JP4923661B2 - Method for producing 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(例えば、リチウムイオン二次電池)の初期充電方法に特徴をもつ非水電解質二次電池の製造方法に関するものであり、詳しくは電池内に金属異物が混入しても短絡などによる性能低下の発生が抑制された非水電解質二次電池を製造できる方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by an initial charging method for a nonaqueous electrolyte secondary battery (e.g., a lithium ion secondary battery), and more specifically, metallic foreign matter is mixed in the battery. Even so, the present invention relates to a method capable of producing a nonaqueous electrolyte secondary battery in which the occurrence of performance degradation due to a short circuit or the like is suppressed.
近年の携帯用パソコン、ハンディビデオカメラ等の携帯電子機器の普及に伴い、高電圧、高エネルギー密度を有した非水電解質二次電池が電源として広く用いられるようになった。また、環境問題から電気自動車や電力の一部を利用したハイブリッド車の実用化が行われている。 With the spread of portable electronic devices such as portable personal computers and handy video cameras in recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries having high voltage and high energy density have been widely used as power sources. In addition, due to environmental problems, electric vehicles and hybrid vehicles using a part of electric power have been put into practical use.
非水電解質二次電池に用いる添加剤としては、安全性の向上目的で種々の化合物が提案されている。例えば、特許文献1及び2には特定の構造を有するヒンダードアミン化合物が、特許文献3には特定の構造を有するフェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、スルフィド系酸化防止剤が、それぞれ提案されている。 As an additive used for a nonaqueous electrolyte secondary battery, various compounds have been proposed for the purpose of improving safety. For example, Patent Documents 1 and 2 propose hindered amine compounds having a specific structure, and Patent Document 3 proposes a phenolic antioxidant, a phosphite antioxidant, and a sulfide antioxidant having a specific structure. Has been.
また、特許文献4には、ヒンダードアミン構造を(メタ)アクリル酸エステルに組み込んだポリマー型のヒンダードアミン化合物を正極、負極またはセパレータに添加することが提案されている。
ところで非水電解質二次電池は、金属異物が混入すると短絡が発生するおそれがあった。このため、製造工程において異物混入対策を行っているが、完全に異物の混入をなくすことは困難であった。例えば、製造工程での使用装置の劣化などにより電池内に金属異物が入ることがある。特に、0.3μg以下のFe、Cuなどの金属異物(φ40μm相当)は完全には取り除くことが困難であった。 By the way, in the nonaqueous electrolyte secondary battery, there is a possibility that a short circuit may occur when a metal foreign object is mixed. For this reason, countermeasures against contamination by foreign matters are taken in the manufacturing process, but it has been difficult to completely eliminate foreign matters. For example, metallic foreign matter may enter the battery due to deterioration of the device used in the manufacturing process. In particular, it was difficult to completely remove metal foreign matters (equivalent to φ40 μm) such as Fe and Cu of 0.3 μg or less.
金属異物の混入による短絡発生の原因は、正極に混入した金属異物が電位により溶解し、電解液中に溶出した金属イオンが負極表面で還元され析出し、負極から正極まで金属が析出が進行するからである。 The cause of the short circuit due to the contamination of the metal foreign material is that the metal foreign material mixed in the positive electrode is dissolved by the electric potential, the metal ions eluted in the electrolyte are reduced and deposited on the negative electrode surface, and the metal proceeds from the negative electrode to the positive electrode. Because.
従来技術の添加材では安定化効果は示すものの、金属異物の問題解決には効果がなく、また、電解液に溶出するなどして電池性能を低下させるため、満足のいくものではなかった。 Although the additive of the prior art shows a stabilizing effect, it is not satisfactory in solving the problem of the metal foreign matter, and it is not satisfactory because it is eluted into the electrolytic solution to lower the battery performance.
本発明は上記実情に鑑み完成されたものであり、万が一、電池内に金属異物が混入しても電池性能を低下させることがない非水電解質二次電池の製造方法を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been completed in view of the above circumstances, and solves the problem of providing a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery that does not deteriorate battery performance even if metallic foreign matter is mixed in the battery. It should be a challenge.
上記課題を解決する目的で本発明者らは鋭意研究を行っている。例えば、電解液中へ溶出した金属イオンを捕捉し、短絡を防止する添加剤として、特定の構造を有するアミド化合物を電解液に添加することを提案している(特願2005−242957)。 In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive research. For example, it has been proposed to add an amide compound having a specific structure to an electrolyte as an additive for capturing metal ions eluted into the electrolyte and preventing a short circuit (Japanese Patent Application No. 2005-242957).
しかしながら、このアミド化合物(キレート化合物)では電解液への溶解量に制限があるため、電池内での金属異物の溶出に完全に対応することが困難であった。つまり、電池内へ混入した金属異物の電位による溶出は局所的であり、電解液中に溶解しているアミド化合物の濃度では充分に補足することが困難であった。そのために通常の充電条件では溶出した金属はキレート化合物により補足される前に負極に到達して析出が進行することになり、満足のいく電池性能を満実現できるものではなかった。 However, since this amide compound (chelate compound) has a limited amount of dissolution in the electrolytic solution, it has been difficult to completely cope with the elution of metallic foreign matters in the battery. That is, the elution of the metallic foreign matter mixed into the battery due to the potential is local, and it is difficult to sufficiently supplement the concentration of the amide compound dissolved in the electrolytic solution. Therefore, under normal charging conditions, the eluted metal reaches the negative electrode before being captured by the chelate compound, so that the precipitation proceeds, and satisfactory battery performance cannot be fully realized.
本発明者らは、鋭意検討の結果、キレート化合物の効果的な使用方法を発見した。すなわち、電池を組み立てた後の最初に充電を行う際の条件を所定条件とすることで溶出する金属を確実に補足して無害化することに成功した。本発明はこの知見に基づき完成したものであり、電極体と、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾールであるキレート化合物を含有する電解質組成物とを有する非水電解質二次電池の製造方法に適用される発明である。 As a result of intensive studies, the present inventors have discovered an effective method of using a chelate compound. In other words, by setting the conditions for the first charge after the battery is assembled as a predetermined condition, it was possible to reliably supplement the eluted metal and make it harmless. The present invention has been completed based on this finding, and comprises a non-aqueous electrolyte comprising an electrode body and an electrolyte composition containing a chelate compound that is 3- (N-salicyloyl) amino-1,2,4-triazole. The present invention is applied to a method for manufacturing a secondary battery.
