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JP2017168359A - Electrode for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery including the same, and battery pack - Google Patents

Electrode for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery including the same, and battery pack Download PDF

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JP2017168359A
JP2017168359A JP2016053989A JP2016053989A JP2017168359A JP 2017168359 A JP2017168359 A JP 2017168359A JP 2016053989 A JP2016053989 A JP 2016053989A JP 2016053989 A JP2016053989 A JP 2016053989A JP 2017168359 A JP2017168359 A JP 2017168359A
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active material
nonaqueous electrolyte
electrolyte battery
current collector
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JP2016053989A
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美穂 村松
Yoshio Muramatsu
美穂 村松
松野 真輔
Shinsuke Matsuno
真輔 松野
久保木 貴志
Takashi Kuboki
貴志 久保木
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

【課題】活物質層と集電体が十分な結着性を有し、高い充放電サイクル特性を示す非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パックを提供する。【解決手段】実施形態の非水電解質電池用電極は、集電体と、前記集電体上に形成され、活物質を含有する活物質層と、を持つ。前記集電体は、銅または銅合金からなる基体と、該基体の表面を覆い、前記銅または前記銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とを持つ。前記銅または前記銅合金からなる基体は、X線光電子分光分析で930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が2eV〜5eVである。【選択図】図1Provided are an electrode for a non-aqueous electrolyte battery having an active material layer and a current collector having sufficient binding properties and exhibiting high charge-discharge cycle characteristics, a non-aqueous electrolyte battery including the electrode, and a battery pack. An electrode for a non-aqueous electrolyte battery according to an embodiment includes a current collector and an active material layer formed on the current collector and containing an active material. The current collector has a base made of copper or a copper alloy, and a coating covering the surface of the base and made of an oxide and a carbonate of the copper or the copper alloy. The substrate made of the copper or the copper alloy has a maximum peak half-width of 930 eV to 938 eV of 2 eV to 5 eV in X-ray photoelectron spectroscopy. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パックに関する。   Embodiments described herein relate generally to a nonaqueous electrolyte battery electrode, a nonaqueous electrolyte battery including the electrode, and a battery pack.

近年、モバイル電子機器が急速に普及している。また、これらの機器が高性能化するに伴って、これらの機器に備えられる二次電池の高出力化、高エネルギー密度化が求められている。また、二次電池は、環境保護や石油代替エネルギーを目的として、電気自動車(EV)等の車両への展開も期待されている。そして、二次電池としては、アルカリ二次電池(Ni−MH電池)、リチウム化合物を用いた非水電解質二次電池(リチウムイオン二次電池)等が実用化されている。   In recent years, mobile electronic devices have become widespread. Further, as these devices become more sophisticated, there is a demand for higher output and higher energy density of secondary batteries provided in these devices. Secondary batteries are also expected to be deployed in vehicles such as electric vehicles (EVs) for the purpose of environmental protection and alternative energy for oil. And as a secondary battery, the alkaline secondary battery (Ni-MH battery), the nonaqueous electrolyte secondary battery (lithium ion secondary battery) using the lithium compound, etc. are put into practical use.

非水電解質電池に用いられる電極は、集電体と、その集電体上に形成される活物質層と、を備えている。活物質層は、活物質とバインダーを含む。バインダーには、活物質同士、および活物質と集電体の結着性、並びに電気化学的安定性等の特性が求められている。さらに、電池の高容量化のためには、バインダーには、少ない添加量でこれらの特性を満足することが求められる。バインダーは、その構造中にフッ素等の極性の高い元素、またはケトンやエステルに代表されるカルボニル基、カルボン酸やその塩に代表されるカルボキシル基等の極性基が導入されていることが多い。これら極性の高い元素、もしくは極性基は、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の極性溶媒や水等に対して溶解性を高める等の影響を与える。さらに、これら極性の高い元素、もしくは極性基は、活物質や集電体の銅箔表面との結着力にも大きく影響する。   An electrode used for a nonaqueous electrolyte battery includes a current collector and an active material layer formed on the current collector. The active material layer includes an active material and a binder. Binders are required to have properties such as active materials, binding properties between the active material and the current collector, and electrochemical stability. Furthermore, in order to increase the capacity of the battery, the binder is required to satisfy these characteristics with a small addition amount. In the binder, a polar element such as a highly polar element such as fluorine or a carbonyl group typified by a ketone or an ester or a carboxyl group typified by a carboxylic acid or a salt thereof is often introduced into the structure. These highly polar elements or polar groups have effects such as increasing the solubility in polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), water, and the like. Further, these highly polar elements or polar groups greatly affect the binding force of the active material and current collector to the copper foil surface.

通常、銅箔は、成形後にCuO被膜が形成され、その膜厚は放置時間とともに対数関数的に増加する。この銅箔表面のCuO被膜と、カルボニル基やカルボキシル基とは、静電気力で結着すると考えられる。集電体として用いられる銅箔に要求される特性の1つとしては、活物質層との結着性が挙げられる。集電体の活物質層に対する結着性は、二次電池のサイクル特性に大きく影響する。銅箔の表面との結着性に劣る活物質層は、銅箔をサイジングしたり、折り曲げたり、巻回した場合に、銅箔から剥離、脱落する。そのため、目的の性能が得られず、耐久性や寿命が低下することがある。また、活物質層の厚さが不均一であると、活物質層における厚さが不均一な部分でリチウムが析出してデンドライトが発生する。これにより、短絡が生じやすくなり、短時間で電池を充電することが難しい。銅箔と活物質層の結着性を改善する一般的な方法としては、銅箔の表面を粗化処理し、 物理的に改善する方法が挙げられる。しかし、この場合も、酸化した銅箔表面(CuO)とバインダーの極性基との静電気力による結着であるため、結着性が不十分であり、充放電サイクル特性に課題があった。 Usually, a Cu 2 O film is formed on a copper foil after molding, and the film thickness increases logarithmically with standing time. It is considered that the Cu 2 O film on the surface of the copper foil and the carbonyl group or carboxyl group are bound by electrostatic force. One of the characteristics required for the copper foil used as the current collector is its binding property with the active material layer. The binding property of the current collector to the active material layer greatly affects the cycle characteristics of the secondary battery. The active material layer inferior in binding property to the surface of the copper foil is peeled off and dropped from the copper foil when the copper foil is sized, bent or wound. Therefore, the target performance cannot be obtained, and the durability and life may be reduced. Further, if the thickness of the active material layer is non-uniform, lithium is deposited at a portion where the thickness of the active material layer is non-uniform, and dendrites are generated. Thereby, it becomes easy to produce a short circuit and it is difficult to charge a battery in a short time. As a general method for improving the binding property between the copper foil and the active material layer, there is a method in which the surface of the copper foil is roughened and physically improved. However, also in this case, since the binding is caused by electrostatic force between the oxidized copper foil surface (Cu 2 O) and the polar group of the binder, the binding property is insufficient, and there is a problem in the charge / discharge cycle characteristics. .

特開2012−94354号公報JP 2012-94354 A 特開2008−60060号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-60060

本発明が解決しようとする課題は、活物質層と集電体が十分な結着性を有し、高い充放電サイクル特性を示す非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パックを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that the active material layer and the current collector have sufficient binding properties and exhibit high charge / discharge cycle characteristics, a non-aqueous electrolyte battery electrode, and a non-aqueous electrolyte battery including the same It is to provide a battery pack.

実施形態の非水電解質電池用電極は、集電体と、前記集電体上に形成され、活物質を含有する活物質層と、を持つ。
前記集電体は、銅または銅合金からなる基体と、該基体の表面を覆い、前記銅または前記銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とを持つ。
前記銅または前記銅合金からなる基体は、X線光電子分光分析(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)で930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が2eV〜5eVである。
The electrode for a nonaqueous electrolyte battery of the embodiment includes a current collector and an active material layer formed on the current collector and containing an active material.
The current collector has a base made of copper or a copper alloy and a film made of an oxide and a carbonate of the copper or the copper alloy that covers the surface of the base.
The half-width of the maximum peak of 930 eV to 938 eV is 2 eV to 5 eV in the base made of copper or the copper alloy by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

第1の実施形態に係る非水電解質電池用電極の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electrode for nonaqueous electrolyte batteries which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る非水電解質電池を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nonaqueous electrolyte battery which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る非水電解質電池を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nonaqueous electrolyte battery which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る非水電解質電池を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nonaqueous electrolyte battery which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る非水電解質電池を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nonaqueous electrolyte battery which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る電池パックを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the battery pack which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る電池パックを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the battery pack which concerns on 3rd Embodiment. 実施例1、2、比較例1、2におけるXPS測定の結果を示すスペクトルである。It is a spectrum which shows the result of the XPS measurement in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.

以下、実施形態の非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パックを、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an electrode for a nonaqueous electrolyte battery, a nonaqueous electrolyte battery including the electrode, and a battery pack according to the embodiment will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
第1の実施形態では、集電体と、この集電体上に形成される、活物質を含有する活物質層と、を備える非水電解質電池用電極(以下、「電極」と略すこともある。)が提供される。
(First embodiment)
In the first embodiment, a non-aqueous electrolyte battery electrode (hereinafter, abbreviated as “electrode”) including a current collector and an active material layer containing an active material formed on the current collector. Is provided).

以下、図1を参照しながら、本実施形態に係る非水電解質電池用電極を、さらに詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る非水電解質電池用電極の概略構成を示す断面図である。
本実施形態に係る非水電解質電池用電極10は、図1に示すように、シート状の集電体11と、活物質層12とを含む。この非水電解質電池用電極10は、例えば、後述する非水電解質電池の負極として用いられる。
活物質層12は、集電体11の少なくとも一方の面11aに形成され、活物質を含む非水電解質電池用電極材料(以下、「電極材料」と略すこともある。)と、カルボニル基、カルボキシル基およびその塩を構成単位として含む高分子のうち少なくとも1種からなるバインダー(結着剤) と、導電剤とを含む層である。すなわち、活物質層12は、電極材料が、集電体11の少なくとも一方の面11aに担持されてなる層である。
バインダーは、活物質層12を構成する電極材料同士の隙間を埋めて、電極材料同士、または、電極材料と導電剤を結着させ、また、集電体11と活物質層12とを接合する。導電剤は、任意成分である。なお、活物質層12は、集電体11の他方の面11bにも形成されていてもよい。
Hereinafter, the electrode for a nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a nonaqueous electrolyte battery electrode according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the nonaqueous electrolyte battery electrode 10 according to the present embodiment includes a sheet-like current collector 11 and an active material layer 12. This nonaqueous electrolyte battery electrode 10 is used, for example, as a negative electrode of a nonaqueous electrolyte battery to be described later.
The active material layer 12 is formed on at least one surface 11a of the current collector 11, and includes an electrode material for a nonaqueous electrolyte battery containing an active material (hereinafter also abbreviated as “electrode material”), a carbonyl group, It is a layer containing a conductive material and a binder (binder) composed of at least one of polymers containing a carboxyl group and a salt thereof as a structural unit. That is, the active material layer 12 is a layer in which an electrode material is supported on at least one surface 11 a of the current collector 11.
The binder fills a gap between the electrode materials constituting the active material layer 12, binds the electrode materials or the electrode material and the conductive agent, and joins the current collector 11 and the active material layer 12. . The conductive agent is an optional component. Note that the active material layer 12 may also be formed on the other surface 11 b of the current collector 11.

