JP2001006667A - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary batteryInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の炭素材料を負極材料とした電池よりも
高容量で、かつサイクル特性に優れた非水電解質二次電
池を提供する。
【解決手段】 負極材料に、固相Aからなる核粒子の周
囲の全面または一部を、固相Bによって被覆した複合粒
子で、前記固相Aはスズを構成元素として含み、前記固
相Bは固相Aの構成元素であるスズと、前記構成元素を
除いて、周期表の2族元素、遷移元素、12族、13族
元素、ならびに炭素を除く14族元素からなる群から選
ばれた少なくとも一種の元素との固溶体、または金属間
化合物である材料を用い、前記負極材料に吸蔵されたリ
チウムの核磁気共鳴シグナルを塩化リチウム基準に対し
て−10〜40ppmの範囲に有し、かつ−10〜4p
pmの範囲には必ずシグナルを一つ有することを特徴と
する非水電解質二次電池とする。
(57) [Problem] To provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having higher capacity and superior cycle characteristics than a battery using a conventional carbon material as a negative electrode material. SOLUTION: The negative electrode material is a composite particle in which the whole or a part of the periphery of a core particle composed of a solid phase A is coated with a solid phase B, wherein the solid phase A contains tin as a constituent element, Is selected from the group consisting of tin, which is a constituent element of the solid phase A, and a group 2 element, a transition element, a group 12, a group 13 element, and a group 14 element excluding carbon except for the above-mentioned constituent elements. Using a material that is a solid solution with at least one element or an intermetallic compound, having a nuclear magnetic resonance signal of lithium occluded in the negative electrode material in the range of −10 to 40 ppm with respect to lithium chloride, and − 10-4p
A non-aqueous electrolyte secondary battery is characterized by having at least one signal in the pm range.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池の負極材料の改良により充放電容量および充放電サイ
クル寿命などの電気化学特性が改善された、携帯情報端
末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーター
を動力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリット
電気自動車等に用いられる非水電解質二次電池に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a portable information terminal, a portable electronic device, a home, and the like, which have improved electrochemical characteristics such as charge / discharge capacity and charge / discharge cycle life by improving a negative electrode material of a nonaqueous electrolyte secondary battery. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery used for a small power storage device for use, a motorcycle powered by a motor as a power source, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、移動体通信機器、携帯電子機器の
主電源として利用されているリチウム二次電池は、起電
力が高く、高エネルギー密度である特長を有している。
負極材料としてリチウム金属を用いたリチウム二次電池
は、エネルギー密度は高いが、充電時に負極にデンドラ
イトが析出し、充放電を繰り返すことによりセパレータ
を突き破って正極側に達し、内部短絡を起こす恐れがあ
った。また、析出したデンドライトは比表面積が大きい
ため反応活性度が高く、その表面で電解液中の溶媒と反
応して電子伝導性に欠いた固体電解質的な界面皮膜を形
成する。そのため電池の内部抵抗が高くなったり、電子
伝導のネットワークから孤立した粒子が存在するように
なり、これらが充放電効率を低下させる要因となってい
る。これらの理由で負極材料としてリチウム金属を用い
たリチウム二次電池は、低い信頼性、および短いサイク
ル寿命に問題があった。2. Description of the Related Art In recent years, lithium secondary batteries used as main power sources for mobile communication devices and portable electronic devices have the characteristics of high electromotive force and high energy density.
A lithium secondary battery using lithium metal as the negative electrode material has a high energy density, but dendrites are deposited on the negative electrode during charging, and may repeatedly break through the separator to reach the positive electrode side by repeated charging and discharging, causing an internal short circuit. there were. Further, the precipitated dendrite has a high specific activity because of its large specific surface area, and reacts with the solvent in the electrolytic solution on its surface to form a solid electrolyte interface film lacking electron conductivity. For this reason, the internal resistance of the battery is increased, and particles isolated from the electron conduction network are present, and these are factors that lower the charge / discharge efficiency. For these reasons, lithium secondary batteries using lithium metal as the negative electrode material have problems with low reliability and short cycle life.