本発明の非水電解質二次電池の製造方法は、前記電解質組成物に前記電極体を浸漬した後の一サイクル目の充電時に、関係式(1)及び/又は関係式(2)を満たす条件で行うコンディショニング工程を有することを特徴とする。 The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a condition satisfying the relational expression (1) and / or the relational expression (2) at the time of charging in the first cycle after immersing the electrode body in the electrolyte composition. It has the conditioning process performed by this.
ここで、関係式(1)は、ct/V≧1.08×10-3(式(1)中、cは電解液中の前記キレート化合物の濃度(mol/dm3);tは、リチウムを基準として、正極電位が3.5V以上且つ満充電状態での正極電位以下である溶出条件を満たしていた累積時間(h)、Vは該溶出条件下での正極の平均電位(V);cは0.004(mol/dm3)以上;tは0.75(h)以上;Vは3.5≦V≦3.8である)である。そして、関係式(2)は、I/c<38(式(2)中、cは前記キレート化合物の前記電解液中での濃度(mol/dm3);Iは一サイクル目の充電時の電流値(C)(1Cとは電池容量を1時間で放電する電流値)を表し;cは0.004(mol/dm3)以上、Iは0.20(C)以下である)である。 Here, the relational expression (1) is ct / V ≧ 1.08 × 10 −3 (wherein c is the concentration of the chelate compound in the electrolyte (mol / dm 3 ); t is lithium) The cumulative time (h) that satisfies the elution condition in which the positive electrode potential is 3.5 V or more and less than or equal to the positive electrode potential in a fully charged state, V is the average potential (V) of the positive electrode under the elution condition; c is 0.004 (mol / dm 3 ) or more; t is 0.75 (h) or more; V is 3.5 ≦ V ≦ 3.8. Then, the equation (2), in I / c <38 (Equation (2), the concentration of an electrolytic solution (mol / dm 3 of c of the chelating compound); I is at one cycle charge Current value (C) (1C is a current value for discharging the battery capacity in 1 hour); c is 0.004 (mol / dm 3 ) or more, and I is 0.20 (C) or less) .
関係式(1)は金属が溶出し始める正極電位である3.5V以上の範囲をできるだけ緩やかに通過させて溶出した金属を充分に補足できる条件を規定している。正極電位があまりに高いと金属の溶出速度が大きくなるので、正極電位を更に3.8V以下に制限している。関係式(1)は、この電圧範囲の中で、キレート化合物の濃度を高く且つ通過時間(累積時間)を長く、平均電圧を小さくすることを示している。 Relational expression (1) prescribes a condition that can sufficiently capture the eluted metal by passing it as slowly as possible through the range of 3.5 V or more, which is the positive electrode potential at which the metal begins to elute. If the positive electrode potential is too high, the metal elution rate increases, so the positive electrode potential is further limited to 3.8 V or less. Relational expression (1) indicates that the concentration of the chelate compound is increased, the passage time (cumulative time) is increased, and the average voltage is decreased within this voltage range.
関係式(2)は、充電電流を所定値以下に制御することで金属の溶出速度を補足できる範囲内に抑制することができる条件を規定している。関係式(2)によると、充電電流の大きさはキレート化合物の濃度に反比例して上限が規定される。 The relational expression (2) defines a condition that can suppress the metal elution rate within a range that can be supplemented by controlling the charging current below a predetermined value. According to the relational expression (2), the upper limit of the magnitude of the charging current is defined in inverse proportion to the chelate compound concentration.
そして、前記電解質組成物としては、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、スルホラン類及びジオキソラン類からなる非水溶媒の群から選ばれた1種以上の有機溶媒を含むものが望ましい。 The electrolyte composition preferably contains one or more organic solvents selected from the group of non-aqueous solvents consisting of carbonates, lactones, ethers, sulfolanes, and dioxolanes.
特に、前記電解質組成物が、環状カーボネート化合物と鎖状カーボネート化合物とをそれぞれ少なくとも1種以上含有しているものが望ましい。具体的には前記環状カーボネート化合物が、エチレンカーボネート及び1,2−ブチレンカーボネートの少なくとも一方であり、且つ、前記鎖状カーボネート化合物が、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群から選択される1種以上の化合物であるものが望ましい。 In particular, it is desirable that the electrolyte composition contains at least one cyclic carbonate compound and a chain carbonate compound. Specifically, the cyclic carbonate compound is at least one of ethylene carbonate and 1,2-butylene carbonate, and the chain carbonate compound is selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate. One or more compounds are desirable.
本発明の非水電解質二次電池の製造方法は以上の構成を有することから以下の作用効果を発揮する。すなわち、非水電解質内に金属異物が混入したとしても、コンディショニング工程を経ることで、金属異物を溶出させた上で溶液中に安定な状態で保持することができる。そのために金属異物に起因する短絡の発生を効果的に防止することができる。 Since the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has the above-described configuration, the following effects are exhibited. That is, even if a metal foreign matter is mixed in the non-aqueous electrolyte, the metal foreign matter can be eluted and can be kept in a stable state in the solution through the conditioning process. Therefore, it is possible to effectively prevent the occurrence of a short circuit due to the metal foreign object.
本発明の非水電解質二次電池の製造方法について以下実施形態に基づき詳細に説明する。本実施形態の非水電解質二次電池の製造方法が適用できる非水電解質二次電池は正極電位が負極(リチウム)を基準として3.5V以上にまで到達する電池であって、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾールであるキレート化合物を含有する電解質組成物を有する電池であれば特に限定されず、正極活物質にコバルト酸化物、ニッケル酸化物、マンガン酸化物などを採用したリチウム二次電池が例示できる。 The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail based on the following embodiments. The non-aqueous electrolyte secondary nonaqueous electrolyte secondary battery manufacturing method can be applied in the battery of the present embodiment is a battery that reaches more than 3.5V as a reference positive electrode potential a negative electrode (lithium), 3- (N -Salicyloyl) Any battery having an electrolyte composition containing a chelate compound that is amino-1,2,4-triazole is not particularly limited, and cobalt oxide, nickel oxide, manganese oxide, etc. are used as the positive electrode active material. The adopted lithium secondary battery can be exemplified.
