Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7698981B2 - Lithium-ion secondary battery - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7698981B2 - Lithium-ion secondary battery - Google Patents

Lithium-ion secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP7698981B2
JP7698981B2 JP2021088279A JP2021088279A JP7698981B2 JP 7698981 B2 JP7698981 B2 JP 7698981B2 JP 2021088279 A JP2021088279 A JP 2021088279A JP 2021088279 A JP2021088279 A JP 2021088279A JP 7698981 B2 JP7698981 B2 JP 7698981B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
active material
electrode active
electrolyte
ion secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021088279A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022181365A (en
Inventor
亮介 木戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2021088279A priority Critical patent/JP7698981B2/en
Publication of JP2022181365A publication Critical patent/JP2022181365A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7698981B2 publication Critical patent/JP7698981B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

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.

リチウムイオン二次電池は、携帯電話、ノートパソコン等のモバイル機器やハイブリットカー等の動力源としても広く用いられている。 Lithium-ion secondary batteries are also widely used as power sources for mobile devices such as mobile phones and laptops, as well as hybrid cars.

リチウムイオン二次電池の容量は主に電極の活物質に依存する。負極活物質には、一般に黒鉛が利用されているが、より高容量な負極活物質が求められている。そのため、黒鉛の理論容量(372mAh/g)に比べてはるかに大きな理論容量をもつシリコン(Si)を含む負極活物質が注目されている。 The capacity of a lithium-ion secondary battery depends mainly on the active material of the electrodes. Graphite is generally used as the negative electrode active material, but there is a demand for negative electrode active materials with higher capacity. For this reason, attention is being paid to negative electrode active materials containing silicon (Si), which has a theoretical capacity much larger than that of graphite (372 mAh/g).

例えば、特許文献1~3には、シリコンを含む負極活物質をリチウムイオン二次電池に用いることができることが記載されている。また特許文献1~3には、特定のリチウム塩とエーテル化合物とを含む電解液を用いることでリチウムイオン二次電池のサイクル特性が向上することが記載されている。 For example, Patent Documents 1 to 3 describe that a negative electrode active material containing silicon can be used in a lithium ion secondary battery. Patent Documents 1 to 3 also describe that the cycle characteristics of a lithium ion secondary battery can be improved by using an electrolyte solution containing a specific lithium salt and an ether compound.

特開2009-176534号公報JP 2009-176534 A 特開2014-110235号公報JP 2014-110235 A 特表2015-534254号公報Special Publication No. 2015-534254

サイクル特性の更なる向上が求められている。 Further improvements in cycle characteristics are required.

本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、サイクル特性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 This disclosure was made in consideration of the above problems, and aims to provide a lithium-ion secondary battery with excellent cycle characteristics.

上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 To solve the above problems, the following measures are provided:

(1)第1の態様にかかるリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間にあるセパレータと、電解液と、を有する。前記負極は、シリコン又はシリコン化合物と、第1元素を含む第1化合物と、第2元素を含む第2化合物と、を含む負極活物質を有する。前記電解液は、前記第1元素とイミドアニオンとを含む第1イミド塩と、前記第2元素とイミドアニオンとを含む第2イミド塩とを含む。前記第1元素は、前記電解液中で2価又は3価のカチオンを形成する1種以上の元素であり、前記第2元素は、前記電解液中で1価のカチオンを形成する1種以上の元素である。 (1) A lithium ion secondary battery according to a first aspect has a positive electrode, a negative electrode, a separator between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte. The negative electrode has a negative electrode active material including silicon or a silicon compound, a first compound including a first element, and a second compound including a second element. The electrolyte includes a first imide salt including the first element and an imide anion, and a second imide salt including the second element and an imide anion. The first element is one or more elements that form a divalent or trivalent cation in the electrolyte, and the second element is one or more elements that form a monovalent cation in the electrolyte.

(2)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記第1元素は、Mg、Ca、Cs、Al、Znからなる群から選択されるいずれか1種以上の元素であってもよい。 (2) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the first element may be one or more elements selected from the group consisting of Mg, Ca, Cs, Al, and Zn.

(3)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記第2元素は、K、Naからなる群から選択されるいずれか1種以上の元素であってもよい。 (3) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the second element may be one or more elements selected from the group consisting of K and Na.

(4)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記電解液における前記第1イミド塩のモル濃度比は、前記電解液におけるリチウム塩のモル濃度比に対して、5%以上20%以下であってもよい。 (4) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the molar concentration ratio of the first imide salt in the electrolytic solution may be 5% or more and 20% or less relative to the molar concentration ratio of the lithium salt in the electrolytic solution.

(5)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記電解液における前記第2イミド塩のモル濃度比は、前記1イミド塩のモル濃度比に対して、10%以上50%以下であってもよい。 (5) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the molar concentration ratio of the second imide salt in the electrolyte may be 10% or more and 50% or less relative to the molar concentration ratio of the first imide salt.

(6)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記第1化合物は、フッ化物、酸化物、ケイ化物、ケイ酸化物、リン酸化物からなる群から選択されるいずれか1つ以上であり、前記第2化合物は、フッ化物、酸化物、ケイ化物、ケイ酸化物、リン酸化物からなる群から選択されるいずれか1つ以上であってもよい。 (6) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the first compound may be any one or more selected from the group consisting of fluorides, oxides, silicides, silicides, and phosphates, and the second compound may be any one or more selected from the group consisting of fluorides, oxides, silicides, silicides, and phosphates.

(7)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記負極活物質は、コアと前記コアを被覆する被覆層とを有し、前記被覆層は、前記第1化合物及び前記第2化合物を含んでもよい。 (7) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the negative electrode active material may have a core and a coating layer that coats the core, and the coating layer may contain the first compound and the second compound.

(8)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記負極活物質のメディアン径(D50)は、500nm以上10μm以下であってもよい。 (8) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the median diameter (D50) of the negative electrode active material may be 500 nm or more and 10 μm or less.

(9)上記態様にかかるリチウムイオン二次電池において、前記負極活物質の放電比容量は、1000mAh/g以上2500mAh/g以下であってもよい。 (9) In the lithium ion secondary battery according to the above aspect, the discharge specific capacity of the negative electrode active material may be 1000 mAh/g or more and 2500 mAh/g or less.

上記態様に係るリチウムイオン二次電池は、サイクル特性に優れる。 The lithium ion secondary battery according to the above aspect has excellent cycle characteristics.

第1実施形態に係るリチウムイオン二次電池の模式図である。1 is a schematic diagram of a lithium ion secondary battery according to a first embodiment; 第1実施形態に係る負極活物質の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a negative electrode active material according to the first embodiment.

以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 The following describes the embodiments in detail, with reference to the drawings as appropriate. The drawings used in the following description may show characteristic parts in an enlarged scale for the sake of clarity, and the dimensional ratios of each component may differ from the actual ones. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to them. Appropriate modifications may be made without departing from the spirit of the invention.

「リチウムイオン二次電池」
図1は、第1実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の模式図である。図1に示すリチウムイオン二次電池100は、発電素子40と外装体50と非水電解液(図示略)とを備える。外装体50は、発電素子40の周囲を被覆する。発電素子40は、接続された一対の端子60、62によって外部と接続される。非水電解液は、外装体50内に収容されている。
"Lithium-ion secondary battery"
Fig. 1 is a schematic diagram of a lithium ion secondary battery according to a first embodiment. The lithium ion secondary battery 100 shown in Fig. 1 includes a power generating element 40, an exterior body 50, and a non-aqueous electrolyte (not shown). The exterior body 50 covers the periphery of the power generating element 40. The power generating element 40 is connected to the outside via a pair of connected terminals 60, 62. The non-aqueous electrolyte is contained within the exterior body 50.

(発電素子)
発電素子40は、正極20と負極30とセパレータ10とを備える。
(Power generation element)
The power generating element 40 includes a positive electrode 20 , a negative electrode 30 , and a separator 10 .

<正極>
正極20は、例えば、正極集電体22と正極活物質層24とを有する。正極活物質層24は、正極集電体22の少なくとも一面に接する。
<Positive electrode>
The positive electrode 20 includes, for example, a positive electrode current collector 22 and a positive electrode active material layer 24. The positive electrode active material layer 24 is in contact with at least one surface of the positive electrode current collector 22.

[正極集電体]
正極集電体22は、例えば、導電性の板材である。正極集電体22は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、ステンレス等の金属薄板である。重量が軽いアルミニウムは、正極集電体22に好適に用いられる。正極集電体22の平均厚みは、例えば、10μm以上30μm以下である。
[Positive electrode current collector]
The positive electrode collector 22 is, for example, a conductive plate material. The positive electrode collector 22 is, for example, a thin metal plate of aluminum, copper, nickel, titanium, stainless steel, or the like. Aluminum, which is light in weight, is preferably used for the positive electrode collector 22. The average thickness of the positive electrode collector 22 is, for example, 10 μm or more and 30 μm or less.

[正極活物質層]
正極活物質層24は、例えば、正極活物質を含む。正極活物質層24は、必要に応じて、導電助剤、バインダーを含んでもよい。
[Cathode active material layer]
The positive electrode active material layer 24 contains, for example, a positive electrode active material. The positive electrode active material layer 24 may contain a conductive assistant and a binder as necessary.

正極活物質層24の目付量は、例えば15mg/cm以上であり、好ましくは20mg/cm以上である。正極活物質層24の目付量は、例えば35mg/cm以下が好ましい。目付量は、単位面積当たりの正極集電体22の表面に担持された正極活物質層24の質量を意味する。目付量が多いと、単位面積当りの正極活物質の量が増え、電池の容量は大きくなる。他方、目付量が多すぎると、電解液が正極活物質層24内への含浸が難しくなる。 The basis weight of the positive electrode active material layer 24 is, for example, 15 mg/ cm2 or more, and preferably 20 mg/ cm2 or more. The basis weight of the positive electrode active material layer 24 is, for example, preferably 35 mg/ cm2 or less. The basis weight means the mass of the positive electrode active material layer 24 supported on the surface of the positive electrode current collector 22 per unit area. If the basis weight is large, the amount of positive electrode active material per unit area increases, and the capacity of the battery increases. On the other hand, if the basis weight is too large, it becomes difficult for the electrolyte to impregnate the positive electrode active material layer 24.