【0003】現在、リチウム金属に替わる負極材料とし
て、リチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料を使用
し実用化に至っている。通常、炭素材料負極には金属リ
チウムは析出しないため、デンドライトによる内部短絡
の問題はない。しかし、炭素材料の一つである黒鉛の理
論容量は372mAh/gであり、Li金属単体の理論
容量の10分の1程度と少ない。At present, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions is used as a negative electrode material instead of lithium metal, and has been put to practical use. Normally, metallic lithium does not precipitate on the carbon material negative electrode, so there is no problem of internal short circuit due to dendrite. However, the theoretical capacity of graphite, which is one of the carbon materials, is 372 mAh / g, which is as small as about 1/10 of the theoretical capacity of Li metal alone.
【0004】他の負極材料として、リチウムと化合物を
形成する単体金属材料および単体非金属材料が知られて
いる。例えば、スズ(Sn)のリチウムを最も含む化合
物の組成式は、それぞれLi22Sn5であり、この範囲
では金属リチウムは通常析出しないため、デンドライト
による内部短絡の問題はない。そして、これら化合物と
各単体材料との間の電気化学容量は、それぞれ993m
Ahであり、いずれも黒鉛の理論容量よりも大きい。As other negative electrode materials, a simple metal material and a simple nonmetal material which form a compound with lithium are known. For example, the compound formula of tin (Sn) containing the most lithium is Li 22 Sn 5 , and metallic lithium does not usually precipitate in this range, so there is no problem of internal short circuit due to dendrite. The electrochemical capacity between these compounds and each single material is 993 m
Ah, both of which are larger than the theoretical capacity of graphite.
【0005】またリチウムと化合物を形成する単体金属
材料および単体非金属材料の他に化合物負極材料とし
て、特開平7−240201号公報には遷移元素からな
る非鉄金属の珪化物が、特開平9−63651号公報に
は4B族元素及びP、Sbの少なくとも一つを含む金属
間化合物からなり、その結晶構造がCaF2型、ZnS
型、AlLiSi型のいずれかからなる負極材料などが
提案されている。また、特開平10−208741号公
報に負極材料に吸蔵されたリチウムの核磁気共鳴シグナ
ルの範囲の提案がされている。In addition to a simple metal material and a simple non-metal material which form a compound with lithium, as a compound negative electrode material, a non-ferrous metal silicide comprising a transition element is disclosed in JP-A-7-240201. No. 63651 discloses an intermetallic compound containing a Group 4B element and at least one of P and Sb, and has a crystal structure of CaF 2 type, ZnS
A negative electrode material or the like made of any one of a metal mold and an AlLiSi mold has been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-208741 proposes a range of nuclear magnetic resonance signals of lithium occluded in a negative electrode material.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような炭素材料よりも高容量の負極材料には、それぞれ
以下に示すような課題がある。However, the negative electrode materials having higher capacities than the above-mentioned carbon materials have the following problems, respectively.
【0007】リチウムと化合物を形成する単体金属材料
および単体非金属材料の負極材料は共通して、炭素負極
材料にくらべて充放電サイクル特性が悪い。その理由は
定かでないが以下のように考えている。[0007] A single metal material and a single nonmetallic negative electrode material which form a compound with lithium commonly have poor charge / discharge cycle characteristics as compared with a carbon negative electrode material. The reason is not clear, but I think as follows.