本実施形態の製造方法が適用できる非水電解質二次電池における上記キレート化合物の添加量としては、非水電解質に対して質量比で0.001(mol/dm3)以上、0.1(mol/dm3)以下、好ましくは0.004(mol/dm3)以上、0.02(mol/dm3)以下である。上記キレート化合物の添加量が0.001(mol/dm3)以上とすると充分な効果が得られ、0.1(mol/dm3)以下にすることで電池の充放電特性を良好にできる。 The addition amount of the chelate compound in the non-aqueous electrolyte secondary battery to which the manufacturing method of this embodiment can be applied is 0.001 (mol / dm 3 ) or more and 0.1 (mol) in terms of mass ratio with respect to the non-aqueous electrolyte. / Dm 3 ) or less, preferably 0.004 (mol / dm 3 ) or more and 0.02 (mol / dm 3 ) or less. When the amount of the chelate compound added is 0.001 (mol / dm 3 ) or more, a sufficient effect is obtained, and when the amount is 0.1 (mol / dm 3 ) or less, the charge / discharge characteristics of the battery can be improved.
本実施形態が適用できる非水電解質二次電池のその他の構成は一般的な非水電解質二次電池の構成が採用できる。例えば、電極体と、電解質組成物と、それらを収納する電池ケースとを有する。電極体は正極、負極及びセパレータから構成される。正極、負極及びセパレータはそれぞれシート状の部材であり、正極及び負極がセパレータを介して積層・巻回されている。 As the other configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery to which the present embodiment can be applied, the configuration of a general nonaqueous electrolyte secondary battery can be adopted. For example, it has an electrode body, an electrolyte composition, and a battery case that houses them. The electrode body is composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator. Each of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is a sheet-like member, and the positive electrode and the negative electrode are stacked and wound via the separator.
正極としては、正極活物質と結着剤と導電材とをスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥してシート状にしたものが使用される。正極活物質としては、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2、Li(1−x)MnO2、Li(1−x)Mn2O4、Li(1−x)CoO2、Li(1−x)NiO2、LiV2O3、V2O5等が挙げられる。なお、これらの正極活物質におけるXは0〜1の数を示す。各々にLi、Mg、Al、またはCo、Ti、Nb、Cr等の遷移金属を添加または置換した材料等であってもよい。また、これらのリチウム−金属複合酸化物を単独で用いるばかりでなくこれらを複数種類混合して用いることもできる。このなかでもリチウム−金属複合酸化物としては、層状構造またはスピネル構造のリチウムマンガン含有複合酸化物、リチウムニッケル含有複合酸化物およびリチウムコバルト含有複合酸化物のうちの1種以上であることが好ましい。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、EPDM、SBR、NBR、フッ素ゴムなどが挙げられるが、これらに限定されない。 As the positive electrode, a slurry obtained by applying a slurry of a positive electrode active material, a binder and a conductive material to a current collector and drying it into a sheet is used. Examples of the positive electrode active material include TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 , FeS 2 , Li (1-x) MnO 2 , Li (1-x) Mn 2 O 4, Li (1-x) CoO 2 , Li (1- x) NiO 2, LiV 2 O 3, V 2 O 5 and the like. In addition, X in these positive electrode active materials shows the number of 0-1. A material obtained by adding or substituting a transition metal such as Li, Mg, Al, or Co, Ti, Nb, or Cr may be used. Moreover, not only these lithium-metal composite oxides are used alone, but also a plurality of them can be mixed and used. Among these, the lithium-metal composite oxide is preferably at least one of a lithium manganese-containing composite oxide having a layered structure or a spinel structure, a lithium nickel-containing composite oxide, and a lithium cobalt-containing composite oxide. Examples of the binder include, but are not limited to, polyvinylidene fluoride (PVDF), EPDM, SBR, NBR, and fluororubber.
正極の導電材としては、黒鉛の微粒子、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバーなどのカーボンブラック、ニードルコークスなどの無定形炭素の微粒子などが使用されるが、これらに限定されない。 Examples of the conductive material for the positive electrode include graphite fine particles, acetylene black, ketjen black, carbon black such as carbon nanofiber, and amorphous carbon fine particles such as needle coke, but are not limited thereto.
スラリー化する溶媒としては、通常は結着剤を溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてPTFEなどで活物質をスラリー化する場合もある。 As the solvent for forming a slurry, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, and the like can be mentioned. Not. In some cases, the active material is slurried with PTFE or the like by adding a dispersant, a thickener or the like to water.
負極としては、通常、負極活物質と結着剤とを溶媒でスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥してシート状にしたものが使用される。負極活物質としては、リチウム又はリチウム合金であってもよいが、より安全性の高いリチウムイオンを吸蔵、放出できる炭素材料が好ましい。この炭素材料は特に限定されないが、黒鉛、石油系コークス、石炭系コークス、石油系ピッチの炭化物、石炭系ピッチの炭化物、フェノール樹脂・結晶セルロースなどの樹脂の炭化物などおよびこれらを一部炭化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維などが挙げられる。スラリー化する溶媒としては、通常は結着剤を溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてSBRなどのラテックスで活物質をスラリー化する場合もある。結着剤としては、正極の結着剤と同様のものが挙げられる。 As the negative electrode, a negative electrode active material and a binder that are slurried with a solvent are applied to a current collector and dried to form a sheet. The negative electrode active material may be lithium or a lithium alloy, but is preferably a carbon material that can occlude and release lithium ions with higher safety. The carbon material is not particularly limited, but graphite, petroleum-based coke, coal-based coke, petroleum-based pitch carbide, coal-based pitch carbide, carbonized resin such as phenol resin / crystalline cellulose, etc. and partially carbonized carbon. Examples thereof include materials, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, and PAN-based carbon fibers. As the solvent for forming a slurry, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran and the like can be mentioned. Not. In some cases, the active material is slurried with a latex such as SBR by adding a dispersant, a thickener or the like to water. Examples of the binder include the same binder as that for the positive electrode.
