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JP2000195553A - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery

Info

Publication number
JP2000195553A
JP2000195553A JP10301813A JP30181398A JP2000195553A JP 2000195553 A JP2000195553 A JP 2000195553A JP 10301813 A JP10301813 A JP 10301813A JP 30181398 A JP30181398 A JP 30181398A JP 2000195553 A JP2000195553 A JP 2000195553A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
aqueous electrolyte
secondary battery
electrolyte secondary
negative electrode
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.)
Abandoned
Application number
JP10301813A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahisa Okuda
昌久 奥田
Kenji Hara
賢二 原
Kiyotaka Mashita
清孝 真下
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.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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 Hitachi Chemical Co Ltd, Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP10301813A priority Critical patent/JP2000195553A/en
Publication of JP2000195553A publication Critical patent/JP2000195553A/en
Abandoned legal-status Critical Current

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    • 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

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】リチウムとマンガンを含む複合酸化物を正極活
物質とする、非水電解液二次電池の高温におけるサイク
ル寿命特性を向上させる。 【解決手段】正極又は負極の少なくともいずれか一方に
キレート剤、ポリイミド樹脂、キレート樹脂、イオン交
換体及びアゾール類とその誘導体の群から選ばれた少な
くとも一つの添加剤を含有させる。
[PROBLEMS] To improve the cycle life characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery at a high temperature using a composite oxide containing lithium and manganese as a positive electrode active material. At least one of a positive electrode and a negative electrode contains at least one additive selected from the group consisting of a chelating agent, a polyimide resin, a chelating resin, an ion exchanger, and azoles and derivatives thereof.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電池
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウム二次電池に代表される有機電解
液二次電池は、高エネルギー密度であるため、VTR一
体型カメラ、ノート型パソコン、携帯電話などのポータ
ブル機器に使用されている。なお、負極に金属リチウム
やリチウム合金を用いるリチウム二次電池は、充電時に
デンドライト状のリチウムが負極に析出し、正極と内部
短絡を起こすなどの問題点がある。そして、コバルト酸
リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マン
ガン酸リチウム(LiMn2O4)等の、リチウムと遷移金属と
の複合酸化物を正極用活物質として使用し、炭素材料を
負極用活物質として使用した、非水電解液二次電池が開
発された。
2. Description of the Related Art Organic electrolyte secondary batteries typified by lithium secondary batteries have a high energy density and are therefore used in portable devices such as VTR-integrated cameras, notebook computers and mobile phones. Note that a lithium secondary battery using metal lithium or a lithium alloy for the negative electrode has problems such as that dendritic lithium precipitates on the negative electrode during charging, causing an internal short circuit with the positive electrode. Then, a composite oxide of lithium and a transition metal, such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), and lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), is used as a positive electrode active material, and a carbon material is used. A non-aqueous electrolyte secondary battery has been developed in which is used as an active material for a negative electrode.

【0003】前記した各種の正極活物質の中でもマンガ
ンを用いた複合酸化物は、資源量が多くコストパフォー
マンスに優れ、安全性も高いことなどから最近特に注目
されている。ところが、化学式LixMnyO2(xは0.4≦x≦1.
35、yは0.65≦y≦1)で示される複合酸化物を正極活物質
として用いる場合には、充放電サイクル寿命が短いとい
う問題点があった。特に、50℃以上の高温で使用された
場合には、正極からマンガンが溶出し、サイクル寿命が
短くなるという問題点が認められた。
[0003] Among the above-mentioned various positive electrode active materials, composite oxides using manganese have recently attracted particular attention because of their large resources, excellent cost performance, and high safety. However, the chemical formula Li x Mn y O 2 (x is 0.4 ≦ x ≦ 1.
35, y has a problem that the charge / discharge cycle life is short when the composite oxide represented by 0.65 ≦ y ≦ 1) is used as the positive electrode active material. In particular, when used at a high temperature of 50 ° C. or more, manganese was eluted from the positive electrode, and the problem that the cycle life was shortened was recognized.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温での寿
命特性に優れた非水電解液二次電池を提供するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent life characteristics at high temperatures.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、第一の発明では、化学式LixMnyO2(xは0.4≦x≦
1.35、yは0.65≦y≦1)で示されるリチウムイオンの吸
蔵、放出が可能な複合酸化物を活物質とする正極と、リ
チウムイオンの吸蔵、放出が可能な炭素粉末を活物質と
する負極と、リチウム塩を溶解させた非水電解液を用い
る非水電解液二次電池において、上記正極あるいは負極
の少なくとも一方に、キレート剤、ポリイミド樹脂、キ
レート樹脂、イオン交換体及びアゾール類とその誘導体
の群から選ばれた少なくとも一種類の添加剤を含有する
ことを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, in the first invention, a chemical formula Li x Mny y O 2 (x is 0.4 ≦ x ≦
1.35, y is 0.65 ≦ y ≦ 1) A positive electrode using a composite oxide capable of occluding and releasing lithium ions as an active material, and a negative electrode using a carbon powder capable of occluding and releasing lithium ions as an active material. In a non-aqueous electrolyte secondary battery using a non-aqueous electrolyte in which a lithium salt is dissolved, at least one of the positive electrode and the negative electrode includes a chelating agent, a polyimide resin, a chelating resin, an ion exchanger, and azoles and derivatives thereof. Characterized in that it contains at least one additive selected from the group of