正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンとカウンターアニオンのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能な電極活物質を含む。 The positive electrode active material includes an electrode active material that can reversibly absorb and release lithium ions, remove and insert lithium ions (intercalation), or dope and dedope lithium ions and counter anions.

正極活物質は、例えば、複合金属酸化物である。複合金属酸化物は、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNiCoMnの化合物(一般式中においてx+y+z+a=1、0≦x<1、0≦y<1、0≦z<1、0≦a<1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素)、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMPO(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素又はVOを示す)、チタン酸リチウム(LiTi12)、LiNiCoAl(0.9<x+y+z<1.1)である。正極活物質は、有機物でもよい。例えば、正極活物質は、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセンでもよい。 The positive electrode active material is, for example, a composite metal oxide. Examples of the composite metal oxide include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMnO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and a compound of the general formula: LiNi x Co y Mn z M a O 2 (wherein x + y + z + a = 1, 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ z < 1, 0 ≤ a < 1, and M is one or more elements selected from Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn, and Cr), a lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), an olivine-type LiMPO 4 (wherein M is one or more elements selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, and Zr, or VO), and a lithium titanate (Li 4 Ti5O12 ), LiNixCoyAlzO2 ( 0.9< x +y+ z <1.1). The positive electrode active material may be an organic material. For example, the positive electrode active material may be polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, or polyacene.

正極活物質は、リチウム非含有の材料でもよい。リチウム非含有の材料は、例えば、FeF、有機導電性物質を含む共役系ポリマー、シェブレル相化合物、遷移金属カルコゲン化物、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物等である。リチウム非含有の材料は、いずれか一つの材料のみを用いてもよいし、複数組み合わせて用いてもよい。正極活物質がリチウム非含有の材料の場合は、例えば、最初に放電を行う。放電により正極活物質にリチウムが挿入される。このほか、正極活物質がリチウム非含有の材料に対して、化学的又は電気化学的にリチウムをプレドープしてもよい。 The positive electrode active material may be a lithium-free material. Examples of the lithium-free material include FeF 3 , conjugated polymers containing organic conductive materials, Chevrel phase compounds, transition metal chalcogenides, vanadium oxides, and niobium oxides. The lithium-free material may be any one of the materials or a combination of a plurality of materials. When the positive electrode active material is a lithium-free material, for example, discharge is performed first. Lithium is inserted into the positive electrode active material by discharging. In addition, lithium may be pre-doped chemically or electrochemically into the lithium-free positive electrode active material.

導電助剤は、正極活物質の間の電子伝導性を高める。導電助剤は、例えば、カーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、導電性酸化物である。カーボン粉末は、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等である。金属微粉は、例えば、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の粉である。 The conductive additive enhances the electronic conductivity between the positive electrode active materials. The conductive additive is, for example, carbon powder, carbon nanotubes, carbon material, metal powder, a mixture of carbon material and metal powder, or conductive oxide. The carbon powder is, for example, carbon black, acetylene black, ketjen black, etc. The metal powder is, for example, copper, nickel, stainless steel, iron, etc.

バインダーは、活物質同士を結合する。バインダーは、公知のものを用いることができる。バインダーは、例えば、フッ素樹脂である。フッ素樹脂は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等である。 The binder binds the active materials together. Any known binder can be used. The binder is, for example, a fluororesin. Examples of fluororesins include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF), etc.

上記の他に、バインダーは、例えば、ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF-HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-HFP-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF-PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ペンタフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-PFP-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-パーフルオロメチルビニルエーテル-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-PFMVE-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムでもよい。またバインダーは、例えば、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂等でもよい。 In addition to the above, the binder may be, for example, vinylidene fluoride-based fluororubber such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP-TFE-based fluororubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-based fluororubber (VDF-PFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-PFP-TFE-based fluororubber), vinylidene fluoride-perfluoromethylvinyl ether-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-PFMVE-TFE-based fluororubber), and vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene-based fluororubber (VDF-CTFE-based fluororubber). The binder may also be, for example, cellulose, styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, polyimide resin, polyamide-imide resin, acrylic resin, etc.

またバインダーは、電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子でもよい。電子伝導性の導電性高分子は、例えば、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン等である。イオン伝導性の導電性高分子は、例えば、ポリエーテル系高分子化合物とリチウム塩との複合物質である。ポリエーテル系高分子化合物は、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等である。リチウム塩は、例えば、LiFSI、LiTFSI、LiBETI、LiClO、LiBF、LiPF等である。 The binder may be an electronically conductive polymer or an ionically conductive polymer. The electronically conductive polymer may be, for example, polyacetylene, polythiophene, polyaniline, etc. The ionically conductive polymer may be, for example, a composite material of a polyether-based polymer compound and a lithium salt. The polyether-based polymer compound may be, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc. The lithium salt may be, for example, LiFSI, LiTFSI, LiBETI, LiClO4 , LiBF4 , LiPF6 , etc.

正極活物質層24における正極活物質の構成比率は、例えば、質量比で80%以上98%以下である。また正極活物質層24における導電助剤の構成比率は、例えば、質量比で1.0%以上10%以下である。また正極活物質層24におけるバインダーの構成比率は、例えば、質量比で1.0%以上10%以下である。 The composition ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 24 is, for example, 80% or more and 98% or less by mass. The composition ratio of the conductive assistant in the positive electrode active material layer 24 is, for example, 1.0% or more and 10% or less by mass. The composition ratio of the binder in the positive electrode active material layer 24 is, for example, 1.0% or more and 10% or less by mass.

<負極>
負極30は、例えば、負極集電体32と負極活物質層34とを有する。負極活物質層34は、負極集電体32の少なくとも一面に形成されている。
<Negative electrode>
The negative electrode 30 includes, for example, a negative electrode current collector 32 and a negative electrode active material layer 34. The negative electrode active material layer 34 is formed on at least one surface of the negative electrode current collector 32.

[負極集電体]
負極集電体32は、例えば、導電性の板材である。負極集電体32は、正極集電体22と同様のものを用いることができる。
[Negative electrode current collector]
The negative electrode current collector 32 is, for example, a conductive plate material. The negative electrode current collector 32 may be the same as the positive electrode current collector 22.

[負極活物質層]
負極活物質層34は、負極活物質とバインダーとを含む。また負極活物質層34は、必要に応じて、導電助剤を含んでもよい。負極活物質は、シリコン又はシリコン化合物と第1元素を含む第1化合物と第2元素を含む第2化合物とを含む。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer 34 includes a negative electrode active material and a binder. The negative electrode active material layer 34 may also include a conductive assistant as necessary. The negative electrode active material includes silicon or a silicon compound, a first compound including a first element, and a second compound including a second element.

シリコン又はシリコン化合物は、結晶質でも非晶質でもよい。シリコンは、単体のシリコンである。シリコン化合物は、シリコン元素を含む化合物である。シリコン化合物は、例えば、シリコン合金、酸化シリコン、炭化シリコン、シリコンと他の物質(例えば、カーボン)との複合体である。シリコン化合物は、これらの混合体でもよい。 Silicon or silicon compounds may be crystalline or amorphous. Silicon is elemental silicon. Silicon compounds are compounds that contain elemental silicon. Examples of silicon compounds include silicon alloys, silicon oxides, silicon carbides, and composites of silicon and other substances (e.g., carbon). Silicon compounds may also be mixtures of these.

シリコン合金は、例えば、XnSiで表される。Xは、カチオンである。Xは、例えば、Mg、Al、Zn、Sn、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ti、Na、Kである。Xは、好ましくは、2価以上のカチオンとなりうる1種以上の元素である。2価以上のカチオンとなりうる元素は、例えば、Mg、Al、Zn、Sn、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Tiである。nは、0≦n≦0.5を満たす。 The silicon alloy is represented by, for example, XnSi. X is a cation. X is, for example, Mg, Al, Zn, Sn, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ti, Na, or K. X is preferably one or more elements that can be divalent or higher cations. The elements that can be divalent or higher cations are, for example, Mg, Al, Zn, Sn, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, or Ti. n satisfies 0≦n≦0.5.

酸化シリコンは、SiOで表記される。xは、0≦x≦2を満たし、好ましくは0.8≦x≦2を満たす。酸化シリコンは、SiOのみからなってもよいし、SiOのみからなってもよいし、SiOとSiOとの混合物でもよい。また酸化シリコンは、酸素の一部が欠損していてもよい。酸化シリコンは、結晶質でも非晶質でもよい。 Silicon oxide is represented by SiOx , where x satisfies 0≦x≦2, and preferably satisfies 0.8≦x≦2. Silicon oxide may be composed of only SiO2 , may be composed of only SiO, or may be a mixture of SiO and SiO2 . Silicon oxide may also have a partial oxygen deficiency. Silicon oxide may be crystalline or amorphous.

シリコンと他の物質との複合体は、シリコンと他の物質とが複合化処理されたものである。例えば、シリコンとカーボンとに対してせん断力を加えながら混合すると、シリコンとカーボンとの複合体が得られる。複合体において、シリコンの重量比は、例えば30wt%以上70wt%以下であり、好ましくは50wt%以上70wt%以下である。 A composite of silicon and another substance is a product of a composite process of silicon and another substance. For example, when silicon and carbon are mixed while applying shear force, a composite of silicon and carbon is obtained. In the composite, the weight ratio of silicon is, for example, 30 wt% or more and 70 wt% or less, and preferably 50 wt% or more and 70 wt% or less.

