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JP7021466B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

一般に、リチウムイオン二次電池は、主な構成要素として、正極、負極及び電解液を備える。そして、電解液には、適切な電解質が適切な濃度範囲で添加されている。例えば、リチウムイオン二次電池の電解液には、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、CFSOLi、(CFSONLi等のリチウム塩が電解質として添加されるのが一般的であり、ここで、電解液におけるリチウム塩の濃度は、概ね1mol/Lとされるのが一般的である。 Generally, a lithium ion secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode and an electrolytic solution as main components. Then, an appropriate electrolyte is added to the electrolytic solution in an appropriate concentration range. For example, lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , CF 3 SO 3 Li, and (CF 3 SO 2 ) 2 NLi are added to the electrolyte of a lithium ion secondary battery as an electrolyte. Here, the concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is generally set to about 1 mol / L.

また、電解液に用いられる有機溶媒には、電解質を好適に溶解させるために、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の比誘電率及び双極子モーメントの高い有機溶媒を約30体積%以上で混合して用いるのが一般的である。 Further, as the organic solvent used in the electrolytic solution, an organic solvent having a high relative permittivity such as ethylene carbonate or propylene carbonate and a high dipole moment is mixed at about 30% by volume or more in order to suitably dissolve the electrolyte. Is common.

また、多数の文献で報告されているように、リチウムイオン二次電池の正極における集電体には、アルミニウム製の金属箔を用いるのが一般的である。 Further, as reported in many documents, it is common to use a metal foil made of aluminum for the current collector in the positive electrode of the lithium ion secondary battery.

実際に、特許文献1には、エチレンカーボネートを33体積%含む混合有機溶媒を用い、かつ、LiPFを1mol/Lの濃度で含む電解液と、アルミニウム製の正極集電箔を用いた正極とを備えたリチウムイオン二次電池が開示されている。 Actually, in Patent Document 1, a mixed organic solvent containing 33% by volume of ethylene carbonate, an electrolytic solution containing LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L, and a positive electrode using a positive electrode current collector foil made of aluminum are used. A lithium ion secondary battery comprising the above is disclosed.

最近になって、特許文献2により、電解質としての金属塩を高濃度で含む電解液及び当該電解液を具備するリチウムイオン二次電池が報告され、当該電解液は、低濃度の電解液と比較して、アルミニウムの腐食を好適に抑制し得ることも報告されている(実施例A、比較例A、評価例Aなどを参照。)。 Recently, Patent Document 2 reports an electrolytic solution containing a metal salt as an electrolyte at a high concentration and a lithium ion secondary battery provided with the electrolytic solution, and the electrolytic solution is compared with a low-concentration electrolytic solution. It has also been reported that corrosion of aluminum can be suitably suppressed (see Example A, Comparative Example A, Evaluation Example A, etc.).

また、リチウムイオン二次電池は、正極集電箔と前記正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する正極板と、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する負極板と、セパレータとを備え、前記正極板及び前記負極板はセパレータを挟んで対面しているのが一般的であり、さらに、前記正極集電箔の表面に前記正極活物質層が形成されていない正極未塗工部と、負極活物質層の端部とが対面している状態とされるのも一般的である。
負極活物質層の端部にはリチウムイオンが集中する傾向があり、そして、リチウムイオンの集中により、金属リチウムが析出する懸念があるものの、放出可能なリチウムイオンを有さない正極未塗工部と、負極活物質層の端部とが対面している状態とすることで、負極活物質層の端部へのリチウムイオンの集中を抑制し、金属リチウムの析出を抑制することができるからである。
Further, the lithium ion secondary battery is provided on a positive electrode plate provided with a positive electrode current collector foil and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, and on the surfaces of the negative electrode current collector foil and the negative electrode current collector foil. A negative electrode plate provided with the formed negative electrode active material layer and a separator are provided, and the positive electrode plate and the negative electrode plate are generally facing each other with the separator interposed therebetween, and further, the positive electrode current collector foil. In general, the uncoated portion of the positive electrode on which the positive electrode active material layer is not formed and the end portion of the negative electrode active material layer face each other.
Lithium ions tend to concentrate at the ends of the negative electrode active material layer, and although there is a concern that metallic lithium may precipitate due to the concentration of lithium ions, the uncoated part of the positive electrode that does not have lithium ions that can be released. By setting the end of the negative electrode active material layer to face each other, it is possible to suppress the concentration of lithium ions on the end of the negative electrode active material layer and suppress the precipitation of metallic lithium. be.

特開2013-149477号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-149477 国際公開第2016/063468号International Publication No. 2016/063468

本発明者が、アルミニウム製の正極集電箔を具備する正極と、(FSONLiを2.4mol/Lの濃度で含有する電解液とを備えるリチウムイオン二次電池を実際に製造し、充放電試験を行ったところ、アルミニウム腐食が生じないと想定されていた電位にて充放電を行ったにもかかわらず、当該リチウムイオン二次電池の正極集電箔からアルミニウムが溶出して負極上に堆積する現象が確認された。そのため、本発明者は、アルミニウム製の正極集電箔からのアルミニウム溶出の点について、改善の余地があることを認識した。 The present inventor has actually manufactured a lithium ion secondary battery including a positive electrode provided with a positive electrode current collector foil made of aluminum and an electrolytic solution containing (FSO 2 ) 2 NLi at a concentration of 2.4 mol / L. As a result of a charge / discharge test, aluminum was eluted from the positive electrode current collector foil of the lithium ion secondary battery and the negative electrode was subjected to charging / discharging at a potential at which it was assumed that aluminum corrosion would not occur. The phenomenon of depositing on top was confirmed. Therefore, the present inventor recognized that there is room for improvement in the point of aluminum elution from the aluminum positive electrode current collector foil.

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものであり、アルミニウム製の正極集電箔からのアルミニウム溶出を低減させたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery in which aluminum elution from a positive electrode current collector foil made of aluminum is reduced.

本発明者が上述した充放電試験後のリチウムイオン二次電池の正極集電箔を精緻に観察したところ、負極活物質層の端部と対面していた正極未塗工部のアルミニウムが腐食されていることを知見した。かかる知見から、充放電条件下において、負極活物質層の端部と対面していた正極未塗工部のアルミニウムがアルミニウムイオンとして電解液に溶解し、そして、アルミニウムイオンが負極上で還元されてアルミニウムやアルミニウム化合物として堆積すると考えられる。そこで、本発明者は、アルミニウム製の正極集電箔における正極未塗工部と電解液との接触を抑制して、電解液へのアルミニウムの溶出を抑制することで、上記の課題を解決することを想起した。 When the present inventor closely observed the positive electrode current collector foil of the lithium ion secondary battery after the charge / discharge test described above, the aluminum in the positive electrode uncoated portion facing the end of the negative electrode active material layer was corroded. I found out that. Based on this finding, under charge and discharge conditions, the aluminum in the uncoated portion of the positive electrode that was facing the end of the negative electrode active material layer was dissolved in the electrolytic solution as aluminum ions, and the aluminum ions were reduced on the negative electrode. It is thought to be deposited as aluminum or an aluminum compound. Therefore, the present inventor solves the above-mentioned problems by suppressing the contact between the uncoated portion of the positive electrode and the electrolytic solution in the aluminum positive electrode current collecting foil and suppressing the elution of aluminum into the electrolytic solution. I remembered that.

本発明のリチウムイオン二次電池は、
アルミニウム製の正極集電箔と前記正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する正極板と、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する負極板と、セパレータと、下記一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含有する電解液とを備え、
前記正極集電箔の表面には、前記正極活物質層が形成されていない正極未塗工部が存在しており、
前記正極板及び前記負極板は前記セパレータを挟んで対面し、かつ、前記正極未塗工部と前記負極活物質層の端部とが対面しているリチウムイオン二次電池であって、
前記負極活物質層の端部と対面している前記正極未塗工部における前記正極集電箔の表面に、正極集電箔保護層を有することを特徴とする。
The lithium ion secondary battery of the present invention is
A positive electrode plate provided with a positive electrode current collector foil made of aluminum and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, and a negative electrode active material formed on the surface of the negative electrode current collector foil and the negative electrode current collector foil. A negative electrode plate including a layer, a separator, and an electrolytic solution containing a lithium salt selected from the following general formulas (1) and (2) are provided.
On the surface of the positive electrode current collector foil, there is a positive electrode uncoated portion on which the positive electrode active material layer is not formed.
A lithium ion secondary battery in which the positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and the uncoated portion of the positive electrode and the end portion of the negative electrode active material layer face each other.
It is characterized in that a positive electrode current collector foil protective layer is provided on the surface of the positive electrode current collector foil in the positive electrode uncoated portion facing the end portion of the negative electrode active material layer.

(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
SOLi 一般式(2)
(Rは、アルキル基又はハロゲン置換アルキル基から選択される。)
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi general formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group optionally substituted with a substituent, a cycloalkyl group optionally substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group optionally substituted with a substituent, a substituent or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group optionally substituted with, an aromatic group optionally substituted with a substituent, a heterocyclic group optionally substituted with a substituent, an alkoxy group optionally substituted with a substituent. , An unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN. Will be done.
R2 is a hydrogen, a halogen, an alkyl group optionally substituted with a substituent, a cycloalkyl group optionally substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group optionally substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group that may be substituted, an aromatic group that may be substituted with a substituent, a heterocyclic group that may be substituted with a substituent, an alkoxy group that may be substituted with a substituent, Selected from an unsaturated alkoxy group that may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN. To.
Further, R 1 and R 2 may be combined with each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, and Si = O.
R a and R b may be independently substituted with hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, or a non-substituted group. Saturated alkyl group, unsaturated cycloalkyl group optionally substituted with substituent, aromatic group optionally substituted with substituent, heterocyclic group optionally substituted with substituent, substituted with substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH. , SH, CN, SCN, OCN.
Further, R a and R b may be combined with R 1 or R 2 to form a ring. )
R 3 SO 3 Li General formula (2)
(R 3 is selected from an alkyl group or a halogen-substituted alkyl group.)

本発明のリチウムイオン二次電池においては、正極集電箔保護層がアルミニウム製の正極集電箔における正極未塗工部と電解液との接触を抑制するため、正極集電箔からのアルミニウム溶出を低減できる。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the protective layer of the positive electrode current collector foil suppresses contact between the uncoated portion of the positive electrode and the electrolytic solution in the positive electrode current collector foil made of aluminum, so that aluminum is eluted from the positive electrode collector foil. Can be reduced.

実施例1のリチウムイオン二次電池の模式図である。It is a schematic diagram of the lithium ion secondary battery of Example 1. FIG. 実施例2のリチウムイオン二次電池の正極板の斜視図である。It is a perspective view of the positive electrode plate of the lithium ion secondary battery of Example 2. FIG.

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「a~b」は、下限a及び上限bをその範囲に含む。そして、これらの上限値及び下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに、これらの数値範囲内から任意に選択した数値を、新たな上限や下限の数値とすることができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described. Unless otherwise specified, the numerical range "a to b" described in the present specification includes the lower limit a and the upper limit b in the range. Then, a numerical range can be configured by arbitrarily combining these upper limit values and lower limit values, as well as the numerical values listed in the examples. Further, a numerical value arbitrarily selected from these numerical values can be used as a new upper limit or lower limit numerical value.

本発明のリチウムイオン二次電池は、
アルミニウム製の正極集電箔と前記正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する正極板と、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する負極板と、セパレータと、上記一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含有する電解液とを備え、
前記正極集電箔の表面には、前記正極活物質層が形成されていない正極未塗工部が存在しており、
前記正極板及び前記負極板は前記セパレータを挟んで対面し、かつ、前記正極未塗工部と前記負極活物質層の端部とが対面しているリチウムイオン二次電池であって、
前記負極活物質層の端部(以下、単に「端部」ということがある。)と対面している前記正極未塗工部における前記正極集電箔の表面に、正極集電箔保護層を有することを特徴とする。
The lithium ion secondary battery of the present invention is
A positive electrode plate provided with a positive electrode current collector foil made of aluminum and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, and a negative electrode active material formed on the surface of the negative electrode current collector foil and the negative electrode current collector foil. A negative electrode plate including a layer, a separator, and an electrolytic solution containing a lithium salt selected from the above general formulas (1) and (2) are provided.
On the surface of the positive electrode current collector foil, there is a positive electrode uncoated portion on which the positive electrode active material layer is not formed.
A lithium ion secondary battery in which the positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and the uncoated portion of the positive electrode and the end portion of the negative electrode active material layer face each other.
A positive electrode current collector foil protective layer is provided on the surface of the positive electrode current collector foil in the positive electrode uncoated portion facing the end portion of the negative electrode active material layer (hereinafter, may be simply referred to as “end portion”). It is characterized by having.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる正極板は、アルミニウム製の正極集電箔と、正極集電箔の表面に形成された正極活物質層と、正極集電箔の表面に形成された正極集電箔保護層とを具備する。 The positive electrode plate used in the lithium ion secondary battery of the present invention is formed on the surface of the positive electrode current collector foil made of aluminum, the positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, and the surface of the positive electrode current collector foil. It is provided with a positive electrode current collecting foil protective layer.

アルミニウム製の正極集電箔は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とする。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度99.0%以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Al-Cu系、Al-Mn系、Al-Fe系、Al-Si系、Al-Mg系、Al-Mg-Si系、Al-Zn-Mg系が挙げられる。 The positive electrode current collector foil made of aluminum is made of aluminum or an aluminum alloy. Here, aluminum refers to pure aluminum, and aluminum having a purity of 99.0% or higher is referred to as pure aluminum. An alloy obtained by adding various elements to pure aluminum is called an aluminum alloy. Examples of the aluminum alloy include Al—Cu, Al—Mn, Al—Fe, Al—Si, Al—Mg, Al—Mg—Si, and Al—Zn—Mg.

