JP4868381B2 - Electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質二次電池に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
近年、高エネルギー密度を有する電池として、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、例えば、以下のように構成されている。すなわち、密閉容器の内部に電極体が収容されており、該密閉容器の蓋体には、正負一対の電極端子機構が取り付けられていて、電極体が発生する電力を電極端子機構から外部に取り出すことが可能となっている。そして、各蓋体には圧力開閉式のガス排出弁が取り付けられている。 In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries have attracted attention as batteries having high energy density. The lithium ion secondary battery is configured as follows, for example. That is, the electrode body is accommodated in the sealed container, and a pair of positive and negative electrode terminal mechanisms are attached to the lid body of the sealed container, and the electric power generated by the electrode body is taken out from the electrode terminal mechanism. It is possible. Each lid is provided with a pressure open / close type gas discharge valve.
電極体は、それぞれ帯状の正極と負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これらを巻回して構成されている。正極は、アルミニウム箔などからなる集電体と、該集電体表面に存在する正極活物質を含有する正極合剤層で構成されており、負極は,銅箔などからなる集電体と、該集電体表面に存在する負極活物質を含有する負極合剤層で構成されている。正極合剤層は、セパレータを介して負極合剤層と対向している。正極活物質は、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物であり,負極活物質は黒鉛などの、リチウムイオンを吸蔵・放出できる材料である。 The electrode body is configured by stacking a belt-like positive electrode and a negative electrode via a separator and winding them. The positive electrode is composed of a current collector made of aluminum foil or the like and a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material present on the surface of the current collector, and the negative electrode is made of a current collector made of copper foil or the like, It is comprised with the negative mix layer containing the negative electrode active material which exists in this collector surface. The positive electrode mixture layer faces the negative electrode mixture layer with a separator interposed therebetween. The positive electrode active material is, for example, a lithium transition metal composite oxide, and the negative electrode active material is a material that can occlude and release lithium ions, such as graphite.
上記リチウムイオン二次電池の充放電反応においては、リチウムイオンが、電解液を介して互いに対向する正極合剤層と負極合剤層の間を移動する。 In the charge / discharge reaction of the lithium ion secondary battery, lithium ions move between the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer facing each other through the electrolytic solution.
正極活物質として用いられるリチウム遷移金属複合酸化物としては、リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)、リチウム・ニッケル複合酸化物(LiNiO2)、リチウム・マンガン複合酸化物(LiMn2O4)などが知られている。このうち、特にLiCoO2が多用されているが、その理由は、電圧が高く、高エネルギー密度を有し、サイクル特性が優れた電池を構成できるからである。 Examples of the lithium transition metal composite oxide used as the positive electrode active material include lithium / cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), lithium / nickel composite oxide (LiNiO 2 ), and lithium / manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ). It has been known. Among these, especially LiCoO 2 is frequently used because a battery having high voltage, high energy density, and excellent cycle characteristics can be formed.
ところで、LiCoO2を正極活物質として用いた従来の非水電解質二次電池では、充電時の正極の最高電位が金属リチウム基準で4.3V程度に制限され、電池内でのLiCoO2の放電容量は140mAh/g以下に制限されてきた。 By the way, in the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery using LiCoO 2 as the positive electrode active material, the maximum potential of the positive electrode during charging is limited to about 4.3 V with respect to metallic lithium, and the discharge capacity of LiCoO 2 in the battery Has been limited to 140 mAh / g or less.
LiCoO2を正極活物質として用いた非水電解質二次電池は、理論的には、金属リチウム基準で約4.8Vまで充電することにより、LiCoO2のすべてのLiが放出され、理論容量は約274mAh/gにまで達する。しかし、そのように充電電位を引き上げて高容量化すると、重負荷特性やサイクル特性が著しく低下したり、安全性が低下したりするという問題があった。 A non-aqueous electrolyte secondary battery using LiCoO 2 as a positive electrode active material theoretically has all the LiCoO 2 Li released when charged to about 4.8 V on the basis of metallic lithium, and the theoretical capacity is about It reaches up to 274 mAh / g. However, when the charging potential is increased to increase the capacity, the heavy load characteristic and the cycle characteristic are remarkably deteriorated, and the safety is lowered.
そこで、正極活物質として、一般式LixCo1−yMyO2(Mは少なくともIIIB族元素を含む1種以上の元素を表し、x,yはそれぞれ0.9≦x≦1.1、0<y≦0.2である)で表され、その粒子表面におけるCoに対するMの原子比率をaとしたとき、そのaの値が、粒子全体のCoに対するMの原子比率の平均値〔y/(1−y)〕の1.5倍以上であるリチウム含有複合酸化物を用いることで、重負荷特性を改善する検討が行われている(特許文献1)。 Therefore, as a positive electrode active material, a general formula Li x Co 1-y M y O 2 (M represents one or more elements including at least a group IIIB element, and x and y are 0.9 ≦ x ≦ 1.1, respectively. , 0 <y ≦ 0.2), and when the atomic ratio of M to Co on the particle surface is a, the value of a is the average value of the atomic ratio of M to Co of the entire particle [ Studies have been made to improve heavy load characteristics by using a lithium-containing composite oxide that is 1.5 times or more of y / (1-y)] (Patent Document 1).
ところで、携帯電話などの駆動電源として用いられる非水電解質二次電池においては、高容量化や、貯蔵特性およびサイクル特性の改善と共に、安全性の向上についても要求されており、これらの諸特性を満足することが必要である。 By the way, non-aqueous electrolyte secondary batteries used as driving power sources for mobile phones and the like are required to have higher capacity, improved storage characteristics and cycle characteristics, as well as improved safety. It is necessary to be satisfied.
しかしながら、上記特許文献1の技術では、特に高電圧充電による高容量化と重負荷特性の改善は行われているものの、貯蔵特性、サイクル特性、および安全性の向上に関する検討は十分に行われておらず、かかる点において未だ改善の余地を残していた。 However, in the technique of the above-mentioned Patent Document 1, although high capacity and high load characteristics are improved particularly by high-voltage charging, studies on improvement of storage characteristics, cycle characteristics, and safety are sufficiently performed. There was still room for improvement in this regard.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高電圧充電による高容量化を達成しつつ、貯蔵特性やサイクル特性を改善し、更には優れた安全性も確保し得る非水電解質二次電池を構成できる電極と、該電極を有する非水電解質二次電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to improve storage characteristics and cycle characteristics while achieving high capacity by high voltage charging, and also to ensure excellent safety. An object of the present invention is to provide an electrode that can constitute a nonaqueous electrolyte secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery having the electrode.
上記目的を達成し得た本発明の非水電解質二次電池用の電極は、以下の活物質、すなわち、組成式Li(1+δ)MnxNiyCo(1−x−y)O2(−0.15<δ<0.15、0.1<x≦0.5、0.5<x+y≦1.0)で表され、平均粒径が5〜25μm、比表面積が0.1〜0.6m2/gである活物質を含有する正極合剤層を有しており、該正極合剤層表面におけるMnとNiとCoの合計量に対するCo量を、原子比率でaとしたとき、aの値が、上記正極合剤層全体におけるMnとNiとCoの合計量に対するCo量の原子比率での平均値〔(1−x−y)/1〕の1.5倍以上であることを特徴とするものである。 The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention that has achieved the above object has the following active material, that is, the composition formula Li (1 + δ) Mn x Ni y Co (1-xy) O 2 (− 0.15 <δ <0.15, 0.1 <x ≦ 0.5, 0.5 <x + y ≦ 1.0), the average particle size is 5 to 25 μm, and the specific surface area is 0.1 to 0. Having a positive electrode mixture layer containing an active material of .6 m 2 / g, and when the Co amount relative to the total amount of Mn, Ni and Co on the surface of the positive electrode mixture layer is a by atomic ratio, The value of a is 1.5 times or more of the average value [(1-xy) / 1] in the atomic ratio of Co amount to the total amount of Mn, Ni and Co in the whole positive electrode mixture layer. It is characterized by.
また、本発明の電極を正極として有する非水電解質二次電池も、本発明に包含される。 Moreover, the nonaqueous electrolyte secondary battery which has the electrode of this invention as a positive electrode is also included by this invention.
本発明によれば、高容量で安全性に優れ、更に高電圧充電時のサイクル特性や貯蔵特性にも優れた非水電解質二次電池を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high capacity and excellent safety, and also having excellent cycle characteristics and storage characteristics during high voltage charging.