集電体11は、活物質層12と結着する導電性の部材である。集電体11としては、多孔質構造の銅箔か、あるいは無孔の銅箔が用いられる。これら銅箔は、銅または銅合金からなる基体と、この基体の表面を覆い、銅または銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とからなる。銅または銅合金からなる基体は、X線光電子分光分析(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)で930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が2eV〜5eVである。   The current collector 11 is a conductive member that binds to the active material layer 12. As the current collector 11, a copper foil having a porous structure or a non-porous copper foil is used. These copper foils are composed of a base made of copper or a copper alloy and a coating made of an oxide and carbonate of copper or a copper alloy covering the surface of the base. A substrate made of copper or a copper alloy has a half-width of a maximum peak of 930 eV to 938 eV of 2 eV to 5 eV in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

本実施形態におけるX線光電子分光分析(XPS)の方法は下記の通りである。
X線光電子分光分析装置(商品名:Quantum−2000、PHI社製)
X線源/出力/分析領域:単結晶分光AlKα線/40W/直径200μm
Pass Energy:Wide Scan−187.85eV(1.60eV/Step)、Narrow Scan−58.70eV(0.125eV/Step)
帯電中和銃:Ar、e共に使用
ジオメトリ:θ=45°(θ:試料表面と検出器との角度)
この条件でCu2pのXPSスペクトルから半値幅を算出するが、測定は上記の測定条件と同等の条件でもよい。
The method of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in this embodiment is as follows.
X-ray photoelectron spectrometer (trade name: Quantum-2000, manufactured by PHI)
X-ray source / output / analysis region: single crystal spectrum AlKα ray / 40 W / diameter 200 μm
Pass Energy: Wide Scan-187.85 eV (1.60 eV / Step), Narrow Scan-58.70 eV (0.125 eV / Step)
Charge neutralizing gun: used for both Ar + and e Geometry: θ = 45 ° (θ: angle between sample surface and detector)
Under this condition, the full width at half maximum is calculated from the XPS spectrum of Cu 2p , but the measurement may be performed under the same conditions as the above measurement conditions.

銅箔としては、電解銅箔、圧延銅箔、電解銅合金箔、圧延銅合金箔等が用いられる。
これらの銅箔は、通常、最表面に酸化銅(CuO)被膜が形成されている。酸化銅被膜のみが形成されている場合、上記の測定条件によるXPS測定では、933eVにCu2p由来のピークが見られ、半値幅は約1.6eVの鋭いピークとなる。
銅箔を、湿度10%〜100%、好ましくは50%〜100%、温度45℃〜100℃、好ましくは60℃〜80℃の環境下で1週間貯蔵する表面処理を行う。その後、その表面についてXPS測定を行うと、933eVの高エネルギー側、約935eVにピークが発現し始め、930eV〜938eVの範囲でブロードなピークとなる。この約935eVのピークは、銅の炭酸(CuCO)塩由来のピークである。
As the copper foil, electrolytic copper foil, rolled copper foil, electrolytic copper alloy foil, rolled copper alloy foil or the like is used.
These copper foils usually have a copper oxide (Cu 2 O) film formed on the outermost surface. When only the copper oxide film is formed, in XPS measurement under the above measurement conditions, a peak derived from Cu 2p is observed at 933 eV, and the half-value width is a sharp peak of about 1.6 eV.
A surface treatment is performed in which the copper foil is stored for 1 week in an environment of humidity 10% to 100%, preferably 50% to 100%, temperature 45 ° C to 100 ° C, preferably 60 ° C to 80 ° C. Thereafter, when XPS measurement is performed on the surface, a peak starts to appear at about 935 eV on the high energy side of 933 eV, and becomes a broad peak in the range of 930 eV to 938 eV. This peak of about 935 eV is a peak derived from a copper carbonate (CuCO 3 ) salt.

上記の表面処理は、大気雰囲気下で行うことも可能であるが、大気雰囲気よりも炭酸(CO)濃度が高い雰囲気下で貯蔵すると、さらに早く行うことができる。しかし、炭酸膜濃度を高くしても水がないと銅箔の表面に銅の炭酸(炭酸銅:CuCO)からなる被膜(炭酸銅被膜)が形成しない。炭酸銅(CuCO)は、カルボニル基やカルボキシル基と強く結び付く。その結びつきは、酸化銅(CuO)との間に起こる静電気力ではなく、炭酸銅(CuCO)のOとカルボキシル基のOHとの間で水素結合することや、炭酸銅のCとカルボニル基やカルボキシル基のCと共有結合すること等による。従って、バインダーとして、カルボニル基やカルボキシル基およびその塩を構成単位として含む高分子を用いると高い結着性を得ることができ、サイクル特性が向上する。また、上記の表面処理をさらに長時間行うと、炭酸銅被膜がさらに厚くなる。 The surface treatment can be performed in an air atmosphere, but can be performed more quickly when stored in an atmosphere having a higher carbonic acid (CO 2 ) concentration than the air atmosphere. However, even if the carbonate film concentration is increased, if there is no water, a film (copper carbonate film) made of copper carbonate (copper carbonate: CuCO 3 ) is not formed on the surface of the copper foil. Copper carbonate (CuCO 3 ) is strongly bound to a carbonyl group and a carboxyl group. The bond is not an electrostatic force generated between copper oxide (CuO 2 ) but hydrogen bonding between O of copper carbonate (CuCO 3 ) and OH of carboxyl group, or C and carbonyl group of copper carbonate. Or by covalent bonding with C of the carboxyl group. Therefore, when a polymer containing a carbonyl group, a carboxyl group or a salt thereof as a structural unit is used as a binder, high binding properties can be obtained, and cycle characteristics are improved. Further, when the surface treatment is performed for a longer time, the copper carbonate coating becomes thicker.

炭酸銅被膜の厚さは、0.5nm以上であることが好ましく、0.5nm以上5nm以下であることがより好ましい。
炭酸銅被膜の厚さが5nmを超えると、933eVのピークが消失して935eVのみのピークになり、930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が2eVよりも小さくなる。
The thickness of the copper carbonate coating is preferably 0.5 nm or more, and more preferably 0.5 nm or more and 5 nm or less.
When the thickness of the copper carbonate film exceeds 5 nm, the peak at 933 eV disappears and becomes a peak only at 935 eV, and the full width at half maximum of the maximum peak at 930 eV to 938 eV is smaller than 2 eV.

銅の炭酸塩は、通称、緑青と呼ばれるもので、その物理的強度は弱い。そのため、炭酸銅被膜が厚過ぎると、銅箔強度が弱くなる。また、炭酸銅被膜が厚くなると、銅箔の抵抗の増加にもなる。また、炭酸銅被膜が厚くなり、銅箔の表面を全て覆って、銅箔の表面全面がバインダーと共有結合すると、充放電による活物質の膨張収縮に銅箔が追従できなくなる。その結果、銅箔の表面とバインダーとの共有結合が切れて、銅箔から活物質層が剥がれたり、銅箔や活物質層に割れが生じたりする。このため、弱い静電気力で活物質層と結着する酸化物を銅箔表面に残こすことで、体積の膨張収縮による銅箔と活物質層のズレを緩和しながらも、活物質層と銅箔の結着力を保つことができる。   Copper carbonate is commonly called patina, and its physical strength is weak. Therefore, if the copper carbonate film is too thick, the copper foil strength is weakened. Moreover, when the copper carbonate coating becomes thick, the resistance of the copper foil increases. In addition, when the copper carbonate coating becomes thick and covers the entire surface of the copper foil, and the entire surface of the copper foil is covalently bonded to the binder, the copper foil cannot follow the expansion and contraction of the active material due to charge and discharge. As a result, the covalent bond between the surface of the copper foil and the binder is cut, and the active material layer is peeled off from the copper foil, or the copper foil and the active material layer are cracked. For this reason, by leaving an oxide that binds to the active material layer with a weak electrostatic force on the surface of the copper foil, the displacement of the copper foil and the active material layer due to volume expansion and contraction is alleviated, but the active material layer and the copper The binding power of the foil can be maintained.

上述のように酸化物や炭酸塩で覆われた銅箔は、バインダーのカルボニル基やカルボキシル基との間に高い結着力を有し、活物質の膨張収縮に柔軟である。そのため、前記の銅箔は、活物質としては、充放電で体積の膨張収縮が大きいもの、例えば、Siを含む負極活物質にも適する。   As described above, the copper foil covered with the oxide or carbonate has a high binding force between the carbonyl group and the carboxyl group of the binder, and is flexible to the expansion and contraction of the active material. Therefore, the copper foil is also suitable as an active material for a material having a large volume expansion / contraction due to charge / discharge, for example, a negative electrode active material containing Si.

活物質層12の厚さは、10μm以上150μm以下であることが好ましく、10μm以上100μm以下であることがより好ましい。したがって、活物質層12が、集電体11の一方の面11aおよび他方の面11bに形成されている場合、活物質層12の合計の厚さは、20μm以上300μm以下となる。   The thickness of the active material layer 12 is preferably 10 μm or more and 150 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 100 μm or less. Therefore, when the active material layer 12 is formed on the one surface 11a and the other surface 11b of the current collector 11, the total thickness of the active material layer 12 is 20 μm or more and 300 μm or less.

活物質層12に含まれる電極材料は、ケイ素粒子、ケイ素酸化物粒子、ケイ素含有合金粒子、スズ粒子、スズ酸化物粒子およびスズ含有合金粒子からなる群から選択される少なくとも1種の活物質と、炭素質物とを含む複合体である。
本実施形態におけるケイ素酸化物とは、SiO(0<x≦2)で表されるものである。本実施形態において、電極材料は、ケイ素粒子とケイ素酸化物粒子からなる複合粒子が、炭素質物中に分散してなる複合体が好適である。
The electrode material included in the active material layer 12 includes at least one active material selected from the group consisting of silicon particles, silicon oxide particles, silicon-containing alloy particles, tin particles, tin oxide particles, and tin-containing alloy particles. And a carbonaceous material.
The silicon oxide in this embodiment is represented by SiO x (0 <x ≦ 2). In the present embodiment, the electrode material is preferably a composite in which composite particles composed of silicon particles and silicon oxide particles are dispersed in a carbonaceous material.

活物質が、ケイ素粒子とケイ素酸化物粒子からなる複合粒子である場合、前記の複合体は、この複合粒子と、炭素質物とを含む。より詳細には、複合体は、複数の複合粒子が炭素質物で被覆された構造をなしている。なお、複合体は、1つの複合粒子が炭素質物で被覆された構造をなしていてもよい。また、複合粒子は、その一部が複合体の外部に露出していてもよい。   When the active material is composite particles composed of silicon particles and silicon oxide particles, the composite includes the composite particles and a carbonaceous material. More specifically, the composite has a structure in which a plurality of composite particles are coated with a carbonaceous material. The composite may have a structure in which one composite particle is coated with a carbonaceous material. Further, a part of the composite particles may be exposed to the outside of the composite.

複合粒子は、リチウムとケイ素粒子からなる複合酸化物を含んでいてもよい。   The composite particles may contain a composite oxide composed of lithium and silicon particles.

複合粒子は、リチウムの吸蔵と放出を繰り返すたびに体積変化を生じるため、できるかぎり微細であることが好ましい。
複合粒子の平均一次粒子径は、5nm以上500nm以下であることが好ましい。
The composite particles are preferably as fine as possible because volume changes occur each time lithium insertion and extraction are repeated.
The average primary particle size of the composite particles is preferably 5 nm or more and 500 nm or less.

本実施形態において、複合粒子の平均一次粒子径は、以下のような測定方法によって測定されたものと定義する。
活物質層内の微細組織を観察するために、活物質層の一部を薄片加工し、イオンミリング装置等を用いて観察部をさらに薄く加工する。透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscopy)により、活物質層を構成する複合体の内部を倍率200,000倍以上で観察(ケイ素酸化物の場合は、20,000倍程度から)する。そして、視野の対角線上にある少なくとも10個以上の粒子を選んで、その長径と短径を測定し、長径と短径を平均化した平均値を平均一次粒子径とする。
In this embodiment, the average primary particle diameter of the composite particles is defined as that measured by the following measurement method.
In order to observe the fine structure in the active material layer, a part of the active material layer is processed into a thin piece, and the observation part is processed further thinly using an ion milling device or the like. The inside of the composite constituting the active material layer is observed at a magnification of 200,000 times or more (from about 20,000 times in the case of silicon oxide) with a transmission electron microscope (TEM). Then, at least 10 or more particles on the diagonal line of the visual field are selected, the major axis and minor axis are measured, and the average value obtained by averaging the major axis and minor axis is defined as the average primary particle diameter.