また、アルミニウム又はアルミニウム合金として、具体的には、例えばJIS A1085、A1N30等のA1000系合金(純アルミニウム系)、JIS A3003、A3004等のA3000系合金(Al-Mn系)、JIS A8079、A8021等のA8000系合金(Al-Fe系)が挙げられる。 Further, as aluminum or an aluminum alloy, specifically, for example, A1000 series alloys such as JIS A1085 and A1N30 (pure aluminum series), A3000 series alloys such as JIS A3003 and A3004 (Al—Mn series), JIS A8079, A8021 and the like. A8000 series alloy (Al—Fe series) can be mentioned.

正極集電箔の厚みは、1μm~100μmの範囲内が好ましく、5μm~50μmの範囲内がより好ましく、10μm~30μmの範囲内がさらに好ましい。正極集電箔としては、その表面を公知の方法で処理して採用してもよい。 The thickness of the positive electrode current collector foil is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, more preferably in the range of 5 μm to 50 μm, and even more preferably in the range of 10 μm to 30 μm. As the positive electrode current collector foil, the surface thereof may be treated by a known method and adopted.

正極活物質層は正極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。正極活物質層の厚みは、1μm~500μmの範囲内が好ましく、5μm~200μmの範囲内がより好ましく、10μm~100μmの範囲内がさらに好ましい。 The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material and, if necessary, a binder and / or a conductive auxiliary agent. The thickness of the positive electrode active material layer is preferably in the range of 1 μm to 500 μm, more preferably in the range of 5 μm to 200 μm, and even more preferably in the range of 10 μm to 100 μm.

正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体(例えば充放電に寄与するリチウムイオン)を含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。
リチウム等の電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、電荷担体がリチウムである場合には、リチウム箔を正極及び/又は負極に貼り付けるなどして一体化しても良い。
As the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De Of (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Li 2 MnO, a lithium composite metal oxide represented by 1.7 ≦ f ≦ 3), which is at least one element selected from Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V. 3 can be mentioned. Further, as the positive electrode active material, a metal oxide having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 , a solid solution composed of a mixture of the metal oxide having a spinel structure and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 (in the formula). M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe) and the like. Further, examples of the positive electrode active material include a tabolite compound represented by LiMPO 4 F (M is a transition metal) such as LiFePO 4 F, and a borate compound represented by LiMBO 3 (M is a transition metal) such as LiFeBO 3 . be able to. Any metal oxide used as the positive electrode active material may have the above composition formula as the basic composition, and those in which the metal element contained in the basic composition is replaced with another metal element can also be used. Further, as the positive electrode active material, a substance that does not contain a charge carrier (for example, lithium ions that contribute to charge / discharge) may be used. For example, sulfur alone, compounds that combine sulfur and carbon, metal sulfides such as TiS 2 , oxides such as V2O5 and MnO2 , polyaniline and anthraquinone, and compounds containing these aromatics in their chemical structures, conjugated two . Conjugated materials such as acetic acid-based organic substances and other known materials can also be used. Further, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronylnitroxide, galbinoxyl, phenoxyl and the like may be adopted as the positive electrode active material.
When a positive electrode active material that does not contain a charge carrier such as lithium is used, it is necessary to add a charge carrier to the positive electrode and / or the negative electrode in advance by a known method. The charge carrier may be added in an ionic state or may be added in a nonionic state such as a metal. For example, when the charge carrier is lithium, a lithium foil may be attached to the positive electrode and / or the negative electrode to integrate them.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物を採用することが好ましい。 From the viewpoint of high capacity and excellent durability, as a positive electrode active material, a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De Of (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦) e <1, D are W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, It is represented by at least one element selected from Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P and V, 1.7 ≦ f ≦ 3). It is preferable to use a lithium composite metal oxide.

上記一般式において、b、c、dの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、0<b<1、0<c<1、0<d<1であるものが良く、また、b、c、dの少なくともいずれか一つが10/100<b<90/100、10/100<c<90/100、5/100<d<70/100の範囲であることが好ましく、20/100<b<80/100、12/100<c<70/100、10/100<d<60/100の範囲であることがより好ましく、30/100<b<70/100、15/100<c<50/100、12/100<d<50/100の範囲であることがさらに好ましい。 In the above general formula, the values of b, c, and d are not particularly limited as long as they satisfy the above conditions, but those having 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 are used. Good, and at least one of b, c, and d is in the range of 10/100 <b <90/100, 10/100 <c <90/100, 5/100 <d <70/100. More preferably, the range is 20/100 <b <80/100, 12/100 <c <70/100, 10/100 <d <60/100, and 30/100 <b <70/100, It is more preferably in the range of 15/100 <c <50/100 and 12/100 <d <50/100.

a、e、fについては、上記一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1をそれぞれ例示することができる。 As for a, e, and f, any numerical value within the range specified by the above general formula may be used, and preferably 0.5 ≦ a ≦ 1.5, 0 ≦ e <0.2, 1.8 ≦ f ≦ 2. 5.5, more preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, 1.9 ≦ f ≦ 2.1 can be exemplified respectively.

具体的な正極活物質として、スピネル構造のLiMn2―y(Aは、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、P、Ga、Geから選ばれる少なくとも1の元素、及び遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の金属元素、0<x≦2.2、0≦y≦1)を例示できる。より具体的には、LiMn、LiNi0.5Mn1.5を例示できる。 As a specific positive electrode active material, at least one selected from Li x A y Mn 2-y O 4 (A is Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, P, Ga, Ge) having a spinel structure. Examples thereof include at least one metal element selected from elements and transition metal elements, 0 <x ≦ 2.2, 0 ≦ y ≦ 1). More specifically, LiMn 2 O 4 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 can be exemplified.

具体的な正極活物質として、LiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoPO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOFを例示できる。他の具体的な正極活物質として、LiMnO-LiCoOを例示できる。 Specific examples of the positive electrode active material include LiFePO 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiCoPO 4 , Li 2 CoPO 4 , Li 2 MnPO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoPO 4 F. As another specific positive electrode active material, Li 2 MnO 3 -LiCoO 2 can be exemplified.

正極活物質は1種類を用いても良いし、複数種類を併用しても良い。正極活物質の併用例として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物と、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)で表されるポリアニオン系化合物との併用を挙げることができる。リチウム複合金属酸化物とポリアニオン系化合物との併用において、これらの質量比は、リチウム複合金属酸化物:ポリアニオン系化合物=90:10~50:50の範囲内が好ましく、80:20~60:40の範囲内がより好ましい。また、正極活物質は炭素で被覆されていてもよい。 One type of positive electrode active material may be used, or a plurality of types may be used in combination. As an example of combined use of the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De Of (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, At least one element selected from Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V, and a lithium composite metal oxide represented by 1.7 ≦ f ≦ 3). Examples thereof include combined use with a polyanionic compound represented by LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 (M in the formula is selected from at least one of Co, Ni, Mn and Fe). In the combined use of the lithium composite metal oxide and the polyanionic compound, the mass ratio thereof is preferably in the range of lithium composite metal oxide: polyanionic compound = 90:10 to 50:50, and 80:20 to 60:40. The range of is more preferable. Further, the positive electrode active material may be coated with carbon.

正極活物質層における正極活物質の質量%は、60~100質量%が好ましく、80~99質量%がより好ましく、85~96質量%がさらに好ましい。 The mass% of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 60 to 100% by mass, more preferably 80 to 99% by mass, still more preferably 85 to 96% by mass.

結着剤及び導電助剤は、負極活物質層で説明するものを必要に応じて採用すればよい。正極活物質層における結着剤の質量%は、0.1~10質量%が好ましく、0.5~7質量%がより好ましく、1~5質量%がさらに好ましい。結着剤が少なすぎると成形性が低下し、他方、結着剤が多すぎるとエネルギー密度が低くなるためである。正極活物質層における導電助剤の質量%は、0.1~15質量%が好ましく、0.5~10質量%がより好ましく、1~10質量%がさらに好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できない場合があり、他方、導電助剤が多すぎると成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。 As the binder and the conductive auxiliary agent, those described in the negative electrode active material layer may be adopted as necessary. The mass% of the binder in the positive electrode active material layer is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass, still more preferably 1 to 5% by mass. This is because if the amount of the binder is too small, the moldability is lowered, while if the amount of the binder is too large, the energy density is lowered. The mass% of the conductive auxiliary agent in the positive electrode active material layer is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, still more preferably 1 to 10% by mass. This is because if the amount of the conductive auxiliary agent is too small, an efficient conductive path may not be formed, while if the amount of the conductive auxiliary agent is too large, the moldability is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered.

正極集電箔の表面に正極活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、正極集電箔の表面に正極活物質を塗布すればよい。具体的には、正極活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を混合してスラリーにしてから、当該スラリーを正極集電箔の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。 In order to form the positive electrode active material layer on the surface of the positive electrode current collector foil, a conventionally known method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method is used. The positive electrode active material may be applied to the surface of the positive electrode current collector foil. Specifically, the positive electrode active material, the solvent, and if necessary, the binder and the conductive auxiliary agent are mixed to form a slurry, and then the slurry is applied to the surface of the positive electrode current collector foil and then dried. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. In order to increase the electrode density, the dried one may be compressed.

正極集電箔保護層は、正極集電箔と電解液との直接接触を抑制するものである。正極集電箔保護層の存在に因り、正極集電箔のアルミニウムが電解液を介して負極板へ移動するのを抑制できる。正極集電箔保護層が負極活物質層の端部と対面している正極未塗工部に配置されるのは、正極未塗工部のうち、当該箇所が、負極活物質層との距離が最も近く、アルミニウムが最も腐食されやすい箇所であると考えられるためである。
また、正極活物質層が形成された正極集電箔の箇所(以下、正極塗工部ということがある。)には正極活物質が存在するため、充電時に正極から引き抜かれる電子はLiイオン放出を伴う正極活物質の酸化反応によって優先的にもたらされる。一方、正極未塗工部には正極活物質が存在しないため、負極活物質層の端部と対面している正極未塗工部から充電時に引き抜かれる電子があるとすれば、アルミニウムイオン放出を伴うアルミニウムの酸化によりもたらされると考えられる。このため、負極活物質層の端部と対面している正極未塗工部は、アルミニウムが最も腐食されやすい箇所であると考えられる。
The positive electrode current collector foil protective layer suppresses direct contact between the positive electrode current collector foil and the electrolytic solution. Due to the presence of the positive electrode current collector foil protective layer, it is possible to suppress the aluminum of the positive electrode current collector foil from moving to the negative electrode plate via the electrolytic solution. The positive electrode current collector foil protective layer is arranged in the positive electrode uncoated portion facing the end of the negative electrode active material layer at the distance from the negative electrode active material layer in the positive electrode uncoated portion. Is the closest, and aluminum is considered to be the most corroded place.
Further, since the positive electrode active material is present at the portion of the positive electrode current collector foil on which the positive electrode active material layer is formed (hereinafter, may be referred to as a positive electrode coating portion), the electrons extracted from the positive electrode during charging emit Li ions. It is preferentially brought about by the oxidation reaction of the positive electrode active material accompanied by. On the other hand, since the positive electrode active material does not exist in the positive electrode uncoated portion, if there are electrons extracted from the positive electrode uncoated portion facing the end of the negative electrode active material layer during charging, aluminum ion emission is emitted. It is thought to be caused by the accompanying oxidation of aluminum. Therefore, it is considered that the uncoated portion of the positive electrode facing the end of the negative electrode active material layer is the portion where aluminum is most easily corroded.

正極集電箔保護層の材料としては、電解液が透過せず、かつ、本発明のリチウムイオン二次電池の使用条件下において、物理的及び化学的に安定なものが好ましい。そのようなものとして、合成樹脂や接着剤などの高分子や、各種のセラミックス、黒鉛等の各種炭素材料を例示できる。 As the material of the positive electrode current collector foil protective layer, a material that does not allow the electrolytic solution to permeate and is physically and chemically stable under the conditions of use of the lithium ion secondary battery of the present invention is preferable. Examples of such materials include polymers such as synthetic resins and adhesives, and various carbon materials such as various ceramics and graphite.

合成樹脂や接着剤などの高分子としては、ポリエチレン及びポリプロピレンに代表されるポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートに代表されるポリエステル、ポリイミド、ポリアミド及びポリアミドイミドに代表されるアミド系樹脂、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素系樹脂、並びに、シリコーン樹脂を例示できる。 As polymers such as synthetic resins and adhesives, polyolefins typified by polyethylene and polypropylene, polyesters typified by polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyimides, polyamide resins typified by polyamideimide, and polyvinylidene fluoride. And a fluororesin typified by polytetrafluoroethylene, and a silicone resin can be exemplified.

シリコーン樹脂は、RSiO(4-y)×0.5(Rは、それぞれ独立に、置換されていても良い炭素数1~20の一価又は二価の炭化水素基であり、yは0~3である。)で表される単位構造を複数有し、シロキサン結合による骨格を有する高分子である。Rで表される一価又は二価の炭化水素基の炭素数として、1~14、1~12の範囲を挙げることができる。当該炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はアルキレン基から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。Rの2以上はアルケニル基であっても良い。当該アルキル基の具体例としてはメチル基が挙げられる。当該アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基又はヘプテニル基から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。当該アリール基の具体例としてはフェニル基が挙げられる。yは2が好ましい。 The silicone resin is R y SiO (4-y) × 0.5 (R is a monovalent or divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted independently, and y is It is a polymer having a plurality of unit structures represented by (0 to 3) and having a skeleton due to a siloxane bond. The carbon number of the monovalent or divalent hydrocarbon group represented by R may be in the range of 1 to 14, 1 to 12. Examples of the hydrocarbon group include at least one selected from an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkylene group. 2 or more of R may be an alkenyl group. Specific examples of the alkyl group include a methyl group. Specific examples of the alkenyl group include at least one selected from a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group or a heptenyl group. Specific examples of the aryl group include a phenyl group. y is preferably 2.