第1化合物は、第1元素を含む化合物である。第1化合物は、例えば、フッ化物、酸化物、ケイ化物、ケイ酸化物の中からなる群から選択される1つ以上である。第1元素は、電解液中で2価又は3価のカチオンを形成する1種以上の元素である。第1元素は、例えば、Mg、Ca、Cs、Al、Znからなる群から選択されるいずれか1種以上の元素である。第1元素は、1種類の元素に限られず、上記の条件を満たす複数種の元素でもよい。例えば第1元素がMgの場合、第1化合物は、例えば、MgF、MgO、MgSi、LiMgSi、MgSiOである。 The first compound is a compound containing a first element. The first compound is, for example, one or more selected from the group consisting of fluorides, oxides, silicides, and silicates. The first element is one or more elements that form divalent or trivalent cations in the electrolyte. The first element is, for example, one or more elements selected from the group consisting of Mg, Ca, Cs, Al, and Zn. The first element is not limited to one type of element, and may be multiple types of elements that satisfy the above conditions. For example, when the first element is Mg, the first compound is, for example, MgF 2 , MgO, Mg 2 Si, Li x Mg y Si, and Mg 2 SiO 4 .

第2化合物は、第2元素を含む化合物である。第2化合物は、例えば、フッ化物、酸化物、ケイ化物、ケイ酸化物の中からなる群から選択される1つ以上である。第2元素は、電解液中で1価のカチオンを形成する1種以上の元素である。第2元素は、例えば、KとNaとのうちの1種以上の元素である。第2元素は、K又はNaのいずれかに限られず、KとNaの両方でもよい。例えば第2元素がNaの場合、第1化合物は、例えば、NaF、NaOである。 The second compound is a compound containing a second element. The second compound is, for example, one or more selected from the group consisting of fluorides, oxides, silicides, and silicates. The second element is one or more elements that form monovalent cations in the electrolyte. The second element is, for example, one or more elements of K and Na. The second element is not limited to either K or Na, and may be both K and Na. For example, when the second element is Na, the first compound is, for example, NaF or Na 2 O.

図2は、第1実施形態に係る負極活物質35の模式図である。負極活物質35は、コア36と被覆層37とを有してもよい。被覆層37は、コア36の少なくとも一部を被覆する。被覆層37は、コア36の全面を被覆してもよい。被覆層37は、Liの挿入脱離反応を均一にし、負極活物質35の劣化を抑制する。 Figure 2 is a schematic diagram of the negative electrode active material 35 according to the first embodiment. The negative electrode active material 35 may have a core 36 and a coating layer 37. The coating layer 37 covers at least a portion of the core 36. The coating layer 37 may cover the entire surface of the core 36. The coating layer 37 makes the insertion and desorption reaction of Li uniform and suppresses deterioration of the negative electrode active material 35.

コア36は、シリコン又はシリコン化合物を含む。コア36は、例えば、シリコン又はシリコン化合物である。被覆層37は、例えば、シリコン又はシリコン化合物と第1化合物と第2化合物とを含む。被覆層37は、炭素材料、金属微粉、炭素材料と金属微粉の混合物、導電性酸化物、無機化合物等を含んでもよい。炭素材料は、例えば、カーボン粉末、カーボンナノチューブ等である。金属微粉は、例えば、銅、コバルト、鉄等である。無機材料は、例えば、セラミックスであり、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物等である。 The core 36 includes silicon or a silicon compound. The core 36 is, for example, silicon or a silicon compound. The coating layer 37 includes, for example, silicon or a silicon compound, a first compound, and a second compound. The coating layer 37 may include a carbon material, metal powder, a mixture of a carbon material and a metal powder, a conductive oxide, an inorganic compound, or the like. The carbon material is, for example, carbon powder, carbon nanotubes, or the like. The metal powder is, for example, copper, cobalt, iron, or the like. The inorganic material is, for example, ceramics, oxides, carbides, nitrides, borides, or the like.

被覆層37は、第1層37Aと第2層37Bとを有してもよい。第2層37Bは、被覆層37の最表面層である。第2層37Bは、第1元素又は第2元素と電解液に含まれる材料との反応物を含んでもよい。例えば第1元素がMgの場合、第1元素と電解液に含まれる材料との反応物は、例えば、Mg(POである。例えば第2元素がNaの場合、第2元素と電解液に含まれる材料との反応物は、例えば、NaPOである。 The coating layer 37 may have a first layer 37A and a second layer 37B. The second layer 37B is the outermost layer of the coating layer 37. The second layer 37B may include a reaction product between the first element or the second element and a material contained in the electrolyte. For example, when the first element is Mg, the reaction product between the first element and a material contained in the electrolyte is, for example, Mg 3 (PO 4 ) 2. For example, when the second element is Na, the reaction product between the second element and a material contained in the electrolyte is, for example, Na 3 PO 4 .

負極活物質のメディアン径(D50)は、例えば、500nm以上10μm以下である。負極活物質の粒径が十分小さいと、負極活物質層34内における負極活物質の凝集を抑制できる。また負極活物質のメディアン径が所定の範囲内であれば、第1化合物及び第2化合物が負極活物質内で凝集することを抑制できる。これらの化合物が凝集しないことで、負極活物質が体積膨張によって破損することを抑制できる。 The median diameter (D50) of the negative electrode active material is, for example, 500 nm or more and 10 μm or less. If the particle size of the negative electrode active material is sufficiently small, the aggregation of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 34 can be suppressed. Furthermore, if the median diameter of the negative electrode active material is within a predetermined range, the aggregation of the first compound and the second compound in the negative electrode active material can be suppressed. By preventing these compounds from aggregating, damage to the negative electrode active material due to volume expansion can be suppressed.

また負極活物質の粒径が小さいほど、負極活物質の比表面積は大きくなる。負極活物質の比表面積が大きいほど、電解液と負極活物質との接触頻度が増え、電解液が分解しやすくなる。他方、負極活物質の粒径が大きいほど、負極活物質の表面において局所的に低電位又は高電位となる箇所が生じやすくなく。電位の不均一は、電解液の酸化還元分解の原因となりうる。負極活物質のメディアン径が上記範囲内であれば、リチウムイオン二次電池100のサイクル特性が向上する。 In addition, the smaller the particle size of the negative electrode active material, the larger the specific surface area of the negative electrode active material. The larger the specific surface area of the negative electrode active material, the more frequently the electrolyte comes into contact with the negative electrode active material, and the easier it is for the electrolyte to decompose. On the other hand, the larger the particle size of the negative electrode active material, the less likely it is that localized areas of low or high potential will occur on the surface of the negative electrode active material. Non-uniform potential can cause oxidation-reduction decomposition of the electrolyte. If the median diameter of the negative electrode active material is within the above range, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery 100 will be improved.

負極活物質の放電比容量は、例えば、1000mAh/g以上2500mAh/g以下である。負極活物質の放電比容量は、正極20の正極活物質層24の厚みを変えることで調整できる。負極活物質の放電比容量が大きいほど負極は低電位になり、小さいほど負極は高電位になる。負極電位の高電位化又は低電位化は、サイクル特性の低下の原因となりえる。負極電位が高電位なほど、トラップできるリチウム量は増えるものの、電解液及び被覆層37が酸化分解しやすくなる。負極電位が低電位なほど、負極活物質35の膨張収縮を抑制できるものの、電解液及び被覆層37が還元分解しやすくなる。負極活物質の放電比容量が上記範囲であれば、高容量で、サイクル特性に優れる。 The discharge specific capacity of the negative electrode active material is, for example, 1000 mAh/g or more and 2500 mAh/g or less. The discharge specific capacity of the negative electrode active material can be adjusted by changing the thickness of the positive electrode active material layer 24 of the positive electrode 20. The larger the discharge specific capacity of the negative electrode active material, the lower the potential of the negative electrode, and the smaller the discharge specific capacity, the higher the potential of the negative electrode. A high or low negative electrode potential can cause a decrease in cycle characteristics. The higher the negative electrode potential, the more lithium can be trapped, but the more easily the electrolyte and the coating layer 37 are oxidized and decomposed. The lower the negative electrode potential, the more the expansion and contraction of the negative electrode active material 35 can be suppressed, but the more easily the electrolyte and the coating layer 37 are reductively decomposed. If the discharge specific capacity of the negative electrode active material is in the above range, it has a high capacity and excellent cycle characteristics.

導電助剤は、負極活物質の間の電子伝導性を高める。導電助剤は、正極20と同様のものを用いることができる。 The conductive additive enhances electronic conductivity between the negative electrode active materials. The conductive additive can be the same as that used for the positive electrode 20.

バインダーは、負極活物質同士を結合すると共に、負極活物質と負極集電体32とを結合する。バインダーは、正極20に用いられるものと同様のものを用いることができる。 The binder binds the negative electrode active materials together and also binds the negative electrode active materials to the negative electrode current collector 32. The binder may be the same as that used for the positive electrode 20.

負極活物質層34中の負極活物質、導電助剤及びバインダーの含有量は特に限定されない。負極活物質層34における負極活物質の構成比率は、例えば、質量比で70%以上100%以下である。また負極活物質層34における導電助剤の構成比率は、例えば、質量比で0%以上10%以下である、負極活物質層34におけるバインダーの構成比率は、例えば、質量比で0%以上20%以下である。 The contents of the negative electrode active material, conductive assistant, and binder in the negative electrode active material layer 34 are not particularly limited. The composition ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 34 is, for example, 70% or more and 100% or less by mass. The composition ratio of the conductive assistant in the negative electrode active material layer 34 is, for example, 0% or more and 10% or less by mass, and the composition ratio of the binder in the negative electrode active material layer 34 is, for example, 0% or more and 20% or less by mass.