炭素質物は、非晶質の炭素相であることが好ましい。炭素質物の材料については、後述する。
炭素質物は、導電剤を含んでいてもよい。導電剤としては、結晶性の高い黒鉛やカーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等の炭素材料や、アセチレンブラック等の微粒子が好適に用いられる。
また、炭素質物は、10nm以上1μm以下程度の微細な気孔を内包していてもよい。
The carbonaceous material is preferably an amorphous carbon phase. The carbonaceous material will be described later.
The carbonaceous material may contain a conductive agent. As the conductive agent, carbon materials such as highly crystalline graphite, carbon nanofibers, and carbon nanotubes, and fine particles such as acetylene black are preferably used.
The carbonaceous material may contain fine pores of about 10 nm to 1 μm.

バインダーとしては、カルボニル基、カルボキシル基およびその塩を構成単位として含む高分子のうち少なくとも1種が用いられる。具体的には、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、カルボン酸の塩、エステル、アミドおよび酸無水物等から選ばれる少なくとも1種である。これらは、例えば、ポリビニルメチルケトン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、CMC(カルボキシメチルセルロース)、アルギン酸、ポリエステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66など)、無水マレイン酸−酢酸ビニル、無水マレイン酸−スチレン等を使用することができる。これら高分子は、1種類で用いることもできるし、複数種類の元素を用いてもよい。好ましくは、ポリアクリル酸ナトリウムが用いられる。   As the binder, at least one kind of polymer including a carbonyl group, a carboxyl group, and a salt thereof as a structural unit is used. Specifically, it is at least one selected from aldehydes, ketones, carboxylic acids, carboxylic acid salts, esters, amides, acid anhydrides, and the like. These include, for example, polyvinyl methyl ketone, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, CMC (carboxymethylcellulose), alginic acid, polyester, polymethyl methacrylate, polyamide (nylon 6, nylon 66, etc.), maleic anhydride-vinyl acetate, Maleic anhydride-styrene or the like can be used. These polymers can be used alone or in combination of a plurality of elements. Preferably, sodium polyacrylate is used.

次に、電極10の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the electrode 10 will be described.

(複合化処理)
活物質粒子を、有機材料と混合し、その混合物を炭化熱処理することにより、活物質粒子と、有機材料とを複合化し、活物質粒子と、有機材料とを含む複合化物を調製する。このとき、上述の導電剤を添加してもよい。
有機材料としては、グラファイト、コークス、低温焼成炭、ピッチ等の炭素材料および炭素前駆体からなる群から選択される少なくとも1種が用いられる。ピッチ等の加熱により溶融する材料は、力学的なミル処理中に溶融して複合化が良好に進み難いため、有機材料としては、グラファイトやコークス等の溶融しない材料を用いることが好ましい。
(Composite processing)
The active material particles are mixed with an organic material, and the mixture is subjected to a carbonization heat treatment, whereby the active material particles and the organic material are combined to prepare a composite including the active material particles and the organic material. At this time, the above-mentioned conductive agent may be added.
As the organic material, at least one selected from the group consisting of carbon materials such as graphite, coke, low-temperature calcined charcoal, pitch, and carbon precursors is used. A material that is melted by heating, such as pitch, is not easily melted during mechanical milling and cannot be easily combined. Therefore, it is preferable to use a non-melting material such as graphite or coke as the organic material.

液相における混合攪拌処理により、活物質粒子と、有機材料とを複合化する方法を説明する。混合攪拌処理には、例えば、各種攪拌装置、ボールミル、ビーズミル装置等が用いられる。混合攪拌処理は、これらの装置の1種のみで行ってもよく、2種以上を組み合わせて用いて行ってもよい。   A method of combining active material particles and an organic material by mixing and stirring in a liquid phase will be described. For the mixing and stirring treatment, for example, various stirring devices, a ball mill, a bead mill device, and the like are used. The mixing and stirring treatment may be performed with only one type of these devices, or may be performed using a combination of two or more types.

活物質粒子と、有機材料および導電剤との複合化は、これらの材料をより均一に分散するために、分散媒中における液相混合により行うことが好ましい。
分散媒としては、有機溶媒、水等が用いられるが、活物質粒子および有機材料との親和性に優れる液体を用いることが好ましい。このような分散媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドが挙げられる。
The composite of the active material particles, the organic material and the conductive agent is preferably performed by liquid phase mixing in a dispersion medium in order to disperse these materials more uniformly.
As the dispersion medium, an organic solvent, water, or the like is used, but it is preferable to use a liquid having excellent affinity with the active material particles and the organic material. Examples of such a dispersion medium include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylacetamide, dimethylformamide, and dimethyl sulfoxide.

有機材料の1種である炭素前駆体としては、活物質粒子と均一に混合するために、混合段階で液体あるいは分散媒に可溶であるものが好ましく、液体であり、容易に重合可能なモノマーあるいはオリゴマーであることがより好ましい。炭素前駆体としては、例えば、フラン樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルアルコール、スクロース等の有機材料が挙げられる。   As a carbon precursor which is a kind of organic material, in order to uniformly mix with active material particles, a carbon precursor that is soluble in a liquid or a dispersion medium in a mixing stage is preferable. Or it is more preferable that it is an oligomer. Examples of the carbon precursor include furan resin, xylene resin, ketone resin, amino resin, melamine resin, urea resin, aniline resin, urethane resin, polyimide resin, polyester resin, phenol resin, resole resin, polyvinyl alcohol, and sucrose. Organic materials are mentioned.

上記の材料を液相で混合し、その混合物を固化あるいは乾燥して、活物質粒子と、有機材料とを含む複合化物を作製した後、その複合化物を炭化焼成して、活物質粒子と、炭素質物との複合体を形成する。   The above materials are mixed in a liquid phase, and the mixture is solidified or dried to produce a composite containing active material particles and an organic material, and then the composite is carbonized and fired to obtain active material particles, Forms a complex with carbonaceous material.

(炭化焼成処理)
上記の複合化物の炭化焼成は、例えば、アルゴン(Ar)等の不活性な雰囲気下にて行なわれる。複合化物の炭化焼成時の雰囲気は、不活性な雰囲気に限定されず、水素を含むアルゴン等の混合雰囲気であってもよい。
上記の複合化物を炭化焼成する温度は、複合化物に含まれる有機材料の熱分解温度に応じて適宜調整されるが、700℃以上1200℃以下であることが好ましい。
炭化焼成する温度が1200℃を超えると、必要以上に、ケイ素系粒子と有機材料による炭化ケイ素化反応が進んでしまい、充放電容量が大きく低下してしまうため好ましくない。
焼成時間は、10分以上12時間以下であることが好ましい。
(Carbonization firing process)
The carbonization firing of the composite is performed in an inert atmosphere such as argon (Ar). The atmosphere at the time of carbonization firing of the composite is not limited to an inert atmosphere, and may be a mixed atmosphere such as argon containing hydrogen.
The temperature for carbonizing and firing the composite is appropriately adjusted according to the thermal decomposition temperature of the organic material contained in the composite, but is preferably 700 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower.
If the temperature for carbonization and firing exceeds 1200 ° C., the siliconization reaction by the silicon-based particles and the organic material proceeds more than necessary, which is not preferable because the charge / discharge capacity is greatly reduced.
The firing time is preferably 10 minutes to 12 hours.

以上のような合成方法により、本実施形態における電極材料が得られる。
炭化焼成後の生成物(電極材料)は、各種ミル、粉砕装置、グラインダー等を用いて、粒径、比表面積等を所定の範囲に調整してもよい。
このような電極材料を用いることにより、初期放電容量と初回充放電効率を高めることができ、エネルギー密度に優れた非水電解質電池を実現することができる。
The electrode material in this embodiment can be obtained by the synthesis method as described above.
The product (electrode material) after the carbonization firing may be adjusted to a predetermined range in particle size, specific surface area, etc. using various mills, pulverizers, grinders and the like.
By using such an electrode material, the initial discharge capacity and the initial charge / discharge efficiency can be increased, and a nonaqueous electrolyte battery excellent in energy density can be realized.

(活物質層の形成)
上述のような方法で作製した電極材料を用いて、上述の電極10を作製する。
まず、電極材料およびバインダーを、前記の溶媒に懸濁してスラリーを調製する。ここで、必要に応じて、導電剤を添加して、スラリーを調製する。
スラリーにおける電極材料と、バインダーと、導電剤との配合比は、質量比で、40〜95:2〜25:0〜50であることが好ましい。
(Formation of active material layer)
The electrode 10 described above is manufactured using the electrode material manufactured by the method described above.
First, a slurry is prepared by suspending an electrode material and a binder in the solvent. Here, if necessary, a conductive agent is added to prepare a slurry.
The mixing ratio of the electrode material, the binder, and the conductive agent in the slurry is preferably 40 to 95: 2 to 25: 0 to 50 by mass ratio.

次いで、集電体11の少なくとも一方の面11aに、スラリーを塗布し、乾燥して、電極材料を含む塗膜を形成する。
その後、集電体11上に形成された塗膜を圧延することにより、活物質層12が形成される。
Next, the slurry is applied to at least one surface 11a of the current collector 11 and dried to form a coating film containing an electrode material.
Thereafter, the active material layer 12 is formed by rolling the coating film formed on the current collector 11.

また、活物質、導電剤および結着剤を含む混合物をペレット状に成形して、このペレット状の混合物を、集電体11の少なくとも一方の面11aに配置して、活物質層12を形成してもよい。
以上により、電極10が得られる。
In addition, a mixture containing an active material, a conductive agent, and a binder is formed into a pellet, and the pellet-like mixture is disposed on at least one surface 11 a of the current collector 11 to form an active material layer 12. May be.
Thus, the electrode 10 is obtained.

本実施形態に係る非水電解質電池用電極10によれば、集電体11としては、銅または銅合金からなる基体と、この基体の表面を覆い、銅または銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とからなり、銅または銅合金からなる基体は、X線光電子分光分析(XPS)で930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が2eV〜5eVであるもの用いる。これにより、活物質層12と集電体11が十分な結着性を有し、高い充放電サイクル特性を示す非水電解質電池用電極が得られる。   According to the nonaqueous electrolyte battery electrode 10 according to the present embodiment, the current collector 11 includes a base made of copper or a copper alloy, and covers the surface of the base, and is made of an oxide and carbonate of copper or copper alloy. The base made of copper or a copper alloy having a maximum half-value width of 930 eV to 938 eV by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is 2 eV to 5 eV. Thereby, the electrode for nonaqueous electrolyte batteries which the active material layer 12 and the electrical power collector 11 have sufficient binding property, and shows a high charging / discharging cycle characteristic is obtained.

(第2の実施形態)
第2の実施形態では、上述の第1の実施形態に係る電極からなる負極と、正極と、非水電解質と、セパレータと、外装材と、を含む非水電解質電池が提供される。
より具体的には、本実施形態に係る非水電解質電池は、外装材と、外装材内に収納された正極と、外装材内において、正極と空間的に離間して、セパレータを介して収納された負極と、外装材内に充填された非水電解質と、を含む。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a nonaqueous electrolyte battery including a negative electrode including the electrode according to the first embodiment, a positive electrode, a nonaqueous electrolyte, a separator, and an exterior material is provided.
More specifically, the nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment includes an exterior material, a positive electrode accommodated in the exterior material, and a spatially separated from the positive electrode in the exterior material, and is accommodated via a separator. And a non-aqueous electrolyte filled in the exterior material.

以下、本実施形態に係る非水電解質電池として、非水電解質電池の構成部材である負極、正極、非水電解質、セパレータ、外装材について、詳細に説明する。   Hereinafter, as the nonaqueous electrolyte battery according to this embodiment, a negative electrode, a positive electrode, a nonaqueous electrolyte, a separator, and an exterior material that are constituent members of the nonaqueous electrolyte battery will be described in detail.

(1)負極
負極としては、上述の第1の実施形態に係る電極が用いられる。
(1) Negative electrode As the negative electrode, the electrode according to the first embodiment described above is used.

(2)正極
正極は、正極集電体と、この正極集電体の片面もしくは両面に形成され、正極活物質、導電剤および結着剤を含む正極活物質層とを備える。導電剤およびバインダー(結着剤)は、任意成分である。
(2) Positive electrode The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on one or both surfaces of the positive electrode current collector and including a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. The conductive agent and the binder (binder) are optional components.