セラミックスとしては、Al、SiO、TiO、ZrO、MgO、SiC、AlN、BN、CaCO、MgCO、BaCO、タルク、マイカ、カオリナイト、CaSO、MgSO、BaSO、CaO、ZnO、ゼオライトを例示できる。 Ceramics include Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , MgO, SiC, AlN, BN, CaCO 3 , MgCO 3 , BaCO 3 , talc, mica, kaolinite, CaSO 4 , Л 4 , BaSO 4 , CaO, ZnO, and zeolite can be exemplified.

上述した材料を単独で用いて又は併用して、正極未塗工部の表面に、正極集電箔保護層を形成すればよい。正極未塗工部の表面に正極集電箔保護層を形成する方法としては、正極未塗工部の表面に上述した材料を圧着する方法、正極未塗工部の表面に上述した材料を熱融着する方法、接着剤を用いて正極未塗工部の表面に上述した材料を接着する方法、正極未塗工部の表面に上述した材料若しくは当該材料の前駆体であるモノマー及び溶剤を含有するペーストを塗布し、乾燥若しくは重合させる方法、又は、正極未塗工部の表面に上述した材料を蒸着させる方法を例示できる。 The positive electrode current collector foil protective layer may be formed on the surface of the uncoated portion of the positive electrode by using or using the above-mentioned materials alone or in combination. As a method of forming the positive electrode current collecting foil protective layer on the surface of the positive electrode uncoated portion, a method of crimping the above-mentioned material on the surface of the positive electrode uncoated portion and a method of heating the above-mentioned material on the surface of the positive electrode uncoated portion. A method of fusing, a method of adhering the above-mentioned material to the surface of the uncoated portion of the positive electrode using an adhesive, the above-mentioned material or a monomer and a solvent which are precursors of the material are contained in the surface of the uncoated portion of the positive electrode. Examples of the method of applying the paste to be dried or polymerized, or the method of depositing the above-mentioned material on the surface of the uncoated portion of the positive electrode can be exemplified.

正極集電箔保護層の大きさには特に限定が無い。ただし、正極未塗工部のうち負極活物質層と対面している箇所の全体に、正極集電箔保護層が存在する状態が好ましい。また、正極未塗工部のうち、負極活物質層と対面していない箇所にも、正極集電箔保護層が存在してもよい。この場合は、より好適に正極集電箔からのアルミニウム溶出を低減することができる。 The size of the positive electrode current collector foil protective layer is not particularly limited. However, it is preferable that the positive electrode current collector foil protective layer is present in the entire portion of the uncoated portion where the positive electrode is not coated and which faces the negative electrode active material layer. Further, the positive electrode current collector foil protective layer may also be present in a portion of the uncoated portion of the positive electrode that does not face the negative electrode active material layer. In this case, it is possible to more preferably reduce the elution of aluminum from the positive electrode current collector foil.

さらには、正極未塗工部における正極集電箔が、正極塗工部から延びる正極集電箔余剰部と、正極集電箔余剰部から延び、外部と接続されるタブ部と、からなる構成であってもよい。この場合に、正極集電箔保護層は、正極集電箔余剰部とタブ部の両者の表面に存在していてもよい。この場合は、より好適に正極集電箔からのアルミニウム溶出を低減することができるとともに、タブ部と他の部材(例えば、負極板のタブ部)との直接接触を抑制することができるため、短絡防止にも効果的である。タブ部の形状としては、正極集電箔余剰部から正極集電箔余剰部よりも短幅で延びるものが、作業性の面から好ましいといえる。 Further, the positive electrode current collector foil in the positive electrode uncoated portion is composed of a positive electrode current collector foil surplus portion extending from the positive electrode coated portion and a tab portion extending from the positive electrode current collector foil surplus portion and connected to the outside. It may be. In this case, the positive electrode current collector foil protective layer may be present on the surfaces of both the positive electrode current collector foil surplus portion and the tab portion. In this case, it is possible to more preferably reduce the elution of aluminum from the positive electrode current collector foil, and it is possible to suppress direct contact between the tab portion and another member (for example, the tab portion of the negative electrode plate). It is also effective in preventing short circuits. As the shape of the tab portion, it can be said that a shape extending from the positive electrode current collector foil surplus portion to a shorter width than the positive electrode current collector foil surplus portion is preferable from the viewpoint of workability.

なお、正極集電箔余剰部及びタブ部の好適な形状としては、T字形状やL字形状を例示できる。正極活物質層が形成された正極集電箔の端からタブ部までの間の正極集電箔余剰部の距離としては、1~50mm、2~30mm、3~10mm、4~8mmを例示できる。 As suitable shapes of the positive electrode current collector foil surplus portion and the tab portion, a T-shape or an L-shape can be exemplified. As the distance of the positive electrode current collector foil surplus portion from the end of the positive electrode current collector foil on which the positive electrode active material layer is formed to the tab portion, 1 to 50 mm, 2 to 30 mm, 3 to 10 mm, and 4 to 8 mm can be exemplified. ..

正極集電箔保護層は、その端を、正極活物質層の端と接している状態で、正極未塗工部に配置されるのがより好ましい。正極集電箔保護層が正極活物質層の上面に積層する状態で配置されると、正極活物質層と負極活物質層の間のリチウムイオンの移動が抑制される場合がある。 It is more preferable that the positive electrode current collector foil protective layer is arranged in the uncoated portion of the positive electrode with its end in contact with the end of the positive electrode active material layer. When the positive electrode current collector foil protective layer is arranged so as to be laminated on the upper surface of the positive electrode active material layer, the movement of lithium ions between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may be suppressed.

正極集電箔保護層の厚みは、1μm~500μmの範囲内が好ましく、5μm~200μmの範囲内がより好ましく、10μm~100μmの範囲内がさらに好ましい。正極集電箔保護層の厚みは、正極活物質層の厚みと同程度、又は、正極活物質層の厚みよりも薄いのが好ましい。正極活物質層の厚みに対する正極集電箔保護層の厚みは、0.1≦(正極集電箔保護層の厚み)/(正極活物質層の厚み)≦10が好ましく、0.2≦(正極集電箔保護層の厚み)/(正極活物質層の厚み)≦5がより好ましい。
正極集電箔保護層の厚みが正極活物質層の厚みよりも著しく厚い場合には、正極活物質層の面と負極活物質層の面とを平行に保つことが困難となるため、正極活物質層の面と負極活物質層の面との距離が場所によって異なる状態となることが想定され、または、正極活物質層と負極活物質層に付与される面圧が場所によって不均一になることが想定されるため、充放電反応にムラが生じる可能性がある。
The thickness of the positive electrode current collector foil protective layer is preferably in the range of 1 μm to 500 μm, more preferably in the range of 5 μm to 200 μm, and further preferably in the range of 10 μm to 100 μm. The thickness of the positive electrode current collector foil protective layer is preferably about the same as the thickness of the positive electrode active material layer or thinner than the thickness of the positive electrode active material layer. The thickness of the positive electrode current collector foil protective layer with respect to the thickness of the positive electrode active material layer is preferably 0.1 ≦ (thickness of the positive electrode current collector foil protective layer) / (thickness of the positive electrode active material layer) ≦ 10, and 0.2 ≦ ( The thickness of the positive electrode current collector foil protective layer) / (thickness of the positive electrode active material layer) ≦ 5 is more preferable.
When the thickness of the positive electrode current collector foil protective layer is significantly thicker than the thickness of the positive electrode active material layer, it becomes difficult to keep the surface of the positive electrode active material layer parallel to the surface of the negative electrode active material layer. It is assumed that the distance between the surface of the material layer and the surface of the negative electrode active material layer differs depending on the location, or the surface pressure applied to the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer becomes non-uniform depending on the location. Therefore, there is a possibility that the charge / discharge reaction may be uneven.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる負極板は、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する。 The negative electrode plate used in the lithium ion secondary battery of the present invention includes a negative electrode current collector foil and a negative electrode active material layer formed on the surface of the negative electrode current collector foil.

負極集電箔としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。負極集電箔は公知の保護層で被覆されていても良い。負極集電箔の表面を公知の方法で処理したものを負極集電箔として用いても良い。 Negative negative current collector foils include at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel. Metallic materials can be exemplified. The negative electrode current collector foil may be coated with a known protective layer. A material obtained by treating the surface of the negative electrode current collector foil by a known method may be used as the negative electrode current collector foil.

負極集電箔の厚みは、1μm~100μmの範囲内が好ましく、5μm~50μmの範囲内がより好ましく、8μm~30μmの範囲内がさらに好ましい。 The thickness of the negative electrode current collector foil is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, more preferably in the range of 5 μm to 50 μm, and even more preferably in the range of 8 μm to 30 μm.

負極活物質層は負極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。負極活物質層の厚みは、5μm~500μmの範囲内が好ましく、10μm~200μmの範囲内がより好ましく、20μm~100μmの範囲内がさらに好ましい。 The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material and, if necessary, a binder and / or a conductive auxiliary agent. The thickness of the negative electrode active material layer is preferably in the range of 5 μm to 500 μm, more preferably in the range of 10 μm to 200 μm, and even more preferably in the range of 20 μm to 100 μm.

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。したがって、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はない。たとえば、負極活物質としてLiや、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫などの14族元素、アルミニウム、インジウムなどの13族元素、亜鉛、カドミウムなどの12族元素、アンチモン、ビスマスなどの15族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの11族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。ケイ素などを負極活物質に採用すると、ケイ素1原子が複数のリチウムと反応するため、高容量の活物質となるが、リチウムの吸蔵及び放出に伴う体積の膨張及び収縮が顕著となるとの問題が生じる恐れがあるため、当該恐れの軽減のために、ケイ素などの単体に遷移金属などの他の元素を組み合わせた合金又は化合物を負極活物質として採用するのも好適である。合金又は化合物の具体例としては、Ag-Sn合金、Cu-Sn合金、Co-Sn合金等の錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するSiO(0.3≦x≦1.6)などのケイ素系材料、ケイ素単体若しくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質して、Nb、TiO、LiTi12、WO、MoO、Fe等の酸化物、又は、Li3-xN(M=Co、Ni、Cu)で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用することができる。 As the negative electrode active material, a material capable of occluding and releasing lithium ions can be used. Therefore, there is no particular limitation as long as it is a simple substance, alloy or compound capable of occluding and releasing lithium ions. For example, Li, Group 14 elements such as carbon, silicon, germanium, and tin, Group 13 elements such as aluminum and indium, Group 12 elements such as zinc and cadmium, Group 15 elements such as antimony and bismuth, and magnesium as negative electrode active materials. , Alkaline earth metals such as calcium, and Group 11 elements such as silver and gold may be used alone. When silicon or the like is used as the negative electrode active material, one atom of silicon reacts with a plurality of lithiums, resulting in a high-capacity active material. However, there is a problem that volume expansion and contraction due to occlusion and release of lithium become remarkable. Therefore, in order to reduce the risk, it is also preferable to use an alloy or compound in which a simple substance such as silicon is combined with another element such as a transition metal as a negative electrode active material. Specific examples of alloys or compounds include tin-based materials such as Ag—Sn alloys, Cu—Sn alloys, and Co—Sn alloys, carbon-based materials such as various graphites, elemental silicon, and SiO x that disproportionates to elemental silicon and silicon dioxide. Examples thereof include a silicon-based material such as 0.3 ≦ x ≦ 1.6), a simple substance of silicon, or a composite of a silicon-based material and a carbon-based material. Further, as the negative electrode active material, oxides such as Nb 2 O 5 , TIO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , WO 2 , MoO 2 , Fe 2 O 3 or Li 3-x M x N (M =). A nitride represented by Co, Ni, Cu) may be adopted. One or more of these can be used as the negative electrode active material.

より具体的な負極活物質として、黒鉛や、ケイ素を含む材料を例示できる。ケイ素を含む材料としては、Siを含有し、負極活物質として機能するものであればよい。具体的なSi含有負極活物質としては、ケイ素単体、SiOx(0.3≦x≦1.6)、Siと他の金属との合金、国際公開第2014/080608号に記載のシリコン材料を例示できる。Si含有負極活物質は炭素で被覆されていてもよい。炭素で被覆されたSi含有負極活物質は導電性に優れる。 As a more specific negative electrode active material, a material containing graphite or silicon can be exemplified. The material containing silicon may be any material containing Si and functioning as a negative electrode active material. Specific examples of the Si-containing negative electrode active material include elemental silicon, SiOx (0.3≤x≤1.6), alloys of Si with other metals, and the silicon material described in International Publication No. 2014/08608. can. The Si-containing negative electrode active material may be coated with carbon. The carbon-coated Si-containing negative electrode active material has excellent conductivity.

国際公開第2014/080608号に記載のシリコン材料(以下、単に「シリコン材料」ということがある。)について詳細に説明する。シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 The silicon material described in International Publication No. 2014/08608 (hereinafter, may be simply referred to as “silicon material”) will be described in detail. The silicon material is, for example, subjected to a step of reacting CaSi 2 with an acid to synthesize a layered silicon compound containing polysilane as a main component, and a step of heating the layered silicon compound at 300 ° C. or higher to release hydrogen. It is manufactured.