【0008】例えばスズは結晶学的な単位格子(正方
晶、空間群I41/amd)に4個のスズ原子を含んで
いる。格子定数a=0.5820nm、c=0.317
5nmから換算して、単位格子体積は0.1075nm
3であり、スズ原子1個の占める体積は26.9×10
-3nm3である。スズ−リチウム二元系の相図から判断
して、室温におけるリチウムとの電気化学的な化合物形
成では、その反応の初期にスズと化合物Li2Sn5との
2相が共存しているものと考えられる。Li2Sn5の結
晶学的な単位格子(正方晶、空間群P4/mbm)には
10個のスズ原子が含まれている。その格子定数a=
1.0274nm、c=0.3125nmから換算し
て、単位格子体積は0.32986nm3であり、スズ
原子1個あたりの体積(単位格子体積を単位格子中のス
ズ原子数で除いた値)は33.0×10-3nm3であ
る。この値からすると、スズから化合物Li2Sn5にな
るにあたって、材料の体積が1.23倍に膨張すること
になる。更に電気化学的なリチウムとの化合物形成反応
が進行すると、最終的に最もリチウムを多く含む化合物
Li22Sn5を生じる。Li22Sn5の結晶学的な単位格
子(立方晶、空間群F23)には80個のスズ原子が含
まれている。その格子定数a=1.978nmから換算
して、単位格子体積は7.739nm3であり、スズ原
子1個あたりの体積(単位格子体積を単位格子中のスズ
原子数で除いた値)は96.7×10-3nm 3である。
この値は単体スズの3.59倍であり、材料は大きく膨
張する。For example, tin is a crystallographic unit cell (square
Crystal, space group I41/ Amd) contains 4 tin atoms
I have. Lattice constant a = 0.5820 nm, c = 0.317
Converted from 5 nm, the unit cell volume is 0.1075 nm
ThreeAnd the volume occupied by one tin atom is 26.9 × 10
-3nmThreeIt is. Determined from tin-lithium binary phase diagram
To form an electrochemical compound with lithium at room temperature
In the synthesis, tin and the compound LiTwoSnFiveWith
It is considered that the two phases coexist. LiTwoSnFiveResult
The crystallographic unit cell (tetragonal, space group P4 / mbm)
Contains 10 tin atoms. The lattice constant a =
1.0274nm, c = 0.3125nm
And the unit cell volume is 0.32986 nmThreeAnd tin
Volume per atom (unit cell volume is defined as
Is 33.0 × 10-3nmThreeIn
You. Based on this value, the compound Li can be converted from tin to LiTwoSnFiveNana
The volume of the material expands 1.23 times
become. Further electrochemical compound formation reaction with lithium
Progresses, eventually the compound containing the most lithium
Litwenty twoSnFiveIs generated. Litwenty twoSnFiveCrystallographic unit case of
Child (cubic, space group F23) contains 80 tin atoms
It is rare. Converted from its lattice constant a = 1.978 nm
The unit cell volume is 7.739 nmThreeAnd Suzuhara
Volume per child (unit cell volume is tin in unit cell
(Excluding the number of atoms) is 96.7 × 10-3nm ThreeIt is.
This value is 3.59 times that of tin alone, and the material expands significantly.
Stretch.
【0009】このようにスズは充放電反応による負極材
料の体積変化が大きく、また体積差の大きな2つの相が
共存する状態の変化を繰り返すことにより、材料に亀裂
を生じ、粒子が微細化するものと考えられる。微細化し
た材料は、粒子間に空間が生じ、電子伝導ネットワーク
が分断され、電気化学的な反応に関与できない部分が増
加し、充放電容量が低下するものと考えられる。As described above, tin undergoes a large change in the volume of the negative electrode material due to the charge / discharge reaction, and repetition of a change in a state in which two phases having a large volume difference coexist causes cracks in the material and fine particles. It is considered something. It is considered that in the miniaturized material, a space is generated between particles, the electron conduction network is divided, a portion that cannot participate in an electrochemical reaction increases, and the charge / discharge capacity decreases.
【0010】すなわちリチウムと化合物を形成する単体
金属材料および単体非金属材料の負極材料に共通した大
きな体積変化と、これによる組織変化が、炭素負極材料
にくらべて充放電サイクル特性が悪い理由であると推察
している。That is, the large volume change common to the negative electrode materials of a simple metal material and a simple non-metal material forming a compound with lithium and the structural change due to this are the reasons why the charge / discharge cycle characteristics are poor as compared with the carbon negative electrode material. I guess.
【0011】一方、上述の単体材料と異なり、遷移元素
からなる非鉄金属の珪化物や4B族元素及びP、Sbの
少なくとも一つを含む金属間化合物からなり、その結晶
構造がCaF2型、ZnS型、AlLiSi型のいずれ
かからなる負極材料などは、サイクル寿命特性の改善さ
れた負極材料としてそれぞれ特開平7−240201号
公報、特開平9−63651号公報に提案されている。On the other hand, unlike the above-mentioned simple material, it is made of a non-ferrous metal silicide composed of a transition element or an intermetallic compound containing at least one of Group 4B elements and P and Sb, and its crystal structure is CaF 2 type, ZnS A negative electrode material of any one of the negative electrode type and the AlLiSi type has been proposed as a negative electrode material having improved cycle life characteristics in JP-A-7-240201 and JP-A-9-63651, respectively.