正極活物質としては、非水電解質電池に用いられる正極活物質であれば特に限定されない。例えば、リチウムとリチウム以外の金属を含む複合酸化物、あるいは、リチウム複合リン酸化合物等が挙げられる。
リチウムとリチウム以外の金属を含む複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属としては、例えば、Fe、Ni、Co、Mn、V、AlおよびCrからなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a positive electrode active material used for a nonaqueous electrolyte battery. For example, a composite oxide containing lithium and a metal other than lithium, a lithium composite phosphate compound, or the like can be given.
Examples of the metal other than lithium contained in the composite oxide containing lithium and a metal other than lithium include at least one selected from the group consisting of Fe, Ni, Co, Mn, V, Al, and Cr.

リチウム以外にMnを含む複合酸化物としては、例えば、LiMn、Li(1+x)Mn(2−x−y)(但し、MはNi、CoおよびFeからなる群から選択される少なくとも1種、0≦x≦0.2、0≦y≦1.1、3.9≦z≦4.1)が用いられる。
リチウム以外にNiを含む複合酸化物としては、例えば、Li(Ni)O(但し、MはCoおよびAlから選択される少なくとも1種、x+y=1、0<x≦1、0≦y<1)が挙げられる。
Examples of the composite oxide containing Mn in addition to lithium include LiMn 2 O 4 , Li (1 + x) Mn (2-xy) M y O z (where M is selected from the group consisting of Ni, Co, and Fe) At least one of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1.1, 3.9 ≦ z ≦ 4.1) is used.
Examples of composite oxides containing Ni in addition to lithium include Li (Ni x M y ) O 2 (where M is at least one selected from Co and Al, x + y = 1, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1).

リチウム以外にVまたはCrを含む複合酸化物としては、例えば、LiVO、LiCrO等が挙げられる。
リチウム複合リン酸化合物としては、例えば、LiCoPO、LiMnPO、LiFePOあるいはLi(Fe)PO (但し、MはCoおよびMnから選択される少なくとも1種、x+y=1、0<x<1)、Li(CoMn)PO (但し、MはFeおよびMnから選択される少なくとも1種、x+y=1、0<x<1)で表される複合リン酸化合物が挙げられる。
Examples of the composite oxide containing V or Cr in addition to lithium include LiVO 2 and LiCrO 2 .
Examples of the lithium composite phosphate compound include LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , LiFePO 4 or Li (Fe x M y ) PO 4 (where M is at least one selected from Co and Mn, x + y = 1, 0 < x <1), Li (Co x Mn y ) PO 4 (wherein M is at least one selected from Fe and Mn, x + y = 1, 0 <x <1). It is done.

これらの中でも、充電終止電圧がLi/Liに対して4.0V以上である正極活物質は、本実施形態による効果が大きいために好ましい。
リチウム以外にMnを含む複合酸化物としては、具体的に、LiMn1.5Ni0.5、LiMn1.5Co0.5、LiMnFeO、LiMn1.5Fe0.5、LiMnCoO、Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O、Li(Ni5/10Co2/10Mn3/10)O、Li(Ni6/10Co2/10Mn2/10)O、Li(Ni8/10Co1/10Mn1/10)O等が挙げられる。
リチウム以外にNiを含む複合酸化物としては、具体的に、LiNiO、LiCo0.5Ni0.5、LiNi0.9Al0.1、LiNi0.8Co0.1Al0.1等が挙げられる。
Among these, a positive electrode active material having a charge end voltage of 4.0 V or higher with respect to Li / Li + is preferable because the effect of the present embodiment is large.
Specific examples of the composite oxide containing Mn in addition to lithium include LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , LiMn 1.5 Co 0.5 O 4 , LiMnFeO 4 , LiMn 1.5 Fe 0.5 O. 4 , LiMnCoO 4 , Li (Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 ) O 2 , Li (Ni 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 ) O 2 , Li (Ni 6/10 Co 2 / 10 Mn 2/10 ) O 2 , Li (Ni 8/10 Co 1/10 Mn 1/10 ) O 2 and the like.
Specific examples of the composite oxide containing Ni in addition to lithium include LiNiO 2 , LiCo 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiNi 0.9 Al 0.1 O 2 , and LiNi 0.8 Co 0.1 Al. 0.1 O 2 etc. are mentioned.

さらに、充電終止電圧がLi/Liに対して4.8V以上である正極活物質は、本実施形態による効果が大きいために好ましい。
このような正極活物質としては、具体的に、LiMn1.5Ni0.5、LiMn1.5Co0.5、LiMn1.5Fe0.5、LiMnCoO、LiMnFeO、Li(CoMn)PO (但し、MはFeおよびMnから選択される少なくとも1種、x+y=1、0<x<1)等が挙げられる。
Furthermore, a positive electrode active material having a charge end voltage of 4.8 V or higher with respect to Li / Li + is preferable because the effect of the present embodiment is great.
Specific examples of the positive electrode active material include LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , LiMn 1.5 Co 0.5 O 4 , LiMn 1.5 Fe 0.5 O 4 , LiMnCoO 4 , and LiMnFeO. 4, Li (Co x Mn y ) PO 4 ( where, M is at least one selected from Fe and Mn, x + y = 1,0 < x <1) , and the like.

正極活物質の形状は、粒子状であることが好ましい。また、粒子状の正極活物質の平均一次粒子径は、1nm〜100μmであることが好ましく、10nm〜30μmであることがより好ましい。
また、粒子状の正極活物質の比表面積は、0.1m/g〜10m/gであることが好ましい。
The shape of the positive electrode active material is preferably particulate. The average primary particle diameter of the particulate positive electrode active material is preferably 1 nm to 100 μm, and more preferably 10 nm to 30 μm.
The specific surface area of the particulate positive electrode active material is preferably 0.1m 2 / g~10m 2 / g.

正極活物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、正極活物質には、導電性高分子材料、ジスルフィド系高分子材料等の有機材料系活物質を混入させてもよい。   A positive electrode active material may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types. The positive electrode active material may be mixed with an organic material active material such as a conductive polymer material or a disulfide polymer material.

導電剤としては、導電性材料でかつ充電時に溶解することがなければ、特に制限されない。導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等の炭素材料、アルミニウムおよびチタンから選択される金属粉材料、導電性セラミクス材料、導電性ガラス材料等が挙げられる。   The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material and does not dissolve during charging. Examples of the conductive agent include carbon materials such as acetylene black, carbon black, and graphite, metal powder materials selected from aluminum and titanium, conductive ceramic materials, and conductive glass materials.

バインダーとしては、フッ素樹脂を用いることが好ましい。中でも、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、クロロフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペンおよびトリフルオロクロロエチレンからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーを主成分とするフッ素樹脂が好ましい。さらに、フッ素樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸リチウムおよびアクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーを含むフッ素樹脂がより好ましい。   As the binder, a fluororesin is preferably used. Among these, a fluororesin mainly containing at least one monomer selected from the group consisting of vinyl fluoride, vinylidene fluoride, chlorofluoroethylene, hexafluoropropene, and trifluorochloroethylene is preferable. Further, the fluororesin is more preferably a fluororesin containing at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid, sodium acrylate, lithium acrylate, and acrylate ester.

正極活物質層における、正極活物質、導電剤およびバインダーの配合割合は、正極活物質が80質量%〜95質量%、導電剤が3質量%〜18質量%、結着剤が2質量%〜7質量%であることが好ましい。   The mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder in the positive electrode active material layer is 80% by mass to 95% by mass for the positive electrode active material, 3% by mass to 18% by mass for the conductive agent, and 2% by mass for the binder. It is preferably 7% by mass.

正極集電体は、正極活物質層と結着する導電性の部材である。正極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板が用いられる。正極集電体としては、アルミニウム箔、または、Mg、Ti、Zn、Fe、CuおよびSiからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金箔が好ましい。   The positive electrode current collector is a conductive member that binds to the positive electrode active material layer. As the positive electrode current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate is used. The positive electrode current collector is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil containing at least one element selected from the group consisting of Mg, Ti, Zn, Fe, Cu and Si.

正極集電体は、正極活物質層と結着する導電性の部材である。正極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板が用いられる。   The positive electrode current collector is a conductive member that binds to the positive electrode active material layer. As the positive electrode current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate is used.

次に、正極の製造方法について説明する。
まず、正極活物質、導電剤およびバインダーを汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製する。
次いで、スラリーを正極集電体上に塗布し、乾燥して正極活物質層を形成した後、プレスを施すことにより正極が得られる。
また、正極は、正極活物質、バインダーおよび必要に応じて配合される導電剤をペレット状に形成して正極活物質層とし、これを正極集電体上に配置することにより作製されてもよい。
Next, the manufacturing method of a positive electrode is demonstrated.
First, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are suspended in a commonly used solvent to prepare a slurry.
Next, the slurry is applied onto a positive electrode current collector, dried to form a positive electrode active material layer, and then subjected to pressing to obtain a positive electrode.
In addition, the positive electrode may be produced by forming a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent blended as necessary into a pellet shape to form a positive electrode active material layer, which is disposed on the positive electrode current collector. .

(3)非水電解質
非水電解質としては、非水電解液、電解質含浸型ポリマー電解質、高分子電解質または無機固体電解質が用いられる。
非水電解液は、非水溶媒(有機溶媒)に電解質を溶解することにより調製される液体状電解液で、電極群中の空隙に保持される。
(3) Non-aqueous electrolyte As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, an electrolyte-impregnated polymer electrolyte, a polymer electrolyte, or an inorganic solid electrolyte is used.
The non-aqueous electrolyte is a liquid electrolyte prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent (organic solvent), and is held in the voids in the electrode group.

非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、メチルアセテート、エチルアセテート、メチルプロピオネート、エチルブチレート、ブチルアセテート、n−プロピルアセテート、イソブチルプロピオネート、ベンジルアセテート等が挙げられる。これらの中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンが好ましい。
これらの非水溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), methyl ethyl carbonate (MEC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), γ-butyrolactone (GBL), and γ-valerolactone. , Α-acetyl-γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl butyrate, butyl acetate, n-propyl acetate, isobutyl propionate, benzyl acetate, etc. It is done. Among these, ethylene carbonate, propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and γ-butyrolactone are preferable.
These nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.

γ−ブチロラクトンまたはプロピレンカーボネートを主体として用いた場合、粘度を下げる目的で、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネート等の鎖状炭酸エステルを加えてもよい。また、誘電率を上げる目的で、エチレンカーボネート等の環状炭酸エステルを加えてもよい。
非水溶媒に脂肪族カルボン酸エステルを含む場合、ガス発生の観点から、脂肪族カルボン酸エステルの含有率は、非水溶媒全体の30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。
When γ-butyrolactone or propylene carbonate is used as the main component, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate may be added for the purpose of reducing the viscosity. Moreover, you may add cyclic carbonates, such as ethylene carbonate, in order to raise a dielectric constant.
When the non-aqueous solvent contains an aliphatic carboxylic acid ester, from the viewpoint of gas generation, the content of the aliphatic carboxylic acid ester is preferably 30% by mass or less, and 20% by mass or less of the entire non-aqueous solvent. It is more preferable.

本実施形態で用いられる非水溶媒としては、例えば、以下の組成のものが好ましい。   As the nonaqueous solvent used in the present embodiment, for example, those having the following composition are preferable.

<非水溶媒1>
エチレンカーボネート5体積%〜50体積%と、エチルメチルカーボネート50体積〜95体積%とからなる合計100体積%の非水溶媒。
<Nonaqueous solvent 1>
100 volume% non-aqueous solvent consisting of 5 to 50 volume% ethylene carbonate and 50 to 95 volume% ethyl methyl carbonate.

<非水溶媒2>
エチレンカーボネート5体積%〜50体積%と、ジエチルカーボネート50体積%〜95体積%とからなる合計100体積%の非水溶媒。
<Nonaqueous solvent 2>
100 volume% non-aqueous solvent consisting of ethylene carbonate 5 volume% to 50 volume% and diethyl carbonate 50 volume% to 95 volume%.

<非水溶媒3>
プロピレンカーボネート20体積%〜60体積%と、エチルメチルカーボネート40体積%〜80体積%とからなる合計100体積%の非水溶媒。
<Nonaqueous solvent 3>
100 volume% non-aqueous solvent consisting of 20 volume% to 60 volume% of propylene carbonate and 40 volume% to 80 volume% of ethyl methyl carbonate.