本発明の電極では、活物質として、組成式Li(1+δ)MnxNiyCo(1−x−y)O2(−0.15<δ<0.15、0.1<x≦0.5、0.5<x+y≦1.0)で表される材料を使用する。この活物質は層状型のLi含有複合酸化物であるが、該活物質を用いることにより、上記電極を正極として有する電池では、例えば、Li+基準で4.3〜4.6V程度の高電圧充電を行った場合でも、充電時における正極を安定に保ち、発熱を抑制することができるため、発火などの危険性が無く安全性に優れたものとなる。また、上記の層状型Li含有複合酸化物を含有する電極を正極とする電池では、高容量化も達成できる。すなわち、上記の層状型Li含有複合酸化物は、従来から非水電解質二次電池の正極活物質として使用されているLiCoO2と同等の容量を持ちながら、充電時の安定性が増すことで優れた安全性を示す構造を形成しているものと考えられる。 In the electrode of the present invention, as the active material, the composition formula Li (1 + δ) Mn x Ni y Co (1-xy) O 2 (−0.15 <δ <0.15, 0.1 <x ≦ 0. 5, 0.5 <x + y ≦ 1.0) is used. This active material is a layered type Li-containing composite oxide. By using the active material, in a battery having the above electrode as a positive electrode, for example, a high voltage of about 4.3 to 4.6 V on the basis of Li + Even when charging is performed, the positive electrode during charging can be kept stable and heat generation can be suppressed, so that there is no risk of ignition and the safety is excellent. Further, in a battery using the electrode containing the layered Li-containing composite oxide as a positive electrode, a high capacity can be achieved. That is, the above-mentioned layered Li-containing composite oxide is superior in that it has a capacity equivalent to that of LiCoO 2 conventionally used as a positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery and has increased stability during charging. It is considered that a structure showing high safety is formed.
また、上記の層状型Li含有複合酸化物は、平均粒径が、5μm以上、好ましくは7μm以上であって、25μm以下、好ましくは20μm以下であり、比表面積が、0.1m2/g以上、好ましくは0.2m2/g以上であって、0.6m2/g以下、好ましくは0.5m2/g以下である。かかる形態を有する上記層状型Li含有複合酸化物を用いることで、該複合酸化物を有する電極を正極として用いた電池において、高容量化と高安全性を達成できることに加えて、貯蔵特性やサイクル特性を改善することもできる。すなわち、上記形態を有する層状型Li含有複合酸化物では、比表面積が比較的小さいために、電解液との反応面積を小さくすることができ、これにより電池の安全性が高められるのと同時に、電極に用いる導電助剤や結着剤(後述する)の量を低減できるため、電極の高密度化が達成でき、延いては電池の高容量化が可能となる。また、層状型Li含有複合酸化物が上記形態を有し、比較的小さな比表面積を有することで、上記電極において、該複合酸化物を有する正極合剤層を形成するための正極合剤の作製時や、正極合剤層形成時における該複合酸化物の崩壊を抑制できるため、該電極を正極として有する電池では、貯蔵特性やサイクル特性を改善することができる。なお、本発明でいう上記の層状型Li含有複合酸化物の平均粒径と比表面積は、後記の実施例で採用した方法により測定される値である。 The layered Li-containing composite oxide has an average particle size of 5 μm or more, preferably 7 μm or more, 25 μm or less, preferably 20 μm or less, and a specific surface area of 0.1 m 2 / g or more. , Preferably 0.2 m 2 / g or more, 0.6 m 2 / g or less, preferably 0.5 m 2 / g or less. By using the layered Li-containing composite oxide having such a form, in addition to being able to achieve high capacity and high safety in a battery using the electrode having the composite oxide as a positive electrode, storage characteristics and cycle The characteristics can also be improved. That is, in the layered type Li-containing composite oxide having the above form, since the specific surface area is relatively small, the reaction area with the electrolytic solution can be reduced, thereby improving the safety of the battery, Since the amount of a conductive additive and a binder (described later) used for the electrode can be reduced, it is possible to achieve a high density of the electrode, and thus to increase the capacity of the battery. In addition, since the layered Li-containing composite oxide has the above-described form and has a relatively small specific surface area, a positive electrode mixture for forming a positive electrode mixture layer having the composite oxide in the above electrode is prepared. In the battery having the electrode as the positive electrode, storage characteristics and cycle characteristics can be improved because the composite oxide can be prevented from collapsing at the time of formation of the positive electrode mixture layer. In addition, the average particle diameter and specific surface area of said layered type Li containing complex oxide as used in the field of this invention are the values measured by the method employ | adopted in the postscript Example.
更に、本発明の電極では、上記層状型Li含有複合酸化物を含有する正極合剤層を有しているが、該正極合剤層表面におけるMnとNiとCoの合計量に対するCo量を、原子比率でaとしたとき、aの値が、上記正極合剤層全体におけるMnとNiとCoの合計量に対するCo量の原子比率での平均値〔(1−x−y)/1〕の1.5倍以上、好ましくは1.7倍以上である。 Furthermore, the electrode of the present invention has a positive electrode mixture layer containing the layered Li-containing composite oxide, but the amount of Co relative to the total amount of Mn, Ni and Co on the surface of the positive electrode mixture layer is When the atomic ratio is a, the value of a is the average value [(1-xy) / 1] of the atomic ratio of Co amount to the total amount of Mn, Ni and Co in the whole positive electrode mixture layer. It is 1.5 times or more, preferably 1.7 times or more.
上記層状型Li含有複合酸化物において、上記の組成と形態を確保するだけでは、かかる活物質を含有する電極を正極とする電池において、高電圧充電時におけるMnの溶出を十分に抑制できず、特に貯蔵特性の向上を十分に図ることが困難である。しかしながら、上記層状型Li含有複合酸化物を含有する正極合剤層において、該正極合剤層全体におけるMnとNiとCoの合計量に対するCo量の原子比率と、該正極合剤層表面におけるMnとNiとCoの合計量に対するCo量の原子比率との関係が、上記下限値を満足する場合には、高充電電圧での貯蔵特性に関して良好な挙動を示すCoが、上記複合酸化物粒子表面に多く分布しており、これによりMnの溶出を抑制でき、電池の貯蔵特性やサイクル特性が改善するものと考えられる。すなわち、上記[(1−x−y)/1]の値に対して上記aの値が小さすぎると、上記層状型Li含有複合酸化物の粒子表面のCoの比率が小さくなりすぎて、高電圧充電時におけるMn溶出を低減できず、サイクル特性や貯蔵特性に優れた電池を作製することが困難となる。 In the layered Li-containing composite oxide, simply securing the composition and form described above cannot sufficiently suppress elution of Mn during high-voltage charging in a battery having an electrode containing such an active material as a positive electrode. In particular, it is difficult to sufficiently improve the storage characteristics. However, in the positive electrode mixture layer containing the layered Li-containing composite oxide, the atomic ratio of the Co amount to the total amount of Mn, Ni, and Co in the entire positive electrode mixture layer, and the Mn on the surface of the positive electrode mixture layer When the relationship between the atomic ratio of Co and the total amount of Ni and Co satisfies the above lower limit value, Co exhibiting good behavior with respect to storage characteristics at a high charge voltage is the surface of the composite oxide particles. It is considered that this can suppress elution of Mn and improve the storage characteristics and cycle characteristics of the battery. That is, if the value of a is too small relative to the value of [(1-xy) / 1], the ratio of Co on the particle surface of the layered Li-containing composite oxide becomes too small, resulting in high Mn elution during voltage charging cannot be reduced, and it becomes difficult to produce a battery having excellent cycle characteristics and storage characteristics.
なお、上記aの値の、上記[(1−x−y)/1]の値に対する比は、4倍以下であることが好ましく、3倍以下であることがより好ましい。4倍以上になると、上記層状型Li含有複合酸化物の粒子内部におけるCo比率が小さくなりすぎて、該粒子内部の電導性やイオン伝導性が小さくなり、負荷特性や低温特性に悪い影響を与えるからである。上記aの値と、上記[(1−x−y)/1]の値は、後記の実施例に記載の方法により求められる。 The ratio of the value a to the value [(1-x−y) / 1] is preferably 4 times or less, and more preferably 3 times or less. If it is 4 times or more, the Co ratio inside the particles of the layered Li-containing composite oxide becomes too small, and the conductivity and ion conductivity inside the particles become small, which adversely affects the load characteristics and low temperature characteristics. Because. The value of a and the value of [(1-xy) / 1] are obtained by the method described in Examples described later.