【0012】特開平7−240201号公報に示された
遷移元素からなる非鉄金属の珪化物負極材料を用いた電
池は実施例と比較例に示された1サイクル目、50サイ
クル目、100サイクル目の電池容量から、リチウム金
属負極材料と比較して充放電サイクル特性は改善されて
いるが、天然黒鉛負極材料と比較して電池容量は最大で
も12%程度しか増加していない。よって、その明細書
には明言されていないが、遷移元素からなる非鉄金属の
珪化物負極材料は黒鉛負極材料に比べて大幅な容量増加
は実施されていないと思われる。Batteries using a non-ferrous metal silicide negative electrode material comprising a transition element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-240201 are described in Examples and Comparative Examples at the first cycle, the 50th cycle, and the 100th cycle. Although the charge / discharge cycle characteristics are improved as compared with the lithium metal negative electrode material, the battery capacity is increased by only about 12% at the maximum as compared with the natural graphite negative electrode material. Therefore, although not explicitly stated in the specification, it is considered that the non-ferrous metal silicide negative electrode material composed of a transition element has not been significantly increased in capacity as compared with the graphite negative electrode material.
【0013】また、特開平9−63651号公報に示さ
れた材料は、その実施例と比較例にLi−Pb合金負極
材料よりも充放電サイクル特性が改善されており、かつ
黒鉛負極材料よりも高容量であることが示されている。
しかし、10〜20サイクルまでの充放電サイクルで放
電容量の減少が著しく、最も良好と思われるMg2Sn
においても約20サイクル後には初期容量の70%程度
に減少している。Further, the materials disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-63651 have improved charge-discharge cycle characteristics as compared with the Li-Pb alloy negative electrode material in Examples and Comparative Examples, and have a higher performance than the graphite negative electrode material. It has been shown to be of high capacity.
However, the discharge capacity was remarkably reduced in the charge / discharge cycles of 10 to 20 cycles, and Mg 2 Sn, which is considered to be the best, was considered.
Also, after about 20 cycles, the capacity is reduced to about 70% of the initial capacity.
【0014】また、特開平10−208741号公報に
示された材料は、種々合金材料に吸蔵されたリチウムの
核磁気共鳴シグナルが5〜40ppmの範囲に生じ、高
エネルギー密度でサイクル寿命の優れた材料を提案して
いる。しかし、サイクル寿命に於いて、正極にLiCo
O2を用いた場合でも372サイクルで、容量が最大容
量の70%まで低下してしまう。The materials disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-208741 have a nuclear magnetic resonance signal of lithium absorbed in various alloy materials in the range of 5 to 40 ppm, have a high energy density and an excellent cycle life. Suggesting material. However, in the cycle life, LiCo
Even if O 2 is used, the capacity is reduced to 70% of the maximum capacity in 372 cycles.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明は、固相Aからなる核粒子
の周囲の全面または一部を、固相Bによって被覆した複
合粒子で、前記固相Aはスズを構成元素として含み、前
記固相Bは固相Aの構成元素であるスズと、前記構成元
素を除いて、周期表の2族元素、遷移元素、12族元
素、13族元素、ならびに炭素を除く14族元素からな
る群から選ばれた少なくとも一種の元素との固溶体また
は金属間化合物である材料を用いることで固相Aにより
高容量、かつ固相Bが固相Aの充放電で起きる膨張・収
縮を抑える役割を担うことで充放電サイクル特性の優れ
た負極材料を提供し、更に、負極材料に吸蔵されたリチ
ウムの核磁気共鳴シグナルが塩化リチウム基準に対して
−10〜40ppmの範囲に生じ、かつ−10〜4pp
mにメインシグナルをもつこと、または−10〜0pp
mのメインシグナルが、10〜20ppmに現れるシグ
ナルの1〜10倍の強度であることを特徴とすることで
従来の課題を解決することを目的としている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is a composite particle in which the entire surface or a part of a core particle composed of a solid phase A is coated with a solid phase B, wherein the solid phase A contains tin as a constituent element. The solid phase B is a group consisting of tin, which is a constituent element of the solid phase A, and a group 2 element, a transition element, a group 12 element, a group 13 element, and a group 14 element excluding carbon except for the above-mentioned constituent elements. By using a material which is a solid solution or an intermetallic compound with at least one element selected from the group consisting of: a solid phase A having a higher capacity, and a solid phase B having a role of suppressing expansion and contraction caused by charging and discharging of the solid phase A. This provides a negative electrode material having excellent charge / discharge cycle characteristics, furthermore, a nuclear magnetic resonance signal of lithium occluded in the negative electrode material is generated in a range of -10 to 40 ppm with respect to lithium chloride, and -10 to 4 pp
m has a main signal, or -10 to 0 pp
It is an object of the present invention to solve the conventional problem by being characterized in that the main signal of m is 1 to 10 times the intensity of the signal appearing at 10 to 20 ppm.