<非水溶媒4>
プロピレンカーボネート20体積%〜60体積%と、ジエチルカーボネート40体積%〜80体積%とからなる合計100体積%の非水溶媒。
<Nonaqueous solvent 4>
100 volume% non-aqueous solvent consisting of 20 volume% to 60 volume% of propylene carbonate and 40 volume% to 80 volume% of diethyl carbonate.

<非水溶媒5>
エチレンカーボネート5体積%〜50体積%と、プロピレンカーボネート50体積%〜100体積%と、γ−ブチロラクトン0体積%〜50体積%とからなる合計100体積%の非水溶媒。
<Nonaqueous solvent 5>
A nonaqueous solvent of 100 volume% in total consisting of 5 volume% to 50 volume% of ethylene carbonate, 50 volume% to 100 volume% of propylene carbonate, and 0 volume% to 50 volume% of γ-butyrolactone.

非水電解質には、ガスの発生を抑える効果をさらに向上させる観点から、炭酸エステル系添加剤および硫黄化合物系添加剤からなる群から選択される少なくとも1種が添加されていることが好ましい。   From the viewpoint of further improving the effect of suppressing gas generation, it is preferable that at least one selected from the group consisting of a carbonate ester-based additive and a sulfur compound-based additive is added to the nonaqueous electrolyte.

炭酸エステル系添加剤は、皮膜形成等により、負極表面で発生するH、CH等のガスを低減させる効果を有する。
硫黄化合物系添加剤は、皮膜形成等により、正極表面で発生するCO等のガスを低減させる効果を有する。
The carbonate ester-based additive has an effect of reducing gases such as H 2 and CH 4 generated on the negative electrode surface due to film formation or the like.
The sulfur compound-based additive has an effect of reducing gas such as CO 2 generated on the surface of the positive electrode due to film formation or the like.

炭酸エステル系添加剤としては、例えば、ビニレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、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、トリフルオロプロピレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、メトキシプロピレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、カテコールカーボネート、テトラヒドロフランカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジエチルジカーボネート(二炭酸ジエチル)等が挙げられる。これら中でも、負極表面で発生するガスを低減させる効果が大きいという点から、ビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネートが好ましく、ビニレンカーボネートが特に好ましい。これらの炭酸エステル系添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the carbonate-based additive include vinylene carbonate, phenylethylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, diphenyl vinylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, chloroethylene carbonate, methoxypropylene carbonate, vinylethylene carbonate, catechol carbonate, tetrahydrofuran carbonate, diphenyl carbonate , Diethyl dicarbonate (diethyl dicarbonate) and the like. Among these, vinylene carbonate and phenyl vinylene carbonate are preferable, and vinylene carbonate is particularly preferable because the effect of reducing the gas generated on the negative electrode surface is great. These carbonic acid ester-based additives may be used alone or in combination of two or more.

硫黄化合物系添加剤としては、例えば、エチレンサルファイト、エチレントリチオカーボネート、ビニレントリチオカーボネート、カテコールサルファイト、テトラヒドロフランサルファイト、スルホラン、3−メチルスルホラン、スルホレン、プロパンサルトン、1,4−ブタンスルトン等が挙げられる。これらの中でも、正極表面で発生するガスを低減させる効果が大きいという点から、プロパンサルトン、スルホラン、エチレンサルファイト、カテコールサルファイトが好ましく、プロパンサルトンが特に好ましい。これらの硫黄化合物系添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the sulfur compound-based additive include ethylene sulfite, ethylene trithiocarbonate, vinylene trithiocarbonate, catechol sulfite, tetrahydrofuran sulfite, sulfolane, 3-methylsulfolane, sulfolene, propane sultone, and 1,4-butane sultone. Etc. Among these, propane sultone, sulfolane, ethylene sulfite, and catechol sulfite are preferable, and propane sultone is particularly preferable because the effect of reducing the gas generated on the positive electrode surface is great. One of these sulfur compound-based additives may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

炭酸エステル系添加剤および硫黄化合物系添加剤からなる群から選択される少なくとも1種の非水電解質100質量部に対する添加率は、総量で0.1質量部〜10質量部であることが好ましく、0.5質量部〜5質量部であることがより好ましい。
添加率が0.1質量部未満では、ガスの発生を抑える効果があまり向上しない。一方、添加率が10質量部を超えると、電極上に形成される皮膜が厚くなりすぎて、放電特性が低下する。
The addition rate with respect to 100 parts by mass of at least one non-aqueous electrolyte selected from the group consisting of a carbonate ester-based additive and a sulfur compound-based additive is preferably 0.1 parts by mass to 10 parts by mass in total. It is more preferable that it is 0.5 mass part-5 mass parts.
When the addition rate is less than 0.1 parts by mass, the effect of suppressing the generation of gas is not improved so much. On the other hand, when the addition rate exceeds 10 parts by mass, the film formed on the electrode becomes too thick, and the discharge characteristics deteriorate.

炭酸エステル系添加剤と硫黄化合物系添加剤を併用する場合、これらの配合比(炭酸エステル系添加剤:硫黄化合物系添加剤)は、質量比で1:9〜9:1であることが好ましい。このようにすれば、炭酸エステル系添加剤と硫黄化合物系添加剤の効果をバランス良く得ることができる。   When a carbonate ester-based additive and a sulfur compound-based additive are used in combination, the blending ratio (carbonate ester-based additive: sulfur compound-based additive) is preferably 1: 9 to 9: 1 by mass ratio. . If it does in this way, the effect of a carbonate ester system additive and a sulfur compound system additive can be acquired with sufficient balance.

炭酸エステル系添加剤は、非水電解質100質量部に対する添加率が、0.1質量部〜10質量部であることが好ましく、0.5質量部〜5質量部であることがより好ましい。
添加率が0.1質量部未満では、負極におけるガス発生量を低減させる効果が小さくなる。一方、添加率が10質量部を超えると、負極上に形成される皮膜が厚くなりすぎて、放電特性が低下する。
The addition rate of the carbonate ester-based additive with respect to 100 parts by mass of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.1 parts by mass to 10 parts by mass, and more preferably 0.5 parts by mass to 5 parts by mass.
When the addition rate is less than 0.1 parts by mass, the effect of reducing the amount of gas generated in the negative electrode is reduced. On the other hand, when the addition rate exceeds 10 parts by mass, the film formed on the negative electrode becomes too thick, and the discharge characteristics deteriorate.

硫黄化合物系添加剤は、非水電解質100質量部に対する添加率が、0.1質量部〜10質量部であることが好ましく、0.5質量部〜5質量部であることがより好ましい。
添加率が0.1質量部未満では、正極におけるガス発生量を低減させる効果が小さくなる。一方、添加率が10質量部を超えると、正極上に形成される皮膜が厚くなりすぎて、放電特性が低下する。
The addition ratio of the sulfur compound-based additive with respect to 100 parts by mass of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.1 part by mass to 10 parts by mass, and more preferably 0.5 part by mass to 5 parts by mass.
When the addition rate is less than 0.1 parts by mass, the effect of reducing the amount of gas generated at the positive electrode is reduced. On the other hand, when the addition rate exceeds 10 parts by mass, the film formed on the positive electrode becomes too thick and the discharge characteristics are deteriorated.

非水電解質に含まれる電解質としては、アルカリ塩が用いられ、アルカリ塩の中でも、リチウム塩が好適に用いられる。
リチウム塩としては、例えば、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CFSO、LiPF(CSO、LiPF(CFSO、LiPF(CSO、LiBF(CF、LiBF(C、LiBF(CFSO、LiBF(CSO、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF等が挙げられる。
As the electrolyte contained in the nonaqueous electrolyte, an alkali salt is used, and among the alkali salts, a lithium salt is preferably used.
Examples of the lithium salt include LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 SO 2). ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiPF 3 (CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2) F 5) 2, LiBF 2 ( CF 3 SO 2) 2, LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2) 2, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6 , and the like.

上記のリチウム塩は熱的安定性に非常に優れるため、高温使用時または高温保存後の電池特性の低下が少なく、熱分解によるガス発生も少ない。しかしながら、これらのリチウム塩は正極上で分解反応を受けやすいという課題がある。そこで、LiPF、LiBF、LiSbFおよびLiAsFからなる群から選択される少なくとも1種のリチウム塩を、非水電解質に含有させることが好ましい。そうすると、これらのリチウム塩が正極上で優先的に反応し、正極上に良質な皮膜が形成される。その結果、上記の化合物の正極上での分解反応が抑制される。 Since the above lithium salt is very excellent in thermal stability, there is little deterioration in battery characteristics during use at high temperature or after storage at high temperature, and gas generation due to thermal decomposition is also small. However, these lithium salts have a problem that they are susceptible to a decomposition reaction on the positive electrode. Therefore, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 and at least one lithium salt selected from the group consisting of LiAsF 6, so it is preferably contained in the non-aqueous electrolyte. Then, these lithium salts react preferentially on the positive electrode, and a high-quality film is formed on the positive electrode. As a result, the decomposition reaction of the above compound on the positive electrode is suppressed.

(4)セパレータ
セパレータは、正極と負極が接触することを防止し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるために、正極と負極の間に配置されるものである。セパレータは、絶縁性材料で構成される。
セパレータとしては、正極と負極の間を電解質が移動可能な形状のものが用いられる。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、セルロース、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布、リチウムイオン伝導性セラミクスの薄膜が挙げられる。これらのセパレータは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(4) Separator The separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode in order to pass lithium ions while preventing the positive electrode and the negative electrode from contacting each other and preventing a short circuit of current due to the contact between the two electrodes. . The separator is made of an insulating material.
As the separator, a separator in which the electrolyte can move between the positive electrode and the negative electrode is used. Examples of the separator include polyethylene (PE), polypropylene (PP), cellulose, a porous film containing polyvinylidene fluoride (PVdF), a synthetic resin nonwoven fabric, and a lithium ion conductive ceramic thin film. These separators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

(5)外装材
正極、負極および非水電解質が収容される外装材としては、金属製容器や、ラミネートフィルム製外装容器が用いられる。
金属製容器としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス等からなる金属缶で角形、円筒形の形状のものが用いられる。
アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。アルミニウム合金中に、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は100ppm以下であることが好ましい。アルミニウム合金からなる金属製容器は、アルミニウムからなる金属製容器よりも強度が飛躍的に増大するため、金属製容器の厚さを薄くすることができる。その結果、薄型で軽量かつ高出力で放熱性に優れた非水電解質電池を実現することができる。
(5) Exterior material As the exterior material in which the positive electrode, the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte are accommodated, a metal container or a laminate film exterior container is used.
As the metal container, a metal can made of aluminum, aluminum alloy, iron, stainless steel or the like having a square or cylindrical shape is used.
As the aluminum alloy, an alloy containing elements such as magnesium, zinc and silicon is preferable. When the aluminum alloy contains a transition metal such as iron, copper, nickel, or chromium, the content is preferably 100 ppm or less. A metal container made of an aluminum alloy has a strength that is dramatically higher than that of a metal container made of aluminum, so that the thickness of the metal container can be reduced. As a result, a non-aqueous electrolyte battery that is thin, lightweight, has high output, and has excellent heat dissipation can be realized.

ラミネートフィルムとしては、例えば、アルミニウム箔を樹脂フィルムで被覆した多層フィルム等が挙げられる。樹脂フィルムを構成する樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の高分子化合物が用いられる。   Examples of the laminate film include a multilayer film in which an aluminum foil is covered with a resin film. As the resin constituting the resin film, polymer compounds such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, polyethylene terephthalate (PET) are used.

なお、本実施形態は、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等の種々の形態の非水電解質電池に適用することができる。
また、本実施形態に係る非水電解質電池は、上記の正極および負極からなる電極群に電気的に接続されるリードをさらに具備することができる。本実施形態に係る非水電解質電池は、例えば、2つのリードを具備することもできる。その場合、一方のリードは、正極集電タブに電気的に接続され、他方のリードは、負極集電タブに電気的に接続される。
リードの材料としては、特に限定されないが、例えば、正極集電体および負極集電体と同じ材料が用いられる。
The present embodiment can be applied to various forms of nonaqueous electrolyte batteries such as a flat type (thin type), a square type, a cylindrical type, a coin type, and a button type.
The nonaqueous electrolyte battery according to this embodiment can further include a lead that is electrically connected to the electrode group including the positive electrode and the negative electrode. The nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment can include, for example, two leads. In that case, one lead is electrically connected to the positive current collecting tab, and the other lead is electrically connected to the negative current collecting tab.
The lead material is not particularly limited, and for example, the same material as the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is used.