上記aの値と上記[(1−x−y)/1]の値とが上記の関係にある正極合剤層は、粒子表面のCo濃度が高い上記層状型Li含有複合酸化物を用いることにより形成でき、該複合酸化物は、例えば、以下の手法により作製することができる。ニッケル含有塩(硫酸塩など)とマンガン含有塩(硝酸塩など)とコバルト含有塩(硫酸塩など)とを、各金属元素について所定の組成比よりもCo比率が低くなるようにして混合し、この混合物を水に溶かして混合水溶液を得る(水溶液A)。また、水溶液Bとしてアンモニア水を用意する。更に、pHを12に調整したアンモニア水を用意し、撹拌中の該アンモニア水中に、上記の水溶液Aおよび水溶液Bを滴下し、Ni、Mn、Coの共沈水酸化物を得る。その後、この共沈水酸化物を、十分に水洗し乾燥させる。乾燥後の共沈水酸化物に、各金属元素が所定の組成比となるようにLi水酸化物とCo塩(水酸化物など)を加え、十分に混合する。この混合物を酸化性雰囲気中で焼成することで上記の層状型Li含有複合酸化物が得られる。なお、焼成時の雰囲気としては、例えば、酸素分圧を0.19〜1気圧とすることが好ましく、また、焼成温度は、例えば、600〜1000℃とし、焼成時間は、例えば、6〜48時間とすることが望ましい。この他、所定の組成比よりもCo比率の低い層状型Li含有複合酸化物に、Coの原料(Coの水酸化物など)を混合し、上記と同じ条件で焼成して、粒子表面のCo濃度が高い本発明に係る層状型Li含有複合酸化物を得ることもできる。 For the positive electrode material mixture layer in which the value of a and the value of [(1-xy) / 1] are in the above relationship, the layered Li-containing composite oxide having a high Co concentration on the particle surface is used. The composite oxide can be manufactured by the following method, for example. A nickel-containing salt (such as a sulfate), a manganese-containing salt (such as a nitrate), and a cobalt-containing salt (such as a sulfate) are mixed so that the Co ratio is lower than a predetermined composition ratio for each metal element. The mixture is dissolved in water to obtain a mixed aqueous solution (aqueous solution A). Aqueous ammonia is prepared as the aqueous solution B. Furthermore, aqueous ammonia having a pH adjusted to 12 is prepared, and the aqueous solution A and aqueous solution B are dropped into the stirring aqueous ammonia to obtain a coprecipitated hydroxide of Ni, Mn, and Co. Thereafter, the coprecipitated hydroxide is sufficiently washed with water and dried. Li hydroxide and Co salt (such as hydroxide) are added to the coprecipitated hydroxide after drying so that each metal element has a predetermined composition ratio, and mixed sufficiently. The layered Li-containing composite oxide is obtained by firing this mixture in an oxidizing atmosphere. In addition, as an atmosphere at the time of baking, it is preferable that oxygen partial pressure shall be 0.19-1 atmosphere, for example, baking temperature shall be 600-1000 degreeC, for example, and baking time will be 6-48, for example. Time is desirable. In addition to this, a raw material of Co (such as a hydroxide of Co) is mixed with a layered Li-containing composite oxide having a Co ratio lower than a predetermined composition ratio, and calcined under the same conditions as described above. A layered Li-containing composite oxide according to the present invention having a high concentration can also be obtained.
本発明の電極は、例えば、上記の活物質(上記層状型Li含有複合酸化物)を含有する正極合剤層を、集電体に表面に形成することで作製できる。正極合剤層は、上記活物質の他に、導電助剤や結着剤を含有しており、例えば、上記活物質、導電助剤および結着剤などを含む混合物(正極合剤)に、適当な溶剤を加えて十分に混練して得られる正極合剤ペーストや正極合剤スラリーなどを、集電体表面に塗布し乾燥することで、所望の厚みと密度に制御しつつ形成することができる。 The electrode of the present invention can be produced, for example, by forming a positive electrode mixture layer containing the above active material (the above-mentioned layered Li-containing composite oxide) on the surface of a current collector. In addition to the active material, the positive electrode mixture layer contains a conductive additive and a binder. For example, in a mixture (positive electrode mixture) containing the active material, the conductive additive and the binder, A positive electrode mixture paste, a positive electrode mixture slurry, or the like obtained by adding an appropriate solvent and sufficiently kneaded can be applied to the surface of the current collector and dried to be formed while controlling the desired thickness and density. it can.
導電助剤としては、本発明の電極を用いた電池において、実質上、化学的に安定な電子伝導性材料であれば特に限定されない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などのグラファイト類;アセチレンブラック;ケッチェンブラック;チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類;炭素繊維;などの炭素材料の他、金属繊維などの導電性繊維類;フッ化カーボン;アルミニウムなどの金属粉末類;酸化亜鉛;チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類;酸化チタンなどの導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を同時に使用しても構わない。これらの中でも、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラックといった炭素材料が特に好ましい。 The conductive auxiliary agent is not particularly limited as long as it is a substantially chemically stable electron conductive material in the battery using the electrode of the present invention. For example, graphites such as natural graphite (flaky graphite, etc.) and artificial graphite; acetylene black; ketjen black; carbon blacks such as channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon fibers; Other conductive fibers such as metal fibers; carbon fluoride; metal powders such as aluminum; zinc oxide; conductive whiskers such as potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; organics such as polyphenylene derivatives These may be used alone, or two or more of them may be used simultaneously. Among these, carbon materials such as acetylene black, ketjen black, and carbon black are particularly preferable.
結着剤(バインダ)は、正極合剤層において、上記活物質や導電助剤を結着する役割を担うものである。本発明の電極に係る結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、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)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−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共重合体などのフッ素樹脂;スチレンブタジエンゴム(SBR);エチレン−アクリル酸共重合体または該共重合体のNa+イオン架橋体;エチレン−メタクリル酸共重合体または該共重合体のNa+イオン架橋体;エチレン−アクリル酸メチル共重合体または該共重合体のNa+イオン架橋体;エチレン−メタクリル酸メチル共重合体または該共重合体のNa+イオン架橋体;などが挙げられ、これらの材料を1種単独で用いてもよく、2種以上を同時に使用しても構わない。これらの材料の中でも、PVDF、PTFEが特に好ましい。 The binder (binder) plays a role of binding the active material and the conductive additive in the positive electrode mixture layer. The binder according to the electrode of the present invention may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Specifically, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene; polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chloro Fluoropolymers such as trifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer; styrene butadiene rubber (SBR) ); Ethylene-acrylic acid copolymer or Na + ion crosslinked product of the copolymer; ethylene-methacrylic acid copolymer or Na + ion crosslinked product of the copolymer; ethylene-methyl acrylate copolymer or the copolymer Copolymer Na + ion cross-linked product; ethylene-methyl methacrylate copolymer or Na + ion cross-linked product of the copolymer; and the like, and these materials may be used alone or in combination. The above may be used simultaneously. Among these materials, PVDF and PTFE are particularly preferable.
本発明の電極に係る正極合剤層においては、上記活物質(上記の層状型Li含有複合酸化物)の比表面積が上記の通り小さいが、これに対応して、例えば、粒径の小さな炭素材料であるカーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックといった導電助剤や上記の結着剤を少量含有させるだけで、各粒子間の電荷の移動や固定化が容易になるため、正極合剤層中における導電助剤量および結着剤量を低減することができ、電極(正極合剤層)密度の向上、延いては電池の高容量化に効果があると考えられる。 In the positive electrode mixture layer according to the electrode of the present invention, the specific surface area of the active material (the layered Li-containing composite oxide) is small as described above. In the positive electrode mixture layer, it is easy to transfer and immobilize the charge between the particles just by adding a small amount of conductive aid such as carbon black, acetylene black, ketjen black and the above binder. It is considered that the amount of the conductive auxiliary and the amount of the binder can be reduced, and it is effective in improving the density of the electrode (positive electrode mixture layer) and, in turn, increasing the capacity of the battery.
すなわち、上記活物質(上記の層状型Li含有複合酸化物)と導電助剤と結着剤を含む正極合剤全量中におけるカーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックよりなる群から選ばれる少なくとも一種の炭素材料の含有量は、0.5質量%以上、より好ましくは0.7質量%以上であって、3質量%以下、より好ましくは2質量%以下であることが望ましい。上記炭素材料の含有量が多すぎると、電池とした際の負荷特性の向上は図れるものの、上記活物質の充填性が低下する。他方、上記炭素材料の含有量が少なすぎると、正極中の導電が取り難くなる。また、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックよりなる群から選ばれる少なくとも一種の炭素材料以外の導電助剤も使用する場合では、正極合剤全量中における全導電助剤含有量は、0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上であって、6質量%以下、より好ましくは5質量%以下とすることが望ましい。導電助剤の含有量が多すぎると、電池とした際の負荷特性の向上は図れるものの、上記活物質の充填性が低下する。他方、導電助剤の含有量が少なすぎると、正極中の導電が取り難くなる。 That is, at least one selected from the group consisting of carbon black, acetylene black, and ketjen black in the total amount of the positive electrode mixture containing the active material (the layered Li-containing composite oxide), a conductive additive, and a binder. The content of the carbon material is 0.5% by mass or more, more preferably 0.7% by mass or more, and is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. When the content of the carbon material is too large, the load characteristics of the battery can be improved, but the filling property of the active material is lowered. On the other hand, if the content of the carbon material is too small, it is difficult to take electrical conductivity in the positive electrode. In the case where a conductive auxiliary other than at least one carbon material selected from the group consisting of carbon black, acetylene black, and ketjen black is also used, the total conductive auxiliary content in the total positive electrode mixture is 0.5 It is desirable that the content is not less than mass%, more preferably not less than 1 mass%, and not more than 6 mass%, more preferably not more than 5 mass%. When there is too much content of a conductive support agent, although the load characteristic at the time of setting it as a battery can be aimed at, the filling property of the said active material will fall. On the other hand, when there is too little content of a conductive support agent, it will become difficult to take the electroconductivity in a positive electrode.