国際公開第2014/080608号に記載のシリコン材料の製造方法を、酸として塩化水素を用いた場合の理想的な反応式で示すと以下のとおりとなる。
3CaSi+6HCl → Si+3CaCl
Si → 6Si+3H
The method for producing a silicon material described in International Publication No. 2014/08608 is shown below by an ideal reaction formula when hydrogen chloride is used as an acid.
3CaSi 2 + 6HCl → Si 6 H 6 + 3CaCl 2
Si 6H 6 → 6Si + 3H 2

ただし、ポリシランであるSiを合成する上段の反応では、副生物や不純物除去の観点から、通常、反応溶媒として水が用いられる。そして、Siは水と反応し得るため、上段の反応を含む層状シリコン化合物を合成する工程において、層状シリコン化合物がSiのみを含むものとして製造されることはほとんどなく、層状シリコン化合物はSi(OH)(Xは酸のアニオン由来の元素若しくは基、s+t+u=6、0<s<6、0<t<6、0<u<6)で表されるものとして製造される。なお、上記の化学式においては、残存し得るCaなどの不可避不純物については、考慮していない。そして、当該層状シリコン化合物を加熱して得られるシリコン材料も、酸素や酸のアニオン由来の元素を含む。 However, in the upper reaction for synthesizing Si 6 H 6 which is polysilane, water is usually used as a reaction solvent from the viewpoint of removing by-products and impurities. Since Si 6 H 6 can react with water, the layered silicon compound is rarely produced as containing only Si 6 H 6 in the step of synthesizing the layered silicon compound including the reaction in the upper stage, and is layered. Silicon compounds are represented by Si 6 H s (OH) t X u (X is an element or group derived from an acid anion, s + t + u = 6, 0 <s <6, 0 <t <6, 0 <u <6). Manufactured as a compound. In the above chemical formula, unavoidable impurities such as Ca that may remain are not considered. The silicon material obtained by heating the layered silicon compound also contains an element derived from an anion of oxygen or acid.

シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。リチウムイオン等の電荷担体が効率的に吸蔵及び放出を行うためには、板状シリコン体は厚さが10nm~100nmの範囲内のものが好ましく、20nm~50nmの範囲内のものがより好ましい。板状シリコン体の長手方向の長さは、0.1μm~50μmの範囲内のものが好ましい。また、板状シリコン体は、(長手方向の長さ)/(厚さ)が2~1000の範囲内であるのが好ましい。板状シリコン体の積層構造は走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。また、この積層構造は、原料のCaSiにおけるSi層の名残りであると考えられる。 The silicon material has a structure in which a plurality of plate-shaped silicon bodies are laminated in the thickness direction. In order for a charge carrier such as lithium ion to efficiently occlude and release, the plate-shaped silicon body preferably has a thickness in the range of 10 nm to 100 nm, and more preferably in the range of 20 nm to 50 nm. The length of the plate-shaped silicon body in the longitudinal direction is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm. Further, the plate-shaped silicon body preferably has (length in the longitudinal direction) / (thickness) in the range of 2 to 1000. The laminated structure of the plate-shaped silicon body can be confirmed by observation with a scanning electron microscope or the like. Further, this laminated structure is considered to be a remnant of the Si layer in the raw material CaSi 2 .

シリコン材料には、アモルファスシリコン及び/又はシリコン結晶子が含まれるのが好ましい。特に、上記板状シリコン体において、アモルファスシリコンをマトリックスとし、シリコン結晶子が当該マトリックス中に点在している状態が好ましい。シリコン結晶子のサイズは、0.5nm~300nmの範囲内が好ましく、1nm~100nmの範囲内がより好ましく、1nm~50nmの範囲内がさらに好ましく、1nm~10nmの範囲内が特に好ましい。なお、シリコン結晶子のサイズは、シリコン材料に対してX線回折測定を行い、得られたX線回折チャートのSi(111)面の回折ピークの半値幅を用いたシェラーの式から算出される。 The silicon material preferably contains amorphous silicon and / or silicon crystallites. In particular, in the plate-shaped silicon body, it is preferable that amorphous silicon is used as a matrix and silicon crystallites are scattered in the matrix. The size of the silicon crystallite is preferably in the range of 0.5 nm to 300 nm, more preferably in the range of 1 nm to 100 nm, further preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The size of the silicon crystallite is calculated from Scherrer's equation using the half width of the diffraction peak on the Si (111) plane of the obtained X-ray diffraction chart by performing X-ray diffraction measurement on the silicon material. ..

シリコン材料に含まれる板状シリコン体、アモルファスシリコン及びシリコン結晶子の存在量や大きさは、主に加熱温度や加熱時間に左右される。加熱温度は、350℃~950℃の範囲内が好ましく、400℃~900℃の範囲内がより好ましい。 The abundance and size of the plate-shaped silicon body, amorphous silicon and silicon crystallites contained in the silicon material mainly depend on the heating temperature and the heating time. The heating temperature is preferably in the range of 350 ° C to 950 ° C, more preferably in the range of 400 ° C to 900 ° C.

黒鉛やSi含有負極活物質を具備する負極板を備えるリチウムイオン二次電池においては、充電時に正極集電箔を高電圧に曝すことが想定される。そのため、黒鉛やSi含有負極活物質を具備する負極板を備える本発明のリチウムイオン二次電池においては、正極集電箔保護層のアルミニウム溶出低減効果が好適に発揮されるといえる。 In a lithium ion secondary battery provided with a negative electrode plate provided with a graphite or Si-containing negative electrode active material, it is assumed that the positive electrode current collector foil is exposed to a high voltage during charging. Therefore, in the lithium ion secondary battery of the present invention provided with the negative electrode plate provided with the graphite or Si-containing negative electrode active material, it can be said that the aluminum elution reduction effect of the positive electrode current collector foil protective layer is suitably exhibited.

負極活物質層における負極活物質の質量%は、60~100質量%が好ましく、80~99質量%がより好ましく、85~98質量%がさらに好ましい。 The mass% of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably 60 to 100% by mass, more preferably 80 to 99% by mass, still more preferably 85 to 98% by mass.

結着剤は活物質や導電助剤などを集電箔の表面に繋ぎ止める役割を果たすものである。 The binder plays a role of binding the active material, the conductive auxiliary agent, etc. to the surface of the current collector foil.

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、スチレンブタジエンゴムなどの公知のものを採用すればよい。 Examples of the binder include fluororesins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins and styrene butadiene. A known material such as rubber may be used.

また、結着剤として、親水基を有するポリマーを採用してもよい。親水基を有するポリマーを結着剤として具備する本発明のリチウムイオン二次電池は、より好適に容量を維持できる。親水基を有するポリマーの親水基としては、カルボキシル基、スルホ基、シラノール基、アミノ基、水酸基、リン酸基などリン酸系の基などが例示される。中でも、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリメタクリル酸などの分子中にカルボキシル基を含むポリマー、又は、ポリ(p-スチレンスルホン酸)などのスルホ基を含むポリマーが好ましい。 Further, a polymer having a hydrophilic group may be adopted as the binder. The lithium ion secondary battery of the present invention provided with a polymer having a hydrophilic group as a binder can more preferably maintain the capacity. Examples of the hydrophilic group of the polymer having a hydrophilic group include a carboxyl group, a sulfo group, a silanol group, an amino group, a hydroxyl group, a phosphoric acid group and the like, and the like. Of these, polymers containing a carboxyl group in molecules such as polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose, and polymethacrylic acid, or polymers containing a sulfo group such as poly (p-styrene sulfonic acid) are preferable.

ポリアクリル酸、あるいはアクリル酸とビニルスルホン酸との共重合体など、カルボキシル基及び/又はスルホ基を多く含むポリマーは水溶性となる。親水基を有するポリマーは、水溶性ポリマーであることが好ましく、化学構造でいうと、一分子中に複数のカルボキシル基及び/又はスルホ基を含むポリマーが好ましい。 Polymers rich in carboxyl groups and / or sulfo groups, such as polyacrylic acid or polymers of acrylic acid and vinyl sulfonic acid, are water soluble. The polymer having a hydrophilic group is preferably a water-soluble polymer, and in terms of chemical structure, a polymer containing a plurality of carboxyl groups and / or sulfo groups in one molecule is preferable.

分子中にカルボキシル基を含むポリマーは、例えば、酸モノマーを重合する方法や、ポリマーにカルボキシル基を付与する方法などで製造することができる。酸モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル安息香酸、クロトン酸、ペンテン酸、アンジェリカ酸、チグリン酸など分子中に一つのカルボキシル基をもつ酸モノマー、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、フマル酸、マレイン酸、2-ペンテン二酸、メチレンコハク酸、アリルマロン酸、イソプロピリデンコハク酸、2,4-ヘキサジエン二酸、アセチレンジカルボン酸など分子内に二つ以上のカルボキシル基をもつ酸モノマーなどが例示される。 The polymer containing a carboxyl group in the molecule can be produced, for example, by a method of polymerizing an acid monomer, a method of imparting a carboxyl group to the polymer, or the like. Acid monomers include acrylic acid, methacrylic acid, vinyl benzoic acid, crotonic acid, pentenic acid, angelic acid, tigric acid and other acid monomers having one carboxyl group in the molecule, itaconic acid, mesaconic acid, citraconic acid and fumaric acid. , Maleic acid, 2-pentenedioic acid, methylene succinic acid, allylmalonic acid, isopropyridene succinic acid, 2,4-hexadienyldioic acid, acetylenedicarboxylic acid and other acid monomers having two or more carboxyl groups in the molecule. Will be done.

上記の酸モノマーから選ばれる二種以上の酸モノマーを重合してなる共重合ポリマーを結着剤として用いてもよい。 A copolymerized polymer obtained by polymerizing two or more kinds of acid monomers selected from the above acid monomers may be used as a binder.

また、例えば特開2013―065493号公報に記載されたような、アクリル酸とイタコン酸との共重合体のカルボキシル基どうしが縮合して形成された酸無水物基を分子中に含んでいるポリマーを結着剤として用いることも好ましい。一分子中にカルボキシル基を二つ以上有する酸性度の高いモノマー由来の構造が結着剤にあることにより、充電時に電解液分解反応が起こる前にリチウムイオンなどを結着剤がトラップし易くなると考えられている。さらに、当該ポリマーは、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸に比べてモノマーあたりのカルボキシル基が多いため、酸性度が高まるものの、所定量のカルボキシル基が酸無水物基に変化しているため、酸性度が高まりすぎることもない。そのため、当該ポリマーを結着剤として用いた負極をもつ二次電池は、初期効率が向上し、入出力特性が向上する。 Further, for example, a polymer containing an acid anhydride group formed by condensing the carboxyl groups of a copolymer of acrylic acid and itaconic acid, as described in JP2013-0654993, in the molecule. Is also preferably used as a binder. When the binder has a structure derived from a highly acidic monomer having two or more carboxyl groups in one molecule, it becomes easier for the binder to trap lithium ions and the like before the electrolyte decomposition reaction occurs during charging. It is considered. Further, the polymer has more carboxyl groups per monomer than polyacrylic acid or polymethacrylic acid, so that the acidity is increased, but a predetermined amount of carboxyl groups are changed to acid anhydride groups, so that the acidity is high. Does not rise too much. Therefore, the secondary battery having a negative electrode using the polymer as a binder improves the initial efficiency and the input / output characteristics.

また、国際公開第2016/063882号に開示される、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーを、ジアミンで架橋した架橋ポリマーを結着剤として用いてもよい。 Further, a crosslinked polymer in which a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid disclosed in International Publication No. 2016/06382 is crosslinked with a diamine may be used as a binder.

架橋ポリマーに用いられるジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4-アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o-トリジン、2,4-トリレンジアミン、2,6-トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。 Examples of the diamine used in the crosslinked polymer include alkylene diamines such as ethylenediamine, propylenediamine and hexamethylenediamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, isophoronediamine and bis (4-aminocyclohexyl) methane. Saturated carbocyclic diamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tridine, 2,4- Examples thereof include aromatic diamines such as tolylene diamine, 2,6-tolylene diamine, xylylene diamine and naphthalenediamine.

また、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーと、ポリアミドイミドとの混合物又は反応物を結着剤として用いてもよい。 Further, a mixture or reaction product of a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid and polyamide-imide may be used as a binder.

ポリアミドイミドとは、分子内にアミド結合とイミド結合をそれぞれ2つ以上有する化合物を意味する。ポリアミドイミドは、アミド結合及びイミド結合におけるカルボニル部分となる酸成分と、アミド結合及びイミド結合における窒素部分となるジアミン成分又はジイソシアネート成分を反応させることで製造される。ポリアミドイミドを得るには、当該方法で製造しても良いし、また、市販のポリアミドイミドを購入しても良い。 Polyamide-imide means a compound having two or more amide bonds and two or more imide bonds in the molecule. Polyamideimide is produced by reacting an acid component that becomes a carbonyl moiety in an amide bond and an imide bond with a diamine component or a diisocyanate component that becomes a nitrogen moiety in an amide bond and an imide bond. In order to obtain a polyamide-imide, it may be produced by the method, or a commercially available polyamide-imide may be purchased.

ポリアミドイミドの製造に用いられる酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、セバチン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、ジカルボキシポリブタジエン、ジカルボキシポリ(アクリロニトリル-ブタジエン)、ジカルボキシポリ(スチレン-ブタジエン)、シクロヘキサン-1,4-ジカルボン酸、シクロヘキサン-1,3-ジカルボン酸、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ビス(カルボキシフェニル)スルホン、ビス(カルボキシフェニル)エーテル、ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの無水物、酸ハロゲン化物、誘導体を挙げることができる。酸成分としては、上記の化合物を単独で又は複数で採用すればよいが、ただし、イミド結合を形成させる点から、カルボキシル基が結合している炭素の隣接炭素にカルボキシル基が存在する酸成分又はその同等物が、必須となる。酸成分としては、反応性、耐熱性などの点から、トリメリット酸無水物が好ましい。また、ポリアミドイミドの引っ張り強度、引っ張り弾性率、電解液耐性の点から、トリメリット酸無水物に加えて、酸成分の一部として、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物を採用するのが好ましい。 The acid components used in the production of polyamideimide include trimellitic acid, pyromellitic acid, biphenyltetracarboxylic acid, diphenylsulfonetetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, diphenylethertetracarboxylic acid, oxalic acid, adipic acid, and malonic acid. Sebatic acid, azelaic acid, dodecanedicarboxylic acid, dicarboxypolybutadiene, dicarboxypoly (acrylonitrile-butadiene), dicarboxypoly (styrene-butadiene), cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, Examples of dicyclohexylmethane-4,4'-dicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, bis (carboxyphenyl) sulfone, bis (carboxyphenyl) ether, naphthalenedicarboxylic acid, and anhydrides, acid halides and derivatives thereof. Can be done. As the acid component, the above compounds may be used alone or in combination of two or more. However, from the viewpoint of forming an imide bond, the acid component in which the carboxyl group is present in the adjacent carbon of the carbon to which the carboxyl group is bonded or The equivalent is essential. As the acid component, trimellitic acid anhydride is preferable from the viewpoint of reactivity, heat resistance and the like. In addition to trimellitic acid anhydride, pyromellitic acid anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid anhydride, and biphenyltetra as part of the acid component, in terms of tensile strength, tensile elasticity, and electrolyte resistance of polyamideimide. It is preferable to use carboxylic acid anhydride.