【0006】第二の発明では、前記添加剤を正極あるい
は負極の活物質に対してそれぞれ0.01〜10体積%
の割合で含有することを特徴とする。
In the second invention, the additive is added in an amount of 0.01 to 10% by volume based on the active material of the positive electrode or the negative electrode.
Characterized in that it is contained at a ratio of

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るリチウムイオ
ンの吸蔵、放出が可能な正極および負極を用いた非水電
解液二次電池について具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions according to the present invention will be specifically described.

【0008】1.正極または負極への添加剤 本発明では、上記した正極又は負極の少なくともいずれ
か一方に、キレート剤、ポリイミド樹脂、キレート樹
脂、イオン交換体及びアゾール類とその誘導体の群から
選ばれた少なくとも一種を含有することを特徴としてい
る。キレート剤としては、マンガンイオンとキレート化
合物を形成するものなら、ほとんどのものが使用可能で
ある。すなわち、エチレンジアミン四酢酸、1,2-ジヒ
ドロキシアントラキノン-3-イル-メチルアミノ-N,
N’-二酢酸、5,5’-ジブロモピロガロールスルホフ
タレイン、1-(1-ヒドロキシ-2-ナフチルアゾ)-6-ニ
トロ-2-ナフトール-4-スルホン酸ナトリウム塩、シク
ロ-トリス-[7-(1-アゾ-8-ヒドロキシナフタレン-
3,6-ジスルホン酸)]6ナトリウム塩、4-メチルアン
ベリフェロン-8-メチレンイミノ二酢酸、3-スルホ-
2,6-ジクロロ-3',3''-ジメチル-4’-フクソン-
5',5''-ジカルボン酸3ナトリウム塩、3,3’-ビス
[N,N-ジ(カルボキシメチル)アミノメチル]チモ-ル
スルホンフタレイン,ナトリウム塩、7-(1-ナフチルア
ゾ)-8-ヒドロキシキノリン-5-スルホン酸ナトリウム
塩、4-(2-ピリジルアゾ)レゾルシノール、ピロカテコ
ールスルホンフタレイン、3,3’-ビス[N,N-ジ(カ
ルボキシメチル)アミノメチル]-オルソ-クレゾールス
ルホンフタレイン,2ナトリウム塩、などが可能であ
る。
[0008] 1. Additive to positive electrode or negative electrode In the present invention, at least one of the above positive electrode or negative electrode, a chelating agent, a polyimide resin, a chelate resin, an ion exchanger and at least one selected from the group of azoles and derivatives thereof. It is characterized by containing. As the chelating agent, most can be used as long as they form a chelating compound with manganese ions. That is, ethylenediaminetetraacetic acid, 1,2-dihydroxyanthraquinone-3-yl-methylamino-N,
N'-diacetate, 5,5'-dibromopyrogallol sulfophthalein, 1- (1-hydroxy-2-naphthylazo) -6-nitro-2-naphthol-4-sulfonic acid sodium salt, cyclo-tris- [7 -(1-Azo-8-hydroxynaphthalene-
3,6-disulfonic acid)] 6 sodium salt, 4-methylambelliferone-8-methyleneiminodiacetic acid, 3-sulfo-
2,6-dichloro-3 ', 3''-dimethyl-4'-fuchsone-
5 ', 5''-dicarboxylic acid trisodium salt, 3,3'-bis [N, N-di (carboxymethyl) aminomethyl] timolsulfonephthalein, sodium salt, 7- (1-naphthylazo)- 8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid sodium salt, 4- (2-pyridylazo) resorcinol, pyrocatecholsulfonephthalein, 3,3'-bis [N, N-di (carboxymethyl) aminomethyl] -ortho-cresol Sulfonephthalein, disodium salt, and the like are possible.

【0009】ポリイミド樹脂はマンガンイオンとキレー
ト化合物を形成でき、非水電解液に不溶なものなら使用
可能である。すなわち、一般的に、構造式(1)で表され
るものであり、例えば4,4’-オキシジ-p-フェニレン
ピロメリトイミド/4,4’-メチレン-ビスベンゼンピ
ロメリトイミド共重合体(構造式(2))、ポリ4,4’-オ
キシジ-p-フェニレンピロメリトイミド(構造式(3))な
どが挙げられる。
The polyimide resin can form a chelate compound with a manganese ion and can be used if it is insoluble in a non-aqueous electrolyte. That is, it is generally represented by the structural formula (1), for example, 4,4′-oxydi-p-phenylenepyromellitimide / 4,4′-methylene-bisbenzenepyromellitimide copolymer ( Structural formula (2)) and poly 4,4'-oxydi-p-phenylene pyromellitimide (structural formula (3)).