負極の集電体には、通常、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼などが使用され、正極の集電体には、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼などが使用される。 Copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel or the like is usually used for the current collector of the negative electrode, and aluminum, stainless steel, nickel-plated steel or the like is usually used for the current collector of the positive electrode.
本実施形態に用いられるセパレータとしては、通常用いられる高分子の微多孔フィルムを特に限定なく使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシドなどのポリエーテル類、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロースなどの種々のセルロース類、ポリ(メタ)アクリル酸およびその種々のエステル類などを主体とする高分子化合物やその誘導体、これらの共重合体や混合物からなるフィルムなどが挙げられる。また、このようなフィルムを単独で用いてもよいし、これらのフィルムを重ね合わせた複層フィルムでもよい。さらにこれらのフィルムには種々の添加剤を用いてもよく、その種類や含有量は特に制限されない。これらの微多孔フィルムの中で、本実施形態の非水電解質二次電池にはポリエチレンやポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンが好ましく用いられる。 As the separator used in the present embodiment, a commonly used polymer microporous film can be used without any particular limitation. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, carboxymethylcellulose And various celluloses such as hydroxypropyl cellulose, polymer compounds mainly composed of poly (meth) acrylic acid and various esters thereof, derivatives thereof, and films made of copolymers or mixtures thereof. Moreover, such a film may be used independently and the multilayer film which overlap | superposed these films may be sufficient. Furthermore, various additives may be used for these films, and the kind and content thereof are not particularly limited. Among these microporous films, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, and polysulfone are preferably used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment.
これらのセパレータフィルムは、電解液がしみ込んでイオンが透過し易いように、微多孔化がなされている。この微多孔化の方法としては、高分子化合物と溶剤の溶液をミクロ相分離させながら製膜し、溶剤を抽出除去して多孔化する「相分離法」と、溶融した高分子化合物を高ドラフトで押し出し製膜した後に熱処理し、結晶を一方向に配列させ、さらに延伸によって結晶間に間隙を形成して多孔化をはかる「延伸法」などが挙げられ、用いられる高分子フィルムによって適宜選択される。 These separator films are microporous so that the electrolyte can penetrate and ions can easily pass therethrough. The microporosity method includes a phase separation method in which a polymer compound and a solvent solution are formed into a film while microphase separation is performed, and the solvent is extracted and removed to make it porous. The film is heat-treated after extrusion, and the crystals are aligned in one direction, and further, the stretching method is used to form a gap between the crystals by stretching to achieve porosity, which is appropriately selected depending on the polymer film used. The
本実施形態に用いられる電解質組成物は電解質を溶媒に溶解させたものが例示できる。溶媒としては、高誘電率溶媒である、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル、テトラメチルスルホラン、ジメチルスルフォキシド、N−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミドやこれらの誘導体など、特に限定されるものではない。 The electrolyte composition used in this embodiment can be exemplified by an electrolyte dissolved in a solvent. Solvents include high dielectric constant solvents, cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, cyclic esters such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, tetramethylsulfolane, dimethyl sulfoxide, N -Methylpyrrolidone, dimethylformamide and derivatives thereof are not particularly limited.
低粘度溶媒としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタンなどの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサンなどの環状エーテル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの鎖状エステル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタンやこれらの誘導体が用いられるが、特に限定されるものではない。 Examples of the low-viscosity solvent include chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate, chain ethers such as dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, and diethoxyethane, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, dioxolane, and dioxane, methyl formate, Chain esters such as ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate, acetonitrile, propionitrile, nitromethane and derivatives thereof are used, but are not particularly limited.
本実施形態の非水電解質二次電池においては、上記電解質組成物が、これら有機溶媒のなかでも、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、スルホラン類およびジオキソラン類からなる非水溶媒の群から選ばれた1種以上を含有することが好ましく、特に、上記環状カーボネートの少なくとも1種及び上記鎖状カーボネートの少なくとも1種を含有することが好ましい。また、上記環状カーボネートが、エチレンカーボネートおよび1,2−ブチレンカーボネートからなる群から選択される1種以上であり、かつ、上記鎖状カーボネートが、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートからなる群から選択される1種以上であることが最も好ましい。 In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment, the electrolyte composition is selected from the group of nonaqueous solvents consisting of carbonates, lactones, ethers, sulfolanes and dioxolanes among these organic solvents. It is preferable that at least one of the above cyclic carbonates and at least one of the above chain carbonates are contained. The cyclic carbonate is one or more selected from the group consisting of ethylene carbonate and 1,2-butylene carbonate, and the chain carbonate is selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate. Most preferably, it is at least one selected.
上記環状カーボネートおよび上記鎖状カーボネートは、質量比で10:90〜90:10の範囲内で用いるのが好ましい。 The cyclic carbonate and the chain carbonate are preferably used in a mass ratio of 10:90 to 90:10.
電解質としては、従来公知の電解質が用いられ、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiSbF6、LiSiF5、LiAlF4、LiSCN、LiClO4、LiCl、LiF、LiBr、LiAlF4などが挙げられる。 As the electrolyte, a conventionally known electrolyte is used. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiSbF 6 , LiSiF 5 , LiAlF 4 , LiSCN, LiClO 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiAlF 4 and the like.
本実施形態の非水電解質二次電池の製造方法は特に限定されない一般的な方法により非水電解質二次電池を組み立てた後に、一サイクル目の充電時に行うコンディショニング工程に特徴を有する。一サイクル目の充電とは、前述した電解質組成物に前述した電極体を浸漬した後に最初に行う充電である。 The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is characterized by a conditioning process performed at the time of charging in the first cycle after the nonaqueous electrolyte secondary battery is assembled by a general method that is not particularly limited. Charging in the first cycle is charging performed first after the above-described electrode body is immersed in the above-described electrolyte composition.