また、上記正極合剤全量中における結着剤の含有量は、0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上であって、3質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下であることが望ましい。結着剤含有量が多すぎると、電極の強度は向上するが、上記活物質の充填性や、電池とした際の負荷特性が低下する。他方、結着剤含有量が少なすぎると、正極合剤層の結着性が低下する。 The content of the binder in the total amount of the positive electrode mixture is 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and 3% by mass or less, more preferably 2.5% by mass or less. It is desirable to be. When the binder content is too high, the strength of the electrode is improved, but the filling properties of the active material and the load characteristics when used as a battery are lowered. On the other hand, when there is too little binder content, the binding property of a positive mix layer will fall.
ちなみに、上記正極合剤全量中における上記活物質の含有量は、94質量%以上、より好ましくは95質量%以上であって、99質量%以下、より好ましくは98質量%以下であることが望ましい。上記活物質含有量が多すぎると、正極合剤層中の導電助剤量や結着剤量が低下して、上記の不具合が生じることがある。また、上記活物質の含有量が少なすぎると、電池とした際の容量が小さくなることがある。 Incidentally, the content of the active material in the total amount of the positive electrode mixture is 94% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less. . When there is too much said active material content, the amount of the conductive support agent and binder amount in a positive mix layer may fall, and said malfunction may arise. Moreover, when there is too little content of the said active material, the capacity | capacitance at the time of setting it as a battery may become small.
なお、正極合剤層を形成するための正極合剤ペーストや正極合剤スラリーに用い得る溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。 In addition, as a solvent which can be used for the positive mix paste and positive mix slurry for forming a positive mix layer, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is mentioned, for example.
正極合剤層の厚みは、例えば、50〜100μmとすることが好ましい。また、電極密度(正極合剤層の密度)は、例えば、3.2〜3.8g/cm3であることが推奨される。 The thickness of the positive electrode mixture layer is preferably 50 to 100 μm, for example. Moreover, it is recommended that the electrode density (density of the positive electrode mixture layer) is, for example, 3.2 to 3.8 g / cm 3 .
正極に用いる集電体としては、本発明の電極を用いた電池において、実質上、化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。かかる集電体を構成する材料としては、例えば、アルミニウムやその合金、ステンレス鋼、ニッケルやその合金、チタンやその合金、炭素、導電性樹脂などの他に、アルミニウムまたはステンレス鋼の表面にカーボンまたはチタンを処理させたものなどが用いられる。これらの中でも、アルミニウムおよびアルミニウム合金が特に好ましい。これらの材料は表面を酸化して用いることもできる。また、表面処理により集電体表面に凹凸を付けることが好ましい。集電体の形状としては、フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが挙げられる。集電体の厚みは特に限定されないが、例えば、1〜500μmであることが好ましい。 The current collector used for the positive electrode is not particularly limited as long as it is a substantially chemically stable electronic conductor in the battery using the electrode of the present invention. Examples of the material constituting the current collector include aluminum and its alloys, stainless steel, nickel and its alloys, titanium and its alloys, carbon, conductive resin, etc., as well as carbon or aluminum on the surface of aluminum or stainless steel. A material obtained by treating titanium is used. Of these, aluminum and aluminum alloys are particularly preferable. These materials can also be used after oxidizing the surface. Moreover, it is preferable to give unevenness | corrugation to the collector surface by surface treatment. Examples of the shape of the current collector include films, sheets, nets, punched materials, lath bodies, porous bodies, foamed bodies, and molded bodies of fiber groups, in addition to foils. Although the thickness of a collector is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 1-500 micrometers.
本発明の非水電解質二次電池は、上記本発明の正極を有するものであり、他の構成要素については特に制限は無く、従来公知の非水電解質二次電池で採用されている各構成要素を適用することができる。 The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has the positive electrode of the present invention, and there are no particular restrictions on the other components, and each component employed in a conventionally known nonaqueous electrolyte secondary battery Can be applied.
本発明の非水電解質二次電池の負極としては、例えば、負極活物質を含有する負極合剤層を集電体表面に形成してなるものが挙げられる。負極合剤層は、負極活物質の他に、結着剤や導電助剤(必要に応じて)を含有しており、例えば、負極活物質および結着剤(更には導電助剤)などを含む混合物(負極合剤)に、適当な溶剤を加えて十分に混練して得られる負極合剤スラリーなどを、集電体表面に塗布し乾燥することで、所望の厚みとしつつ形成することができる。 As a negative electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, for example, a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material is formed on the current collector surface. The negative electrode mixture layer contains, in addition to the negative electrode active material, a binder and a conductive aid (if necessary). For example, the negative electrode active material and the binder (and further a conductive aid) A negative electrode mixture slurry obtained by adding a suitable solvent to the mixture (negative electrode mixture) and kneading it sufficiently can be applied to the surface of the current collector and dried to form a desired thickness. it can.
負極活物質としては、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛)、人造黒鉛、膨張黒鉛などの黒鉛材料;ピッチをか焼して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料;フルフリルアルコール樹脂(PFA)やポリパラフェニレン(PPP)およびフェノール樹脂を低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料;などの炭素材料が挙げられる。また、炭素材料の他に、リチウムやリチウム含有化合物も負極活物質として用いることができる。リチウム含有化合物としては、Li−Alなどのリチウム合金や、Si、Snなどのリチウムとの合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。更にSn酸化物やSi酸化物などの酸化物系材料も用いることができる。負極合剤全量中における負極活物質含有量は、例えば、90〜98質量%であることが望ましい。 Examples of the negative electrode active material include graphite materials such as natural graphite (flaky graphite), artificial graphite, and expanded graphite; graphitizable carbonaceous materials such as coke obtained by calcining pitch; furfuryl alcohol resin ( Carbon materials such as non-graphitizable carbonaceous materials such as amorphous carbon obtained by low-temperature firing of PFA), polyparaphenylene (PPP), and phenol resins. In addition to the carbon material, lithium or a lithium-containing compound can also be used as the negative electrode active material. Examples of the lithium-containing compound include lithium alloys such as Li—Al, and alloys containing elements that can be alloyed with lithium such as Si and Sn. Furthermore, oxide-based materials such as Sn oxide and Si oxide can also be used. The negative electrode active material content in the total amount of the negative electrode mixture is preferably 90 to 98% by mass, for example.
導電助剤は、電子伝導性材料であれば特に限定されないし、使用しなくても構わない。導電助剤の具体例としては、アセチレンブラック;ケッチェンブラック;チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類;炭素繊維;などの炭素材料の他、金属繊維などの導電性繊維類;フッ化カーボン;銅、ニッケルなどの金属粉末類;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を同時に使用しても構わない。これらの中でも、アセチレンブラックや炭素繊維が特に好ましい。負極に導電助剤を使用する場合には、負極合剤全量中における導電助剤含有量を10質量%以下とすることが望ましい。 The conductive aid is not particularly limited as long as it is an electron conductive material, and may not be used. Specific examples of conductive aids include acetylene black; ketjen black; carbon blacks such as channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon materials such as carbon fibers; and conductive fibers such as metal fibers. Carbon fluoride, metal powders such as copper and nickel, organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Absent. Among these, acetylene black and carbon fiber are particularly preferable. In the case of using a conductive additive for the negative electrode, the conductive auxiliary agent content in the total amount of the negative electrode mixture is preferably 10% by mass or less.