【0010】[0010]

【化1】 Embedded image

【0011】[0011]

【化2】 Embedded image

【0012】[0012]

【化3】 Embedded image

【0013】キレート樹脂はマンガンイオンとキレート
化合物を形成でき、非水電解液に不溶なものなら使用可
能である。すなわち、スチレン系、アクリル系、フェノ
ール系等の高分子基体にイミノ二酢酸基、ポリアミン
基、チオール基、ジチオカルバミド酸基、アミノメチル
ホスホン酸基、オキシム基などの官能基を付与させたも
のを用いることができる。
The chelate resin can form a chelate compound with a manganese ion, and can be used if it is insoluble in a non-aqueous electrolyte. That is, a polymer substrate such as a styrene-based, acrylic-based, or phenol-based material having a functional group such as an iminodiacetic acid group, a polyamine group, a thiol group, a dithiocarbamic acid group, an aminomethylphosphonic acid group, or an oxime group is used. be able to.

【0014】イオン交換体はマンガンイオンとキレート
化合物を形成でき、非水電解液に不溶なものなら使用可
能であり、陽イオン交換タイプ又は両性イオン交換タイ
プの有機質あるいは無機質交換体を用いることができ
る。有機質イオン交換体としては、ジビニルベンゼンで
架橋したポリスチレンなどの母体合成樹脂に酸性水酸
基、カルボキシル基、スルホン基などが共有結合したも
のがある。無機質交換体としては、酸性白土、合成ゼオ
ライト、パームチット、タングステン酸ジルコニウムな
どがある。
The ion exchanger can form a chelate compound with a manganese ion and can be used as long as it is insoluble in a non-aqueous electrolyte. A cation exchange type or amphoteric ion exchange type organic or inorganic exchanger can be used. . As the organic ion exchanger, there is one in which an acidic hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfone group, or the like is covalently bonded to a base synthetic resin such as polystyrene cross-linked with divinylbenzene. Examples of the inorganic exchanger include acid clay, synthetic zeolite, palm chit, and zirconium tungstate.

【0015】アゾール類は五原子複素環で環内にある異
原子を2個以上有し、前記異原子のうち少なくとも1個
は窒素原子である、以下のものが使用可能である。異原
子が2個のものとして、イミダゾール、オキサゾール、
チアゾール、セレナゾール、ピラゾール、イソオキサゾ
ール、イソチアゾールなどがある。異原子が3個のもの
としては、1,2,3-トリアゾール、1,2,5-トリアゾ
ール、1,2,4-トリアゾール、1,3,4-トリアゾー
ル、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-オキサジア
ゾール、1,2,5-オキサジアゾール、1,3,4-オキサ
ジアゾール、1,2,3-チアジアゾール、1,2,4-チア
ジアゾール、1,2,5-チアジアゾール、1,3,4-チア
ジアゾールなどがある。異原子が4個のものとしては、
1,2,3,4-テトラゾール、1,2,3,4-オキサトリア
ゾール、1,2,3,4-チアトリアゾール、1,2,3,5-
テトラゾール、1,2,3,5-オキサトリアゾール、1,
2,3,5-チアトリアゾールなどがある。
The azoles are a 5-atom heterocyclic ring having two or more hetero atoms in the ring, and at least one of the hetero atoms is a nitrogen atom. As two hetero atoms, imidazole, oxazole,
There are thiazole, selenazole, pyrazole, isoxazole, isothiazole and the like. Examples of three heteroatoms include 1,2,3-triazole, 1,2,5-triazole, 1,2,4-triazole, 1,3,4-triazole, and 1,2,3-oxadiazine. Azole, 1,2,4-oxadiazole, 1,2,5-oxadiazole, 1,3,4-oxadiazole, 1,2,3-thiadiazole, 1,2,4-thiadiazole, 1, There are 2,5-thiadiazole, 1,3,4-thiadiazole and the like. In the case of four heteroatoms,
1,2,3,4-tetrazole, 1,2,3,4-oxatriazole, 1,2,3,4-thiatriazole, 1,2,3,5-
Tetrazole, 1,2,3,5-oxatriazole, 1,
2,3,5-thiatriazole and the like.