<セパレータ>
セパレータ10は、正極20と負極30とに挟まれる。セパレータ10は、正極20と負極30とを隔離し、正極20と負極30との短絡を防ぐ。セパレータ10は、正極20及び負極30に沿って面内に広がる。リチウムイオンは、セパレータ10を通過できる。
<Separator>
The separator 10 is sandwiched between the positive electrode 20 and the negative electrode 30. The separator 10 separates the positive electrode 20 from the negative electrode 30 and prevents a short circuit between the positive electrode 20 and the negative electrode 30. The separator 10 extends in-plane along the positive electrode 20 and the negative electrode 30. Lithium ions can pass through the separator 10.

セパレータ10は、例えば、電気絶縁性の多孔質構造を有する。セパレータ10は、例えば、ポリオレフィンフィルムの単層体、積層体である。セパレータ10は、ポリエチレンやポリプロピレン等の混合物の延伸膜でもよい。セパレータ10は、セルロース、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布でもよい。セパレータ10は、例えば、固体電解質であってもよい。固体電解質は、例えば、高分子固体電解質、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質である。セパレータ10は、無機コートセパレータでもよい。無機コートセパレータは、上記のフィルムの表面に、PVDFやCMCなど樹脂とアルミナやシリカなどの無機物の混合物を塗布したものである。無機コートセパレータは、耐熱性に優れ、正極から溶出した遷移金属の負極表面への析出を抑制する。 The separator 10 has, for example, an electrically insulating porous structure. The separator 10 is, for example, a monolayer or laminate of a polyolefin film. The separator 10 may be a stretched membrane of a mixture of polyethylene, polypropylene, etc. The separator 10 may be a fibrous nonwoven fabric made of at least one constituent material selected from the group consisting of cellulose, polyester, polyacrylonitrile, polyamide, polyethylene, and polypropylene. The separator 10 may be, for example, a solid electrolyte. The solid electrolyte is, for example, a polymer solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte, or a sulfide-based solid electrolyte. The separator 10 may be an inorganic-coated separator. The inorganic-coated separator is a separator in which a mixture of a resin such as PVDF or CMC and an inorganic material such as alumina or silica is applied to the surface of the above-mentioned film. The inorganic-coated separator has excellent heat resistance and suppresses the deposition of transition metals eluted from the positive electrode on the negative electrode surface.

<電解液>
電解液は、外装体50内に封入され、発電素子40に含浸している。非水電解液は、例えば、非水溶媒と電解質とを有する。電解質は、非水溶媒に溶解している。電解液は、例えば、溶媒、電解質、第1イミド塩、第2イミド塩を含む。第1イミド塩及び第2イミド塩はそれぞれ、1種類でも2種類以上でもよい。
<Electrolyte>
The electrolytic solution is sealed in the exterior body 50 and impregnates the power generating element 40. The nonaqueous electrolytic solution includes, for example, a nonaqueous solvent and an electrolyte. The electrolyte is dissolved in the nonaqueous solvent. The electrolytic solution includes, for example, a solvent, an electrolyte, a first imide salt, and a second imide salt. The first imide salt and the second imide salt may each be one type or two or more types.

溶媒は、一般にリチウムイオン二次電池に用いられている溶媒であれば特に限定はない。溶媒は、例えば、環状カーボネート化合物、鎖状カーボネート化合物、環状エステル化合物、鎖状エステル化合物のいずれかを含む。溶媒は、これらを任意の割合で混合して含んでもよい。環状カーボネート化合物は、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等である。鎖状カーボネート化合物は、例えば、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等である。環状エステル化合物は、例えば、γ-ブチロラクトン等である。鎖状エステル化合物は、例えば、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸エチル、酢酸エチル等である。 The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent generally used in lithium ion secondary batteries. The solvent includes, for example, any of a cyclic carbonate compound, a chain carbonate compound, a cyclic ester compound, and a chain ester compound. The solvent may include a mixture of these in any ratio. Examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), etc. Examples of the chain carbonate compound include diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), etc. Examples of the cyclic ester compound include γ-butyrolactone, etc. Examples of the chain ester compound include propyl propionate, ethyl propionate, ethyl acetate, etc.

溶媒は、フッ素化有機溶媒を含んでもよい。フッ素化有機溶媒は、負極活物質の表面に良好な被膜を形成する。フッ素化有機溶媒の分解物と電解液中に含まれる第1元素及び第2元素とが、被膜に含まれると、被膜中においてLiイオンが輸送されやすくなる。その結果、リチウムイオン二次電池100の抵抗の上昇が抑制される。 The solvent may contain a fluorinated organic solvent. The fluorinated organic solvent forms a good coating on the surface of the negative electrode active material. When the decomposition product of the fluorinated organic solvent and the first element and the second element contained in the electrolyte are contained in the coating, Li ions are easily transported in the coating. As a result, an increase in the resistance of the lithium ion secondary battery 100 is suppressed.

電解質は、例えば、リチウム塩である。電解質は、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFCFCO)、LiBOB等である。リチウム塩は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。電離度の観点から、電解質はLiPFを含むことが好ましい。 The electrolyte is, for example, a lithium salt. The electrolyte is, for example, LiPF6 , LiClO4 , LiBF4 , LiCF3SO3 , LiCF3CF2SO3, LiC (CF3SO2 ) 3 , LiN ( CF3SO2 ) 2 , LiN ( CF3CF2SO2 ) 2 , LiN( CF3SO2 ) ( C4F9SO2 ) , LiN ( CF3CF2CO ) 2 , LiBOB, etc. The lithium salt may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of the degree of ionization , it is preferable that the electrolyte contains LiPF6 .

第1イミド塩は、第1元素とイミドアニオンとを含む。第1元素は、上述のものである。電解液に含まれる第1元素と、負極活物質層34に含まれる第1元素とは、例えば、同じ元素である。電解液に含まれる第1元素と、負極活物質層34に含まれる第1元素とは、異なる元素でもよい。第1イミド塩は、1種類に限られず、電解液中に複数種類含まれてもよい。 The first imide salt contains a first element and an imide anion. The first element is as described above. The first element contained in the electrolyte and the first element contained in the negative electrode active material layer 34 are, for example, the same element. The first element contained in the electrolyte and the first element contained in the negative electrode active material layer 34 may be different elements. The first imide salt is not limited to one type, and multiple types may be contained in the electrolyte.

第2イミド塩は、第2元素とイミドアニオンとを含む。第2元素は、上述のものである。電解液に含まれる第2元素と、負極活物質層34に含まれる第2元素とは、例えば、同じ元素である。電解液に含まれる第2元素と、負極活物質層34に含まれる第2元素とは、異なる元素でもよい。第2イミド塩は、1種類に限られず、電解液中に複数種類含まれてもよい。 The second imide salt contains a second element and an imide anion. The second element is as described above. The second element contained in the electrolyte and the second element contained in the negative electrode active material layer 34 are, for example, the same element. The second element contained in the electrolyte and the second element contained in the negative electrode active material layer 34 may be different elements. The second imide salt is not limited to one type, and multiple types may be contained in the electrolyte.

イミドアニオンは、例えば、(SOF)(FSI:ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン)、(SOCF(TFSI:ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン)、(SO(BETI:ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン)、(SOF)(SOCF)N、(SOCF)(SO)Nである。イミドアニオンは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。 Examples of imide anions include (SO 2 F) 2 N - (FSI - : bis(fluorosulfonyl)imide anion), (SO 2 CF 3 ) 2 N - (TFSI - : bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion), (SO 2 C 2 F 5 ) 2 N - (BETI - : bis(pentafluoroethanesulfonyl)imide anion), (SO 2 F)(SO 2 CF 3 )N - , and (SO 2 CF 3 )(SO 2 C 2 F 5 )N - . One type of imide anion may be used alone, or two or more types may be used in combination.

電解液における第1イミド塩のモル濃度比は、例えば、電解液におけるリチウム塩のモル濃度比に対して、5%以上20%以下である。第1イミド塩が電解液中に十分含まれると、リチウムイオン二次電池100の充放電時に、電解液の分解が抑制される。また第1イミド塩が電解液中に過度に含まれると、電解液の粘度が高まり、電解液の正極20及び負極30への含浸性が低下する。 The molar concentration ratio of the first imide salt in the electrolyte is, for example, 5% or more and 20% or less relative to the molar concentration ratio of the lithium salt in the electrolyte. When the electrolyte contains a sufficient amount of the first imide salt, decomposition of the electrolyte is suppressed during charging and discharging of the lithium ion secondary battery 100. When the electrolyte contains an excessive amount of the first imide salt, the viscosity of the electrolyte increases and the impregnation of the electrolyte into the positive electrode 20 and the negative electrode 30 decreases.

電解液における第2イミド塩のモル濃度比は、例えば、電解液における第1イミド塩のモル濃度比に対して、10%以上50%以下である。また電解液における第2イミド塩のモル濃度比は、例えば、電解液におけるリチウム塩のモル濃度比に対して、1%以上5%以下である。第2イミド塩が電解液中に十分含まれると、リチウムイオン二次電池100の充放電時に、電解液の分解が抑制される。また第2イミド塩が電解液中に過度に含まれると、電解液の粘度が高まり、電解液の正極20及び負極30への含浸性が低下する。 The molar concentration ratio of the second imide salt in the electrolyte is, for example, 10% or more and 50% or less relative to the molar concentration ratio of the first imide salt in the electrolyte. The molar concentration ratio of the second imide salt in the electrolyte is, for example, 1% or more and 5% or less relative to the molar concentration ratio of the lithium salt in the electrolyte. When the second imide salt is contained in a sufficient amount in the electrolyte, decomposition of the electrolyte is suppressed during charging and discharging of the lithium ion secondary battery 100. When the second imide salt is contained in an excessive amount in the electrolyte, the viscosity of the electrolyte increases and the impregnation of the electrolyte into the positive electrode 20 and the negative electrode 30 decreases.