【0016】本発明の負極材料で固相Aは高容量のスズ
を構成元素として含むことから主として充放電容量の高
容量化に寄与しているものと考えられる。また固相Aか
らなる核粒子の周囲の全面または一部を被覆している固
相Bは充放電サイクル特性の改善に寄与しており、固相
Bに含有されるリチウム量は、通常、金属、固溶体、金
属間化合物、それぞれ単独の場合より少ない。Since the solid phase A of the negative electrode material of the present invention contains high-capacity tin as a constituent element, it is considered that the solid-phase A mainly contributes to an increase in the charge / discharge capacity. Further, the solid phase B covering the whole or a part of the periphery of the core particle composed of the solid phase A contributes to the improvement of the charge / discharge cycle characteristics, and the amount of lithium contained in the solid phase B is usually , Solid solution, and intermetallic compound, respectively, are less than in the case of single use.
【0017】そして、この材料とリチウムが反応する
と、リチウムは共有結合的またはイオン的に存在する。
共有結合的に存在するリチウムは7Li核磁気共鳴シグ
ナルで10〜20ppm範囲に現れ、その存在サイトを
“Xサイト”とする。またイオン的に存在するリチウム
は、7Li核磁気共鳴シグナルで−10〜40ppm範
囲に現れ、その存在サイトを“Yサイト”とする。When lithium reacts with this material, lithium exists covalently or ionically.
Lithium covalently present appears in the range of 10 to 20 ppm in the 7 Li nuclear magnetic resonance signal, and its existing site is designated as “X site”. Further, lithium ionically present appears in the range of -10 to 40 ppm in a 7 Li nuclear magnetic resonance signal, and its existing site is defined as a “Y site”.
【0018】Yサイトは、一部不可逆要因に関係するシ
グナルを含む。これは一般にカーボン系においてみられ
るがわずかである。[0018] The Y site contains a signal related in part to the irreversible factor. This is generally found in carbon systems but is slight.
【0019】このように可逆なリチウムサイトX、Yの
存在量が多ければ、高容量で優れたサイクル特性を得る
ことができる。つまり充電状態において7Li核磁気共
鳴シグナルが、−10〜40ppmの範囲に現れ、かつ
−10〜4ppmにも現れることで、Xサイト、Yサイ
ト両方が存在することで高容量、優れたサイクル特性を
実現できる。If the reversible lithium sites X and Y are present in a large amount, high capacity and excellent cycle characteristics can be obtained. That is, in the charged state, the 7 Li nuclear magnetic resonance signal appears in the range of -10 to 40 ppm, and also appears in the range of -10 to 4 ppm, so that both the X site and the Y site are present, so that high capacity and excellent cycle characteristics are obtained. Can be realized.
【0020】さらに、Yサイトの存在を示す−10〜4
ppmに現れるシグナルが、Xサイトの存在を示す10
〜20ppmに現れるシグナルの1〜10倍の強度であ
ればより高容量化される。Further, -10 to 4 indicating the presence of the Y site
The signal appearing in ppm indicates the presence of the X site 10
If the intensity is 1 to 10 times that of the signal appearing at 20 ppm, the capacity is further increased.
【0021】本特許は、本負極材料に吸蔵されたリチウ
ムの存在状態を、イオン的な場合と共有結合的な場合の
存在比率を、7Li核磁気共鳴シグナルで限定すること
により、高容量でかつサイクル特性に優れた材料を提供
するものである。[0021] The present patent the presence state of lithium occluded in Honmakekyoku material, the existence ratio of covalent if the case ionically, by limiting in 7 Li nuclear magnetic resonance signals, a high capacity Further, the present invention provides a material having excellent cycle characteristics.