【0016】2.正極の作製 平均粒径が10μmのLiMn2O4、平均粒径が3μmの炭素粉
末、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(商品名:KF
#1120、呉羽化学工業(株)製、以下、PVDFと略
す)とを86:8.6:5.4の重量比率で、溶媒であるN-メチ
ル-2-ピロリドン(以下、NMPと略す)に分散させてス
ラリを作製する。前記した、キレート剤、ポリイミド樹
脂、キレート樹脂、イオン交換体及びアゾール類等はス
ラリ中に添加して、充分に混練して使用した。このスラ
リを厚みが20μmのアルミニウム箔(正極集電体1)の両
面にロールtoロール法転写により塗布し、乾燥した
後、プレスして一体化する。その後、幅が54mm、長さが
450mmに切断して短冊状の正極を作製した。なお、正極
活物質としては、化学式LixMnyO2(xは0.4≦x≦1.35、y
は0.65≦y≦1)で示されるリチウムとマンガンを含む複
合酸化物を用いることができる。例えばLiMnO2、LiMn2O
4、Li2Mn4O9、Li4Mn5O12、Li2MnO3、Li7Mn5O12、Li5Mn4
O9などが使用可能である。また、Li、Al、V、Cr、Fe、C
o、Ni、Mo、W、Zn、B、Mgから選ばれる少なくとも1種
類以上の金属であり、前記したリチウムマンガン複合酸
化物のマンガンサイトまたはリチウムサイトを置換した
ものでも良い。
2. Preparation of positive electrode LiMn 2 O 4 having an average particle size of 10 μm, carbon powder having an average particle size of 3 μm, and polyvinylidene fluoride as a binder (trade name: KF
# 112, manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd .; hereinafter, abbreviated as PVDF) at a weight ratio of 86: 8.6: 5.4 in a solvent, N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter abbreviated as NMP). Make a slurry. The above-mentioned chelating agent, polyimide resin, chelating resin, ion exchanger, azoles and the like were added to the slurry and used after sufficiently kneading. This slurry is applied to both surfaces of an aluminum foil (positive electrode current collector 1) having a thickness of 20 μm by a roll-to-roll method, dried, and then pressed to be integrated. After that, the width is 54mm and the length is
It was cut into 450 mm to produce a strip-shaped positive electrode. In addition, as the positive electrode active material, a chemical formula Li x Mn y O 2 (x is 0.4 ≦ x ≦ 1.35, y
Can be a complex oxide containing lithium and manganese represented by 0.65 ≦ y ≦ 1). For example, LiMnO 2 , LiMn 2 O
4, Li 2 Mn 4 O 9 , Li 4 Mn 5 O 12, Li 2 MnO 3, Li 7 Mn 5 O 12, Li 5 Mn 4
O 9 and the like can be used. Also, Li, Al, V, Cr, Fe, C
It is at least one metal selected from the group consisting of o, Ni, Mo, W, Zn, B and Mg, and may be a lithium manganese composite oxide in which the manganese site or the lithium site is substituted.

【0017】3.負極の作製 リチウムイオンを吸蔵、放出が可能な平均粒径20μmの
非晶質炭素、結着剤としてPVDFを重量比で92:8で
混合し、そこへ分散溶媒となるNMPを適量加えて十分
に混練し、分散させてスラリにする。このスラリを厚み
が10μmの銅箔(負極集電体3)の両面にロールtoロー
ル法転写により塗布し、乾燥した後、プレスして一体化
する。その後、幅が56mm、長さが500mmの短冊状に切断
して負極を作製した。なお、負極用活物質としては、リ
チウムイオンをドープ・脱ドープすることが可能な、グ
ラファイト、活性炭、炭素繊維、カーボンブラック、メ
ソカーボンマイクロビーズなどの炭素材料も用いること
ができる。
3. Preparation of negative electrode Amorphous carbon with an average particle size of 20 μm capable of occluding and releasing lithium ions, PVDF as a binder mixed at a weight ratio of 92: 8, and a suitable amount of NMP serving as a dispersing solvent added thereto, followed by sufficient addition And disperse into a slurry. This slurry is applied to both surfaces of a copper foil (negative electrode current collector 3) having a thickness of 10 μm by a roll-to-roll method, dried, and then pressed to be integrated. Then, the negative electrode was produced by cutting it into a strip having a width of 56 mm and a length of 500 mm. In addition, as the negative electrode active material, a carbon material such as graphite, activated carbon, carbon fiber, carbon black, mesocarbon microbeads, which can be doped with and dedoped with lithium ions, can also be used.