電解液中における第1元素及びリチウムのモル濃度比は、例えば、ガスクロマトグラフィー、ICP(高周波誘導結合プラズマ)発光分析、ICP質量分析等で測定できる。 The molar concentration ratio of the first element and lithium in the electrolyte can be measured, for example, by gas chromatography, ICP (inductively coupled plasma) emission spectrometry, ICP mass spectrometry, etc.

<外装体>
外装体50は、その内部に発電素子40及び非水電解液を密封する。外装体50は、非水電解液の外部への漏出や、外部からのリチウムイオン二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止する。
<Exterior body>
The power generating element 40 and the non-aqueous electrolyte are sealed inside the exterior body 50. The exterior body 50 prevents the non-aqueous electrolyte from leaking to the outside and prevents moisture and the like from entering the lithium ion secondary battery 100 from the outside.

外装体50は、例えば図1に示すように、金属箔52と、金属箔52の各面に積層された樹脂層54と、を有する。外装体50は、金属箔52を高分子膜(樹脂層54)で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムである。 As shown in FIG. 1, the exterior body 50 has a metal foil 52 and a resin layer 54 laminated on each side of the metal foil 52. The exterior body 50 is a metal laminate film in which the metal foil 52 is coated on both sides with a polymer film (resin layer 54).

金属箔52としては例えばアルミ箔を用いることができる。樹脂層54には、ポリプロピレン等の高分子膜を利用できる。樹脂層54を構成する材料は、内側と外側とで異なっていてもよい。例えば、外側の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド(PA)等を用い、内側の高分子膜の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等を用いることができる。 The metal foil 52 may be, for example, aluminum foil. The resin layer 54 may be a polymer film such as polypropylene. The materials constituting the resin layer 54 may be different on the inside and outside. For example, the material on the outside may be a polymer with a high melting point, such as polyethylene terephthalate (PET) or polyamide (PA), and the material for the polymer film on the inside may be polyethylene (PE), polypropylene (PP), etc.

<端子>
端子60、62は、それぞれ正極20と負極30とに接続されている。正極20に接続された端子60は正極端子であり、負極30に接続された端子62は負極端子である。端子60、62は、外部との電気的接続を担う。端子60、62は、アルミニウム、ニッケル、銅等の導電材料から形成されている。接続方法は、溶接でもネジ止めでもよい。端子60、62は短絡を防ぐために、絶縁テープで保護することが好ましい。
<Terminals>
The terminals 60 and 62 are connected to the positive electrode 20 and the negative electrode 30, respectively. The terminal 60 connected to the positive electrode 20 is a positive electrode terminal, and the terminal 62 connected to the negative electrode 30 is a negative electrode terminal. The terminals 60 and 62 are responsible for electrical connection to the outside. The terminals 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum, nickel, or copper. The connection method may be welding or screwing. The terminals 60 and 62 are preferably protected with insulating tape to prevent short circuits.

「リチウムイオン二次電池の製造方法」
リチウムイオン二次電池100は、負極30、正極20、セパレータ10、電解液、外装体50をそれぞれ準備し、これらを組み上げて作製される。以下、リチウムイオン二次電池100の製造方法の一例を説明する。
"Method of manufacturing lithium-ion secondary batteries"
The lithium ion secondary battery 100 is produced by preparing and assembling the negative electrode 30, the positive electrode 20, the separator 10, the electrolyte, and the exterior body 50. An example of a method for producing the lithium ion secondary battery 100 will be described below.

負極30は、例えば、複合化工程、スラリー作製工程、電極塗布工程、乾燥工程、圧延工程を順に行って作製される。 The negative electrode 30 is produced, for example, by carrying out a composite process, a slurry preparation process, an electrode application process, a drying process, and a rolling process in that order.

複合化工程は、シリコン又はシリコン化合物と第1化合物と第2化合物とをせん断力を加えながら混合する工程である。複合化工程を行うと、シリコン又はシリコン化合物の表面が第1化合物及び第2化合物で被覆される。また当該混合の程度により負極活物質の粒径を調整できる。また作製後の負極活物質を篩にかけて、粒径をそろえてもよい。 The compounding process is a process in which silicon or a silicon compound is mixed with a first compound and a second compound while applying a shear force. When the compounding process is performed, the surface of the silicon or silicon compound is covered with the first compound and the second compound. The particle size of the negative electrode active material can be adjusted by the degree of mixing. The negative electrode active material after preparation may also be sieved to make the particle size uniform.

スラリー作製工程は、複合化後の負極活物質、バインダー、及び溶媒を混合してスラリーを作る工程である。スラリー作製工程では、必要に応じて、導電助剤を加えてもよい。溶媒は、例えば、水、N-メチル-2-ピロリドン等である。負極活物質、導電材、バインダーの構成比率は、質量比で70wt%~100wt%:0wt%~10wt%:0wt%~20wt%であることが好ましい。これらの質量比は、全体で100wt%となるように調整される。 The slurry preparation process is a process in which the composite negative electrode active material, binder, and solvent are mixed to make a slurry. In the slurry preparation process, a conductive assistant may be added as necessary. The solvent is, for example, water, N-methyl-2-pyrrolidone, etc. The composition ratio of the negative electrode active material, conductive material, and binder is preferably 70 wt% to 100 wt%: 0 wt% to 10 wt%: 0 wt% to 20 wt% by mass. These mass ratios are adjusted so that the total is 100 wt%.

電極塗布工程は、負極集電体32の表面に、スラリーを塗布する工程である。スラリーの塗布方法は、特に制限はない。例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法をスラリーの塗布方法として用いることができる。 The electrode coating process is a process of coating the surface of the negative electrode current collector 32 with a slurry. There are no particular limitations on the method of coating the slurry. For example, the slit die coating method or the doctor blade method can be used as a method of coating the slurry.

乾燥工程は、スラリーから溶媒を除去する工程である。例えば、スラリーが塗布された負極集電体32を、80℃~150℃の雰囲気下で乾燥させる。スラリーが乾燥することで、負極集電体32上に負極活物質層34が形成される。 The drying process is a process for removing the solvent from the slurry. For example, the negative electrode current collector 32 on which the slurry is applied is dried in an atmosphere at 80°C to 150°C. As the slurry dries, a negative electrode active material layer 34 is formed on the negative electrode current collector 32.

圧延工程は、必要に応じて行われる。圧延工程は、負極活物質層34に圧力を加え、負極活物質層34の密度を調整する工程である。圧延工程は、例えば、ロールプレス装置等で行われる。 The rolling process is performed as necessary. The rolling process is a process in which pressure is applied to the negative electrode active material layer 34 to adjust the density of the negative electrode active material layer 34. The rolling process is performed, for example, with a roll press device.

正極20は、複合化工程を行わないことを除き、負極30と同様の手順で作製できる。セパレータ10及び外装体50は、市販のものを用いることができる。 The positive electrode 20 can be produced in the same manner as the negative electrode 30, except that the composite process is not performed. The separator 10 and the exterior body 50 can be commercially available products.

電解液は、例えば、リチウム塩と溶媒とを混合した混合物に、第1イミド塩及び第2イミド塩を加えて、混合することによって作製できる。 The electrolyte solution can be prepared, for example, by adding a first imide salt and a second imide salt to a mixture of a lithium salt and a solvent, and then mixing the mixture.

次いで、作製した正極20及び負極30の間にセパレータ10が位置するようにこれらを積層して、発電素子40を作製する。発電素子40が捲回体の場合は、正極20、負極30及びセパレータ10の一端側を軸として、これらを捲回する。 Next, the prepared positive electrode 20 and negative electrode 30 are stacked so that the separator 10 is positioned between them to prepare the power generating element 40. If the power generating element 40 is a wound body, the positive electrode 20, the negative electrode 30, and one end side of the separator 10 are wound around the axis.

最後に、発電素子40を外装体50に封入する。非水電解液は外装体50内に注入する。非水電解液を注入後に減圧、加熱等を行うことで、発電素子40内に非水電解液が含浸する。熱等を加えて外装体50を封止することで、リチウムイオン二次電池100が得られる。なお、外装体50に電解液を注入するのではなく、発電素子40を電解液に含浸してもよい。 Finally, the power generating element 40 is enclosed in the exterior body 50. The non-aqueous electrolyte is injected into the exterior body 50. After the non-aqueous electrolyte is injected, the pressure is reduced, heating, etc. is performed, so that the non-aqueous electrolyte is impregnated into the power generating element 40. The exterior body 50 is sealed by applying heat, etc., to obtain the lithium ion secondary battery 100. Note that instead of injecting the electrolyte into the exterior body 50, the power generating element 40 may be impregnated with the electrolyte.

第1実施形態にかかるリチウムイオン二次電池100は、安全性に優れる。以下、この理由を説明する。 The lithium ion secondary battery 100 according to the first embodiment is highly safe. The reasons for this are explained below.

負極活物質が体積膨張すると、負極活物質に破損が生じる場合がある。負極活物質が破損すると、活性面が電解液に露出する。活性面と溶媒とが接触すると、溶媒が分解し、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が低下する場合がある。 When the negative electrode active material expands in volume, it may be damaged. When the negative electrode active material is damaged, the active surface is exposed to the electrolyte. When the active surface comes into contact with the solvent, the solvent may decompose, and the cycle characteristics of the lithium-ion secondary battery may deteriorate.