負極合剤層に係る結着剤は、負極合剤層において、負極活物質や導電助剤などを結着する役割を担うものである。かかる結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。具体的には、例えば、上記本発明の電極に係る結着剤と同じ材料が使用でき、それらの材料を1種単独で用いてもよく、2種以上を同時に使用しても構わない。その中でも、PVDF、SBR、エチレン−アクリル酸共重合体または該共重合体のNa+イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体または該共重合体のNa+イオン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体または該共重合体のNa+イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体または該共重合体のNa+イオン架橋体が特に好ましい。負極合剤全量中における結着剤含有量は、例えば、2〜10質量%であることが望ましい。 The binder related to the negative electrode mixture layer plays a role of binding the negative electrode active material, the conductive auxiliary agent and the like in the negative electrode mixture layer. Such a binder may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Specifically, for example, the same materials as the binder according to the electrode of the present invention can be used, and these materials may be used alone or in combination of two or more. Among them, PVDF, SBR, ethylene-acrylic acid copolymer or Na + ion crosslinked product of the copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer or Na + ion crosslinked product of the copolymer, ethylene-methyl acrylate A copolymer or a Na + ion crosslinked product of the copolymer, an ethylene-methyl methacrylate copolymer or a Na + ion crosslinked product of the copolymer is particularly preferred. The binder content in the total amount of the negative electrode mixture is preferably 2 to 10% by mass, for example.
負極に用いる集電体としては、本発明の非水電解質二次電池において、実質上、化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。かかる集電体を構成する材料としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケルやその合金、銅やその合金、チタンやその合金、炭素、導電性樹脂などの他に、銅またはステンレス鋼の表面にカーボンまたはチタンを処理させたものなどが用いられる。これらの中でも、銅および銅合金が特に好ましい。これらの材料は表面を酸化して用いることもできる。また、表面処理により集電体表面に凹凸を付けることが好ましい。集電体の形状としては、フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが挙げられる。集電体の厚みは特に限定されないが、例えば、1〜500μmであることが好ましい。 The current collector used for the negative electrode is not particularly limited as long as it is a substantially chemically stable electronic conductor in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. Examples of the material constituting the current collector include stainless steel, nickel or an alloy thereof, copper or an alloy thereof, titanium or an alloy thereof, carbon, conductive resin, carbon, or the like on the surface of copper or stainless steel. A material obtained by treating titanium is used. Among these, copper and copper alloys are particularly preferable. These materials can also be used after oxidizing the surface. Moreover, it is preferable to give unevenness | corrugation to the collector surface by surface treatment. Examples of the shape of the current collector include films, sheets, nets, punched materials, lath bodies, porous bodies, foamed bodies, and molded bodies of fiber groups, in addition to foils. Although the thickness of a collector is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 1-500 micrometers.
なお、負極合剤層を形成するための負極合剤スラリーに用い得る溶剤としては、例えば、水、NMPなどが挙げられる。 In addition, as a solvent which can be used for the negative mix slurry for forming a negative mix layer, water, NMP, etc. are mentioned, for example.
負極合剤層の厚みは、例えば、30〜100μmとすることが好ましい。 The thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 30 to 100 μm, for example.
本発明の非水電解質二次電池に係る非水電解質としては、例えば、下記の非水系溶媒中に、下記の無機イオン塩を溶解させることで調製した溶液(非水電解液)が使用できる。 As the nonaqueous electrolyte according to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, for example, a solution (nonaqueous electrolyte) prepared by dissolving the following inorganic ion salt in the following nonaqueous solvent can be used.
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)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート(MEC)、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサルトン等などの非プロトン性有機溶媒を1種単独で、または2種以上を混合した混合溶媒として用いることができる。 Examples of the solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate (MEC), γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, 3-methyl- Aprotic organics such as 2-oxazolidinone, propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, diethyl ether, 1,3-propane sultone, etc. Can be used medium as alone in a mixed solvent or a mixture of two or more.
非水電解質に係る無機イオン塩としては、例えば、LiClO4 、LiPF6 、LiBF4 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiCF3SO3 、LiCF3CO2 、Li2C2F4(SO3)2、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiCnF2n+1SO3(n≧2)、LiN(RfOSO2)2〔ここでRfはフルオロアルキル基〕などのリチウム塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。このリチウム塩の電解液中の濃度としては、0.5〜2mol/lとすることが好ましく、0.8〜1.5mol/lとすることがより好ましい。 The inorganic ion salt according to the non-aqueous electrolyte, for example, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, Li 2 C 2 F 4 (SO 3) 2, From lithium salts such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group] There may be mentioned at least one selected. The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is preferably 0.5 to 2 mol / l, and more preferably 0.8 to 1.5 mol / l.
本発明の非水電解質二次電池内では、正極(本発明の電極)と上記負極との間に、上記の非水電解質を含ませたセパレータが配される。セパレータとしては、大きなイオン透過度および所定の機械的強度を有する絶縁性の微多孔性薄膜が用いられる。また、セパレータとしては、一定温度以上(例えば100〜140℃)で構成材料の溶融によって孔が閉塞し、抵抗を上げる機能を有するもの(すなわち、シャットダウン機能を有するもの)が好ましい。セパレータの具体例としては、耐有機溶剤性および疎水性を有するポリオレフィン系ポリマー(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、またはガラス繊維などの材料で構成されるシート(多孔質シート)、不織布若しくは織布;該ポリオレフィン系ポリマーの微粒子を接着剤で固着した多孔質体などが挙げられる。セパレータの孔径は、正負極より脱離した正負極の活物質、導電助剤および結着剤などが通過しない程度であることが好ましく、例えば、0.01〜1μmであることが望ましい。セパレータの厚みは、例えば、10〜300μmであることが推奨される。また、セパレータの空孔率は、構成材料や厚みに応じて決定されるが、30〜80%であることが一般的である。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a separator containing the non-aqueous electrolyte is disposed between the positive electrode (the electrode of the present invention) and the negative electrode. As the separator, an insulating microporous thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. Moreover, as a separator, what has a function which a hole obstruct | occludes by fusion | melting of a constituent material above a fixed temperature (for example, 100-140 degreeC), and raises resistance (namely, what has a shutdown function) is preferable. Specific examples of the separator include a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene, etc.) having resistance to organic solvents and hydrophobicity, or a sheet (porous sheet) made of a material such as glass fiber, a nonwoven fabric or a woven fabric; the polyolefin And a porous body in which fine particles of a polymer are fixed with an adhesive. The pore diameter of the separator is preferably such that the active material of the positive and negative electrodes, the conductive auxiliary agent, the binder and the like detached from the positive and negative electrodes do not pass through, and is preferably 0.01 to 1 μm, for example. The thickness of the separator is recommended to be 10 to 300 μm, for example. Further, the porosity of the separator is determined according to the constituent material and thickness, but is generally 30 to 80%.
上記の正極と負極とは、例えば、セパレータを介して積層した積層電極体としたり、更に正極と負極とをセパレータを介して積層した後に巻回し、巻回電極体として用いることができる。 The positive electrode and the negative electrode can be used, for example, as a laminated electrode body laminated via a separator, or after the positive electrode and the negative electrode are laminated via a separator and wound.
本発明の非水電解質二次電池の形態としては、例えば、スチール缶やアルミニウム缶などを外装缶として使用した筒形(角筒形や円筒形など)などが挙げられる。また、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池とすることもできる。 As a form of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, for example, a tubular shape (such as a rectangular tube shape or a cylindrical shape) using a steel can, an aluminum can, or the like as an outer can is cited. Moreover, it can also be set as the soft package battery which used the laminated film which vapor-deposited the metal as an exterior body.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは、全て本発明の技術的範囲に包含される。なお、本実施例で採用した各評価方法は、以下の通りである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and all modifications made without departing from the spirit of the preceding and following descriptions are included in the technical scope of the present invention. In addition, each evaluation method employ | adopted by the present Example is as follows.
(1)層状型Li含有複合酸化物(正極活物質)の平均粒径
レーザー式の粒度分布測定装置(Microtrac社製「HRA(9320−X100)」)を用いて、純水に試料を分散させ、光吸収モード(レーザー光は反射、散乱せずに吸収する)、水溶媒、室温(20℃)の条件で、積算で50%となる粒径(D50)として求めた。
(1) Average particle size of layered Li-containing composite oxide (positive electrode active material) A sample is dispersed in pure water using a laser-type particle size distribution measuring device ("HRA (9320-X100)" manufactured by Microtrac). The particle size (D 50 ) was 50% in total under the conditions of light absorption mode (laser light is absorbed without being reflected or scattered), aqueous solvent, and room temperature (20 ° C.).
(2)層状型Li含有複合酸化物(正極活物質)の比表面積
N2ガス吸着を利用した1点式のBET測定装置(Mountech社製「Macsorb HM−1201」)を用いて、前処理として、N2ガスフロー中、150℃の環境下で1時間保持した後のBET比表面積を求めた。
(2) Specific surface area of layered Li-containing composite oxide (positive electrode active material) As a pretreatment, using a one-point BET measuring device (“Macsorb HM-1201” manufactured by Mounttech) using N 2 gas adsorption The BET specific surface area after maintaining for 1 hour in an environment of 150 ° C. in an N 2 gas flow was determined.