【0018】4.電解液の作製 本発明に係る非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解さ
せた非水電解液である。本発明で用いた非水電解液は、
エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート
(DMC)との混合溶媒(EC:DMC=1:2、ただし
体積比で示す)に、電解質としてLiPF6を1mol/l溶解させ
たものである。なお、前記した溶媒以外にも、環状炭酸
エステル、鎖状炭酸エステル、環状エステル、鎖状エス
テル、環状エーテル、鎖状エーテルなどが一般的に用い
られている。すなわち、環状炭酸エステルとしては、エ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレ
ンカーボネート、ビニレンカーボネートなどが、鎖状炭
酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、メチルエ
チルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロ
ピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネートな
どが、環状エステルとしては、γ-ブチロラクトン、γ-
バレロラクトン、3-メチル-γ-ブチロラクトン、2-メ
チル-γ-ブチロラクトンなどが一般的に用いられてい
る。鎖状エステルとしては、蟻酸メチル、蟻酸エチル、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸
メチル、酪酸メチル、吉草酸メチルなどが、環状エーテ
ルとしては、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、
テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、
3-メチル-1,3-ジオキソラン、2-メチル-1,3-ジオ
キソランなどが一般的に用いられている。鎖状エーテル
としては、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシ
エタン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、メチル
エチルエーテル、ジプロピルエーテルなどが一般的に用
いられている。そして、非水電解液として前記した各種
の非水溶媒について、2種類以上を混合して使用するこ
ともできる。
4. Preparation of Electrolyte The non-aqueous electrolyte according to the present invention is a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent. Non-aqueous electrolyte used in the present invention,
Ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate
1 mol / l of LiPF 6 as an electrolyte dissolved in a mixed solvent with (DMC) (EC: DMC = 1: 2, but shown by volume ratio). In addition to the above-mentioned solvents, cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, chain ethers, and the like are generally used. That is, as the cyclic carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, etc., and as the chain carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, etc. Esters include γ-butyrolactone, γ-butyrolactone
Valerolactone, 3-methyl-γ-butyrolactone, 2-methyl-γ-butyrolactone and the like are generally used. As the chain ester, methyl formate, ethyl formate,
Methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, methyl butyrate, methyl valerate and the like, as cyclic ethers, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane,
Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran,
3-Methyl-1,3-dioxolan, 2-methyl-1,3-dioxolan and the like are generally used. As the chain ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethyl ether, dimethyl ether, methyl ethyl ether, dipropyl ether and the like are generally used. As the non-aqueous electrolyte, two or more of the various non-aqueous solvents described above can be used in combination.

【0019】一方、電解質として、LiBF4、LiClO4、LiA
sF6、LiOSo2CF3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3なども一
般的に用いられている。そして、これらの電解質は、2
種類以上組み合わせて用いることもできる。なお、これ
らの電解質は、何れも非水電解液中で解離して、Liイオ
ンを生ずるものであり、通常0.5〜2mol/l、好ましくは
0.7〜1.5mol/lの範囲で非水電解液中に含まれている。
On the other hand, LiBF 4 , LiClO 4 , LiA
sF 6 , LiOSo 2 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 and the like are also commonly used. And these electrolytes are 2
A combination of more than one kind can be used. In addition, these electrolytes are those that dissociate in a non-aqueous electrolyte to generate Li ions, and are usually 0.5 to 2 mol / l, preferably
It is contained in the non-aqueous electrolyte in the range of 0.7 to 1.5 mol / l.

【0020】5.電池の組立て及び試験 作製した短冊状の正極と負極とを、厚さが25μm、幅が5
8mmのポリエチレン多孔膜からなるセパレータ5を介し
て渦巻き状に巻いて電極群を作製する。この電極群を電
池缶6に挿入し、負極集電体3の端子を電池缶6の底部
に溶接する。電池缶6内に、前記した混合電解液を5ml
注液した。正極タブ端子8の一方を正極集電体1に溶接
した後、正極タブ端子8の他方を正極キャップ7に溶接
する。そして、正極キャップ7を絶縁性のガスケット9
を介して電池缶6の上部に配置し、この部分をかしめて
密閉し、直径が18mm、高さが65mmの円筒型電池を作成し
た。ここで、正極キャップ7内には、電池内圧の上昇に
応じて作動する電流遮断機構(圧力スイッチ)と、この圧
力よりも高い圧力で作動する安全弁が組み込まれてい
る。作製した有機電解液二次電池は周囲温度25℃、4.2V
の定電圧(ただし、制限電流300mA)で10時間充電した
後、1CmAの定電流で終止電圧2.7Vまで放電して初期の放
電容量を確認した。その後、50℃の恒温槽内で、電流値
1CmAで放電(放電終止電圧2.7V)と、電流値0.5CmAでの充
電(充電終止電圧4.2V、4時間)とを繰り返す寿命試験を
実施した。そして、初期放電容量の80%以下の容量まで
低下した時点を寿命とし、そのサイクル数を表1に示し
た。
[5] Battery assembly and test The prepared strip-shaped positive electrode and negative electrode were assembled to a thickness of 25 μm and a width of 5 μm.
An electrode group is formed by spirally winding the film through a separator 5 made of an 8 mm polyethylene porous film. This electrode group is inserted into the battery can 6, and the terminal of the negative electrode current collector 3 is welded to the bottom of the battery can 6. 5 ml of the above-mentioned mixed electrolytic solution is placed in the battery can 6.
Injected. After welding one of the positive electrode tab terminals 8 to the positive electrode current collector 1, the other of the positive electrode tab terminals 8 is welded to the positive electrode cap 7. Then, the positive electrode cap 7 is attached to the insulating gasket 9.
Was placed over the battery can 6, and this portion was caulked and hermetically sealed to form a cylindrical battery having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm. Here, in the positive electrode cap 7, a current cutoff mechanism (pressure switch) that operates according to an increase in battery internal pressure and a safety valve that operates at a pressure higher than this pressure are incorporated. The fabricated organic electrolyte secondary battery has an ambient temperature of 25 ° C and 4.2V
After charging at a constant voltage (limited current of 300 mA) for 10 hours, the battery was discharged at a constant current of 1 CmA to a final voltage of 2.7 V to check the initial discharge capacity. Then, in a 50 ° C constant temperature bath,
A life test was repeated in which discharge at 1 CmA (discharge end voltage 2.7 V) and charging at a current value of 0.5 CmA (charge end voltage 4.2 V, 4 hours) were repeated. The life was defined as the time when the capacity was reduced to 80% or less of the initial discharge capacity, and the number of cycles is shown in Table 1.