ポリアミドイミドの製造に用いられるジアミン成分としては、上述した架橋ポリマーに用いられるジアミンを採用すればよい。耐熱性、溶解性の観点から、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,4-トリレンジアミン、o-トリジン、ナフタレンジアミン、イソホロンジアミンが好ましい。ポリアミドイミドの引っ張り強度、引っ張り弾性率の点からはo-トリジン、ナフタレンジアミンが好ましい。 As the diamine component used for producing the polyamide-imide, the diamine used for the above-mentioned crosslinked polymer may be adopted. From the viewpoint of heat resistance and solubility, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,4-tolylenediamine, o-trizine, naphthalenediamine, and isophoronediamine are preferable. From the viewpoint of tensile strength and tensile elastic modulus of polyamide-imide, o-tolidine and naphthalenediamine are preferable.

ポリアミドイミドの製造に用いられるジイソシアネート成分としては、上記ジアミン成分のアミンをイソシアネートで置き換えたものを挙げることができる。 Examples of the diisocyanate component used for producing the polyamide-imide include those in which the amine of the diamine component is replaced with isocyanate.

負極活物質層における結着剤の質量%は、0.1~20質量%が好ましく、0.5~15質量%がより好ましく、1~10質量%がさらに好ましい。結着剤が少なすぎると成形性が低下し、他方、結着剤が多すぎるとエネルギー密度が低くなるためである。 The mass% of the binder in the negative electrode active material layer is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 15% by mass, still more preferably 1 to 10% by mass. This is because if the amount of the binder is too small, the moldability is lowered, while if the amount of the binder is too large, the energy density is lowered.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、および各種金属粒子などが例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。 Conductive aids are added to increase the conductivity of the electrodes. Therefore, the conductive auxiliary agent may be arbitrarily added when the conductivity of the electrode is insufficient, and may not be added when the conductivity of the electrode is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be a chemically inert electron high conductor, and examples thereof include carbon black, which are carbonaceous fine particles, graphite, Vapor Grown Carbon Fiber, and various metal particles. To. Examples of carbon black include acetylene black, Ketjen black (registered trademark), furnace black, and channel black. These conductive auxiliary agents can be added to the active material layer alone or in combination of two or more.

負極活物質層における導電助剤の質量%は、0.1~30質量%が好ましく、0.5~20質量%がより好ましく、1~10質量%がさらに好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できない場合があり、他方、導電助剤が多すぎると成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。 The mass% of the conductive auxiliary agent in the negative electrode active material layer is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, still more preferably 1 to 10% by mass. This is because if the amount of the conductive auxiliary agent is too small, an efficient conductive path may not be formed, while if the amount of the conductive auxiliary agent is too large, the moldability is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered.

負極集電箔の表面に負極活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、負極集電箔の表面に負極活物質を塗布すればよい。具体的には、負極活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を混合してスラリーにしてから、当該スラリーを負極集電箔の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。 In order to form the negative electrode active material layer on the surface of the negative electrode current collector foil, a conventionally known method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method is used. The negative electrode active material may be applied to the surface of the negative electrode current collector foil. Specifically, the negative electrode active material, the solvent, and if necessary, the binder and the conductive auxiliary agent are mixed to form a slurry, and then the slurry is applied to the surface of the negative electrode current collector foil and then dried. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. In order to increase the electrode density, the dried one may be compressed.

本発明のリチウムイオン二次電池にはセパレータが用いられる。セパレータは、正極板と負極板とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。 A separator is used in the lithium ion secondary battery of the present invention. The separator separates the positive electrode plate and the negative electrode plate, and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. As the separator, a known one may be adopted, and synthetic resins such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester and polyacrylonitrile, polysaccharides such as cellulose and amylose, and fibroin , Natural polymers such as keratin, lignin, and sverin, porous bodies using one or more electrically insulating materials such as ceramics, non-woven fabrics, and woven fabrics. Further, the separator may have a multi-layer structure.

セパレータは、正極板と負極板の接触を妨げるべく、正極板と負極板の間に位置する。セパレータは、対面する正極活物質層及び負極活物質層の面よりも大きな面を有するのが好ましい。短絡防止及び金属リチウム析出防止の観点から、面の大きさとしては、セパレータ>負極活物質層>正極活物質層の順が好ましい。セパレータと正極活物質層と負極活物質層との対面状態としては、正極活物質層の全面を覆う態様で負極活物質層が正極活物質層に対面し、そして、正極活物質層及び負極活物質層の全面を覆う態様でセパレータが正極活物質層及び負極活物質層に対面する状態が好ましい。 The separator is located between the positive electrode plate and the negative electrode plate so as to prevent contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The separator preferably has a larger surface than the surfaces of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer facing each other. From the viewpoint of preventing short circuit and preventing metal lithium precipitation, the surface size is preferably in the order of separator> negative electrode active material layer> positive electrode active material layer. As for the facing state of the separator, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer, the negative electrode active material layer faces the positive electrode active material layer in a manner of covering the entire surface of the positive electrode active material layer, and the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are faced to each other. It is preferable that the separator faces the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer so as to cover the entire surface of the material layer.

本発明のリチウムイオン二次電池は、下記一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含有する電解液を備える。 The lithium ion secondary battery of the present invention comprises an electrolytic solution containing a lithium salt selected from the following general formulas (1) and (2).

(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi general formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group optionally substituted with a substituent, a cycloalkyl group optionally substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group optionally substituted with a substituent, a substituent or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group optionally substituted with, an aromatic group optionally substituted with a substituent, a heterocyclic group optionally substituted with a substituent, an alkoxy group optionally substituted with a substituent. , An unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN. Will be done.
R2 is a hydrogen, a halogen, an alkyl group optionally substituted with a substituent, a cycloalkyl group optionally substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group optionally substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group that may be substituted, an aromatic group that may be substituted with a substituent, a heterocyclic group that may be substituted with a substituent, an alkoxy group that may be substituted with a substituent, Selected from an unsaturated alkoxy group that may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN. To.
Further, R 1 and R 2 may be combined with each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, and Si = O.
R a and R b may be independently substituted with hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, or a non-substituted group. Saturated alkyl group, unsaturated cycloalkyl group optionally substituted with substituent, aromatic group optionally substituted with substituent, heterocyclic group optionally substituted with substituent, substituted with substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH. , SH, CN, SCN, OCN.
Further, R a and R b may be combined with R 1 or R 2 to form a ring. )

SOLi 一般式(2)
(Rは、アルキル基又はハロゲン置換アルキル基から選択される。)
R 3 SO 3 Li General formula (2)
(R 3 is selected from an alkyl group or a halogen-substituted alkyl group.)

上記一般式(1)で表される化学構造における、「置換基で置換されていても良い」との文言について説明する。例えば「置換基で置換されていても良いアルキル基」であれば、アルキル基の水素の一つ若しくは複数が置換基で置換されているアルキル基、又は、置換基を有さないアルキル基を意味する。 The phrase "may be substituted with a substituent" in the chemical structure represented by the general formula (1) will be described. For example, "an alkyl group that may be substituted with a substituent" means an alkyl group in which one or more of hydrogens of the alkyl group is substituted with a substituent, or an alkyl group having no substituent. do.

「置換基で置換されていても良い」との文言における置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、不飽和シクロアルキル基、芳香族基、複素環基、ハロゲン、OH、SH、CN、SCN、OCN、ニトロ基、アルコキシ基、不飽和アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基、リン酸アミド基、スルホ基、カルボキシル基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、シリル基等が挙げられる。これらの置換基はさらに置換基で置換されてもよい。また置換基が2つ以上ある場合、置換基は同一でも異なっていてもよい。 The substituents in the phrase "may be substituted with a substituent" include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an unsaturated cycloalkyl group, an aromatic group, a heterocyclic group, a halogen and an OH. , SH, CN, SCN, OCN, nitro group, alkoxy group, unsaturated alkoxy group, amino group, alkylamino group, dialkylamino group, aryloxy group, acyl group, alkoxycarbonyl group, acyloxy group, aryloxycarbonyl group, Acylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfonylamino group, sulfamoyl group, carbamoyl group, alkylthio group, arylthio group, sulfonyl group, sulfinyl group, ureido group, phosphate amide group, sulfo group, carboxyl group, Examples thereof include a hydroxamic acid group, a sulfino group, a hydradino group, an imino group, a silyl group and the like. These substituents may be further substituted with substituents. When there are two or more substituents, the substituents may be the same or different.

リチウム塩は下記一般式(1-1)で表されるものが好ましい。 The lithium salt is preferably represented by the following general formula (1-1).

(R23)(R24SO)NLi 一般式(1-1)
(R23、R24は、それぞれ独立に、CClBr(CN)(SCN)(OCN)である。
n、a、b、c、d、e、f、g、hはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e+f+g+hを満たす。
また、R23とR24は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、2n=a+b+c+d+e+f+g+hを満たす。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R23又はR24と結合して環を形成しても良い。)
(R 23 X 2 ) (R 24 SO 2 ) NLi general formula (1-1)
(R 23 and R 24 are C nHa F b Cl c Br d I e ( CN) f (SCN) g (OCN) h , respectively.
n, a, b, c, d, e, f, g, and h are each independently an integer of 0 or more, and satisfy 2n + 1 = a + b + c + d + e + f + g + h.
Further, R 23 and R 24 may be coupled to each other to form a ring, in which case 2n = a + b + c + d + e + f + g + h is satisfied.
X 2 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R c P = O, R d P = S, S = O, and Si = O.
R c and R d may be independently substituted with hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, or a non-substituted group. Saturated alkyl group, unsaturated cycloalkyl group optionally substituted with substituent, aromatic group optionally substituted with substituent, heterocyclic group optionally substituted with substituent, substituted with substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH. , SH, CN, SCN, OCN.
Further, R c and R d may be combined with R 23 or R 24 to form a ring. )

上記一般式(1-1)で表される化学構造における、「置換基で置換されていても良い」との文言の意味は、上記一般式(1)で説明したのと同義である。 In the chemical structure represented by the general formula (1-1), the meaning of the phrase "may be substituted with a substituent" is synonymous with that described in the general formula (1).

上記一般式(1-1)で表される化学構造において、nは0~6の整数が好ましく、0~4の整数がより好ましく、0~2の整数が特に好ましい。なお、上記一般式(1-1)で表される化学構造の、R23とR24が結合して環を形成している場合には、nは1~8の整数が好ましく、1~7の整数がより好ましく、1~3の整数が特に好ましい。 In the chemical structure represented by the general formula (1-1), n is preferably an integer of 0 to 6, more preferably an integer of 0 to 4, and particularly preferably an integer of 0 to 2. When R 23 and R 24 of the chemical structure represented by the above general formula (1-1) are bonded to form a ring, n is preferably an integer of 1 to 8 and 1 to 7. An integer of 1 to 3 is more preferable, and an integer of 1 to 3 is particularly preferable.

リチウム塩は、下記一般式(1-2)で表されるものがさらに好ましい。 The lithium salt is more preferably represented by the following general formula (1-2).

(R25SO)(R26SO)NLi 一般式(1-2)
(R25、R26は、それぞれ独立に、CClBrである。
n、a、b、c、d、eはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+eを満たす。
また、R25とR26は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、2n=a+b+c+d+eを満たす。)
(R 25 SO 2 ) (R 26 SO 2 ) NLi general formula (1-2)
(R 25 and R 26 are C n Ha F b Cl c Br d I e , respectively, independently of each other.
n, a, b, c, d, and e are independently integers of 0 or more, and satisfy 2n + 1 = a + b + c + d + e.
Further, R 25 and R 26 may be combined with each other to form a ring, in which case 2n = a + b + c + d + e is satisfied. )

上記一般式(1-2)で表される化学構造において、nは0~6の整数が好ましく、0~4の整数がより好ましく、0~2の整数が特に好ましい。なお、上記一般式(1-2)で表される化学構造の、R25とR26が結合して環を形成している場合には、nは1~8の整数が好ましく、1~7の整数がより好ましく、1~3の整数が特に好ましい。 In the chemical structure represented by the general formula (1-2), n is preferably an integer of 0 to 6, more preferably an integer of 0 to 4, and particularly preferably an integer of 0 to 2. When R 25 and R 26 of the chemical structure represented by the above general formula (1-2) are bonded to form a ring, n is preferably an integer of 1 to 8 and 1 to 7. An integer of 1 to 3 is more preferable, and an integer of 1 to 3 is particularly preferable.

また、上記一般式(1-2)で表される化学構造において、a、c、d、eが0のものが好ましい。 Further, in the chemical structure represented by the general formula (1-2), those in which a, c, d and e are 0 are preferable.