コンディショニング工程は前述の関係式(1)又は関係式(2)を満たすような条件で行う。 The conditioning process is performed under conditions that satisfy the relational expression (1) or the relational expression (2).
・関係式(1)は、ct/V≧1.08×10−3で表される。ct/Vの値は1.10×10−3以上とすることが望ましく、1.30×10−3以上とすることが更に望ましい。 The relational expression (1) is expressed by ct / V ≧ 1.08 × 10 −3 . The value of ct / V is preferably 1.10 × 10 −3 or more, and more preferably 1.30 × 10 −3 or more.
式(1)中、cは電解液中の前記キレート化合物の濃度(mol/dm3)であり、0.004(mol/dm3)以上とすることが望ましく、0.0053(mol/dm3)以上とすることが更に望ましい。 In formula (1), c is the concentration (mol / dm 3 ) of the chelate compound in the electrolytic solution, and is preferably 0.004 (mol / dm 3 ) or more, and 0.0053 (mol / dm 3). ) Or more.
tは、リチウムを基準として、正極電位が3.5V以上且つ満充電状態での正極電位以下である溶出条件を満たしていた累積時間(h)である。この累積時間は、充電を行っている間に、正極電位が3.5V以上になった後に満充電状態での正極電位以下であった時間の累積時間である。tは0.75(h)以上であり、好ましくは1.0(h)以上、更に好ましくは1.25(h)以上である。ここで、tを決定する基準である正極電位の上限としての満充電状態での正極電位は適用する非水電解質二次電池に応じて値が変化するが、正極活物質にリチウムと遷移金属との複合酸化物を採用した一般的なリチウム二次電池では4.1V、4.2V程度の値が採用できる。また、上限の値としては生産性は低下するもののより効果的に溶出金属の補足が達成できるように、より低い電位、例えば、4.0V、3.9V、3.8V、3.7Vなどを採用することもできる。 t is the cumulative time (h) that satisfies the elution condition in which the positive electrode potential is 3.5 V or more and the positive electrode potential or less in a fully charged state with respect to lithium. This cumulative time is the cumulative time of the time when the positive electrode potential became 3.5 V or more and the positive electrode potential was below the full potential state during charging. t is 0.75 (h) or more, preferably 1.0 (h) or more, more preferably 1.25 (h) or more. Here, the positive electrode potential in the fully charged state as the upper limit of the positive electrode potential, which is a reference for determining t, varies depending on the applied nonaqueous electrolyte secondary battery, but the positive electrode active material includes lithium and a transition metal. A value of about 4.1 V or 4.2 V can be adopted in a general lithium secondary battery employing the composite oxide of In addition, the upper limit value is set to a lower potential, for example, 4.0 V, 3.9 V, 3.8 V, 3.7 V, etc., so that the elution metal can be captured more effectively although the productivity is lowered. It can also be adopted.
ここで、通常の充電時には、正極電位はある一定の値を保つようにしたり、低い側から漸次上昇していくことが普通であるが、パルス的に高い電圧を印加したり、正極電位を変動させるなどの特殊な工程を採用する場合には、一旦、正極電位が3.5V以上になった後に3.5V未満に戻るなどの特殊な変動が観測される場合もあり得る。そのような場合であっても充電を継続している状態で且つ正極電位が前述の電圧範囲に有った場合の時間を累積した時間をtとする。正極電位が3.5V以上である間に金属異物の溶出が進行し、3.5V未満に戻った場合には金属異物の溶出が中断されるため、3.5V以上になった時間のみを累積してtを算出する。 Here, during normal charging, the positive electrode potential is usually maintained at a certain value or gradually increased from the lower side, but a high voltage is applied in a pulsed manner or the positive electrode potential is changed. In the case of employing a special process such as, a special fluctuation such as once returning to less than 3.5 V after the positive electrode potential becomes 3.5 V or more may be observed. Even in such a case, t is a time obtained by accumulating the time when charging is continued and the positive electrode potential is in the voltage range described above. The elution of metallic foreign matter proceeds while the positive electrode potential is 3.5 V or more, and when it returns to less than 3.5 V, the elution of metallic foreign matter is interrupted, so only the time when it exceeds 3.5 V is accumulated. T is calculated.
なお、パルス的に高い電圧を印加するなどして瞬間的に満充電状態での正極電位に相当する電位以上の電位に正極電位が変動する場合も想定されるがその場合でも正極電位の変動が瞬間的(例えば数秒〜十数秒程度)であるならば充電を継続している状態で且つ正極電位が前述の電圧範囲に有った場合の時間を累積した時間をtとする。満充電状態での正極電位を超える電圧にまで達している場合には金属異物の溶出が非常に速くなりキレート化合物による溶出金属の補足が間に合わなくなるおそれもあるが、その時間が極短時間であれば影響が小さいからである。 It is assumed that the positive electrode potential fluctuates to a potential equal to or higher than the potential corresponding to the positive electrode potential in a fully charged state by applying a high voltage in a pulsed manner. If it is instantaneous (for example, about several seconds to several tens of seconds), t is a time obtained by accumulating the time when charging is continued and the positive electrode potential is in the voltage range described above. When a voltage exceeding the positive electrode potential in a fully charged state is reached, the elution of the metal foreign matter may become very fast, and there is a risk that the elution of the eluted metal by the chelate compound may not be in time. This is because the influence is small.
Vはtを算出する際に用いた溶出条件下での正極の平均電位(V)である。このVは3.5V以上、3.8V以下である。ここで混入が想定されるFeの溶解電位は3.25Vであり、Cuの溶解電位は3.45Vである。従って、Vの値としてはこれらの溶解電位を超えた値でできるだけこれらの溶解電位に近い値を採用することが望ましく、Vはできるだけ低いことが望ましい。例えば、3.7V以下、3.6V以下、3.5Vといった値が採用できる。 V is the average potential (V) of the positive electrode under the elution conditions used when calculating t. This V is 3.5V or more and 3.8V or less. The dissolution potential of Fe assumed to be mixed here is 3.25 V, and the dissolution potential of Cu is 3.45 V. Therefore, as the value of V, it is desirable to adopt a value that exceeds these dissolution potentials and is as close to these dissolution potentials as possible, and V is desirably as low as possible. For example, values of 3.7V or less, 3.6V or less, and 3.5V can be adopted.