(3)電池容量
実施例および比較例で作製した電池について、0.2Aの条件で4.4Vまで定電流充電を行い、その後、電流値が0.02Aとなるまで定電圧充電を行った。次に、0.2Aで3.0Vまで定電流放電を行って電池容量を求めた。
(3) Battery capacity About the battery produced by the Example and the comparative example, constant current charge was performed to 4.4V on the conditions of 0.2A, and then constant voltage charge was performed until the electric current value was set to 0.02A. Next, constant current discharge was performed at 0.2 A to 3.0 V to obtain the battery capacity.
(4)電池のサイクル特性
実施例および比較例で作製した電池について、1Aで4.4Vまで定電流充電を行い、その後、電流値が0.1Aになるまで定電圧充電を行い、続いて1Aで3.0Vまで定電流放電を行う操作を1サイクルとし、これを300サイクルまで繰り返した。1サイクル目の放電容量に対する300サイクル目の放電容量の維持率(%)を求め、これによりサイクル特性を評価した。
(4) Battery cycle characteristics The batteries produced in the examples and comparative examples were charged at a constant current to 4.4 V at 1 A, and then charged at a constant voltage until the current value reached 0.1 A, followed by 1 A. The operation of performing a constant current discharge up to 3.0 V was defined as one cycle, and this was repeated up to 300 cycles. The maintenance rate (%) of the discharge capacity at the 300th cycle relative to the discharge capacity at the first cycle was determined, and thereby the cycle characteristics were evaluated.
(5)貯蔵特性
実施例および比較例で作製した電池について、0.2Aの条件で4.4Vまで定電流充電を行い、その後、電流値が0.02Aとなるまで定電圧充電を行った。充電後の電池を60℃で30日間貯蔵し、その後0.2Aで3.0Vまで定電流放電を行って電池容量を求め、上記(3)で求めた電池容量に対する維持率(%)によって貯蔵特性を評価した。
(5) Storage characteristics About the battery produced by the Example and the comparative example, the constant current charge was performed to 4.4V on condition of 0.2A, and the constant voltage charge was then performed until the electric current value was set to 0.02A. The battery after charging is stored at 60 ° C. for 30 days, then discharged at a constant current of 0.2 A to 3.0 V to determine the battery capacity, and stored according to the maintenance rate (%) with respect to the battery capacity determined in (3) above. Characteristics were evaluated.
(6)安全性
1.0A、12Vの条件で過充電を行い、問題が無かったものを○、発火したものを×と評価した。
(6) Safety The battery was overcharged under the conditions of 1.0 A and 12 V. The case where there was no problem was evaluated as ◯, and the case where it ignited was evaluated as ×.
(7)正極活物質層の表面および全体のCo存在比率の分析
ICP(Inductive Coupled Plasma)法を用いて以下のように行った。まず、上記(3)の電池容量測定後の電極から正極合剤層をはがし取り、炭酸ジメチルで洗浄後、そこから0.2g採取して100mL容器に入れた。その後、純水5mL、王水2mL、純水10mLを順に加えて加熱溶解し、冷却後、さらに25倍に希釈してICP(JARREL ASH社製「ICP−757」)にて組成を分析した(検量線法)。得られた結果から、正極の組成、すなわち、[(1−x−y)/1]値を導出した。一方、正極合剤層表面でのCoの存在比率(a値)は、上記(3)の電池容量測定後の電極を炭酸ジメチルで洗浄し、そのままXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy)(アルバック・ファイ社製「ESCA5500MC)により、アパチャー径:800μm、X線源:MgKα 400W、光電子出射角:45°の条件で分析を行った。
(7) Analysis of the surface ratio of the positive electrode active material layer and the overall Co abundance ratio The ICP (Inductive Coupled Plasma) method was used as follows. First, the positive electrode mixture layer was peeled off from the electrode after measuring the battery capacity in (3) above, washed with dimethyl carbonate, and 0.2 g was collected therefrom and placed in a 100 mL container. Thereafter, 5 mL of pure water, 2 mL of aqua regia, and 10 mL of pure water were sequentially added and dissolved by heating. After cooling, the solution was further diluted 25 times and analyzed by ICP (“ICP-757” manufactured by JARREL ASH) ( Calibration curve method). From the obtained results, the composition of the positive electrode, that is, the [(1-xy) / 1] value was derived. On the other hand, the Co abundance ratio (a value) on the surface of the positive electrode mixture layer was determined by washing the electrode after the battery capacity measurement of (3) with dimethyl carbonate and directly using XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) (ULVAC Analysis was performed under the conditions of aperture diameter: 800 μm, X-ray source: MgKα 400 W, and photoelectron emission angle: 45 ° by “ESCA5500MC” manufactured by the company.
(8)正極合剤層および負極合剤層の密度
まず、正極および負極を1cm×1cmの大きさに切り取り、それぞれマイクロメータで厚み(l1)を、精密天秤で質量(m1)を測定した。次に、正極の正極合剤層、および負極の負極合剤層を削り取り、集電体のみを取り出して、各集電体の厚み(lc)と質量(mc)を正極と同様に測定した。得られた厚みと質量から、以下の式によって正極合剤層密度および負極合剤層密度(dca)を求めた(なお、上記の厚みの単位はcm、質量の単位はgである)。
(8) The density of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer is first cut positive and negative electrodes to a size of 1 cm × 1 cm, thickness with a micrometer, respectively (l 1), measuring the mass (m 1) a precision balance did. Next, the positive electrode mixture layer of the positive electrode, and scrape a negative electrode mixture layer of the negative electrode is taken out only the collector, measuring the thickness of each current collector (l c) and mass (m c) in the same manner as the positive electrode did. From the obtained thickness and mass, the positive electrode mixture layer density and the negative electrode mixture layer density (d ca ) were determined by the following formulas (in addition, the unit of thickness is cm and the unit of mass is g).
実施例1
実施例1においては、製法と組成を変えて活物質(層状型Li含有複合酸化物)を合成し、該活物質を用いて電極を作製し、更に該電極を正極として用いて非水電解質二次電池を作製した。
Example 1
In Example 1, an active material (layered Li-containing composite oxide) was synthesized by changing the production method and composition, an electrode was produced using the active material, and a non-aqueous electrolyte 2 was produced using the electrode as a positive electrode. A secondary battery was produced.
開発電池1〜3
<正極の作製>
粒子表面のCo濃度が高いLi(1+δ)MnxNiyCo(1−x−y)O2で表される層状型Li含有複合酸化物(正極活物質)を合成した。ニッケルの硫酸塩とマンガンの硫酸塩とコバルトの硫酸塩とを、各金属元素について所定の組成比よりもCo比率が低くなるようにして(具体的には、表1に示す後添加のCo比率分だけ低い組成にして)混合し、この混合物を水(大凡、各硫酸塩1molに対して、1000gの水)に溶かして水溶液Aを得た。また、水溶液Bとして、アンモニア水(濃度:25質量%)を用意した。NaOHでpHを12に調整したアンモニア水(濃度:2質量%)を撹拌しながら、水溶液Aを46ml/minで、水溶液Bを3.3ml/minで滴下し、Mn、Ni、Coの共沈水酸化物を得、これを取り出して十分に水洗し乾燥させた。この共沈水酸化物に、各金属元素が表1に示す組成比となるようにLi水酸化物とCoの炭酸塩を加え、十分に混合した。この混合物を酸化性雰囲気中で焼成して、表1に示す組成の層状型Li含有複合酸化物を得た。なお、焼成時の雰囲気としては、酸素分圧を0.19〜1気圧とし、また、焼成温度を600〜1000℃、焼成時間を6〜48時間とし、これらの範囲の中から、各組成の層状型Li含有複合酸化物の合成に好適な条件を選択した。得られた各層状型Li含有複合酸化物の平均粒径(直径)は10μmであり、BET比表面積は0.25m2/gであった。
Development batteries 1-3
<Preparation of positive electrode>
A layered Li-containing composite oxide (positive electrode active material) represented by Li (1 + δ) Mn x Ni y Co (1-xy) O 2 having a high Co concentration on the particle surface was synthesized. Nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate are made so that the Co ratio is lower than the predetermined composition ratio for each metal element (specifically, the Co ratio of post-addition shown in Table 1) The resulting mixture was mixed in water (approximately 1000 g of water with respect to 1 mol of each sulfate) to obtain an aqueous solution A. As aqueous solution B, aqueous ammonia (concentration: 25% by mass) was prepared. While stirring aqueous ammonia (concentration: 2% by mass) adjusted to
上記の正極活物質の粉末:96質量%と、人造黒鉛粉末:1質量%と、アセチレンブラック(AB):1質量%と、PVDFが8質量%のNMP溶液とを混合し、正極合剤スラリーを調製した。なお、該スラリー中のPVDF量は、固形分全量中、2質量%となるようにした。このスラリーを、厚み15μmで、長さが420mm、幅が170mmのアルミニウム箔の両面に塗布し、120℃で12時間の真空乾燥を施し、ロール式(幅30cm、線圧40kg)のプレス機でプレスした後、所定の幅に裁断して、厚みが55μmの正極合剤層を集電体両面に有する正極を得た。 Positive electrode active material powder: 96% by mass, artificial graphite powder: 1% by mass, acetylene black (AB): 1% by mass, and an NMP solution containing 8% by mass of PVDF are mixed, and a positive electrode mixture slurry Was prepared. The amount of PVDF in the slurry was 2% by mass in the total solid content. This slurry was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, a length of 420 mm and a width of 170 mm, vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours, and a roll-type (width 30 cm, linear pressure 40 kg) press. After pressing, it was cut into a predetermined width to obtain a positive electrode having a positive electrode mixture layer having a thickness of 55 μm on both sides of the current collector.