第1実施形態にかかるリチウムイオン二次電池100は、負極活物質が第1化合物と第2化合物とを含む。一般に、結晶中において複数の化合物が存在すると、それぞれの化合物の結晶は粗大化しにくい。そのため、負極活物質中に第1化合物及び第2化合物が共存すると、これらの化合物は粗大な結晶を形成しにくい。負極活物質中における結晶が微細化すると、負極活物質の局所的な硬質化が抑制され、負極活物質の破損が抑制される。また負極活物質が微細化すると、当該負極活物質を含むスラリーを乾燥させた負極塗膜の硬質化が抑制され、負極塗膜の破損が抑制される。負極活物質及び負極塗膜の破損が抑制されれば、リチウムイオン二次電池の充放電中に形成される活性面が少なくなる。したがって、第1実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、活性面による溶媒の分解が抑制されており、サイクル特性に優れる。 In the lithium ion secondary battery 100 according to the first embodiment, the negative electrode active material includes a first compound and a second compound. In general, when multiple compounds are present in a crystal, the crystals of each compound are less likely to become coarse. Therefore, when the first compound and the second compound coexist in the negative electrode active material, these compounds are less likely to form coarse crystals. When the crystals in the negative electrode active material are finer, local hardening of the negative electrode active material is suppressed, and damage to the negative electrode active material is suppressed. Furthermore, when the negative electrode active material is finer, hardening of the negative electrode coating film obtained by drying a slurry containing the negative electrode active material is suppressed, and damage to the negative electrode coating film is suppressed. If damage to the negative electrode active material and the negative electrode coating film is suppressed, the active surface formed during charging and discharging of the lithium ion secondary battery is reduced. Therefore, in the lithium ion secondary battery 100 according to the first embodiment, decomposition of the solvent by the active surface is suppressed, and the cycle characteristics are excellent.

また第1化合物及び第2化合物は、充放電反応中に負極活物質中において分極する。分極した当該化合物は、リチウムイオンを引き寄せる。リチウムイオンが負極活物質の近傍に引き寄せられると共有電子対を有する溶媒は、電解質、第1イミド塩及び第2イミド塩と比較して相対的に負極活物質から離れていく。活性面と溶媒とが接する確率は、活性面と電解質(リチウム塩)又はイミド塩とが接する確率より低くなる。活性面は、溶媒より電解質(リチウム塩)又はイミド塩と反応し、SEI被膜を再形成する。すなわち、第1実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、活性面との反応により溶媒が分解されることが抑制されており、サイクル特性に優れる。 The first compound and the second compound are polarized in the negative electrode active material during the charge/discharge reaction. The polarized compounds attract lithium ions. When the lithium ions are attracted to the vicinity of the negative electrode active material, the solvent having the shared electron pair moves relatively farther away from the negative electrode active material than the electrolyte, the first imide salt, and the second imide salt. The probability that the active surface comes into contact with the solvent is lower than the probability that the active surface comes into contact with the electrolyte (lithium salt) or the imide salt. The active surface reacts with the electrolyte (lithium salt) or the imide salt through the solvent, and reforms the SEI coating. That is, the lithium ion secondary battery 100 according to the first embodiment has excellent cycle characteristics because the decomposition of the solvent due to the reaction with the active surface is suppressed.

また電解液中に第1イミド塩及び第2イミド塩があると、リチウムイオン二次電池100の充放電反応時に、第1元素及び第2元素が負極活物質に取り込まれる。負極活物質が膨張収縮により活性面が生じた際にも、第1元素及び第2元素が電解液から供給されることで、第1元素及び第2元素が負極活物質に対するアンカーとして機能する。その結果、負極活物質の強度が上昇し、負極活物質が崩壊することを抑制できる。 Furthermore, when the first imide salt and the second imide salt are present in the electrolyte, the first element and the second element are incorporated into the negative electrode active material during the charge/discharge reaction of the lithium ion secondary battery 100. Even when the negative electrode active material expands and contracts to create an active surface, the first element and the second element are supplied from the electrolyte, and thus function as anchors for the negative electrode active material. As a result, the strength of the negative electrode active material increases, and the negative electrode active material can be prevented from collapsing.

また上述の活性面と電解質(リチウム塩)又はイミド塩との反応は、負極活物質の表面で生じる。そのため、負極活物質の被覆層37に当該第1元素及び第2元素が含まれると、リチウムイオン二次電池100のサイクル特性低下の抑制効果が高い。 The reaction between the active surface and the electrolyte (lithium salt) or imide salt occurs on the surface of the negative electrode active material. Therefore, when the coating layer 37 of the negative electrode active material contains the first element and the second element, the effect of suppressing the deterioration of the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery 100 is high.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 The above describes the embodiments of the present invention in detail with reference to the drawings, but each configuration and their combinations in each embodiment are merely examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of configurations are possible without departing from the spirit of the present invention.

「実施例1」
厚さ15μmのアルミニウム箔の一面に、正極スラリーを塗布した。正極スラリーは、正極活物質と導電助剤とバインダーと溶媒とを混合して作製した。
"Example 1"
A positive electrode slurry was applied to one surface of an aluminum foil having a thickness of 15 μm. The positive electrode slurry was prepared by mixing a positive electrode active material, a conductive assistant, a binder, and a solvent.

正極活物質は、LiCoOを用いた。導電助剤は、アセチレンブラックを用いた。バインダーは、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた。溶媒は、N-メチル-2-ピロリドンを用いた。97質量部の正極活物質と、1質量部の導電助剤と、2質量部のバインダーと、70質量部の溶媒を混合して、正極スラリーを作成した。乾燥後の正極活物質層における正極活物質の担持量は、25mg/cmとした。正極スラリーから乾燥炉内で溶媒を除去し、正極活物質層を作成した。正極活物質層をロールプレスで加圧し、正極を作製した。 The positive electrode active material was Li x CoO 2. The conductive assistant was acetylene black. The binder was polyvinylidene fluoride (PVDF). The solvent was N-methyl-2-pyrrolidone. 97 parts by mass of the positive electrode active material, 1 part by mass of the conductive assistant, 2 parts by mass of the binder, and 70 parts by mass of the solvent were mixed to prepare a positive electrode slurry. The amount of the positive electrode active material carried in the positive electrode active material layer after drying was 25 mg/cm 2. The solvent was removed from the positive electrode slurry in a drying furnace to prepare a positive electrode active material layer. The positive electrode active material layer was pressed with a roll press to prepare a positive electrode.

10度に傾斜させたホソカワミクロン製メカノフュージョンを用いて、結晶性シリコンと酸化マグネシウムと酸化ナトリウムとを複合化し、負極活物質を作製した。複合化時の装置の回転数を2500rpmとした。酸化マグネシウムは、第1元素を含む第1化合物である。酸化ナトリウムは、第2元素を含む第2化合物である。複合化処理後の負極活物質のメディアン径は、3μmであった。負極活物質は、表面にMg及びNaを含む被覆層が形成されていた。 Using a Hosokawa Micron Mechanofusion tilted at 10 degrees, crystalline silicon, magnesium oxide, and sodium oxide were combined to produce the negative electrode active material. The rotation speed of the device during the combination was 2500 rpm. Magnesium oxide is the first compound containing the first element. Sodium oxide is the second compound containing the second element. The median diameter of the negative electrode active material after the combination process was 3 μm. A coating layer containing Mg and Na was formed on the surface of the negative electrode active material.

次いで、厚さ10μmの銅箔の一面に、負極スラリーを塗布した。負極スラリーは、負極活物質と導電助剤とバインダーと溶媒とを混合して作製した。負極活物質は、上記の複合化処理したものである。導電助剤は、カーボンブラックを用いた。バインダーは、ポリイミド樹脂を用いた。溶媒は、N-メチル-2-ピロリドンを用いた。90質量部の負極活物質と、5質量部の導電助剤と、5質量部のバインダーとを、N-メチル-2-ピロリドンに混合して、負極スラリーを作製した。乾燥後の負極活物質層における負極活物質の担持量は、2.5mg/cmとした。負極スラリーから乾燥炉内で溶媒を除去し、負極活物質層を作製した。負極活物質層は、ロールプレスで加圧した後、窒素雰囲気下、300℃以上で5時間熱焼成した。 Next, the negative electrode slurry was applied to one side of the copper foil having a thickness of 10 μm. The negative electrode slurry was prepared by mixing the negative electrode active material, the conductive assistant, the binder, and the solvent. The negative electrode active material was the one subjected to the above-mentioned composite treatment. The conductive assistant was carbon black. The binder was polyimide resin. The solvent was N-methyl-2-pyrrolidone. 90 parts by mass of the negative electrode active material, 5 parts by mass of the conductive assistant, and 5 parts by mass of the binder were mixed with N-methyl-2-pyrrolidone to prepare the negative electrode slurry. The amount of the negative electrode active material carried in the negative electrode active material layer after drying was set to 2.5 mg/cm 2. The solvent was removed from the negative electrode slurry in a drying furnace to prepare the negative electrode active material layer. The negative electrode active material layer was pressed with a roll press and then thermally baked at 300° C. or higher for 5 hours in a nitrogen atmosphere.

次いで、体積比でフルオロエチレンカーボネート(FEC):エチレンカーボネート(EC):プロピレンカーボネート(PC):ジエチルカーボネート(DEC)=5:5:20:70となるように混合し、溶媒を作製した。この混合溶媒に、1mol/Lの濃度となるようにLiPFを溶解させた。その後、この溶液に対し、第1イミド塩としてMg(TFSI)、第2イミド塩としてNaTFSIを電解液に添加して電解液を作製した。Li塩濃度に対する第1イミド塩濃度が10%(0.1mol/L)、Li塩濃度に対する第2イミド塩濃度が3%(0.03mol/L)、となるように調整した。第1イミド塩濃度に対する第2イミド塩濃度は、30%であった。 Next, fluoroethylene carbonate (FEC): ethylene carbonate (EC): propylene carbonate (PC): diethyl carbonate (DEC) were mixed in a volume ratio of 5:5:20:70 to prepare a solvent. LiPF 6 was dissolved in this mixed solvent to a concentration of 1 mol/L. Then, Mg(TFSI) 2 as the first imide salt and NaTFSI as the second imide salt were added to this solution to prepare an electrolytic solution. The first imide salt concentration relative to the Li salt concentration was adjusted to 10% (0.1 mol/L), and the second imide salt concentration relative to the Li salt concentration was adjusted to 3% (0.03 mol/L). The second imide salt concentration relative to the first imide salt concentration was 30%.