【0022】よって高容量で優れたサイクル特性を示す
ために、充電状態において7Li核磁気共鳴シグナル
は、イオン的状態と共有結合状態が混在していることを
示す−10〜40ppmの範囲に現れ、かつ高容量をも
たらすイオン的状態のリチウムが存在することを示す−
10〜4ppmにシグナルが現れることがよい。さらに
イオン的なリチウム状態を示す−10〜4ppmに生じ
るシグナルが、共有結合的なリチウム状態を示す10〜
20ppmに現れるシグナルの1〜10倍の強度であれ
ば、より高容量化される。Thus, in order to exhibit high capacity and excellent cycle characteristics, the 7 Li nuclear magnetic resonance signal in the charged state appears in the range of -10 to 40 ppm indicating that the ionic state and the covalent bond state are mixed. And the presence of lithium in an ionic state leading to high capacity-
It is preferable that a signal appears at 10 to 4 ppm. Further, a signal occurring at -10 to 4 ppm indicating an ionic lithium state is 10 to 10 indicating a covalent lithium state.
If the intensity is 1 to 10 times that of the signal appearing at 20 ppm, the capacity will be higher.
【0023】本発明に用いられる正極及び負極は、リチ
ウムイオンを電気化学的かつ可逆的に挿入・放出できる
正極活物質や負極材料に導電剤、結着剤等を含む合剤層
を集電体の表面に塗着して作製されたものである。The positive electrode and the negative electrode used in the present invention are composed of a positive electrode active material capable of electrochemically and reversibly inserting and releasing lithium ions and a mixture layer containing a conductive agent, a binder and the like in a negative electrode material. It was prepared by coating on the surface of a.
【0024】本発明で用いられる負極材料は、固相Aか
らなる核粒子の周囲の全面または一部を、固相Bによっ
て被覆した複合粒子で、前記固相Aはスズを構成元素と
して含み、前記固相Bは固相Aの構成元素であるスズ
と、前記構成元素を除いて、周期表の2族元素、遷移元
素、12族、13族元素、ならびに炭素を除く14族元
素からなる群から選ばれた少なくとも一種の元素との固
溶体、または金属間化合物である材料(以下、“複合粒
子”と呼ぶ)である。The negative electrode material used in the present invention is a composite particle in which the whole or a part of the periphery of the core particle composed of the solid phase A is coated with the solid phase B, and the solid phase A contains tin as a constituent element. The solid phase B is a group consisting of tin, which is a constituent element of the solid phase A, and a group 2 element, a transition element, a group 12, a group 13 element, and a group 14 element excluding carbon, other than the above constituent elements. And a material that is a solid solution with at least one element selected from the group consisting of: or an intermetallic compound (hereinafter, referred to as “composite particles”).
【0025】本発明に用いられる複合粒子の製造方法の
一つとしては、複合粒子を構成する各元素の仕込み組成
分の溶融物を、乾式噴霧法、湿式噴霧法、ロール急冷法
及び回転電極法などで急冷、凝固させ、その凝固物を、
仕込み組成から決まる固溶体または金属間化合物の固相
線温度より低い温度で熱処理するという方法がある。溶
融物の急冷凝固により、核粒子として固相A粒子、そし
てその固相A粒子の周囲の全面または一部を被覆する固
相Bを析出させ、その後の熱処理により、各固相A、B
の均一性を高めることを目的にしているが熱処理をしな
い場合でも、請求項1記載の複合粒子を得ることができ
る。また上記冷却方法以外の方法においても十分に冷却
可能な方法であれば用いることができる。As one of the methods for producing the composite particles used in the present invention, a melt of the charged composition of each element constituting the composite particles is prepared by a dry spray method, a wet spray method, a roll quenching method and a rotating electrode method. Rapid cooling and solidification by such as
There is a method of performing heat treatment at a temperature lower than the solidus temperature of the solid solution or the intermetallic compound determined by the charged composition. By rapid solidification of the melt, solid phase A particles as core particles and solid phase B covering the entire surface or a part of the periphery of the solid phase A particles are precipitated.