【0021】[0021]

【実施例】以下、実施例を示すが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention is described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0022】(実施例1)正極にキレート剤として、4-
(2-ピリジルアゾ)レゾルシノールを添加した非水電解
液二次電池を試験した。なお、4-(2-ピリジルアゾ)レ
ゾルシノールはLiMn2O4に対して1体積%となるように
添加した。
Example 1 As a chelating agent for the positive electrode,
A non-aqueous electrolyte secondary battery to which (2-pyridylazo) resorcinol was added was tested. Incidentally, 4- (2-pyridylazo) resorcinol was added to a 1% by volume based on the LiMn 2 O 4.

【0023】(実施例2)正極に、ポリイミド樹脂とし
て、平均粒径8μmの4,4’-オキシジ-p-フェニレンピ
ロメリトイミド/4,4’-メチレン-ビスベンゼンピロ
メリトイミド共重合体(構造式(2))を添加した非水電解
液二次電池を試験した。なお、前記ポリイミド樹脂の添
加量はLiMn2O4に対して2体積%である。
(Example 2) As a polyimide resin, a 4,4'-oxydi-p-phenylenepyromellitimide / 4,4'-methylene-bisbenzenepyromellitimide copolymer having an average particle size of 8 μm was used as a polyimide resin. The non-aqueous electrolyte secondary battery to which the structural formula (2) was added was tested. The amount of the polyimide resin added is 2% by volume based on LiMn 2 O 4 .

【0024】[0024]

【化4】 Embedded image

【0025】(実施例3)正極に、平均粒径20μmのポリ
アルキレンポリアミン型キレート樹脂(商品名:ダイヤ
イオンCR-20、三菱化学製)を添加した非水電解液二
次電池を試験した。なお、前記キレート樹脂の添加量は
LiMn2O4に対して0.5体積%である。
Example 3 A non-aqueous electrolyte secondary battery in which a polyalkylene polyamine type chelate resin (trade name: Diaion CR-20, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) having an average particle size of 20 μm was added to a positive electrode was tested. The addition amount of the chelating resin is
It is 0.5% by volume with respect to LiMn 2 O 4 .

【0026】(実施例4)正極に、アンチモン系の無機イ
オン交換体(商品名:IXE-300、東亜合成製)を添
加した非水電解液二次電池を試験した。なお、前記無機
イオン交換体の添加量はLiMn2O4に対して3体積%であ
る。
Example 4 A non-aqueous electrolyte secondary battery in which an antimony-based inorganic ion exchanger (trade name: IXE-300, manufactured by Toa Gosei) was added to the positive electrode was tested. The amount of the inorganic ion exchanger added was 3% by volume based on LiMn 2 O 4 .

【0027】(実施例5)正極に、アゾール類の5-アミ
ノ-3-メルカプト-1,2,3-トリアゾールを添加した非
水電解液二次電池を試験した。なお、前記無機イオン交
換体の添加量はLiMn2O4に対して1体積%である。
Example 5 A non-aqueous electrolyte secondary battery in which an azole, 5-amino-3-mercapto-1,2,3-triazole, was added to the positive electrode was tested. The amount of the inorganic ion exchanger added was 1% by volume based on LiMn 2 O 4 .

【0028】(実施例6)負極に、ポリイミド樹脂のポリ
4,4’-オキシジ-p-フェニレンピロメリトイミド(構
造式(3))を添加した非水電解液二次電池を試験した。
なお、前記無機イオン交換体の添加量はLiMn2O4に対し
て1体積%である。
Example 6 A non-aqueous electrolyte secondary battery in which a polyimide resin poly 4,4'-oxydi-p-phenylene pyromellitimide (structural formula (3)) was added to a negative electrode was tested.
The amount of the inorganic ion exchanger added was 1% by volume based on LiMn 2 O 4 .