<負極の作製>
天然黒鉛:97.5質量%と、SBR:1.5質量%、増粘剤のカルボキシルメチルセルロース(CMC):1質量%を、水を用いて混合して負極合剤スラリーを調製した。このスラリーを、厚みが8μm、長さが420mm、幅が170mmの銅箔の両面に塗布し、120℃で12時間の真空乾燥を施し、ロール式(幅30cm、線圧40kg)のプレス機でプレスした後、所定の幅に裁断して、厚みが60μmの負極合剤層が集電体の両面に形成された負極を作製した。なお、負極の負極合剤層密度は1.65g/cm3とした。
<Production of negative electrode>
Natural graphite: 97.5% by mass, SBR: 1.5% by mass, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener: 1% by mass were mixed with water to prepare a negative electrode mixture slurry. This slurry was applied to both sides of a copper foil having a thickness of 8 μm, a length of 420 mm, and a width of 170 mm, vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours, and a roll type (30 cm width, linear pressure 40 kg) press. After pressing, the negative electrode was cut into a predetermined width to produce a negative electrode in which a negative electrode mixture layer having a thickness of 60 μm was formed on both sides of the current collector. The negative electrode mixture layer density of the negative electrode was 1.65 g / cm 3 .
<電極体の作製>
上記の正極と負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これらを巻き取って巻回電極体を作製した。なお、セパレータには、厚みが18μmのポリエチレン製多孔膜を用いた。
<Production of electrode body>
The positive electrode and the negative electrode were overlapped via a separator, and these were wound up to produce a wound electrode body. The separator was a polyethylene porous film having a thickness of 18 μm.
<非水電解液>
体積比が1:1:1のエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒に,1mol/lのLiPF6を溶かした非水電解液を使用した。
<Non-aqueous electrolyte>
A non-aqueous electrolyte solution in which 1 mol / l LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate having a volume ratio of 1: 1: 1 was used.
<電池組み立て>
上記電極体および非水電解液を用いて,角形非水電解質二次電池(リチウムイオン二次電池)を組み立てた。組み立てに際しては、先ず、上記電極体の各端面に集電板を溶接により接合した。次に、集電板のリード部を、アルミニウム合金製の蓋体に取り付けられている電極端子機構と接続した。その後、アルミニウム合金製の正極缶の内部に電極体を収容して、正極缶の開口部周縁に蓋体を溶接固定した。最後に、注液孔から密閉容器(すなわち、正極缶と蓋体を溶接したもの)内に上記電解液を注入して、図1に示す構造を有し、厚さが4mm、幅が34mm、高さが50mmの角形形状の非水電解質二次電池(開発電池1〜3)を作製した。
<Battery assembly>
A square nonaqueous electrolyte secondary battery (lithium ion secondary battery) was assembled using the electrode body and the nonaqueous electrolyte. In assembly, first, a current collector plate was joined to each end face of the electrode body by welding. Next, the lead portion of the current collector plate was connected to an electrode terminal mechanism attached to an aluminum alloy lid. Then, the electrode body was accommodated in the positive electrode can made of aluminum alloy, and the lid body was welded and fixed to the periphery of the opening of the positive electrode can. Finally, the electrolytic solution is injected from the liquid injection hole into a sealed container (that is, a positive electrode can and a lid welded), and has the structure shown in FIG. 1, having a thickness of 4 mm, a width of 34 mm, A square non-aqueous electrolyte secondary battery (developed batteries 1 to 3) having a height of 50 mm was produced.
ここで、ここで図1に示す電池1について説明すると、正極6と負極7は上記のようにセパレータ8を介して渦巻状に巻回した巻回電極体9として、角形の電池ケース2に前記非水電解液とともに収容されている。ただし、図1では、煩雑化を避けるため、正極6や負極7の集電体や非水電解液などは図示していない。
Here, the battery 1 shown in FIG. 1 will be described. The positive electrode 6 and the negative electrode 7 are formed in the rectangular battery case 2 as the
電池ケース2は電池1の外装材の主要部分を構成するものであり、この電池ケース2は正極端子を兼ねている。そして、電池ケース2の底部にはポリテトラフルオロエチレンシートからなる絶縁体10が配置され、上記正極6、負極7およびセパレータ8からなる巻回電極体9からは正極6および負極7のそれぞれ一端に接続された正極リード体11と負極リード体12が引き出されている。また、電池ケース2の開口部を封口する蓋板3にはポリプロピレン製の絶縁パッキング4を介してステンレス鋼製の端子5が取り付けられ、この端子5には絶縁体13介してステンレス鋼製のリード板14が取り付けられている。
The battery case 2 constitutes a main part of the outer packaging material of the battery 1, and the battery case 2 also serves as a positive electrode terminal. An
そして、この蓋板3は上記電池ケース2の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、電池ケース2の開口部が封口され、電池1の内部が密閉されている。 And this cover plate 3 is inserted in the opening part of the said battery case 2, the opening part of the battery case 2 is sealed by welding the junction part of both, and the inside of the battery 1 is sealed.
この実施例1の電池1では、正極リード体11を蓋板3に直接溶接することによって電池ケース2と蓋板3とが正極端子として機能し、負極リード体12をリード板14に溶接し、そのリード板13を介して負極リード体8と端子11とを導通させることによって端子5が負極端子として機能するようになっているが、電池ケース2の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。
In the battery 1 of Example 1, the battery case 2 and the lid plate 3 function as positive terminals by directly welding the positive
比較例1(比較電池1〜2)
表1に示す組成の正極活物質を、通常の方法(粒子表面のCo濃度を高めない方法)で合成したこと以外は、実施例1と同様にして比較電池1および2を作製した。すなわち、通常の方法とは、以下の方法である。各金属元素が所定の組成となるように混合したニッケルの硫酸塩とマンガンの硫酸塩とコバルトの硫酸塩(比較電池2用の正極活物質形成についてはコバルトの硫酸塩のみ)とを、水に溶解させて水溶液Aを得た。また、水溶液Bとして、アンモニア水(濃度:25質量%)を用意した。NaOHでpHを12に調整したアンモニア水(濃度:2質量%)を撹拌しながら、水溶液Aを46ml/minで、水溶液Bを3.3ml/minで滴下し、Mn、Ni、Coの共沈水酸化物を得、これを取り出して十分に水洗し乾燥させた。この共沈水酸化物に、各金属元素が所定の組成比となるようにLi水酸化物を加え、十分に混合した後、実施例1で記載した焼成条件の中から好適な条件を選択して焼成を行って、複合酸化物を得た。
Comparative Example 1 (Comparative batteries 1 and 2)
Comparative batteries 1 and 2 were produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material having the composition shown in Table 1 was synthesized by a normal method (a method in which the Co concentration on the particle surface was not increased). That is, the normal method is the following method. Nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate (only the cobalt sulfate for forming the positive electrode active material for Comparative Battery 2) mixed in such a manner that each metal element has a predetermined composition is added to water. An aqueous solution A was obtained by dissolution. As aqueous solution B, aqueous ammonia (concentration: 25% by mass) was prepared. While stirring aqueous ammonia (concentration: 2% by mass) adjusted to
上記実施例1および比較例1で得られた各正極活物質、各電極、および各電池についての評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the evaluation results for each positive electrode active material, each electrode, and each battery obtained in Example 1 and Comparative Example 1.