(評価用リチウムイオン二次電池の作製)
作製した負極と正極とを、正極活物質層と負極活物質層とが互いに対向するように、セパレータ(多孔質ポリエチレンシート)を介して積層して積層体を得た。積層体の負極に、ニッケル製の負極リードを取り付けた。積層体の正極に、アルミニウム製の正極リードを取り付けた。正極リード及び負極リードは、超音波溶接機によって溶接した。この積層体を、アルミラミネートフィルムの外装体内に挿入して周囲の1箇所を除いてヒートシールすることにより閉口部を形成した。そして、最後に、外装体内に上記電解液を注入した後に、残りの1箇所を真空シール機によって減圧しながらヒートシールで密封して、リチウムイオン二次電池を作製した。なお、リチウムイオン二次電池は、電解液組成分析用と充放電特性評価用の2個作製した。
(Preparation of Lithium-Ion Secondary Battery for Evaluation)
The prepared negative electrode and positive electrode were laminated with a separator (porous polyethylene sheet) between them so that the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer faced each other to obtain a laminate. A nickel negative electrode lead was attached to the negative electrode of the laminate. An aluminum positive electrode lead was attached to the positive electrode of the laminate. The positive electrode lead and the negative electrode lead were welded by an ultrasonic welding machine. This laminate was inserted into an exterior body of an aluminum laminate film and heat-sealed except for one place around the periphery to form a closed portion. Finally, after injecting the above-mentioned electrolyte into the exterior body, the remaining one place was sealed by heat sealing while reducing the pressure with a vacuum sealer to prepare a lithium ion secondary battery. Two lithium ion secondary batteries were prepared, one for electrolyte composition analysis and one for charge/discharge characteristic evaluation.

電解液組成分析用のリチウムイオン二次電池から電解液を採取した。次いで、採取した電解液の組成を、ICP発光を用いて分析した。その結果、電解液中のMg及びNaの含有量は電解液調製時の含有量と同じであることが確認された。 Electrolyte was collected from the lithium-ion secondary battery for electrolyte composition analysis. The composition of the collected electrolyte was then analyzed using ICP luminescence. As a result, it was confirmed that the Mg and Na contents in the electrolyte were the same as those at the time of electrolyte preparation.

(300サイクル後容量維持率の測定)
評価用リチウムイオン二次電池のサイクル特性を測定した。サイクル特性は、二次電池充放電試験装置(北斗電工株式会社製)を用いて行った。
(Measurement of capacity retention rate after 300 cycles)
The cycle characteristics of the evaluation lithium ion secondary battery were measured using a secondary battery charge/discharge tester (manufactured by Hokuto Denko Corporation).

充電レート1.0C(25℃で定電流充電を行ったときに1時間で充電終了となる電流値)の定電流充電で電池電圧が4.4Vとなるまで充電を行い、放電レート1.0Cの定電流放電で電池電圧が3.0Vとなるまで放電を行った。充放電終了後の放電容量を検出し、サイクル試験前の電池容量Qを求めた。 The battery was charged at a constant current charge rate of 1.0 C (the current value at which charging is completed in 1 hour when constant current charging is performed at 25° C.) until the battery voltage reached 4.4 V, and then discharged at a constant current discharge rate of 1.0 C until the battery voltage reached 3.0 V. The discharge capacity after charging and discharging was detected to determine the battery capacity Q1 before the cycle test.

上記で電池容量Qを求めた電池を、再び二次電池充放電試験装置を用い、充電レート1.0Cの定電流充電で電池電圧が4.4Vとなるまで充電を行い、放電レート1.0Cの定電流放電で電池電圧が3.0Vとなるまで放電を行った。上記充放電を1サイクルとカウントし、300サイクルの充放電を行った。その後、300サイクル充放電終了後の放電容量を検出し、300サイクル後の電池容量Qを求めた。 The battery whose battery capacity Q1 was determined above was charged again using a secondary battery charge/discharge tester at a constant current charge rate of 1.0 C until the battery voltage reached 4.4 V, and discharged at a constant current discharge rate of 1.0 C until the battery voltage reached 3.0 V. The above charge/discharge was counted as one cycle, and 300 charge/discharge cycles were performed. Thereafter, the discharge capacity after the completion of 300 charge/discharge cycles was detected, and the battery capacity Q2 after 300 cycles was determined.

上記で求めた容量Q、Qから、300サイクル後の容量維持率Eを求めた。容量維持率Eは、E=Q/Q×100 で求められる。実施例1の容量維持率Eは、88%であった。 The capacity retention rate E after 300 cycles was calculated from the capacities Q1 and Q2 obtained above. The capacity retention rate E is calculated by E = Q2 / Q1 x 100. The capacity retention rate E of Example 1 was 88%.

「実施例2、3」
実施例2、3は、負極活物質を作製する際に、結晶性シリコンに代えて、酸化シリコン又はシリコンとカーボンとの複合体を用いた点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表1にまとめた。
"Examples 2 and 3"
Examples 2 and 3 differ from Example 1 in that, in preparing the negative electrode active material, silicon oxide or a composite of silicon and carbon was used instead of crystalline silicon. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was obtained. The results are summarized in Table 1.

「実施例4~10」
実施例4~10は、電解液に添加するイミド塩及び負極活物質に含まれる第1元素を変えた点が実施例1と異なる。実施例8~10は、イミド塩に含まれる第1元素及び負極活物質に含まれる第1元素をいずれも2種類以上とした。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表1にまとめた。
"Examples 4 to 10"
Examples 4 to 10 differ from Example 1 in that the imide salt added to the electrolyte and the first element contained in the negative electrode active material were changed. In Examples 8 to 10, the first element contained in the imide salt and the first element contained in the negative electrode active material were both two or more kinds. The capacity retention rate E was determined under the same conditions as in Example 1. The results are summarized in Table 1.

「実施例11、12」
実施例11、12は、電解液に添加するイミド塩及び負極活物質に含まれる第2元素を変えた点が実施例1と異なる。実施例12は、イミド塩に含まれる第2元素及び負極活物質に含まれる第2元素をいずれも2種類とした。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表1にまとめた。
"Examples 11 and 12"
Examples 11 and 12 differ from Example 1 in that the imide salt added to the electrolyte and the second element contained in the negative electrode active material were changed. In Example 12, the second element contained in the imide salt and the second element contained in the negative electrode active material were both two types. The capacity retention rate E was calculated under the same conditions as in Example 1. The results are summarized in Table 1.

「実施例13~17」
実施例13~17は、電解液におけるLi塩濃度、第1イミド塩濃度及び第2イミド塩濃度を変えた点が実施例1と異なる。実施例13~17において、電解液中におけるLi塩濃度に対する第1イミド塩濃度は10%となるように調整し、電解液中における第1イミド塩濃度に対する第2イミド塩濃度は30%となるように調整した。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表1にまとめた。
"Examples 13 to 17"
Examples 13 to 17 differ from Example 1 in that the Li salt concentration, the first imide salt concentration, and the second imide salt concentration in the electrolytic solution were changed. In Examples 13 to 17, the first imide salt concentration relative to the Li salt concentration in the electrolytic solution was adjusted to 10%, and the second imide salt concentration relative to the first imide salt concentration in the electrolytic solution was adjusted to 30%. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was obtained. The results are shown in Table 1.

「実施例18~23」
実施例18~23は、第1イミド塩濃度及び第2イミド塩濃度を変えた点が実施例1と異なる。実施例18~23において、電解液中における第1イミド塩濃度に対する第2イミド塩濃度は30%となるように調整した。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表1にまとめた。
"Examples 18 to 23"
Examples 18 to 23 differ from Example 1 in that the first imide salt concentration and the second imide salt concentration were changed. In Examples 18 to 23, the second imide salt concentration relative to the first imide salt concentration in the electrolytic solution was adjusted to 30%. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was determined. The results are shown in Table 1.

「実施例24~30」
実施例24~30は、電解液における第2イミド塩濃度を変えた点が実施例1と異なる。実施例24~30において、電解液中におけるLi塩濃度に対する第1イミド塩濃度は10%となるように調整した。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表2にまとめた。
"Examples 24 to 30"
Examples 24 to 30 differ from Example 1 in that the concentration of the second imide salt in the electrolytic solution was changed. In Examples 24 to 30, the concentration of the first imide salt relative to the Li salt concentration in the electrolytic solution was adjusted to 10%. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was obtained. The results are summarized in Table 2.

「実施例31~38」
実施例31~38は、負極活物質の粒径を変えた点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表2にまとめた。
"Examples 31 to 38"
Examples 31 to 38 differ from Example 1 in that the particle size of the negative electrode active material was changed. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was determined. The results are shown in Table 2.

「実施例39~43」
実施例39~43は、負極活物質の放電比容量を変えた点が実施例1と異なる。負極活物質の放電比容量は、正極活物質層の厚みを変えることで調整した。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表2にまとめた。
"Examples 39 to 43"
Examples 39 to 43 differ from Example 1 in that the discharge specific capacity of the negative electrode active material was changed. The discharge specific capacity of the negative electrode active material was adjusted by changing the thickness of the positive electrode active material layer. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was obtained. The results are summarized in Table 2.