本実施形態に係る非水電解質電池は、上記のリードに電気的に接続され、上記の外装材から引き出された端子をさらに具備することもできる。本実施形態に係る非水電解質電池は、例えば、2つの端子を具備することもできる。その場合、一方の端子は、正極集電タブに電気的に接続されたリードに接続され、他方の端子は、負極集電タブに電気的に接続されたリードに接続される。
端子の材料としては、特に限定されないが、例えば、正極集電体および負極集電体と同じ材料が用いられる。
The nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment may further include a terminal that is electrically connected to the lead and drawn from the exterior material. The nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment can include, for example, two terminals. In that case, one terminal is connected to a lead electrically connected to the positive electrode current collector tab, and the other terminal is connected to a lead electrically connected to the negative electrode current collector tab.
The material of the terminal is not particularly limited, and for example, the same material as the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is used.

(6)非水電解質電池
次に、本実施形態に係る非水電解質電池の一例として、図2および図3に示す扁平型非水電解質電池(非水電解質電池)30について説明する。図2は、扁平型非水電解質電池30の断面図模式図である。また、図3は、図2中に示すA部の拡大断面図である。なお、これら各図は本実施形態に係る非水電解質電池を説明するための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらについては、以下の説明と公知技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
(6) Nonaqueous Electrolyte Battery Next, a flat type nonaqueous electrolyte battery (nonaqueous electrolyte battery) 30 shown in FIGS. 2 and 3 will be described as an example of the nonaqueous electrolyte battery according to this embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the flat type nonaqueous electrolyte battery 30. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion A shown in FIG. Each of these drawings is a schematic diagram for explaining the nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment, and there are places where the shape, dimensions, ratio, and the like are different from those of the actual device. The design can be changed as appropriate in consideration of known techniques.

図2に示す非水電解質電池30は、扁平状の捲回電極群31が、外装材32内に収納されて構成されている。外装材32は、ラミネートフィルムを袋状に形成したものでもよく、金属製の容器であってもよい。また、扁平状の捲回電極群31は、外側、すなわち外装材32側から、負極33、セパレータ34、正極35、セパレータ34の順で積層した積層物を渦巻状に捲回し、プレス成型することにより形成される。図3に示すように、最外周に位置する負極33は、負極集電体33aの内面側の片面に負極層33bが形成された構成を有する。最外周以外の部分の負極33は、負極集電体33aの両面に負極層33bが形成された構成を有する。また、正極35は、正極集電体35aの両面に正極層35bが形成された構成を有する。なお、セパレータ34に代えて、上述したゲル状の非水電解質を用いてもよい。   A non-aqueous electrolyte battery 30 shown in FIG. 2 is configured such that a flat wound electrode group 31 is housed in an exterior material 32. The packaging material 32 may be a laminate film formed in a bag shape or a metal container. In addition, the flat wound electrode group 31 is formed by winding a laminate in which the negative electrode 33, the separator 34, the positive electrode 35, and the separator 34 are laminated in this order from the outside, that is, the exterior material 32 side, and press-molding. It is formed by. As shown in FIG. 3, the negative electrode 33 located on the outermost periphery has a configuration in which a negative electrode layer 33b is formed on one surface on the inner surface side of the negative electrode current collector 33a. The negative electrode 33 other than the outermost periphery has a configuration in which the negative electrode layer 33b is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 33a. The positive electrode 35 has a configuration in which positive electrode layers 35b are formed on both surfaces of a positive electrode current collector 35a. In addition, it may replace with the separator 34 and may use the gel-like nonaqueous electrolyte mentioned above.

図2に示す捲回電極群31は、その外周端近傍において、負極端子36が最外周の負極33の負極集電体33aに電気的に接続されている。正極端子37は内側の正極35の正極集電体35aに電気的に接続されている。これらの負極端子36および正極端子37は、外装材32の外部に延出されるか、外装材32に備えられた取り出し電極に接続される。   In the wound electrode group 31 shown in FIG. 2, the negative electrode terminal 36 is electrically connected to the negative electrode current collector 33 a of the outermost negative electrode 33 in the vicinity of the outer peripheral end. The positive electrode terminal 37 is electrically connected to the positive electrode current collector 35 a of the inner positive electrode 35. The negative electrode terminal 36 and the positive electrode terminal 37 are extended to the outside of the exterior material 32 or connected to a take-out electrode provided in the exterior material 32.

ラミネートフィルムからなる外装材を備えた非水電解質電池30を製造する際は、負極端子36および正極端子37が接続された捲回電極群31を、開口部を有する袋状の外装材32に装入する。次いで、液状非水電解質を外装材32の開口部から注入する。さらに、袋状の外装材32の開口部を、負極端子36および正極端子37を挟んだ状態でヒートシールすることにより、捲回電極群31および非水電解質を完全密封させる。   When manufacturing the non-aqueous electrolyte battery 30 having a packaging material made of a laminate film, the wound electrode group 31 to which the negative electrode terminal 36 and the positive electrode terminal 37 are connected is mounted on a bag-shaped packaging material 32 having an opening. Enter. Next, a liquid non-aqueous electrolyte is injected from the opening of the exterior member 32. Further, the wound electrode group 31 and the non-aqueous electrolyte are completely sealed by heat-sealing the opening of the bag-shaped exterior member 32 with the negative electrode terminal 36 and the positive electrode terminal 37 sandwiched therebetween.

また、金属容器からなる外装材を備えた非水電解質電池30を製造する際は、負極端子36および正極端子37が接続された捲回電極群31を、開口部を有する金属容器に装入する。次いで。液状非水電解質を外装材32の開口部から注入する。さらに、金属容器に蓋体を装着して開口部を封口させる。   Moreover, when manufacturing the nonaqueous electrolyte battery 30 provided with the exterior material which consists of metal containers, the wound electrode group 31 to which the negative electrode terminal 36 and the positive electrode terminal 37 were connected is inserted into the metal container which has an opening part. . Then. A liquid non-aqueous electrolyte is injected from the opening of the exterior member 32. Further, the lid is attached to the metal container to seal the opening.

負極端子36としては、例えば、リチウムに対する電位が0V以上3V以下の範囲において電気的安定性と導電性とを備える材料を用いることができる。具体的には、アルミニウム、または、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。また、負極端子36は、負極集電体33aとの接触抵抗を低減するために、負極集電体33aと同様の材料であることがより好ましい。   As the negative electrode terminal 36, for example, a material having electrical stability and conductivity in a range where the potential with respect to lithium is 0 V or more and 3 V or less can be used. Specifically, aluminum or an aluminum alloy containing elements such as Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si can be given. The negative electrode terminal 36 is more preferably made of the same material as the negative electrode current collector 33a in order to reduce the contact resistance with the negative electrode current collector 33a.

正極端子37としては、リチウムに対する電位が2V以上4.25V以下の範囲において電気的安定性と導電性とを備える材料を用いることができる。具体的には、アルミニウムまたはMg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子37は、正極集電体35aとの接触抵抗を低減するために、正極集電体35aと同様の材料であることが好ましい。
以下、非水電解質電池30の構成部材である外装材32、負極33、正極35、セパレータ30および非水電解質について詳細に説明する。
As the positive electrode terminal 37, a material having electrical stability and conductivity in a range where the potential with respect to lithium is 2 V or more and 4.25 V or less can be used. Specifically, aluminum or an aluminum alloy containing an element such as Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, or Si can be given. The positive electrode terminal 37 is preferably made of the same material as the positive electrode current collector 35a in order to reduce the contact resistance with the positive electrode current collector 35a.
Hereinafter, the exterior member 32, the negative electrode 33, the positive electrode 35, the separator 30, and the nonaqueous electrolyte, which are constituent members of the nonaqueous electrolyte battery 30, will be described in detail.

(1)外装材
外装材32としては、上記の外装材が用いられる。
(1) Exterior Material As the exterior material 32, the above exterior material is used.

(2)負極
負極33としては、上述の第1の実施形態に係る電極が用いられる。
(2) Negative electrode As the negative electrode 33, the electrode which concerns on the above-mentioned 1st Embodiment is used.

(3)正極
正極35としては、上記の正極が用いられる。
(3) Positive Electrode As the positive electrode 35, the above positive electrode is used.

(4)セパレータ
セパレータ34としては、上記のセパレータが用いられる。
(4) Separator As the separator 34, the above separator is used.

(5)非水電解質
非水電解質としては、上記の非水電解質が用いられる。
(5) Nonaqueous electrolyte As the nonaqueous electrolyte, the above nonaqueous electrolyte is used.

第2の実施形態に係る非水電解質電池は、前述した図2および図3に示す構成のものに限らず、例えば、図4および図5に示す構成の電池であってもよい。図4は、第2の実施形態に係る別の扁平型非水電解質電池を模式的に示す部分切欠斜視図であり、図5は図4のB部の拡大断面図である。   The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment is not limited to the structure shown in FIGS. 2 and 3 described above, and may be a battery having the structure shown in FIGS. 4 and 5, for example. FIG. 4 is a partially cutaway perspective view schematically showing another flat type nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG.

図4および図5に示す非水電解質電池40は、積層型電極群41が外装材42内に収納されて構成されている。積層型電極群41は、図5に示すように正極43と負極44とを、その間にセパレータ45を介在させながら交互に積層した構造を有する。   The non-aqueous electrolyte battery 40 shown in FIGS. 4 and 5 is configured such that a laminated electrode group 41 is accommodated in an exterior material 42. As shown in FIG. 5, the stacked electrode group 41 has a structure in which positive electrodes 43 and negative electrodes 44 are alternately stacked with a separator 45 interposed therebetween.

正極43は複数枚存在し、それぞれが正極集電体43aと、正極集電体43aの両面に担持された正極層43bとを備える。正極層43bには正極活物質が含有される。   There are a plurality of positive electrodes 43, each including a positive electrode current collector 43a and a positive electrode layer 43b supported on both surfaces of the positive electrode current collector 43a. The positive electrode layer 43b contains a positive electrode active material.

負極44は複数枚存在し、それぞれが負極集電体44aと、負極集電体44aの両面に担持された負極層44bとを備える。負極層44bには負極材料が含有される。各負極44の負極集電体44aは、一辺が負極44から突出している。突出した負極集電体44aは、帯状の負極端子46に電気的に接続されている。帯状の負極端子46の先端は、外装材42から外部に引き出されている。また、図示しないが、正極43の正極集電体43aは、負極集電体44aの突出辺と反対側に位置する辺が正極43から突出している。正極43から突出した正極集電体43aは、帯状の正極端子47に電気的に接続されている。帯状の正極端子47の先端は、負極端子46とは反対側に位置し、外装材42の辺から外部に引き出されている。   There are a plurality of negative electrodes 44, each including a negative electrode current collector 44a and a negative electrode layer 44b carried on both surfaces of the negative electrode current collector 44a. The negative electrode layer 44b contains a negative electrode material. One side of the negative electrode current collector 44 a of each negative electrode 44 protrudes from the negative electrode 44. The protruding negative electrode current collector 44 a is electrically connected to the strip-shaped negative electrode terminal 46. The tip of the strip-like negative electrode terminal 46 is drawn out from the exterior material 42 to the outside. Although not shown, the positive electrode current collector 43 a of the positive electrode 43 has a side protruding from the positive electrode 43 on the side opposite to the protruding side of the negative electrode current collector 44 a. The positive electrode current collector 43 a protruding from the positive electrode 43 is electrically connected to the belt-like positive electrode terminal 47. The front end of the strip-like positive electrode terminal 47 is located on the side opposite to the negative electrode terminal 46, and is drawn out from the side of the exterior material 42.