・関係式(2)は、I/c<38で表される。I/cの値は34以下であることが更に望ましい。式(2)中、cは前記キレート化合物の電解液中での濃度(mol/dm3)であり、0.004(mol/dm3)以上とすることが望ましく、0.0053(mol/dm3)以上とすることが更に望ましい。
-Relational expression (2) is represented by I / c <38. More preferably, the value of I / c is 34 or less. Wherein (2), c is the concentration (mol / dm 3) in an electrolytic solution of the chelating compound, preferably set to 0.004 (mol / dm 3) or more, 0.0053 (mol / dm 3 ) It is more desirable to set it above.
Iは一サイクル目の充電時の電流値(C)(1Cとは電池容量を1時間で放電する電流値)を表し、0.20(C)以下である。好ましくは0.167(C)以下であり、1.5(C)以下、0.10(C)以下のような値も採用することができる。Iの値は小さい方が望ましいが生産性向上の観点からは0.10(C)以上とすることが望ましい。 I represents a current value (C) at the time of charging in the first cycle (1C is a current value for discharging the battery capacity in one hour) and is 0.20 (C) or less. The value is preferably 0.167 (C) or less, and values such as 1.5 (C) or less and 0.10 (C) or less can also be adopted. A smaller value of I is desirable, but from the viewpoint of improving productivity, it is desirable to set it to 0.10 (C) or more.
本発明の非水電解質二次電池の製造方法について、以下、実施例に基づき詳細に説明を行う。但し、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではないことは言うまでもない。 The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail below based on examples. However, it goes without saying that the present invention is not limited by the following examples.
(試験1)
〔実施例1〕
以下の手順でリチウム二次電池を作製した。
(Test 1)
[Example 1]
A lithium secondary battery was produced according to the following procedure.
(正極の作製)
正極活物質としてのLiNi0.8Co0.17Al0.03O2を85質量部と、導電材としてのアセチレンブラックを10質量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)を5質量部とを混合して、正極材料とした。この正極材料をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させ、スラリーとした。このスラリーをアルミニウム製の正極集電体両面に塗布し、乾燥後、プレス成型して正極板とした。その後、この正極板を所定の大きさにカットし、電流取り出し用のリードタブ溶接部となる部分の電極合材を掻き取ることでシート状正極を作製した。
(Preparation of positive electrode)
85 parts by mass of LiNi 0.8 Co 0.17 Al 0.03 O 2 as a positive electrode active material, 10 parts by mass of acetylene black as a conductive material, and 5 polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder The positive electrode material was obtained by mixing the mass part. This positive electrode material was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to form a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum, dried, and press-molded to obtain a positive electrode plate. Then, this positive electrode plate was cut into a predetermined size, and a sheet-like positive electrode was produced by scraping off the electrode composite material at the portion to be a lead tab weld for extracting current.
(負極の作製)
負極活物質としての炭素材料粉末を92.5質量部と、結着材としてのPVDFを7.5質量部とを混合して負極材料とした。この負極材料をNMPに分散させてスラリーとした。このスラリーを銅製の負極集電体両面に塗布し、乾燥後、プレス成型して負極板とした。その後、この負極板は所定の大きさにカットし、電流取り出し用のリードタブ溶接部となる部分の電極合材を掻き取ることでシート状負極を作製した。
(Preparation of negative electrode)
92.5 parts by mass of the carbon material powder as the negative electrode active material and 7.5 parts by mass of PVDF as the binder were mixed to obtain a negative electrode material. This negative electrode material was dispersed in NMP to form a slurry. This slurry was applied to both sides of a copper negative electrode current collector, dried and press-molded to obtain a negative electrode plate. Then, this negative electrode plate was cut into a predetermined size, and a sheet-like negative electrode was produced by scraping off a portion of the electrode mixture to be a lead tab weld for extracting current.
(非水電解液の調製)
エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートの体積比1:1の混合溶媒に、1mol/dm3となるようLiPF6を溶かし、これにキレート化合物としての(化合物3)の3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾールを0.004mol/dm3になるように加えて電解質組成物とした。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1 so as to be 1 mol / dm 3, and 3- (N-salicyloyl) amino-1, which is (Compound 3) as a chelate compound, is dissolved therein. 2,4-Triazole was added to a concentration of 0.004 mol / dm 3 to obtain an electrolyte composition.
(リチウム二次電池の組み立て)
以上で得られたシート状正極及びシート状負極を、厚さ25μmの微孔ポリエチレン製のフィルムを介した状態で巻回した。このとき、金属異物として正極上に0.3μgのCu粉をひとつ置き一緒に巻回して、巻回型電極体を形成した。得られた巻回型電極体をケースの内部に挿入し、ケース内に保持した。このとき、シート状正極及びシート状負極のリードタブ溶接部に一端が溶接された集電リードをケースの正極端子あるいは負極端子に接合した。その後、電解質組成物を、巻回型電極体が保持されたケース内に5.0mL注入し、ケースを密閉封止した。以上の手順により、φ18mm、軸方向の長さ65mmの円筒型リチウム二次電池を製作した。
(Assembly of lithium secondary battery)
The sheet-like positive electrode and the sheet-like negative electrode obtained above were wound in a state through a film made of microporous polyethylene having a thickness of 25 μm. At this time, 0.3 μg of Cu powder was placed on the positive electrode as a metal foreign matter and wound together to form a wound electrode body. The obtained wound electrode body was inserted into the case and held in the case. At this time, the current collecting lead having one end welded to the lead tab weld portion of the sheet-like positive electrode and the sheet-like negative electrode was joined to the positive electrode terminal or the negative electrode terminal of the case. Thereafter, 5.0 mL of the electrolyte composition was injected into the case holding the wound electrode body, and the case was hermetically sealed. By the above procedure, a cylindrical lithium secondary battery having a diameter of 18 mm and an axial length of 65 mm was manufactured.