一般式(2)において、Rの炭素数は1~6が好ましく、1~4がより好ましく、1~2がさらに好ましい。ハロゲン置換アルキル基のハロゲンとしては、フッ素が好ましい。 In the general formula (2), the carbon number of R 3 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, and even more preferably 1 to 2. Fluorine is preferable as the halogen of the halogen-substituted alkyl group.

リチウム塩は(CFSONLi、(FSONLi、(CSONLi、FSO(CFSO)NLi、(SOCFCFSO)NLi、(SOCFCFCFSO)NLi、FSO(CHSO)NLi、FSO(CSO)NLi、又はFSO(CSO)NLiから選択されるものが特に好ましい。 Lithium salts are (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (FSO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi, FSO 2 (CF 3 SO 2 ) NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 SO 2 ). NLi, (SO 2 CF 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) NLi, FSO 2 (CH 3 SO 2 ) NLi, FSO 2 (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, or FSO 2 (C 2 H 5 SO 2 ) NLi The one selected from is particularly preferable.

電解液において、一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩の1種類を採用しても良いし、複数種を併用しても良い。また、電解液には、一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩以外の電解質を含んでいてもよい。電解液における電解質全体に対する一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩の割合としては、30~100モル%が好ましく、50~95モル%がより好ましく、70~90モル%がさらに好ましい。電解液における、一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含む電解質の濃度としては、1.5~3mol/L、1.6~2.8mol/L、1.8~2.6mol/L、2~2.5mol/Lを例示できる。 In the electrolytic solution, one kind of the lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2) may be adopted, or a plurality of kinds may be used in combination. Further, the electrolytic solution may contain an electrolyte other than the lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2). The ratio of the lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2) to the entire electrolyte in the electrolytic solution is preferably 30 to 100 mol%, more preferably 50 to 95 mol%, and 70 to 90 mol%. Is more preferable. The concentrations of the electrolyte containing the lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2) in the electrolytic solution are 1.5 to 3 mol / L and 1.6 to 2.8 mol / L, 1.8. Examples thereof include ~ 2.6 mol / L and 2 to 2.5 mol / L.

一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩以外の電解質としては、LiPF、LiPF(OCOCOO)、LiBF、LiAsF及びLiSiFを具体的に例示できる。これらの電解質は、いずれもFとして脱離され得るFを有する。そして、Fはアルミニウムと反応して、安定なAl-F結合を生成し得る。したがって、正極集電箔保護層で保護されていない正極未塗工部が一部に存在したとしても、その表面はAl-F結合を含む不動態被膜で保護されることが期待できる。 Specific examples of the electrolyte other than the lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2) include LiPF 6 , LiPF 2 (OCOCOO) 2 , LiBF 4 , LiAsF 6 and Li 2 SiF 6 . All of these electrolytes have an F that can be desorbed as F . Then, F - can react with aluminum to form a stable Al-F bond. Therefore, even if there is a part of the uncoated portion of the positive electrode that is not protected by the positive electrode current collector foil protective layer, it can be expected that the surface thereof is protected by a passivation film containing an Al—F bond.

電解液は、一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含む電解質を溶解するための有機溶媒を含有する。有機溶媒としては、非水系二次電池に使用可能な有機溶媒を採用すればよく、特に、アルミニウムを溶解し難い低極性の有機溶媒を採用するのが好ましい。 The electrolytic solution contains an organic solvent for dissolving an electrolyte containing a lithium salt selected from the general formula (1) and the general formula (2). As the organic solvent, an organic solvent that can be used for a non-aqueous secondary battery may be used, and it is particularly preferable to use a low-polarity organic solvent that does not easily dissolve aluminum.

低極性の有機溶媒として、下記一般式(3)で表される鎖状カーボネートを挙げることができる。 As a low-polarity organic solvent, a chain carbonate represented by the following general formula (3) can be mentioned.

10OCOOR11 一般式(3)
(R10、R11は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるCClBr、又は、環状アルキルを化学構造に含むCClBrのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、c、d、e、f、g、h、i、jはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b+c+d+e、2m-1=f+g+h+i+jを満たす。)
R 10 OCOOR 11 General formula (3)
(R 10 and R 11 are independently chain alkyls, C nH a F b C Br d I e, or C m H f F g Cl h Br i I , which contains a cyclic alkyl in the chemical structure. It is selected from any of j . N is an integer of 1 or more, m is an integer of 3 or more, and a, b, c, d, e, f, g, h, i, and j are independently integers of 0 or more. 2n + 1 = a + b + c + d + e, 2m-1 = f + g + h + i + j.)

上記一般式(3)で表される鎖状カーボネートにおいて、nは1~6の整数が好ましく、1~4の整数がより好ましく、1~2の整数が特に好ましい。mは3~8の整数が好ましく、4~7の整数がより好ましく、5~6の整数が特に好ましい。 In the chain carbonate represented by the general formula (3), n is preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and particularly preferably an integer of 1 to 2. For m, an integer of 3 to 8 is preferable, an integer of 4 to 7 is more preferable, and an integer of 5 to 6 is particularly preferable.

上記一般式(3)で表される鎖状カーボネートのうち、下記一般式(3-1)で表されるものが特に好ましい。 Among the chain carbonates represented by the general formula (3), those represented by the following general formula (3-1) are particularly preferable.

12OCOOR13 一般式(3-1)
(R12、R13は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるC、又は、環状アルキルを化学構造に含むCのいずれかから選択される。nは1以上の整数、mは3以上の整数、a、b、f、gはそれぞれ独立に0以上の整数であり、2n+1=a+b、2m-1=f+gを満たす。)
R 12 OCOOR 13 General formula (3-1)
(R 12 and R 13 are independently selected from either C nH a F b, which is a chain alkyl, or C m H f F g , which contains a cyclic alkyl in the chemical structure. N is 1 The above integer, m is an integer of 3 or more, and a, b, f, and g are independently integers of 0 or more, satisfying 2n + 1 = a + b, 2m-1 = f + g.)

上記一般式(3-1)で表される鎖状カーボネートにおいて、nは1~6の整数が好ましく、1~4の整数がより好ましく、1~2の整数が特に好ましい。mは3~8の整数が好ましく、4~7の整数がより好ましく、5~6の整数が特に好ましい。 In the chain carbonate represented by the general formula (3-1), n is preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and particularly preferably an integer of 1 to 2. For m, an integer of 3 to 8 is preferable, an integer of 4 to 7 is more preferable, and an integer of 5 to 6 is particularly preferable.

上記一般式(3-1)で表される鎖状カーボネートのうち、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」ということがある。)、ジエチルカーボネート(以下、「DEC」ということがある。)、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」ということがある。)、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロメチル)カーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート、フルオロメチルジフルオロメチルカーボネート、2,2,2-トリフルオロエチルメチルカーボネート、ペンタフルオロエチルメチルカーボネート、エチルトリフルオロメチルカーボネート、ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネートが特に好ましい。 Among the chain carbonates represented by the above general formula (3-1), dimethyl carbonate (hereinafter, may be referred to as "DMC"), diethyl carbonate (hereinafter, may be referred to as "DEC"), ethylmethyl. Carbonate (hereinafter sometimes referred to as "EMC"), fluoromethylmethyl carbonate, difluoromethylmethyl carbonate, trifluoromethylmethylcarbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoromethyl) carbonate, bis (trifluoromethyl) Particularly preferred are carbonate, fluoromethyldifluoromethyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethylmethyl carbonate, pentafluoroethylmethyl carbonate, ethyltrifluoromethylcarbonate and bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate.

鎖状カーボネートは、1種類を電解液に用いても良いし、複数種類を併用しても良い。鎖状カーボネートの複数を併用することで、電解液の低温流動性や低温でのリチウムイオン輸送性などを好適に確保することができる。鎖状カーボネートの併用例として、DMC、DEC及びEMCから選択される2種又は3種の併用を挙げることができる。DMCと、DEC又はEMCとの併用において、これらのモル比は、DMC:DEC又はEMC=60:40~95:5の範囲内が好ましく、70:30~95:5の範囲内がより好ましく、80:20~95:5の範囲内がさらに好ましい。 One type of chain carbonate may be used as the electrolytic solution, or a plurality of types may be used in combination. By using a plurality of chain carbonates in combination, it is possible to suitably secure the low temperature fluidity of the electrolytic solution and the lithium ion transportability at low temperature. Examples of the combined use of the chain carbonate include two or three kinds selected from DMC, DEC and EMC. In the combined use of DMC with DEC or EMC, these molar ratios are preferably in the range of DMC: DEC or EMC = 60: 40 to 95: 5, more preferably in the range of 70:30 to 95: 5. The range of 80:20 to 95: 5 is more preferable.

電解液においては、上記鎖状カーボネート以外に、リチウムイオン二次電池などの電解液に使用可能である他の有機溶媒(以下、単に「他の有機溶媒」ということがある。)が含まれていてもよい。 In the electrolytic solution, in addition to the above-mentioned chain carbonate, another organic solvent that can be used for the electrolytic solution such as a lithium ion secondary battery (hereinafter, may be simply referred to as “another organic solvent”) is contained. You may.

電解液には、電解液に含まれる全有機溶媒に対し、上記鎖状カーボネートが、70体積%、70質量%以上若しくは70モル%以上で含まれるのが好ましく、80体積%、80質量%以上若しくは80モル%以上で含まれるのがより好ましく、90体積%、90質量%以上若しくは90モル%以上で含まれるのがさらに好ましく、95体積%、95質量%以上若しくは95モル%以上で含まれるのが特に好ましい。電解液に含まれる有機溶媒すべてが上記鎖状カーボネートであってもよい。 The electrolytic solution preferably contains the above-mentioned chain carbonate in an amount of 70% by volume, 70% by mass or more, or 70 mol% or more, and 80% by volume, 80% by mass or more, based on the total organic solvent contained in the electrolytic solution. Alternatively, it is more preferably contained in an amount of 80 mol% or more, further preferably contained in an amount of 90% by volume, 90% by mass or more, or 90 mol% or more, and further preferably contained in an amount of 95% by volume, 95% by mass or more or 95 mol% or more. Is particularly preferable. All the organic solvents contained in the electrolytic solution may be the above-mentioned chain carbonate.

他の有機溶媒を具体的に例示すると、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル、マロノニトリル等のニトリル類、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,2-ジオキサン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン、2-メチルテトラヒドロピラン、2-メチルテトラヒドロフラン、クラウンエーテル等のエーテル類、フルオロエチレンカーボネート、4-(トリフルオロメチル)-1,3-ジオキソラン-2-オン等のフッ素含有環状カーボネート類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のフッ素非含有環状カーボネート類、ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類、イソプロピルイソシアネート、n-プロピルイソシアネート、クロロメチルイソシアネート等のイソシアネート類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸ビニル、メチルアクリレート、メチルメタクリレート等のエステル類、グリシジルメチルエーテル、エポキシブタン、2-エチルオキシラン等のエポキシ類、オキサゾール、2-エチルオキサゾール、オキサゾリン、2-メチル-2-オキサゾリン等のオキサゾール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、無水酢酸、無水プロピオン酸等の酸無水物、ジメチルスルホン、スルホラン等のスルホン類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、1-ニトロプロパン、2-ニトロプロパン等のニトロ類、フラン、フルフラール等のフラン類、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン等の環状エステル類、チオフェン、ピリジン等の芳香族複素環類、テトラヒドロ-4-ピロン、1-メチルピロリジン、N-メチルモルフォリン等の複素環類、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル類を挙げることができる。 Specific examples of other organic solvents include nitriles such as acetonitrile, propionitrile, acrylonitrile, and malononitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, isocyanate, 1,2-dioxane, 1, Ethers such as 3-dioxane, 1,4-dioxane, 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane, 2-methyltetrahydropyran, 2-methyltetrahydrogen, crown ether, fluoroethylene carbonate, 4- (trifluoromethyl) )-1,3-Dioxolan-2-one and other fluorine-containing cyclic carbonates, ethylene carbonate, propylene carbonate and other fluorine-free cyclic carbonates, formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N. -Amids such as methylpyrrolidone, isocyanates such as isopropylisocyanate, n-propylisocyanate, chloromethylisocyanate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, methyl isomerate, ethyl isomerate, vinyl acetate, methyl Esters such as acrylates and methylmethacrylates, glycidylmethyl ethers, epoxybutanes, epoxies such as 2-ethyloxylan, oxazoles such as oxazole, 2-ethyloxazole, oxazoline and 2-methyl-2-oxazoline, acetone, methylethylketone, Ketones such as methylisobutylketone, acid anhydrides such as acetic acid anhydride and propionic acid anhydride, sulfonates such as dimethylsulfone and sulfolane, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, nitros such as 1-nitropropane and 2-nitropropane, Francs such as furan and furfural, cyclic esters such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone and δ-valerolactone, aromatic heterocycles such as thiophene and pyridine, tetrahydro-4-pyrone, 1-methylpyrrolidin, N. -Heterocyclics such as methylmorpholine and phosphate esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate can be mentioned.