図4および図5に示す非水電解質電池40を構成する各部材の材質、配合比、寸法等は、図2および図3において説明した非水電解質電池30の各構成部材と同様の構成である。   The materials, compounding ratios, dimensions, etc. of the members constituting the nonaqueous electrolyte battery 40 shown in FIGS. 4 and 5 are the same as those of the components of the nonaqueous electrolyte battery 30 described in FIGS. .

以上説明した本実施形態によれば、非水電解質電池を提供することができる。
本実施形態に係る非水電解質電池は、負極と、正極と、非水電解質と、セパレータと、外装材と、を具備する。負極は、上述の第1の実施形態に係る非水電解質電池用電極からなる。これにより、本実施形態に係る非水電解質電池は、エネルギー密度に優れ長寿命である。
According to this embodiment described above, a nonaqueous electrolyte battery can be provided.
The nonaqueous electrolyte battery according to this embodiment includes a negative electrode, a positive electrode, a nonaqueous electrolyte, a separator, and an exterior material. A negative electrode consists of the electrode for nonaqueous electrolyte batteries which concerns on the above-mentioned 1st Embodiment. Thereby, the nonaqueous electrolyte battery according to this embodiment has an excellent energy density and a long life.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る電池パックについて詳細に説明する。
本実施形態に係る電池パックは、上記の第2の実施形態に係る非水電解質電池(即ち、単電池)を二次電池として少なくとも1つ有する。電池パックに複数の単電池が含まれる場合、各単電池は、電気的に直列、並列、或いは、直列と並列に接続して配置される。
第3の実施形態に係る電池パックは、保護回路をさらに具備することができる。保護回路は、非水電解質電池の充放電を制御するものである。或いは、電池パックを電源として使用する装置(例えば、電子機器、自動車等)に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用することもできる。
また、第3の実施形態に係る電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、非水電解質電池からの電流を外部に出力するため、および非水電解質電池に電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流(自動車等の動力の回生エネルギーを含む)は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。
(Third embodiment)
Next, the battery pack according to the third embodiment will be described in detail.
The battery pack according to the present embodiment has at least one nonaqueous electrolyte battery (that is, a single battery) according to the second embodiment as a secondary battery. When the battery pack includes a plurality of single cells, the single cells are electrically connected in series, parallel, or connected in series and parallel.
The battery pack according to the third embodiment can further include a protection circuit. The protection circuit controls charging / discharging of the nonaqueous electrolyte battery. Or the circuit contained in the apparatus (for example, an electronic device, a motor vehicle, etc.) which uses a battery pack as a power supply can also be used as a protection circuit of a battery pack.
The battery pack according to the third embodiment can further include an external terminal for energization. The external terminal for energization is for outputting the current from the nonaqueous electrolyte battery to the outside and for inputting the current to the nonaqueous electrolyte battery. In other words, when the battery pack is used as a power source, current is supplied to the outside through the external terminal for energization. Further, when charging the battery pack, a charging current (including regenerative energy of power of an automobile or the like) is supplied to the battery pack through an external terminal for energization.

図6および図7を参照して、本実施形態に係る電池パック50を具体的に説明する。図7に示す電池パック50においては、単電池51として、図2に示す扁平型非水電解質電池30を使用している。
複数の単電池51は、外部に延出した通電用の負極端子36および正極端子37が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ52で締結することによって組電池53を構成している。これらの単電池51は、図6および図7に示すように、互いに電気的に直列に接続されている。
With reference to FIG. 6 and FIG. 7, the battery pack 50 which concerns on this embodiment is demonstrated concretely. In the battery pack 50 shown in FIG. 7, the flat type nonaqueous electrolyte battery 30 shown in FIG. 2 is used as the single battery 51.
The plurality of single cells 51 are laminated so that the negative electrode terminal 36 and the positive electrode terminal 37 for energization extending to the outside are aligned in the same direction, and are fastened with an adhesive tape 52 to constitute an assembled battery 53. These unit cells 51 are electrically connected to each other in series as shown in FIGS.

プリント配線基板54は、負極端子36および正極端子37が延出する単電池51の側面と対向して配置されている。図6に示すように、プリント配線基板54には、単電池51を保護するために充放電を制御する保護回路を有している。また、プリント配線基板54には、サーミスタ55(図7を参照)、保護回路56および外部機器への通電用端子57が搭載されている。なお、組電池53と対向するプリント配線基板54の面には、組電池53の配線と不要な接続を回避するために絶縁板(図示せず)が取り付けられている。   The printed wiring board 54 is disposed to face the side surface of the unit cell 51 from which the negative electrode terminal 36 and the positive electrode terminal 37 extend. As shown in FIG. 6, the printed wiring board 54 has a protection circuit that controls charging and discharging in order to protect the single cells 51. The printed wiring board 54 is mounted with a thermistor 55 (see FIG. 7), a protection circuit 56, and a terminal 57 for energizing external devices. An insulating plate (not shown) is attached to the surface of the printed wiring board 54 facing the assembled battery 53 in order to avoid unnecessary connection with the wiring of the assembled battery 53.

正極側リード58は、組電池53の最下層に位置する正極端子37に接続され、その先端はプリント配線基板54の正極側コネクタ59に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード60は、組電池53の最上層に位置する負極端子36に接続され、その先端は、プリント配線基板54の負極側コネクタ61に挿入されて電気的に接続されている。これらの正極側コネクタ59、負極側コネクタ61は、プリント配線基板54に形成された配線62、63(図7を参照)を通じて保護回路56に接続されている。   The positive electrode side lead 58 is connected to the positive electrode terminal 37 located in the lowermost layer of the assembled battery 53, and the tip thereof is inserted into the positive electrode side connector 59 of the printed wiring board 54 and electrically connected thereto. The negative electrode side lead 60 is connected to the negative electrode terminal 36 located in the uppermost layer of the assembled battery 53, and the tip thereof is inserted into the negative electrode side connector 61 of the printed wiring board 54 and electrically connected thereto. The positive connector 59 and the negative connector 61 are connected to the protection circuit 56 through wirings 62 and 63 (see FIG. 7) formed on the printed wiring board 54.

サーミスタ55は、単電池51の温度を検出するために用いられ、図6においては図示を省略しているが、単電池51の近傍に設けられるとともに、その検出信号は保護回路56に送信される。保護回路56は、所定の条件で保護回路56と外部機器への通電用端子57との間のプラス側配線64aおよびマイナス側配線64bを遮断できる。ここで、上記の所定の条件とは、例えば、サーミスタ55の検出温度が所定温度以上になったときである。さらに、所定の条件とは、単電池51の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。このような過充電等の検出は、個々の単電池51もしくは単電池51全体について行われる。なお、個々の単電池51における過充電等を検出する場合には、電池電圧を検出してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池51中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図6および図7の場合、単電池51それぞれに電圧検出のための配線65を接続し、これら配線65を通して検出信号が保護回路56に送信される。保護回路56は、外部機器の回路に設けることもできる。   The thermistor 55 is used to detect the temperature of the unit cell 51 and is not shown in FIG. 6, but is provided in the vicinity of the unit cell 51 and its detection signal is transmitted to the protection circuit 56. . The protection circuit 56 can cut off the plus-side wiring 64a and the minus-side wiring 64b between the protection circuit 56 and the energization terminal 57 to the external device under a predetermined condition. Here, the predetermined condition is, for example, when the temperature detected by the thermistor 55 is equal to or higher than a predetermined temperature. Furthermore, the predetermined condition is when an overcharge, overdischarge, overcurrent, or the like of the unit cell 51 is detected. Such detection of overcharge or the like is performed for each single cell 51 or the entire single cell 51. In addition, when detecting the overcharge etc. in each single cell 51, a battery voltage may be detected, and a positive electrode potential or a negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each unit cell 51. In the case of FIG. 6 and FIG. 7, the voltage detection wiring 65 is connected to each of the single cells 51, and the detection signal is transmitted to the protection circuit 56 through these wirings 65. The protection circuit 56 can also be provided in a circuit of an external device.

図6に示すように、正極端子37および負極端子36が突出する側面を除く組電池53の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート66がそれぞれ配置されている。   As shown in FIG. 6, protective sheets 66 made of rubber or resin are disposed on the three side surfaces of the assembled battery 53 excluding the side surfaces from which the positive electrode terminal 37 and the negative electrode terminal 36 protrude.

組電池53は、各保護シート66およびプリント配線基板54とともに、収納容器67内に収納される。すなわち、収納容器67の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート66が配置され、短辺方向の保護シート66とは反対側の内側面にプリント配線基板54が配置される。組電池53は、保護シート66およびプリント配線基板54で囲まれた空間内に位置する。蓋68は、収納容器67の上面に取り付けられている。   The assembled battery 53 is stored in a storage container 67 together with each protective sheet 66 and the printed wiring board 54. That is, the protective sheet 66 is disposed on both the inner side surface in the long side direction and the inner side surface in the short side direction of the storage container 67, and the printed wiring board 54 is disposed on the inner side surface opposite to the protective sheet 66 in the short side direction. Be placed. The assembled battery 53 is located in a space surrounded by the protective sheet 66 and the printed wiring board 54. The lid 68 is attached to the upper surface of the storage container 67.

なお、組電池53の固定には、粘着テープ52に代えて熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて組電池を結束させる。   For fixing the assembled battery 53, a heat shrink tape may be used in place of the adhesive tape 52. In this case, protective sheets are arranged on both side surfaces of the assembled battery, the heat shrinkable tape is circulated, and then the heat shrinkable tape is heat shrunk to bind the assembled battery.

ここで、図6、図7においては、単電池51を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには、単電池51を並列に接続しても、または、直列接続と並列接続とを組み合わせた構成としてもよい。また、組み上がった電池パックを、さらに直列、並列に接続することも可能である。   Here, in FIGS. 6 and 7, the configuration in which the unit cells 51 are connected in series is shown. However, in order to increase the battery capacity, the unit cells 51 may be connected in parallel or in parallel with the series connection. It is good also as a structure which combined the connection. In addition, the assembled battery packs can be further connected in series and in parallel.

以上説明した本実施形態によれば、電池パックを提供することができる。本実施形態に係る電池パックは、上記の第2の実施形態に係る非水電解質電池を少なくとも1つ具備する。
このような電池パックは、エネルギー密度に優れ長寿命である。
According to this embodiment described above, a battery pack can be provided. The battery pack according to the present embodiment includes at least one nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment.
Such a battery pack has an excellent energy density and a long life.

なお、電池パックの態様は用途により適宜変更される。本実施形態に係る電池パックの用途としては、大電流を取り出したときに優れたサイクル特性を示すことが要求されるものが好ましい。具体的には、デジタルカメラの電源用や、二輪もしくは四輪のハイブリッド電気自動車、二輪もしくは四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車両の車載用が挙げられる。特に、高温特性の優れた非水電解質電池を用いた電池パックは、車載用に好適に用いられる。また、電池パックを搭載した車両において、電池パックは、例えば、自動車の動力の回生エネルギーを回収するものである。   In addition, the aspect of a battery pack is changed suitably by a use. As a use of the battery pack according to the present embodiment, one that is required to exhibit excellent cycle characteristics when a large current is taken out is preferable. Specific examples include a power source for a digital camera and a vehicle such as a two-wheel or four-wheel hybrid electric vehicle, a two-wheel or four-wheel electric vehicle, and an assist bicycle. In particular, a battery pack using a nonaqueous electrolyte battery having excellent high temperature characteristics is suitably used for in-vehicle use. Moreover, in a vehicle equipped with a battery pack, the battery pack collects, for example, regenerative energy of the power of an automobile.

以下、実施例に基づいて上記の実施形態をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, based on an Example, said embodiment is described further in detail.