(初期充電)
作製したリチウム二次電池の一サイクル目の充電は、以下の条件により行った。まず、充電電流0.25C相当の電流値(1Cは電池容量を1時間で放電する電流値)でリチウム基準に対し正極電位が3.5Vまで定電流充電し、3.5Vで1.0時間定電位を維持し、その後再び充電電流0.25Cで電池電圧が4.1Vまで定電流充電を行った。この初期充電は20℃の雰囲気で行った。正極電位は、電池内にリチウム金属を参照極として挿入し、充電時の正極電位が規制されているかどうか確認した。
(Initial charge)
The first cycle charging of the manufactured lithium secondary battery was performed under the following conditions. First, with a current value equivalent to a charging current of 0.25 C (1 C is a current value at which the battery capacity is discharged in 1 hour), the positive electrode potential is constant-current charged to 3.5 V with respect to the lithium reference, and at 3.5 V for 1.0 hour The constant potential was maintained, and then constant current charging was performed again at a charging current of 0.25 C until the battery voltage was 4.1 V. This initial charging was performed in an atmosphere at 20 ° C. For the positive electrode potential, lithium metal was inserted into the battery as a reference electrode, and it was confirmed whether the positive electrode potential during charging was regulated.
(性能評価)
一サイクル目の充電完了後、充電状態のまま20℃で48時間保存し、そのときの電圧低下量を測定した。初期充電時の電池電圧からの電圧低下量をΔVとして評価を行った。このΔVが小さい初期充電方法が、溶出した金属を効果的に捕捉でき、金属異物が電池内に混入しても電池性能を維持できる電池となる。実用レベルを考慮し、電圧低下量が30mV以下を良品、30mVより大きければ不良品と判定した。
(Performance evaluation)
After the completion of charging in the first cycle, the battery was stored at 20 ° C. for 48 hours while being charged, and the voltage drop at that time was measured. Evaluation was performed by setting the amount of voltage drop from the battery voltage during initial charging as ΔV. This initial charging method with a small ΔV can effectively capture the eluted metal, and the battery performance can be maintained even if foreign metal is mixed in the battery. Considering the practical level, a voltage drop amount of 30 mV or less was determined to be a non-defective product, and if it was greater than 30 mV, it was determined as a defective product.
〔実施例2〕
実施例1と同様に製造した電池を用いた。一サイクル目の充電は、充電電流0.25C相当の電流値(1Cは電池容量を1時間で放電する電流値)でリチウム基準に対し正極電位が3.5Vまで定電流充電し、3.6Vで1.0時間定電位を維持した。
[Example 2]
A battery manufactured in the same manner as in Example 1 was used. Charging in the first cycle is a constant current charging to a positive electrode potential of 3.5V with respect to the lithium reference at a current value equivalent to a charging current of 0.25C (1C is a current value for discharging the battery capacity in 1 hour) to 3.6V. The constant potential was maintained for 1.0 hour.
〔実施例3〕並びに〔比較例1及び2〕
実施例1と同様に製造した電池を用いた。充電条件は表1に示した通りで行った。
[Example 3] and [Comparative Examples 1 and 2]
A battery manufactured in the same manner as in Example 1 was used. The charging conditions were as shown in Table 1.
〔実施例4〕
電解質組成物にはキレート化合物としての(化合物3)の3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾールを0.0053mol/dm3になるよう加えた。その他は実施例1の電池と同様に作成した。一サイクル目の充電は、充電電流0.25C相当の電流値でリチウム基準に対し正極電位が3.5Vまで定電流充電し、3.5Vで1.0時間定電位を維持した。
Example 4
To the electrolyte composition, 3- (N-salicyloyl) amino-1,2,4-triazole of (Compound 3) as a chelate compound was added to a concentration of 0.0053 mol / dm 3 . Others were made in the same manner as the battery of Example 1. In the first cycle charging, the positive electrode potential was constant current charged to 3.5 V with respect to the lithium reference at a current value corresponding to a charging current of 0.25 C, and the constant potential was maintained at 3.5 V for 1.0 hour.
〔実施例5〜7〕並びに〔比較例3及び4〕
実施例4と同様に製造した電池を用いた。充電条件は表1に示した通りで行った。
[Examples 5 to 7] and [Comparative Examples 3 and 4]
A battery manufactured in the same manner as in Example 4 was used. The charging conditions were as shown in Table 1.
〔実施例8〕
実施例4と同様に製造した電池を用いた。一サイクル目の充電は、充電電流0.25C相当の電流値(1Cは電池容量を1時間で放電する電流値)でリチウム基準に対し正極電位が3.6Vまで定電流充電し、3.6Vで0.75時間定電位を維持した。
Example 8
A battery manufactured in the same manner as in Example 4 was used. Charging in the first cycle is a constant current charging to a positive electrode potential of 3.6V with respect to the lithium reference at a current value equivalent to a charging current of 0.25C (1C is a current value for discharging the battery capacity in one hour) to 3.6V. At 0.75 hours.
〔実施例9〜11〕及び〔比較例5〕
実施例4と同様に製造した電池を用いた。充電条件は表1に示した通りで行った。
[Examples 9 to 11] and [Comparative Example 5]
A battery manufactured in the same manner as in Example 4 was used. The charging conditions were as shown in Table 1.
〔結果〕
表1に一サイクル目の初期充電方法、ct/V値および充電後から48時間後の電圧低下量ΔVを示した。
〔result〕
Table 1 shows the initial charge method in the first cycle, the ct / V value, and the voltage drop ΔV 48 hours after the charge.
表からも分かるように、一サイクル目の充電を関係式(1)を満たして行った各実施例の電池は電圧低下量ΔVが小さくなった。これは、金属の溶解電位に近い電位で正極の電位をキープし急速な金属の溶出を抑えることで、溶出した金属イオンをキレート化合物により効果的に捕捉できた結果であると考えられる。 As can be seen from the table, the voltage drop amount ΔV of the batteries of the respective examples in which the charge in the first cycle was performed while satisfying the relational expression (1) was small. This is considered to be a result of effectively capturing the eluted metal ions by the chelate compound by keeping the potential of the positive electrode at a potential close to the dissolution potential of the metal and suppressing rapid metal elution.