電解液には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の添加剤を加えてもよい。公知の添加剤の一例として、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、メチルビニレンカーボネート(MVC)、エチルビニレンカーボネート(EVC)に代表される不飽和結合を有する環状カーボネート;フェニルエチレンカーボネート及びエリスリタンカーボネートに代表されるカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物に代表されるカルボン酸無水物;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、δ-カプロラクトン、ε-カプロラクトンに代表されるラクトン;1,4-ジオキサンに代表される環状エーテル;エチレンサルファイト、1,3-プロパンスルトン、1,4-ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブサルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、テトラメチルチウラムモノスルフィドに代表される含硫黄化合物;1-メチル-2-ピロリジノン、1-メチル-2-ピペリドン、3-メチル-2-オキサゾリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、N-メチルスクシンイミドに代表される含窒素化合物;モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩に代表されるリン酸塩;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタンに代表される飽和炭化水素化合物;ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t-ブチルベンゼン、t-アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランに代表される不飽和炭化水素化合物等が挙げられる。 Known additives may be added to the electrolytic solution without departing from the spirit of the present invention. As an example of known additives, cyclic carbonates having unsaturated bonds typified by vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), methylvinylene carbonate (MVC), ethylvinylene carbonate (EVC); phenylethylene carbonate and Carbonate compounds typified by erythritan carbonate; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, cyclopentanetetracarboxylic acid. Bianhydride, carboxylic acid anhydride represented by phenylsuccinic anhydride; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone, δ-caprolactone, lactone represented by ε-caprolactone; 1 , Cyclic ether typified by 4-dioxane; represented by ethylene sulphite, 1,3-propane sulton, 1,4-butane sulton, methyl methanesulfonate, bushalphane, sulforane, sulfolene, dimethyl sulfone, tetramethylthium monosulfide. Sulfur-containing compounds; including 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and N-methylsuccinimide. Nitrogen compounds; Phosphates typified by monofluorophosphates and difluorophosphates; Saturated hydrocarbon compounds typified by heptane, octane and cycloheptane; Partial hydrogenation of biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl and turphenyl Examples thereof include unsaturated hydrocarbon compounds typified by the body, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether and dibenzofuran.

本発明のリチウムイオン二次電池において、正極板、セパレータ及び負極板を積層した積層体は、積層体を捲いた捲回型であっても良いし、正極板とセパレータと負極板とが平面状態で積層されたままの積層型であっても良い。正極未塗工部と負極活物質層の端部との対面関係、及び、負極活物質層の端部と正極集電箔保護層との対面関係を制御する観点からは、積層型が好ましい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, the laminated body in which the positive electrode plate, the separator and the negative electrode plate are laminated may be a wound type in which the laminated body is wound, or the positive electrode plate, the separator and the negative electrode plate are in a flat state. It may be a laminated type as it is laminated in. The laminated type is preferable from the viewpoint of controlling the face-to-face relationship between the uncoated portion of the positive electrode and the end portion of the negative electrode active material layer and the face-to-face relationship between the end portion of the negative electrode active material layer and the positive electrode current collector foil protective layer.

本発明のリチウムイオン二次電池の電池容器の材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼、樹脂、アルミニウムなどの金属と樹脂を積層した積層体を例示できる。本発明のリチウムイオン二次電池の電池容器の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。 As the material of the battery container of the lithium ion secondary battery of the present invention, a laminate obtained by laminating a metal such as aluminum, stainless steel, resin, or aluminum and a resin can be exemplified. The shape of the battery container of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical type, a square type, a coin type, and a laminated type can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極集電箔保護層の存在により、正極集電箔からのアルミニウム溶出を低減できるので、高電圧条件下での使用が可能である。高電圧条件として具体的には、正極が曝されるリチウム基準での電位が4V以上、4~5.5V、4.1~5V、4.3~4.8Vの条件を例示できる。本発明のリチウムイオン二次電池は高電圧用のリチウムイオン二次電池であると認識することもできる。 Since the lithium ion secondary battery of the present invention can reduce aluminum elution from the positive electrode current collector foil due to the presence of the positive electrode current collector foil protective layer, it can be used under high voltage conditions. Specifically, as the high voltage condition, the condition that the potential with respect to the lithium to which the positive electrode is exposed is 4 V or more, 4 to 5.5 V, 4.1 to 5 V, and 4.3 to 4.8 V can be exemplified. The lithium ion secondary battery of the present invention can also be recognized as a lithium ion secondary battery for high voltage.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、例えば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。 The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a lithium ion secondary battery for all or part of its power source, and may be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, it is advisable to connect a plurality of lithium ion secondary batteries in series to form an assembled battery. In addition to vehicles, devices equipped with lithium-ion secondary batteries include various battery-powered home appliances such as personal computers and portable communication devices, office equipment, and industrial equipment. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention includes wind power generation, solar power generation, hydraulic power generation and other power storage devices and power smoothing devices, power sources for ships and / or auxiliary equipment, aircraft, and aircraft. Power and / or auxiliary power sources for spacecraft, etc., auxiliary power sources for vehicles that do not use electricity as power sources, power sources for mobile home robots, power sources for system backup, power sources for non-disruptive power sources, It may be used as a power storage device that temporarily stores the electric power required for charging in a charging station for an electric vehicle or the like.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。本明細書においては、本発明の実施形態として、電荷担体がリチウムであるリチウムイオン二次電池を具体的に説明しているが、本明細書で開示する技術事項は、電荷担体がナトリウムであるナトリウムイオン二次電池、電荷担体がカリウムであるカリウムイオン二次電池、電荷担体がマグネシウムであるマグネシウムイオン二次電池などにも、適用可能である。本明細書で開示する技術事項を、ナトリウムイオン二次電池又はカリウムイオン二次電池に適用する場合には、本明細書における「リチウム」及び「Li」との記載を、それぞれ「ナトリウム」及び「Na」、又は、「カリウム」及び「K」に読み替えれば良い。本明細書で開示する技術事項を、マグネシウムイオン二次電池に適用する場合には、本明細書における「リチウム」及び「Li」との記載を、必要に応じて価数を適切に整合させた上で、「マグネシウム」及び「Mg」に読み替えれば良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, it can be carried out in various forms with modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art. In the present specification, as an embodiment of the present invention, a lithium ion secondary battery in which the charge carrier is lithium is specifically described, but the technical matter disclosed in the present specification is that the charge carrier is sodium. It is also applicable to a sodium ion secondary battery, a potassium ion secondary battery in which the charge carrier is potassium, a magnesium ion secondary battery in which the charge carrier is magnesium, and the like. When the technical matters disclosed in the present specification are applied to a sodium ion secondary battery or a potassium ion secondary battery, the description of "lithium" and "Li" in the present specification is referred to as "sodium" and "Li", respectively. It may be read as "Na" or "potassium" and "K". When the technical matters disclosed in the present specification are applied to a magnesium ion secondary battery, the descriptions of "lithium" and "Li" in the present specification are appropriately matched in valence as necessary. Above, it may be read as "magnesium" and "Mg".

以下に、実施例及び比較例などを示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
実施例1のリチウムイオン二次電池を、正極板、セパレータ及び負極板の厚み側から観察した場合の模式図を、図1に示す。以下の説明において、縦とは、図1において上下方向を意味し、横とは図1において紙面手前側-奥側方向を意味する。
(Example 1)
FIG. 1 shows a schematic diagram of the lithium ion secondary battery of Example 1 when observed from the thickness side of the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate. In the following description, the vertical means the vertical direction in FIG. 1, and the horizontal means the front side-back side direction of the paper surface in FIG. 1.

実施例1のリチウムイオン二次電池1は、
アルミニウム製の正極集電箔20と前記正極集電箔20の表面に形成された正極活物質層21とを具備する正極板2と、負極集電箔30と前記負極集電箔30の表面に形成された負極活物質層31とを具備する負極板3と、セパレータ4と、リチウム塩として(FSONLiを含有する電解液5とを備え、
前記正極集電箔20の表面には、前記正極活物質層21が形成されていない正極未塗工部22が存在しており、
前記正極板2及び前記負極板3は前記セパレータ4を挟んで対面し、かつ、前記正極未塗工部22と前記負極活物質層31の端部32とが対面しているリチウムイオン二次電池1であって、
前記負極活物質層31の端部32と対面している前記正極未塗工部22における前記正極集電箔20の表面に、正極集電箔保護層23を有する。
The lithium ion secondary battery 1 of the first embodiment is
On the surface of the positive electrode plate 2 provided with the positive electrode current collector foil 20 made of aluminum and the positive electrode active material layer 21 formed on the surface of the positive electrode current collector foil 20, the negative electrode current collector foil 30 and the negative electrode current collector foil 30. A negative electrode plate 3 including the formed negative electrode active material layer 31, a separator 4, and an electrolytic solution 5 containing (FSO 2 ) 2 NLi as a lithium salt are provided.
On the surface of the positive electrode current collector foil 20, there is a positive electrode uncoated portion 22 on which the positive electrode active material layer 21 is not formed.
A lithium ion secondary battery in which the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 face each other with the separator 4 interposed therebetween, and the positive electrode uncoated portion 22 and the end portion 32 of the negative electrode active material layer 31 face each other. 1 and
The positive electrode current collector foil protective layer 23 is provided on the surface of the positive electrode current collector foil 20 in the positive electrode uncoated portion 22 facing the end portion 32 of the negative electrode active material layer 31.

正極集電箔20は、JIS A1000系の純アルミニウムであり、厚み15μm、縦40mm、横幅30mmの箔である。正極集電箔20の一面には、正極集電箔20の縦方向の下端を起点として上端方向へ25mmにわたり、正極活物質層21が横幅30mm、厚み22μmで形成されている。正極活物質層21には、正極活物質であるLiNi50/100Co35/100Mn15/100が90質量部、導電助剤であるアセチレンブラックが5質量部、導電助剤である黒鉛が3質量部、結着剤であるポリフッ化ビニリデンが2質量部で含有されている。 The positive electrode current collector foil 20 is JIS A1000 series pure aluminum, and is a foil having a thickness of 15 μm, a length of 40 mm, and a width of 30 mm. On one surface of the positive electrode current collector foil 20, the positive electrode active material layer 21 is formed with a width of 30 mm and a thickness of 22 μm, starting from the lower end in the vertical direction of the positive electrode current collector foil 20 and extending 25 mm toward the upper end. In the positive electrode active material layer 21, 90 parts by mass of LiNi 50/100 Co 35/100 Mn 15/100 O 2 which is a positive electrode active material, 5 parts by mass of acetylene black which is a conductive auxiliary agent, and graphite which is a conductive auxiliary agent. Is contained in 3 parts by mass, and polyvinylidene fluoride, which is a binder, is contained in 2 parts by mass.

さらに、正極集電箔20の表面には、正極活物質層21が形成されていない正極未塗工部22が、正極活物質層21が形成されている箇所、すなわち正極塗工部の端から、正極集電箔20の上端にわたり、存在する。そして、正極未塗工部22は、セパレータ4を介して負極活物質層31の端部32と対面関係にある。端部32と対面関係にある正極未塗工部22には、厚み55μmの正極集電箔保護層23が配置されている。正極集電箔保護層23の下端は、正極活物質層21の上端と接している。正極集電箔保護層23はポリイミドフィルムとポリイミドフィルムの一面に塗布されたシリコーン樹脂とで構成されており、当該シリコーン樹脂はポリイミドフィルムと正極未塗工部22を接着する接着剤として機能する。 Further, on the surface of the positive electrode current collector foil 20, the positive electrode uncoated portion 22 on which the positive electrode active material layer 21 is not formed is formed from the portion where the positive electrode active material layer 21 is formed, that is, from the end of the positive electrode coated portion. , Exists over the upper end of the positive electrode current collector foil 20. The positive electrode uncoated portion 22 is in a facing relationship with the end portion 32 of the negative electrode active material layer 31 via the separator 4. A positive electrode current collector foil protective layer 23 having a thickness of 55 μm is arranged on the positive electrode uncoated portion 22 facing the end portion 32. The lower end of the positive electrode current collector foil protective layer 23 is in contact with the upper end of the positive electrode active material layer 21. The positive electrode current collector foil protective layer 23 is composed of a polyimide film and a silicone resin coated on one surface of the polyimide film, and the silicone resin functions as an adhesive for adhering the polyimide film and the positive electrode uncoated portion 22.

正極集電箔保護層23は、正極未塗工部22と電解液5との接触を抑制するため、端部32と対面関係にある正極未塗工部22からのアルミニウムの溶出は抑制される。
正極集電箔20の上端は、正極導線24を介して外部電源15に接続されている。
Since the positive electrode current collector foil protective layer 23 suppresses contact between the positive electrode uncoated portion 22 and the electrolytic solution 5, the elution of aluminum from the positive electrode uncoated portion 22 facing the end portion 32 is suppressed. ..
The upper end of the positive electrode current collector foil 20 is connected to the external power source 15 via the positive electrode conducting wire 24.

負極集電箔30は、厚み10μm、縦40mm、横幅32mmの銅箔である。負極集電箔30の一面には、負極集電箔30の縦方向の上端を起点として下端方向へ30mmにわたり、負極活物質層31が横幅32mm、厚み40μmで形成されている。負極活物質層31には、負極活物質である黒鉛が98質量部、結着剤であるカルボキシメチルセルロースが1質量部、結着剤であるスチレンブタジエンゴムが1質量部で含有されている。
負極集電箔30の下端は、負極導線34を介して外部電源15に接続されている。
The negative electrode current collector foil 30 is a copper foil having a thickness of 10 μm, a length of 40 mm, and a width of 32 mm. On one surface of the negative electrode current collector foil 30, the negative electrode active material layer 31 is formed with a width of 32 mm and a thickness of 40 μm over 30 mm in the lower end direction starting from the upper end in the vertical direction of the negative electrode current collector foil 30. The negative electrode active material layer 31 contains 98 parts by mass of graphite as a negative electrode active material, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose as a binder, and 1 part by mass of styrene-butadiene rubber as a binder.
The lower end of the negative electrode current collector foil 30 is connected to the external power supply 15 via the negative electrode lead wire 34.

セパレータ4は、厚さ16μmのポリエチレン製多孔質膜である。セパレータ4は、セパレータ4と対面する正極活物質層21及び負極活物質層31の面よりも大きな面を有する。そして、セパレータ4は、正極板2と負極板3の接触を妨げるべく、正極板2と負極板3の間に位置する。 The separator 4 is a polyethylene porous membrane having a thickness of 16 μm. The separator 4 has a larger surface than the surface of the positive electrode active material layer 21 and the negative electrode active material layer 31 facing the separator 4. The separator 4 is located between the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 so as to prevent contact between the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3.

