である)で表される組成を有するリチウムニッケル系複合酸化物を含む正極活物質を含む正極、電解質層および負極により単電池層が構成され、当該単電池層が3層以上積層されたリチウムイオン二次電池において、
積層方向中央部に位置する単電池層の正極の内部抵抗が、積層方向外側に位置する単電池層の正極の内部抵抗より高いことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
General formula: Li a Ni b M c Co d O 2 ( In the formula, a, b, c, d is, 0.9 ≦ a ≦ 1.2,0 <b <1,0 <c ≦ 0. 5, 0 <d ≦ 0.5, b + c + d = 1, M is at least 1 selected from the group consisting of Mn, Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr and Cr Lithium in which a single battery layer is composed of a positive electrode including a positive electrode active material including a lithium nickel-based composite oxide having a composition represented by the following formula: an electrolyte layer and a negative electrode, and three or more single battery layers are laminated In ion secondary batteries,
A lithium ion secondary battery characterized in that the internal resistance of the positive electrode of the single battery layer located in the center in the stacking direction is higher than the internal resistance of the positive electrode of the single battery layer positioned outside in the stacking direction.
前記正極の面積は、160000mm以上であることを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein an area of the positive electrode is 160000 mm 2 or more. 前記積層方向中央部に位置する単電池の正極の抵抗値は、前記積層方向最外層に位置する単電池の正極の内部抵抗に対して1.05〜1.15倍であることを特徴とする請求項1または2記載のリチウムイオン二次電池。   The resistance value of the positive electrode of the unit cell located in the central portion in the stacking direction is 1.05 to 1.15 times the internal resistance of the positive electrode of the unit cell positioned in the outermost layer in the stacking direction. The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2. 前記正極の内部抵抗は、前記正極活物質の厚さが部分的に薄くなる凹部構造の穴を形成することにより調整しており、前記穴の数が前記積層方向中央部に位置する単電池層の正極活物質よりも前記積層方向外側に位置する単電池層の正極活物質の方が多くなるようにしていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のリチウムイオン二次電池。   The internal resistance of the positive electrode is adjusted by forming a hole having a concave structure in which the thickness of the positive electrode active material is partially reduced, and the number of the holes is a single cell layer located at the center in the stacking direction 4. The lithium ion secondary material according to claim 1, wherein the positive electrode active material of the single cell layer positioned on the outer side in the stacking direction is larger than the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery. Next battery. 前記積層方向中央部に位置する単電池層の正極活物質に形成した前記穴のピッチよりも、前記積層方向外側に位置する単電池層の正極活物質に形成した前記穴のピッチの方が狭いことを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。   The pitch of the holes formed in the positive electrode active material of the single cell layer positioned on the outer side in the stacking direction is narrower than the pitch of the holes formed in the positive electrode active material of the single cell layer positioned in the center in the stacking direction. The lithium ion secondary battery according to claim 4. 前記積層方向外側に位置する単電池層の正極活物質に形成した前記穴のピッチと前記積層方向中央部に位置する単電池層の正極活物質に形成した前記穴のピッチとの比が、0.75〜0.95であることを特徴とする請求項4または5に記載のリチウムイオン二次電池。   The ratio of the pitch of the holes formed in the positive electrode active material of the single cell layer positioned outside the stacking direction to the pitch of the holes formed in the positive electrode active material of the single cell layer positioned in the center in the stacking direction is 0. The lithium ion secondary battery according to claim 4 or 5, wherein the lithium ion secondary battery is .75 to 0.95. 前記穴のピッチをW、前記正極活物質の膜厚をdとするとき、前記穴は、W/d<2.5を満たすことを特徴とする請求項4〜5のいずれか一つに記載のリチウムイオン二次電池。   6. The hole according to claim 4, wherein when the pitch of the holes is W and the film thickness of the positive electrode active material is d, the holes satisfy W / d <2.5. Lithium ion secondary battery. 前記積層方向中央部に位置する単電池層の正極は、外枠状の領域と前記外枠状の領域によって取り囲まれた内側領域に分かれており、前記内側領域は前記外枠状の領域より内部抵抗が高いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のリチウムイオン二次電池。   The positive electrode of the single cell layer located at the central portion in the stacking direction is divided into an outer frame-shaped region and an inner region surrounded by the outer frame-shaped region, and the inner region is more internal than the outer frame-shaped region. The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the resistance is high. 前記b、cおよびdが、0.49≦b≦0.51、0.29≦c≦0.31、0.19
≦d≦0.21であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載のリチウムイオン二次電池。
The b, c and d are 0.49 ≦ b ≦ 0.51, 0.29 ≦ c ≦ 0.31, 0.19.
<= D <= 0.21, The lithium ion secondary battery as described in any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.
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