「比較例1」
比較例1は、負極活物質を作製する際に酸化マグネシウム(第1化合物)及び断化ナトリウム(第2化合物)を加えず、電解液に第1イミド塩及び第2イミド塩を添加しなかった点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表2にまとめた。
"Comparative Example 1"
Comparative Example 1 differs from Example 1 in that magnesium oxide (first compound) and sodium sulfate (second compound) were not added when preparing the negative electrode active material, and the first imide salt and the second imide salt were not added to the electrolyte. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was obtained. The results are summarized in Table 2.

「比較例2」
比較例2は、負極活物質を作製する際に断化ナトリウム(第2化合物)を加えず、電解液に第2イミド塩を添加しなかった点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表2にまとめた。
"Comparative Example 2"
Comparative Example 2 differs from Example 1 in that sodium sulfate (second compound) was not added when preparing the negative electrode active material, and the second imide salt was not added to the electrolyte. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was obtained. The results are summarized in Table 2.

「比較例3」
比較例3は、負極活物質を作製する際に断化マグネシウム(第1化合物)を加えず、電解液に第1イミド塩を添加しなかった点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同様にして容量維持率Eを求めた。その結果を表2にまとめた。
"Comparative Example 3"
Comparative Example 3 differs from Example 1 in that no magnesium sulfate (first compound) was added when preparing the negative electrode active material, and no first imide salt was added to the electrolyte. The other conditions were the same as in Example 1, and the capacity retention rate E was obtained. The results are summarized in Table 2.

実施例1~43は、いずれも比較例1~3と比較して容量維持率が高かった。すなわち、負極活物質が第1化合物及び第2化合物を含み、電解液が第1イミド塩及び第2イミド塩を含む実施例1~43に係るリチウムイオン二次電池は、サイクル特性に優れていた。 All of Examples 1 to 43 had a higher capacity retention rate than Comparative Examples 1 to 3. That is, the lithium ion secondary batteries according to Examples 1 to 43, in which the negative electrode active material contained the first compound and the second compound and the electrolyte contained the first imide salt and the second imide salt, had excellent cycle characteristics.

Figure 0007698981000001
Figure 0007698981000001

Figure 0007698981000002
Figure 0007698981000002

10 セパレータ
20 正極
22 正極集電体
24 正極活物質層
30 負極
32 負極集電体
34 負極活物質層
35 負極活物質
36 コア
37 被覆層
37A 第1層
37B 第2層
40 発電素子
50 外装体
52 金属箔
54 樹脂層
60、62 端子
100 リチウムイオン二次電池
REFERENCE SIGNS LIST 10 Separator 20 Positive electrode 22 Positive electrode current collector 24 Positive electrode active material layer 30 Negative electrode 32 Negative electrode current collector 34 Negative electrode active material layer 35 Negative electrode active material 36 Core 37 Covering layer 37A First layer 37B Second layer 40 Power generating element 50 Exterior body 52 Metal foil 54 Resin layers 60, 62 Terminal 100 Lithium ion secondary battery

Claims (6)

正極と、負極と、前記正極と前記負極との間にあるセパレータと、電解液と、を有し、
前記負極は、シリコン又はシリコン化合物と、第1元素を含む第1酸化物と、第2元素を含む第2酸化物と、を含む負極活物質を有し、
前記電解液は、前記第1元素とイミドアニオンとを含む第1イミド塩と、前記第2元素とイミドアニオンとを含む第2イミド塩とを含み、
前記第1元素は、Mg、Ca、Cs、Al、Znからなる群から選択されるいずれか1種以上の元素であり、
前記第2元素は、K、Naからなる群から選択されるいずれか1種以上の元素であり、
前記第1酸化物に含まれる前記第1元素と前記第1イミド塩に含まれる前記第1元素とは同じであり、
前記第2酸化物に含まれる前記第2元素と前記第2イミド塩に含まれる前記第2元素とは同じである、リチウムイオン二次電池。
A battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte;
the negative electrode has a negative electrode active material including silicon or a silicon compound, a first oxide including a first element, and a second oxide including a second element;
the electrolytic solution includes a first imide salt including the first element and an imide anion, and a second imide salt including the second element and an imide anion,
The first element is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Cs, Al, and Zn ,
The second element is at least one element selected from the group consisting of K and Na ,
the first element contained in the first oxide is the same as the first element contained in the first imide salt,
the second element contained in the second oxide is the same as the second element contained in the second imide salt .
前記電解液における前記第1イミド塩のモル濃度比は、前記電解液におけるリチウム塩のモル濃度比に対して、5%以上20%以下である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 2. The lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein a molar concentration ratio of the first imide salt in the electrolytic solution is 5% or more and 20% or less with respect to a molar concentration ratio of the lithium salt in the electrolytic solution. 前記電解液における前記第2イミド塩のモル濃度比は、前記電解液における前記第1イミド塩のモル濃度比に対して、10%以上50%以下である、請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。 3 . The lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein a molar concentration ratio of the second imide salt in the electrolytic solution is 10% or more and 50% or less with respect to a molar concentration ratio of the first imide salt in the electrolytic solution. 4 . 前記負極活物質は、コアと前記コアを被覆する被覆層とを有し、
前記被覆層は、前記第1酸化物及び前記第2酸化物を含む、請求項1~のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
The negative electrode active material has a core and a coating layer that coats the core,
The lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein the coating layer contains the first oxide and the second oxide .
前記負極活物質のメディアン径(D50)は、500nm以上10μm以下である、請求項1~のいずれか一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 4 , wherein the negative electrode active material has a median diameter (D50) of 500 nm or more and 10 µm or less. 前記負極活物質の放電比容量は、1000mAh/g以上2500mAh/g以下である、請求項1~のいずれか一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 discharge specific capacity of the negative electrode active material is 1000 mAh/g or more and 2500 mAh/g or less.
JP2021088279A 2021-05-26 2021-05-26 Lithium-ion secondary battery Active JP7698981B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021088279A JP7698981B2 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Lithium-ion secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021088279A JP7698981B2 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Lithium-ion secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022181365A JP2022181365A (en) 2022-12-08
JP7698981B2 true JP7698981B2 (en) 2025-06-26

Family

ID=84328185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021088279A Active JP7698981B2 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Lithium-ion secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7698981B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240124489A (en) * 2023-02-08 2024-08-19 삼성에스디아이 주식회사 Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
CN117525427B (en) * 2024-01-05 2024-08-20 贝特瑞新材料集团股份有限公司 Negative electrode material, preparation method thereof and battery

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017047019A1 (en) 2015-09-16 2017-03-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery
JP2018049811A (en) 2016-09-16 2018-03-29 信越化学工業株式会社 Negative electrode active substance, mixed negative electrode active substance material and method for producing negative electrode active substance
JP2018063756A (en) 2016-10-11 2018-04-19 Tdk株式会社 Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery arranged by use thereof
JP2018190554A (en) 2017-04-28 2018-11-29 Tdk株式会社 Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2019096463A (en) 2017-11-22 2019-06-20 Tdk株式会社 Electrolyte solution for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
WO2019131724A1 (en) 2017-12-27 2019-07-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Negative electrode active substance for secondary battery, and secondary battery
JP2019526914A (en) 2016-09-07 2019-09-19 ソウルブレイン シーオー., エルティーディー. Electrolytic solution additive and lithium secondary battery including the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017047019A1 (en) 2015-09-16 2017-03-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery
JP2019526914A (en) 2016-09-07 2019-09-19 ソウルブレイン シーオー., エルティーディー. Electrolytic solution additive and lithium secondary battery including the same
JP2018049811A (en) 2016-09-16 2018-03-29 信越化学工業株式会社 Negative electrode active substance, mixed negative electrode active substance material and method for producing negative electrode active substance
JP2018063756A (en) 2016-10-11 2018-04-19 Tdk株式会社 Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery arranged by use thereof
JP2018190554A (en) 2017-04-28 2018-11-29 Tdk株式会社 Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2019096463A (en) 2017-11-22 2019-06-20 Tdk株式会社 Electrolyte solution for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
WO2019131724A1 (en) 2017-12-27 2019-07-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Negative electrode active substance for secondary battery, and secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022181365A (en) 2022-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7698471B2 (en) Lithium-ion secondary battery
US12531237B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP7698981B2 (en) Lithium-ion secondary battery
US12573631B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP7003775B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP6237777B2 (en) Negative electrode active material, negative electrode using the same, and lithium ion secondary battery
JP2023130695A (en) Negative electrode active material, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP7322684B2 (en) lithium ion secondary battery
JP2023036088A (en) lithium ion secondary battery
JP2023130887A (en) Negative electrode active material, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2023061662A (en) lithium ion secondary battery
JP2023134262A (en) Positive electrode active material layer, positive electrode and lithium-ion secondary battery
JP7243381B2 (en) Electrodes and non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP2022147190A (en) Negative electrode for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery
JP2022149660A (en) Cathode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP2022147194A (en) Cathode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2022136759A (en) Electrode, lithium-ion secondary battery, and method for manufacturing electrode
JP7795380B2 (en) Negative electrode active material layer, negative electrode and lithium ion secondary battery
JP7749832B2 (en) Negative electrode active material layer, negative electrode and lithium ion secondary battery
US20230102390A1 (en) Non-aqueous electrolyte and lithium-ion secondary battery
JP7243380B2 (en) Electrodes and non-aqueous electrolyte secondary batteries
WO2024181069A1 (en) Negative electrode for lithium-ion secondary batteries, and lithium-ion secondary battery
JP2023061617A (en) lithium ion secondary battery
WO2025177401A1 (en) Negative electrode material for lithium-ion secondary batteries, negative electrode for lithium-ion secondary batteries, and lithium-ion secondary battery
WO2024181064A1 (en) Binder for lithium-ion secondary batteries, negative electrode for lithium-ion secondary batteries, and lithium-ion secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250325

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250513

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250603

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250616

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7698981

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150