正極板2、負極板3及びセパレータ4は、平面を維持した積層状態で、電池容器10の内部に密閉されている。電池容器10はアルミラミネートフィルムからなる。電池容器10の内部には、電解液5が注入されている。電解液5は、リチウム塩として(FSONLiを含有し、かつ、有機溶媒として、ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートをモル比9:1で混合した混合溶媒を含有する。電解液5における(FSONLiの濃度は、2.4mol/Lである。 The positive electrode plate 2, the negative electrode plate 3, and the separator 4 are sealed inside the battery container 10 in a laminated state while maintaining a flat surface. The battery container 10 is made of an aluminum laminated film. The electrolytic solution 5 is injected into the inside of the battery container 10. The electrolytic solution 5 contains (FSO 2 ) 2 NLi as a lithium salt and contains a mixed solvent as an organic solvent in which dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are mixed at a molar ratio of 9: 1. The concentration of (FSO 2 ) 2 NLi in the electrolytic solution 5 is 2.4 mol / L.

(比較例1)
比較例1のリチウムイオン二次電池は、正極集電箔保護層を有さない点を除いて、実施例1のリチウムイオン二次電池と同様の構成である。
(Comparative Example 1)
The lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 has the same configuration as the lithium ion secondary battery of Example 1 except that it does not have a positive electrode current collector foil protective layer.

(評価例1)
実施例1のリチウムイオン二次電池につき、25℃の条件下、5Cレートの定電流にて4.1Vまで充電し、その後、同電圧を維持するための充電を2時間行った。次いで、60℃の条件下、2Cレートの定電流で3.3Vまで放電して4.1Vまで充電するとの充放電サイクルを30回繰り返した。さらに、25℃の条件下、1Cレートの定電流にて3.0Vまで放電し、その後、同電圧を2時間維持させた。
以上の充放電を行った実施例1のリチウムイオン二次電池を解体し、負極板をジメチルカーボネートの液中に10分静置することを、液を取り替えながら3回繰り返すことで、残存する電解液成分を洗浄し、その後、負極板を分析に供した。ICP発光分析にて、負極板に付着したアルミニウムの量を測定した。比較例1のリチウムイオン二次電池についても、同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(Evaluation example 1)
The lithium ion secondary battery of Example 1 was charged to 4.1 V at a constant current of 5 C rate under the condition of 25 ° C., and then charged to maintain the same voltage for 2 hours. Then, under the condition of 60 ° C., the charge / discharge cycle of discharging to 3.3 V at a constant current of 2 C rate and charging to 4.1 V was repeated 30 times. Further, under the condition of 25 ° C., the battery was discharged to 3.0 V at a constant current of 1 C rate, and then the same voltage was maintained for 2 hours.
The lithium ion secondary battery of Example 1 that has been charged and discharged as described above is disassembled, and the negative electrode plate is allowed to stand in a dimethyl carbonate solution for 10 minutes, which is repeated three times while changing the solution, so that the remaining electrolysis occurs. The liquid components were washed and then the negative electrode plate was subjected to analysis. The amount of aluminum adhering to the negative electrode plate was measured by ICP emission analysis. The same evaluation was performed for the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 0007021466000001
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表1の結果から、正極集電箔保護層の存在により、負極板へのアルミニウム析出が著しく抑制されているのがわかる。正極集電箔保護層が、アルミニウム製の正極集電箔における正極未塗工部と電解液との接触を抑制して、電解液へのアルミニウムの溶出を抑制させたといえる。 From the results in Table 1, it can be seen that the presence of the positive electrode current collector foil protective layer significantly suppresses the precipitation of aluminum on the negative electrode plate. It can be said that the positive electrode current collector foil protective layer suppresses the contact between the uncoated portion of the positive electrode and the electrolytic solution in the positive electrode current collector foil made of aluminum, and suppresses the elution of aluminum into the electrolytic solution.

(実施例2)
実施例2のリチウムイオン二次電池は、正極板及び正極集電箔保護層の形状が異なる点を除いて、実施例1のリチウムイオン二次電池と同様である。以下、実施例1のリチウムイオン二次電池における正極板とは異なる点について、実施例2のリチウムイオン二次電池における正極板の説明を行う。
(Example 2)
The lithium ion secondary battery of Example 2 is the same as the lithium ion secondary battery of Example 1 except that the shapes of the positive electrode plate and the positive electrode current collector foil protective layer are different. Hereinafter, the positive electrode plate in the lithium ion secondary battery of Example 2 will be described with respect to the difference from the positive electrode plate in the lithium ion secondary battery of Example 1.

実施例2のリチウムイオン二次電池における正極板の斜視図を図2に示す。 FIG. 2 shows a perspective view of a positive electrode plate in the lithium ion secondary battery of Example 2.

実施例2のリチウムイオン二次電池における正極板2は、アルミニウム製の正極集電箔20と正極集電箔20の表面に形成された正極活物質層21とを具備する。正極集電箔20の表面には、正極活物質層21が形成されていない正極未塗工部22が存在している。当該正極未塗工部22における正極集電箔20は、正極活物質層21が形成された箇所、すなわち正極塗工部から上方向に延びる正極集電箔余剰部22aと、正極集電箔余剰部22aからさらに上方向に正極集電箔余剰部22aよりも短幅で延び、外部と接続されるタブ部22bからなる。 The positive electrode plate 2 in the lithium ion secondary battery of Example 2 includes a positive electrode current collector foil 20 made of aluminum and a positive electrode active material layer 21 formed on the surface of the positive electrode current collector foil 20. On the surface of the positive electrode current collector foil 20, there is a positive electrode uncoated portion 22 on which the positive electrode active material layer 21 is not formed. The positive electrode current collector foil 20 in the positive electrode uncoated portion 22 has a positive electrode current collector foil surplus portion 22a extending upward from a portion where the positive electrode active material layer 21 is formed, that is, a positive electrode coated portion, and a positive electrode current collector foil surplus. It is composed of a tab portion 22b that extends upward from the portion 22a with a shorter width than the positive electrode current collector foil surplus portion 22a and is connected to the outside.

実施例2のリチウムイオン二次電池における正極板2において、正極集電箔保護層23は、正極集電箔余剰部22aとタブ部22bの形状に沿って、これら両者の表面に、存在する。タブ部22bの表面の一部に正極集電箔保護層23が存在することにより、正極未塗工部22からのアルミニウム溶出を好適に低減することができるとともに、タブ部22bと他の部材との直接接触を部分的に抑制することができるため、短絡防止に効果的である。 In the positive electrode plate 2 of the lithium ion secondary battery of Example 2, the positive electrode current collector foil protective layer 23 is present on the surfaces of both the positive electrode current collector foil surplus portion 22a and the tab portion 22b along the shapes of the positive electrode collector foil surplus portion 22a and the tab portion 22b. By the presence of the positive electrode current collector foil protective layer 23 on a part of the surface of the tab portion 22b, it is possible to suitably reduce the elution of aluminum from the positive electrode uncoated portion 22, and the tab portion 22b and other members. It is effective in preventing short circuits because it can partially suppress the direct contact of the aluminum.

1 リチウムイオン二次電池
2 正極板
3 負極板
4 セパレータ
5 電解液
10 電池容器
15 外部電源
20 正極集電箔
21 正極活物質層
22 正極未塗工部
22a 正極集電箔余剰部
22b タブ部
23 正極集電箔保護層
24 正極導線
30 負極集電箔
31 負極活物質層
32 端部
34 負極導線
1 Lithium ion secondary battery 2 Positive electrode plate 3 Negative electrode plate 4 Separator 5 Electrolyte 10 Battery container 15 External power supply 20 Positive electrode current collector foil 21 Positive electrode active material layer 22 Positive electrode uncoated part 22a Positive electrode current collector foil surplus part 22b Tab part 23 Positive electrode collector foil protective layer 24 Positive electrode wire 30 Negative electrode current collector foil 31 Negative electrode active material layer 32 End 34 Negative electrode wire

Claims (6)

アルミニウム製の正極集電箔と前記正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを具備する正極板と、負極集電箔と前記負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを具備する負極板と、セパレータと、下記一般式(1)及び一般式(2)から選択されるリチウム塩を含有する電解液とを備え、
前記正極集電箔の表面には、前記正極活物質層が形成されていない正極未塗工部が存在しており、
前記正極板及び前記負極板は前記セパレータを挟んで対面し、かつ、前記正極未塗工部と前記負極活物質層の端部とが対面しているリチウムイオン二次電池であって、
前記負極活物質層の端部と対面している前記正極未塗工部における前記正極集電箔の表面に、正極集電箔保護層を有し、
前記正極集電箔保護層の材料は、合成樹脂または接着剤から選ばれる高分子、セラミックス、または炭素材料を含み、
前記正極集電箔保護層は、前記正極集電箔と前記電解液とが直接接触することを抑制することを特徴とするリチウムイオン二次電池。
(R)(RSO)NLi 一般式(1)
(Rは、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、CN、SCN、OCNから選択される。
また、RとRは、互いに結合して環を形成しても良い。
は、SO、C=O、C=S、RP=O、RP=S、S=O、Si=Oから選択される。
、Rは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、OH、SH、CN、SCN、OCNから選択される。
また、R、Rは、R又はRと結合して環を形成しても良い。)
SOLi 一般式(2)
(Rは、アルキル基又はハロゲン置換アルキル基から選択される。)
A positive electrode plate provided with a positive electrode current collector foil made of aluminum and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector foil, and a negative electrode active material formed on the surface of the negative electrode current collector foil and the negative electrode current collector foil. A negative electrode plate including a layer, a separator, and an electrolytic solution containing a lithium salt selected from the following general formulas (1) and (2) are provided.
On the surface of the positive electrode current collector foil, there is a positive electrode uncoated portion on which the positive electrode active material layer is not formed.
A lithium ion secondary battery in which the positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and the uncoated portion of the positive electrode and the end portion of the negative electrode active material layer face each other.
A positive electrode current collector foil protective layer is provided on the surface of the positive electrode current collector foil in the positive electrode uncoated portion facing the end portion of the negative electrode active material layer.
The material of the positive electrode current collector foil protective layer includes a polymer, ceramics, or carbon material selected from synthetic resins or adhesives.
The positive electrode current collector foil protective layer is a lithium ion secondary battery characterized by suppressing direct contact between the positive electrode current collector foil and the electrolytic solution .
(R 1 X 1 ) (R 2 SO 2 ) NLi general formula (1)
(R 1 is hydrogen, halogen, an alkyl group optionally substituted with a substituent, a cycloalkyl group optionally substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group optionally substituted with a substituent, a substituent or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group optionally substituted with, an aromatic group optionally substituted with a substituent, a heterocyclic group optionally substituted with a substituent, an alkoxy group optionally substituted with a substituent. , An unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN. Will be done.
R2 is a hydrogen, a halogen, an alkyl group optionally substituted with a substituent, a cycloalkyl group optionally substituted with a substituent, an unsaturated alkyl group optionally substituted with a substituent, or a substituent. An unsaturated cycloalkyl group that may be substituted, an aromatic group that may be substituted with a substituent, a heterocyclic group that may be substituted with a substituent, an alkoxy group that may be substituted with a substituent, Selected from an unsaturated alkoxy group that may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group that may be substituted with a substituent, CN, SCN, OCN. To.
Further, R 1 and R 2 may be combined with each other to form a ring.
X 1 is selected from SO 2 , C = O, C = S, R a P = O, R b P = S, S = O, and Si = O.
R a and R b may be independently substituted with hydrogen, halogen, an alkyl group which may be substituted with a substituent, a cycloalkyl group which may be substituted with a substituent, or a non-substituted group. Saturated alkyl group, unsaturated cycloalkyl group optionally substituted with substituent, aromatic group optionally substituted with substituent, heterocyclic group optionally substituted with substituent, substituted with substituent An alkoxy group which may be substituted, an unsaturated alkoxy group which may be substituted with a substituent, a thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, an unsaturated thioalkoxy group which may be substituted with a substituent, OH. , SH, CN, SCN, OCN.
Further, R a and R b may be combined with R 1 or R 2 to form a ring. )
R 3 SO 3 Li General formula (2)
(R 3 is selected from an alkyl group or a halogen-substituted alkyl group.)
前記電解液において、前記リチウム塩を含む電解質の濃度が1.5~3mol/Lである請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the concentration of the electrolyte containing the lithium salt in the electrolytic solution is 1.5 to 3 mol / L. 前記正極未塗工部における前記正極集電箔は、前記正極活物質層が形成された前記正極集電箔から延びる正極集電箔余剰部と、前記正極集電箔余剰部から前記正極集電箔余剰部よりも短幅で延び、外部と接続されるタブ部からなり、
前記正極集電箔余剰部と前記タブ部の両者の表面に、前記正極集電箔保護層を有する請 求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。
The positive electrode current collector foil in the positive electrode uncoated portion includes a positive electrode current collector foil surplus portion extending from the positive electrode current collector foil on which the positive electrode active material layer is formed, and the positive electrode current collector from the positive electrode current collector foil surplus portion. It consists of a tab part that extends shorter than the foil surplus part and is connected to the outside.
The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the positive electrode current collector foil protective layer is provided on the surfaces of both the positive electrode current collector foil surplus portion and the tab portion.
前記正極板と、前記負極板と、前記セパレータとが平面状態で積層されている請求項1~3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator are laminated in a flat state. 前記正極集電箔保護層は、その端を、正極活物質層の端と接している状態で、正極未塗工部に配置される、請求項1~4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium according to any one of claims 1 to 4, wherein the positive electrode current collecting foil protective layer is arranged in a positive electrode uncoated portion with its end in contact with the end of the positive electrode active material layer. Ion secondary battery. 前記正極集電箔保護層の厚みは、1μm~500μmの範囲内である、請求項1~5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness of the positive electrode current collector foil protective layer is in the range of 1 μm to 500 μm.
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