【0029】[0029]

【化5】 Embedded image

【0030】(比較例1)正極及び負極に添加剤を加えて
いない非水電解液二次電池を試験した。これらの寿命試
験結果を表1に示す。本発明を用いた(実施例1〜6)の
非水電解液二次電池は、(比較例1)の電池に比べて長寿
命であり優れている。なお、本発明に係る非水電解液二
次電池は、正極活物質から溶出したマンガンイオンをト
ラップすることができるため、負極へのマンガンの析出
を抑制させることができ、寿命サイクルを大幅に改善で
きるものと考えられる。
Comparative Example 1 A non-aqueous electrolyte secondary battery in which no additive was added to the positive electrode and the negative electrode was tested. Table 1 shows the life test results. The non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present invention (Examples 1 to 6) have a longer life and are superior to the battery of (Comparative Example 1). Since the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention can trap manganese ions eluted from the positive electrode active material, it can suppress the precipitation of manganese on the negative electrode and greatly improve the life cycle. It is considered possible.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】(実施例7〜10)正極に、キレート剤とし
て4-(2-ピリジルアゾ)レゾルシノールをそれぞれ0.
005、0.01、10、15体積%含有した添加した
非水電解液二次電池を試験し、結果を表2に示す。4-
(2-ピリジルアゾ)レゾルシノールの含有量が多くなる
と、寿命サイクルは長くなる傾向を示すものの初期放電
容量が低下する。したがって、前記キレート剤の含有量
として、0.01〜10体積%が好ましいことがわかる。本実
施例では、キレート剤である4-(2-ピリジルアゾ)レゾ
ルシノールの場合を示したが、他のポリイミド樹脂、キ
レート樹脂、イオン交換体及びアゾール類等についても
同様の結果が得られた。
(Examples 7 to 10) 4- (2-pyridylazo) resorcinol was added to the positive electrode as a chelating agent in an amount of 0.1 to 1%.
The added non-aqueous electrolyte secondary batteries containing 005, 0.01, 10, and 15% by volume were tested, and the results are shown in Table 2. 4-
When the content of (2-pyridylazo) resorcinol increases, the life cycle tends to be longer, but the initial discharge capacity decreases. Therefore, it is understood that the content of the chelating agent is preferably 0.01 to 10% by volume. In this example, the case of 4- (2-pyridylazo) resorcinol as a chelating agent was shown, but similar results were obtained for other polyimide resins, chelating resins, ion exchangers, azoles and the like.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】本発明に係る非水電解液二次電池は、電池
の形状は円筒型に限定されず、コイン形や角型などであ
ってもよい。
The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is not limited to a cylindrical shape, but may be a coin shape or a square shape.

【0035】[0035]

【発明の効果】上述したように、リチウムとマンガンを
含む複合酸化物を正極活物質とする非水電解液二次電池
は、正極又は負極の少なくともいずれか一方にキレート
剤、ポリイミド樹脂、キレート樹脂、イオン交換体及び
アゾール類とその誘導体の群から選ばれた少なくとも一
つを含有させたことにより、高温時におけるサイクル寿
命を大幅に改善することができるため優れている。
As described above, a nonaqueous electrolyte secondary battery using a composite oxide containing lithium and manganese as a positive electrode active material has a chelating agent, a polyimide resin, and a chelating resin on at least one of the positive electrode and the negative electrode. By containing at least one selected from the group consisting of ion exchangers and azoles and their derivatives, the cycle life at high temperatures can be greatly improved, which is excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を実施した円筒形リチウムイオン二次電
池の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a cylindrical lithium ion secondary battery embodying the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:正極集電体、 2:正極活物質、 3:負極集電体、
4:負極活物質、5:セパレータ、 6:電池缶、
7:正極キャップ、 8:正極タブ端子、9:ガスケッ
ト。
1: positive electrode current collector, 2: positive electrode active material, 3: negative electrode current collector,
4: negative electrode active material, 5: separator, 6: battery can,
7: positive electrode cap, 8: positive electrode tab terminal, 9: gasket.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真下 清孝 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 Fターム(参考) 5H029 AJ00 AJ05 AK03 AL06 AM01 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ03 BJ14 DJ08 EJ11 EJ12 HJ02 HJ07  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Kiyotaka Mashimo 4-3-1, Higashicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in the Ibaraki Research Laboratory, Hitachi Chemical Co., Ltd. 5H029 AJ00 AJ05 AK03 AL06 AM01 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ03 BJ14 DJ08 EJ11 EJ12 HJ02 HJ07