表1中、「Coの存在比」とは、正極合剤層における上記a値と上記[(1−x−y)/1]値との比、すなわち「a値/[(1−x−y)/1]値」を意味している(後記の表2および表3においても、同じ)。 In Table 1, “Co abundance ratio” means the ratio between the a value and the [(1-xy) / 1] value in the positive electrode mixture layer, that is, “a value / [(1-x− y) / 1] value ”(the same applies to Tables 2 and 3 below).
表1に示す結果から明らかな様に、表面のCo濃度の高いLi(1+δ)MnxNiyCo(1−x−y)O2(で表される層状型Li含有複合酸化物を用いた実施例1の電池(開発電池1〜3)では、良好な特性を示している。一方、通常の均一組成の正極を用いた比較電池1は、サイクル特性や貯蔵特性に問題があった。これは、電解液との界面近傍にある正極活物質は、最も高い電位にさらされるため、電解液(液状電解質)との反応による元素の溶出が進行しやすいが、表面にCoが高濃度に固溶した粒子を正極表面(正極合剤層表面)に存在させることによって高電圧下でのMnの溶出が低減し、それにより、高電圧下においてサイクル特性や貯蔵特性が優れた非水電解質二次電池が得られるようになったものと考えられる。また、活物質にLiCoO2をベースにした材料を用いた比較電池2では、安全性に問題があり、過充電試験をクリアできなかった。この理由は、充電時に安定なMnの量が低すぎたためと考えられ、高充電電圧で利用する電池では、基本的にLiCoO2系を主体とした電池は採用できないと考えられる。 As is clear from the results shown in Table 1, a layered Li-containing composite oxide represented by Li (1 + δ) Mn x Ni y Co (1-xy) O 2 (with high Co concentration on the surface was used. The batteries (development batteries 1 to 3) of Example 1 showed good characteristics, while the comparative battery 1 using a normal positive electrode having a uniform composition had problems in cycle characteristics and storage characteristics. Since the positive electrode active material in the vicinity of the interface with the electrolyte is exposed to the highest potential, elution of elements due to the reaction with the electrolyte (liquid electrolyte) is likely to proceed, but the surface has a high concentration of Co. The presence of dissolved particles on the positive electrode surface (positive electrode mixture layer surface) reduces the elution of Mn under high voltage, thereby enabling non-aqueous electrolyte secondary that has excellent cycle characteristics and storage characteristics under high voltage It seems that the battery has come to be obtained In Comparative battery 2 using the material in the LiCoO 2 based on the active material, there is a safety problem, the overcharging test could not be cleared. This is because the amount of stable Mn during charging is too low For this reason, it is considered that a battery mainly using a LiCoO 2 system cannot be used for a battery that is used at a high charging voltage.
実施例2(開発電池4〜6)および比較例2(比較電池3〜4)
実施例2および比較例2においては、正極活物質の平均粒径やBET比表面積を変えて正極を作製し、該正極を用いて非水電解質二次電池を作製した。すなわち、正極活物質として、表2に示す平均粒径およびBET比表面積を有する上記層状型Li含有複合酸化物(開発電池1に係る正極活物質と同じ組成を有するもの)を用いた他は実施例1と同様にして正極を作製し、該正極を用いた他は実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。各正極活物質、各電極、および各電池についての評価結果を表2に示す。
Example 2 (developed batteries 4-6) and Comparative Example 2 (comparative batteries 3-4)
In Example 2 and Comparative Example 2, a positive electrode was produced by changing the average particle diameter and BET specific surface area of the positive electrode active material, and a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced using the positive electrode. That is, except that the above layered Li-containing composite oxide (having the same composition as the positive electrode active material according to the developed battery 1) having the average particle size and BET specific surface area shown in Table 2 was used as the positive electrode active material. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1, and a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode was used. Table 2 shows the evaluation results for each positive electrode active material, each electrode, and each battery.
表2に示す結果から明らかなように、層状型Li含有複合酸化物の粒子の平均直径および比表面積が好適値である実施例2の電池(開発電池4〜6)では、良好な特性を示している。一方、比較例2の電池(比較電池3〜4)は容量およびサイクル特性が劣っている。また、比較電池3では、貯蔵特性も低い。この理由は、正極活物質の表面積が大きすぎるために、未反応、または残留した原料成分(Li2CO3、硫酸塩など)に由来するアルカリ成分量が高くなったり、Mnが溶出したりして、電池内でガスが発生したためと考えられる。 As is clear from the results shown in Table 2, the batteries of Example 2 (developed batteries 4 to 6) in which the average diameter and specific surface area of the layered Li-containing composite oxide particles are suitable values show good characteristics. ing. On the other hand, the battery of Comparative Example 2 (Comparative batteries 3 to 4) is inferior in capacity and cycle characteristics. In addition, the comparative battery 3 has low storage characteristics. This is because the surface area of the positive electrode active material is too large, and the amount of alkali components derived from unreacted or residual raw material components (Li 2 CO 3 , sulfate, etc.) increases or Mn is eluted. This is probably because gas was generated in the battery.
実施例3(開発電池7、9、10)および参考例(参考電池8)
実施例3および参考例においては、正極活物質として、開発電池1に係る正極活物質と同じ組成のものを用い、正極合剤層の組成について、正極活物質含有量を96質量%のままにして、導電助剤量および結着剤量を表3に示すように変更した他は実施例1と同様にして正極を作製し、該正極を用いた他は実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。各電極および各電池についての評価結果を表3に示す。
Example 3 (
In Example 3 and the reference example , the positive electrode active material having the same composition as the positive electrode active material according to the developed battery 1 was used, and the positive electrode active material content was kept at 96% by mass for the composition of the positive electrode mixture layer. A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of conductive auxiliary agent and the amount of binder were changed as shown in Table 3, and the non-aqueous solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode was used. An electrolyte secondary battery was produced. Table 3 shows the evaluation results for each electrode and each battery.
なお、表3における開発電池10の「AB」欄における「(KB)」は、アセチレンブラック(AB)に代えてケッチェンブラック(KB)を用いたことを意味している。
In Table 3, “(KB)” in the “AB” column of the developed
表3に示す結果から明らかなように、正極合剤層に係る導電助剤として、特定の炭素材料(カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック)を用い、且つ正極合剤層中の導電助剤含有量および結着剤含有量が好適値である実施例3の電池(開発電池7、9、10)は、良好な特性を示している。
As is clear from the results shown in Table 3, a specific carbon material (carbon black, acetylene black, ketjen black) is used as the conductive auxiliary agent for the positive electrode mixture layer, and the conductive auxiliary agent in the positive electrode mixture layer. The batteries of Example 3 (
1 電池
2 電池ケース
3 蓋板
4 絶縁パッキング
5 端子
6 正極
7 負極
8 セパレータ
9 巻回電極体
10 絶縁体
11 正極リード体
12 負極リード体
13 絶縁体
14 リード板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery 2 Battery case 3 Cover plate 4 Insulation packing 5 Terminal 6 Positive electrode 7
Claims (4)
上記正極合剤層表面におけるMnとNiとCoの合計量に対するCo量を、原子比率でaとしたとき、aの値が、上記正極合剤層全体におけるMnとNiとCoの合計量に対するCo量の原子比率での平均値〔(1−x−y)/1〕の1.5倍以上であり、
上記導電助剤として、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックよりなる群から選択される少なくとも一種の炭素材料を含んでおり、正極合剤全量中における上記炭素材料の含有量が0.5〜3質量%であり、かつ上記導電助剤として、更に黒鉛も含んでおり、正極合剤全量中における全導電助剤の含有量が1〜6質量%であることを特徴とする非水電解質二次電池用の電極。 Compositional formula Li (1 + δ) Mn x Ni y Co (1-xy) O 2 (−0.15 <δ <0.15, 0.1 <x ≦ 0.5, 0.5 <x + y < 1. 0), and has a positive electrode mixture layer containing an active material having a mean particle size of 5 to 25 μm and a specific surface area of 0.1 to 0.6 m 2 / g, a conductive additive and a binder. And
When the Co amount relative to the total amount of Mn, Ni, and Co on the surface of the positive electrode mixture layer is defined as a, the value of a is Co relative to the total amount of Mn, Ni, and Co in the entire positive electrode mixture layer. der 1.5 times or more the average value of an amount of atomic ratio [(1-x-y) / 1 ] is,
The conductive auxiliary agent contains at least one carbon material selected from the group consisting of carbon black, acetylene black, and ketjen black, and the content of the carbon material in the total positive electrode mixture is 0.5-3. is the mass%, and as the conductive auxiliary agent, further including also graphite, a non-aqueous electrolyte content of Zenshirubeden aids in the positive electrode mixture total amount, characterized in 1-6% by mass Rukoto two Secondary battery electrode.
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