(試験2)
〔実施例12〕
エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートの体積比1:1の混合溶媒に、1mol/dm3となるようLiPF6を溶かし、これにキレート化合物としての(化合物3)の3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾールを0.0053mol/dm3になるよう加えて電解質組成物とした。その他の実施例1の電池と同様に作成した。一サイクル目の充電は、充電電流0.1C相当の電流値で電池電圧が4.1Vまで定電流充電を行った。
(Test 2)
Example 12
LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1 so as to be 1 mol / dm 3, and 3- (N-salicyloyl) amino-1, which is (Compound 3) as a chelate compound, is dissolved therein. 2,4-Triazole was added to a concentration of 0.0053 mol / dm 3 to obtain an electrolyte composition. Other batteries were prepared in the same manner as in Example 1. In the first cycle charging, constant current charging was performed until the battery voltage was 4.1 V with a current value corresponding to a charging current of 0.1 C.
〔実施例13〜15〕及び〔比較例6〕
実施例12と同様に製造した電池を用いた。充電条件は表2に示した通りで行った。
[Examples 13 to 15] and [Comparative Example 6]
A battery manufactured in the same manner as in Example 12 was used. The charging conditions were as shown in Table 2.
〔実施例16〕
実施例12と同様に製造した電池を用いた。一サイクル目の充電は、充電電流0.167C相当の電流値で電池電圧が4.1Vまで定電流充電を行った。
Example 16
A battery manufactured in the same manner as in Example 12 was used. In the first cycle charging, constant current charging was performed until the battery voltage was 4.1 V at a current value corresponding to a charging current of 0.167C.
〔実施例17〕及び〔比較例7〕
(化合物3)の3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾールを0.0045mol/dm3(実施例17)、0.004mol/dm3(比較例7)になるよう加えて電解液とした以外は実施例12と同様に製造した電池を用いた。充電条件は表2に示した通りで行った。
[Example 17] and [Comparative Example 7]
(Compound 3) 3- (N-salicyloyl) amino-1,2,4-triazole was added so as to be 0.0045 mol / dm 3 (Example 17) and 0.004 mol / dm 3 (Comparative Example 7). A battery produced in the same manner as in Example 12 was used except that the electrolyte was used. The charging conditions were as shown in Table 2.
〔結果〕
表2に一サイクル目の初期充電方法、I/c値及び充電後から48時間後の電圧低下量ΔVを示した。
〔result〕
Table 2 shows the initial charge method in the first cycle, the I / c value, and the voltage drop ΔV 48 hours after the charge.
表からも分かるように、一サイクル目の充電時に関係式(2)を満たして行った各実施例の電池は電圧低下量ΔVが小さくなった。これは、金属の溶解電位に近い電位で正極の電位をキープし急速な金属の溶出を抑えることで、溶出した金属イオンをキレート化合物により効果的に捕捉できた結果であると考えられる。 As can be seen from the table, the voltage drop amount ΔV of the battery of each Example performed while satisfying the relational expression (2) at the time of charging in the first cycle was small. This is considered to be a result of effectively capturing the eluted metal ions by the chelate compound by keeping the potential of the positive electrode at a potential close to the dissolution potential of the metal and suppressing rapid metal elution.
表1、2の結果からも明らかなように、関係式(1)及び/又は(2)を満たした状態で、一サイクル目の充電を行うコンディショニング工程を採用した非水電解質二次電池の製造方法は、電池内に金属異物が混入しても短絡不良を防止することができることが明らかになった。 As is clear from the results of Tables 1 and 2, the production of a non-aqueous electrolyte secondary battery that employs a conditioning process for charging in the first cycle while satisfying the relational expression (1) and / or (2) It has become clear that the method can prevent a short circuit failure even if a metal foreign object is mixed in the battery.
Claims (5)
前記電解質組成物に前記電極体を浸漬した後の一サイクル目の充電時に、関係式(1):ct/V≧1.08×10-3(式(1)中、cは電解液中の前記キレート化合物の濃度(mol/dm3);tは、リチウムを基準として、正極電位が3.5V以上且つ満充電状態での正極電位以下である溶出条件を満たしていた累積時間(h)、Vは該溶出条件下での正極の平均電位(V);cは0.004(mol/dm3)以上;tは0.75(h)以上;Vは3.5≦V≦3.8である)を満たす条件で行うコンディショニング工程を有することを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。 A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrode body and an electrolyte composition containing a chelate compound that is 3- (N-salicyloyl) amino-1,2,4-triazole ,
At the time of charging in the first cycle after immersing the electrode body in the electrolyte composition, relational expression (1): ct / V ≧ 1.08 × 10 −3 (where c is in the electrolyte) Concentration of the chelate compound (mol / dm 3 ); t is a cumulative time (h) that satisfies the elution condition in which the positive electrode potential is 3.5 V or more and the positive electrode potential or less in a fully charged state with respect to lithium. V is the average potential (V) of the positive electrode under the elution conditions; c is 0.004 (mol / dm 3 ) or more; t is 0.75 (h) or more; V is 3.5 ≦ V ≦ 3.8. A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising a conditioning step performed under conditions satisfying
前記電解質組成物に前記電極体を浸漬した後の一サイクル目の充電時に、関係式(2):I/c<38(式(2)中、cは前記キレート化合物の前記電解液中での濃度(mol/dm3);Iは一サイクル目の充電時の電流値(C)(1Cとは電池容量を1時間で放電する電流値)を表し;cは0.004(mol/dm3)以上、Iは0.20(C)以下である)を満たす条件で行うコンディショニング工程を有することを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。 A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrode body and an electrolyte composition containing a chelate compound that is 3- (N-salicyloyl) amino-1,2,4-triazole ,
At the time of charging in the first cycle after immersing the electrode body in the electrolyte composition, relational expression (2): I / c <38 (in the expression (2), c is the amount of the chelate compound in the electrolytic solution ) Concentration (mol / dm 3 ); I represents a current value (C) at the time of charging in the first cycle (1C represents a current value at which the battery capacity is discharged in 1 hour); c represents 0.004 (mol / dm 3) The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery includes a conditioning step performed under a condition that satisfies I) is 0.20 (C) or less.
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