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】化学式LixMnyO2(xは0.4≦x≦1.35、yは0.6
5≦y≦1)で示されるリチウムイオンの吸蔵、放出が可能
な複合酸化物を活物質とする正極と、リチウムイオンの
吸蔵、放出が可能な炭素粉末を活物質とする負極と、リ
チウム塩を溶解させた非水電解液を用いる非水電解液二
次電池において、上記正極あるいは負極の少なくとも一
方に、キレート剤、ポリイミド樹脂、キレート樹脂、イ
オン交換体及びアゾール類とその誘導体の群から選ばれ
た少なくとも一種類の添加剤を含有することを特徴とす
る非水電解液二次電池。
1. A chemical formula Li x Mn y O 2 (x is 0.4 ≦ x ≦ 1.35, y is 0.6
5 ≦ y ≦ 1) a positive electrode using a composite oxide capable of storing and releasing lithium ions as an active material, a negative electrode using a carbon powder capable of storing and releasing lithium ions as an active material, and a lithium salt In a non-aqueous electrolyte secondary battery using a non-aqueous electrolyte in which is dissolved, at least one of the positive electrode and the negative electrode, a chelating agent, a polyimide resin, a chelate resin, an ion exchanger and a group of azoles and derivatives thereof. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least one type of additive.
【請求項2】前記添加剤を正極あるいは負極の活物質に
対してそれぞれ0.01〜10体積%の割合で含有することを
特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電池。
2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the additive is contained at a ratio of 0.01 to 10% by volume based on the active material of the positive electrode or the negative electrode.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002203549A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Lithium secondary battery and method for treating positive electrode active material
JP2002343682A (en) * 2001-05-17 2002-11-29 Nichicon Corp Electrolytic solution for driving electrolytic capacitor
JP2004342595A (en) * 2003-04-25 2004-12-02 Nec Tokin Corp Electrode for electrochemical cell, and electrochemical cell using it
JP2009117081A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Asahi Kasei Chemicals Corp Lithium ion secondary battery electrolyte and lithium ion secondary battery
US7867654B2 (en) 2006-08-29 2011-01-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2011040308A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 宇部興産株式会社 Binder resin composition for electrode, electrode mix paste, and electrode
JP2012527069A (en) * 2009-05-11 2012-11-01 ネグゼオン・リミテッド Lithium ion rechargeable battery cell
US20130186760A1 (en) * 2010-11-19 2013-07-25 Central South University Method and device for extracting and enriching lithium
JP2020513678A (en) * 2016-12-13 2020-05-14 ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェンHenkel AG & Co. KGaA Improved lithium ion secondary battery and lithium capacitor electrode composition
WO2020194430A1 (en) * 2019-03-25 2020-10-01 株式会社 東芝 Electrode, battery, and battery pack

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06163031A (en) * 1992-11-19 1994-06-10 Sanyo Electric Co Ltd Secondary battery
JPH06349523A (en) * 1993-06-10 1994-12-22 Fuji Photo Film Co Ltd Nonaqueous battery
JPH07235328A (en) * 1994-02-21 1995-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacture
JPH11121012A (en) * 1997-10-09 1999-04-30 Yuasa Corp Nonaqueous electrolytic battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06163031A (en) * 1992-11-19 1994-06-10 Sanyo Electric Co Ltd Secondary battery
JPH06349523A (en) * 1993-06-10 1994-12-22 Fuji Photo Film Co Ltd Nonaqueous battery
JPH07235328A (en) * 1994-02-21 1995-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacture
JPH11121012A (en) * 1997-10-09 1999-04-30 Yuasa Corp Nonaqueous electrolytic battery

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002203549A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Lithium secondary battery and method for treating positive electrode active material
JP2002343682A (en) * 2001-05-17 2002-11-29 Nichicon Corp Electrolytic solution for driving electrolytic capacitor
JP2004342595A (en) * 2003-04-25 2004-12-02 Nec Tokin Corp Electrode for electrochemical cell, and electrochemical cell using it
US7867654B2 (en) 2006-08-29 2011-01-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009117081A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Asahi Kasei Chemicals Corp Lithium ion secondary battery electrolyte and lithium ion secondary battery
JP2012527069A (en) * 2009-05-11 2012-11-01 ネグゼオン・リミテッド Lithium ion rechargeable battery cell
WO2011040308A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 宇部興産株式会社 Binder resin composition for electrode, electrode mix paste, and electrode
US9418772B2 (en) 2009-09-30 2016-08-16 Ube Industries, Ltd. Binder resin composition for electrode, electrode mixture paste, and electrode
US9062385B2 (en) * 2010-11-19 2015-06-23 Central South University Method and device for extracting and enriching lithium
US20130186760A1 (en) * 2010-11-19 2013-07-25 Central South University Method and device for extracting and enriching lithium
JP2020513678A (en) * 2016-12-13 2020-05-14 ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェンHenkel AG & Co. KGaA Improved lithium ion secondary battery and lithium capacitor electrode composition
JP7086988B2 (en) 2016-12-13 2022-06-20 ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェン Improved Lithium Ion Secondary Battery and Lithium Capacitor Electrode Composition
US11791468B2 (en) 2016-12-13 2023-10-17 Henkel Ag & Co. Kgaa Secondary Li ion battery and Li capacitor electrode compositions
US12294088B2 (en) 2016-12-13 2025-05-06 Henkel Ag & Co. Kgaa Secondary Li ion battery and Li capacitor electrode compositions
WO2020194430A1 (en) * 2019-03-25 2020-10-01 株式会社 東芝 Electrode, battery, and battery pack
JPWO2020194430A1 (en) * 2019-03-25 2021-10-21 株式会社東芝 Electrodes, batteries, and battery packs
JP7106749B2 (en) 2019-03-25 2022-07-26 株式会社東芝 Electrodes, batteries and battery packs

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