<実施例1>
銅箔を、飽和水蒸気で満たされた60℃の大気雰囲気下で3週間貯蔵して、銅箔の表面処理を行った。
この銅箔について、XPS測定を行った。測定条件は下記の通りである。
X線光電子分光分析装置(商品名:Quantum−2000、PHI社製)
X線源/出力/分析領域:単結晶分光AlKα線/40W/直径200μm
Pass Energy:Wide Scan−187.85eV(1.60eV/Step)、Narrow Scan−58.70eV(0.125eV/Step)
帯電中和銃:Ar、e共に使用
ジオメトリ:θ=45°(θ:試料表面と検出器との角度)
XPS測定の結果を図8に示す。
図8の結果から、930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が3.65eVのブロードなピークがあることを確認した。
Siと炭素質物からなる複合粒子と、グラファイトと、ポリアクリル酸ナトリウム系バインダーとを混合し、スラリーを調製した。
スラリーにおける複合粒子とグラファイトの配合比を、質量比で1.2:0.2とした。ポリアクリル酸ナトリウム系バインダーの配合量を、スラリーに含まれる固形分全体の16質量%とした。
このスラリーを銅箔上に塗布し圧延した後、130℃にて乾燥した後、圧延し、さらに、130℃にて一晩真空乾燥し、活物質層を形成し、実施例1の負極を作製した。
この負極を用いて、アルゴンガス雰囲気下、三電極式ガラスセルを作製した。
参照電極と正極としては、リチウム金属を用いた。
セパレータとしては、ガラスフィルターを用いた。
電解液としては、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウムが1mol/L含まれる、エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とを体積比で1:2になるように混合した混合溶媒に、ビニレンカーボネートを1質量%溶解した溶液を用いた。
25℃の恒温槽内において、下記の条件で、0.01V〜1.5Vの範囲で、三電極式ガラスセルの充放電試験を行った。
(充放電試験条件)
充電:0.01V(CCCV)
放電:1.5 V(CC)
50サイクル後の放電容量維持率を表1に示す。
<Example 1>
The copper foil was stored for 3 weeks in an air atmosphere at 60 ° C. filled with saturated steam, and the copper foil was subjected to a surface treatment.
This copper foil was subjected to XPS measurement. The measurement conditions are as follows.
X-ray photoelectron spectrometer (trade name: Quantum-2000, manufactured by PHI)
X-ray source / output / analysis region: single crystal spectrum AlKα ray / 40 W / diameter 200 μm
Pass Energy: Wide Scan-187.85 eV (1.60 eV / Step), Narrow Scan-58.70 eV (0.125 eV / Step)
Charge neutralizing gun: used for both Ar + and e Geometry: θ = 45 ° (θ: angle between sample surface and detector)
The result of XPS measurement is shown in FIG.
From the results of FIG. 8, it was confirmed that there was a broad peak having a full width at half maximum of 3.65 eV from 930 eV to 938 eV.
A composite particle composed of Si and a carbonaceous material, graphite, and a sodium polyacrylate binder were mixed to prepare a slurry.
The compounding ratio of the composite particles and graphite in the slurry was 1.2: 0.2 by mass ratio. The blending amount of the sodium polyacrylate binder was 16% by mass of the total solid content contained in the slurry.
The slurry was applied onto a copper foil and rolled, then dried at 130 ° C., then rolled, and further dried in vacuo at 130 ° C. overnight to form an active material layer, whereby the negative electrode of Example 1 was produced. did.
Using this negative electrode, a three-electrode glass cell was produced under an argon gas atmosphere.
Lithium metal was used as the reference electrode and the positive electrode.
A glass filter was used as the separator.
As an electrolytic solution, vinylene carbonate was mixed into a mixed solvent containing ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) containing 1 mol / L of bistrifluoromethylsulfonylimide lithium in a volume ratio of 1: 2. The solution which melt | dissolved 1 mass% was used.
The charge / discharge test of the three-electrode glass cell was performed in the range of 0.01 V to 1.5 V under the following conditions in a thermostatic bath at 25 ° C.
(Charge / discharge test conditions)
Charging: 0.01V (CCCV)
Discharge: 1.5 V (CC)
Table 1 shows the discharge capacity retention rate after 50 cycles.

<実施例2>
銅箔を、飽和水蒸気で満たされた60℃のCOガスを吹き込んだ環境下で1週間貯蔵して、銅箔の表面処理を行った。
この銅箔について、実施例1と同様にしてXPS測定を行った。
XPS測定の結果を図8に示す。
図8の結果から、930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が3.63eVのブロードなピークがあることを確認した。
この銅箔を用いたこと以外は実施例1と同様にして、三電極式ガラスセルを作製した。
得られた三電極式ガラスセルについて、実施例1と同様にして充放電試験を行った。50サイクル後の放電容量維持率を表1に示す。
<Example 2>
The copper foil was stored for 1 week in an environment in which CO 2 gas at 60 ° C. filled with saturated steam was blown, and the copper foil was subjected to a surface treatment.
This copper foil was subjected to XPS measurement in the same manner as in Example 1.
The result of XPS measurement is shown in FIG.
From the results of FIG. 8, it was confirmed that there was a broad peak with a half-value width of 3.63 eV at the maximum peak of 930 eV to 938 eV.
A three-electrode glass cell was produced in the same manner as in Example 1 except that this copper foil was used.
The obtained three-electrode glass cell was subjected to a charge / discharge test in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the discharge capacity retention rate after 50 cycles.

<比較例1>
銅箔を、25℃の大気雰囲気下で1週間貯蔵した。
この銅箔について、実施例1と同様にしてXPS測定を行った。
XPS測定の結果を図8に示す。
図8の結果から、930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が1.64eVのシャープなピークがあることを確認した。
この銅箔を用いたこと以外は実施例1と同様にして負極を作製しようとしたところ、負極を作製することができなかった。
<Comparative Example 1>
The copper foil was stored for 1 week in an air atmosphere at 25 ° C.
This copper foil was subjected to XPS measurement in the same manner as in Example 1.
The result of XPS measurement is shown in FIG.
From the results of FIG. 8, it was confirmed that there was a sharp peak with a half-value width of 1.64 eV at the maximum peak of 930 eV to 938 eV.
When an attempt was made to produce a negative electrode in the same manner as in Example 1 except that this copper foil was used, the negative electrode could not be produced.

<比較例2>
銅箔を、水分を排除し、炭酸で満たされた環境下に1週間貯蔵した。
この銅箔について、実施例1と同様にしてXPS測定を行った。
XPS測定の結果を図8に示す。
図8の結果から、930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が1.66eVのシャープなピークがあることを確認した。
この銅箔を用いたこと以外は実施例1と同様にして、三電極式ガラスセルを作製した。
得られた三電極式ガラスセルについて、実施例1と同様にして充放電試験を行った。50サイクル後の放電容量維持率を表1に示す。
<Comparative example 2>
The copper foil was stored for 1 week in an environment filled with carbon dioxide, excluding moisture.
This copper foil was subjected to XPS measurement in the same manner as in Example 1.
The result of XPS measurement is shown in FIG.
From the results of FIG. 8, it was confirmed that there was a sharp peak having a maximum half-value width of 930 eV to 938 eV of 1.66 eV.
A three-electrode glass cell was produced in the same manner as in Example 1 except that this copper foil was used.
The obtained three-electrode glass cell was subjected to a charge / discharge test in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the discharge capacity retention rate after 50 cycles.

Figure 2017168359
Figure 2017168359

表1の結果から、実施例1および2は、50サイクル後の放電容量維持率が87%以上であった。
一方、比較例2は、50サイクル後の放電容量維持率が55%であった。
From the results shown in Table 1, in Examples 1 and 2, the discharge capacity retention after 50 cycles was 87% or more.
On the other hand, in Comparative Example 2, the discharge capacity retention rate after 50 cycles was 55%.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10・・・非水電解質電池用電極、11・・・集電体、12・・・活物質層、30・・・非水電解質電池、31・・・捲回電極群、32・・・外装材、33・・・負極、34・・・セパレータ、35・・・正極、36・・・負極端子、37・・・正極端子、40・・・非水電解質電池、41・・・積層型電極群、42・・・外装材、43・・・正極、43a・・・正極集電体、44・・・負極、44a・・・負極集電体、45・・・セパレータ、46・・・負極端子、47・・・正極端子、50・・・電池パック、51・・・単電池、52・・・粘着テープ、53・・・組電池、54・・・プリント配線基板、55・・・サーミスタ、56・・・保護回路、57・・・通電用端子、58・・・正極側リード、59・・・正極側コネクタ、60・・・負極側リード、61・・・負極側コネクタ、62・・・配線、63・・・配線、64a・・・プラス側配線、64b・・・マイナス側配線、65・・・配線、66・・・保護シート、67・・・収納容器、68・・・蓋。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrode for nonaqueous electrolyte batteries, 11 ... Current collector, 12 ... Active material layer, 30 ... Nonaqueous electrolyte battery, 31 ... Winding electrode group, 32 ... Exterior Material: 33 ... Negative electrode, 34 ... Separator, 35 ... Positive electrode, 36 ... Negative electrode terminal, 37 ... Positive electrode terminal, 40 ... Nonaqueous electrolyte battery, 41 ... Multilayer electrode Group, 42 ... exterior material, 43 ... positive electrode, 43a ... positive electrode current collector, 44 ... negative electrode, 44a ... negative electrode current collector, 45 ... separator, 46 ... negative electrode Terminal: 47 ... Positive terminal, 50 ... Battery pack, 51 ... Single cell, 52 ... Adhesive tape, 53 ... Assembly battery, 54 ... Printed circuit board, 55 ... Thermistor , 56... Protection circuit, 57... Energization terminal, 58... Positive electrode side lead, 59. .. Negative electrode side lead, 61... Negative electrode side connector, 62... Wiring, 63... Wiring, 64 a... Plus side wiring, 64 b. ..Protective sheet, 67... Storage container, 68.

Claims (9)

集電体と、前記集電体上に形成され、活物質を含有する活物質層と、を備え、
前記集電体は、銅または銅合金からなる基体と、該基体の表面を覆い、前記銅または前記銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とからなり、
前記銅または前記銅合金からなる基体は、X線光電子分光分析で930eV〜938eVの最大ピークの半値幅が2eV〜5eVである非水電解質電池用電極。
A current collector, and an active material layer formed on the current collector and containing an active material,
The current collector is composed of a base made of copper or a copper alloy, and a film made of an oxide and a carbonate of the copper or the copper alloy that covers the surface of the base.
The substrate made of copper or the copper alloy is an electrode for a non-aqueous electrolyte battery in which the half-value width of the maximum peak of 930 eV to 938 eV is 2 eV to 5 eV by X-ray photoelectron spectroscopy.
前記被膜の厚さが、0.5nm以上である請求項1に記載の非水電解質電池用電極。   The electrode for a nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the thickness of the coating is 0.5 nm or more. 前記活物質層が、カルボニル基、カルボキシル基およびその塩を構成単位として含む高分子のうち少なくとも1種を含有する請求項1または2に記載の非水電解質電池用電極。   The electrode for a nonaqueous electrolyte battery according to claim 1 or 2, wherein the active material layer contains at least one kind of polymer containing a carbonyl group, a carboxyl group, and a salt thereof as a constituent unit. 前記高分子が、アクリル酸およびアクリル酸塩を構成単位として含む請求項3に記載の非水電解質電池用電極。   The electrode for a nonaqueous electrolyte battery according to claim 3, wherein the polymer contains acrylic acid and acrylate as structural units. 前記アクリル酸塩を構成するカチオンが、ナトリウム、リチウムおよびカリウムからなる群から選択される少なくとも1種である請求項4に記載の非水電解質電池用電極。   The electrode for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein the cation constituting the acrylate is at least one selected from the group consisting of sodium, lithium and potassium. 前記活物質は、ケイ素相と、酸化ケイ素相とからなり、
前記活物質層は、前記ケイ素相と、前記酸化ケイ素相と、炭素材料とからなる複合粒子を含む負極電極材料である請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解質電池用電極。
The active material consists of a silicon phase and a silicon oxide phase,
The electrode for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the active material layer is a negative electrode material including composite particles composed of the silicon phase, the silicon oxide phase, and a carbon material. .
正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質と、を具備し、
前記負極は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水電解質電池用電極からなる非水電解質電池。
Comprising a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte;
The said negative electrode is a nonaqueous electrolyte battery which consists of an electrode for nonaqueous electrolyte batteries of any one of Claims 1-6.
請求項7に記載の非水電解質電池を備える電池パック。   A battery pack comprising the nonaqueous electrolyte battery according to claim 7. 通電用の外部端子と、保護回路とをさらに含む請求項8に記載の電池パック。   The battery pack according to claim 8, further comprising an external terminal for energization and a protection circuit.
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