The purpose of the present invention is to increase the uniformity of the composite particles, but the composite particles according to claim 1 can be obtained even without heat treatment. In addition, any method other than the above-mentioned cooling method can be used as long as it can sufficiently cool.
【0026】その他の製造方法としては、固相Aの粉末
の表面に、固相Bを形成するのに必要な固相Aに含まれ
る元素以外の元素からなる付着層を形成させ、それを、
仕込み組成から決まる固溶体または金属間化合物の固相
線温度より低い温度で熱処理するという方法がある。こ
の熱処理により、固相A中の成分元素が付着層に拡散し
て、被覆層として固相Bが形成される。この付着層の形
成方法としては、メッキ法またはメカニカルアロイング
法などによって行うことができる。メカニカルアロイン
グ法においては熱処理を必要としなくても良い。その
他、付着層を形成可能な方法であれば用いることができ
る。As another manufacturing method, an adhesion layer made of an element other than the elements contained in the solid phase A necessary for forming the solid phase B is formed on the surface of the powder of the solid phase A,
There is a method of performing heat treatment at a temperature lower than the solidus temperature of the solid solution or the intermetallic compound determined by the charged composition. By this heat treatment, the component elements in the solid phase A diffuse into the adhesion layer, and the solid phase B is formed as a coating layer. The adhesion layer can be formed by a plating method or a mechanical alloying method. In the mechanical alloying method, heat treatment may not be required. In addition, any method capable of forming an adhesion layer can be used.
【0027】本発明に用いられる負極用導電剤は、電子
伝導性材料であれば何でもよい。例えば、天然黒鉛(鱗
片状黒鉛など)、人造黒鉛、膨張黒鉛などのグラファイ
ト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャ
ンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラッ
ク、サーマルブラック等のカ−ボンブラック類、炭素繊
維、金属繊維などの導電性繊維類、銅、ニッケル等の金
属粉末類およびポリフェニレン誘導体などの有機導電性
材料などを単独又はこれらの混合物として含ませること
ができる。これらの導電剤のなかで、人造黒鉛、アセチ
レンブラック、炭素繊維が特に好ましい。導電剤の添加
量は、特に限定されないが、負極材料に対して1〜50
重量%が好ましく、特に1〜30重量%が好ましい。ま
た本発明の負極材料はそれ自身電子伝導性を有するた
め、導電材を添加しなくても電池として機能させること
は可能である。The negative electrode conductive agent used in the present invention may be any material as long as it is an electron conductive material. For example, graphites such as natural graphite (flaky graphite etc.), artificial graphite, expanded graphite, carbon blacks such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, carbon fibers, Conductive fibers such as metal fibers, metal powders such as copper and nickel, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives can be included alone or as a mixture thereof. Among these conductive agents, artificial graphite, acetylene black and carbon fiber are particularly preferred. The addition amount of the conductive agent is not particularly limited, but may be 1 to 50 with respect to the negative electrode material.
% By weight, and particularly preferably 1 to 30% by weight. Further, since the negative electrode material of the present invention has electronic conductivity itself, it can function as a battery without adding a conductive material.
【0028】本発明に用いられる負極用結着剤として
は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよ
い。本発明において好ましい結着剤は、例えば、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ス
チレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロ
トリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロト
リフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン
−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テ
トラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリ
フルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニ
リデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチ
ルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、
エチレン−アクリル酸共重合体または前記材料の(Na
+)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体ま
たは前記材料の(Na+)イオン架橋体、エチレン−ア
クリル酸メチル共重合体または前記材料の(Na+)イ
オン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体ま
たは前記材料の(Na+)イオン架橋体を挙げる事がで
き、これらの材料を単独又は混合物として用いることが
できる。またこれらの材料の中でより好ましい材料は、
スチレンブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン、エチ
レン−アクリル酸共重合体または前記材料の(Na+)
イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体または
前記材料の(Na+)イオン架橋体、エチレン−アクリ
ル酸メチル共重合体または前記材料の(Na+)イオン
架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体または
前記材料の(Na+)イオン架橋体である。The binder for the negative electrode used in the present invention may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Preferred binders in the present invention include, for example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexa Fluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetra Fluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene Polymer, ethylene - chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride - hexafluoropropylene - tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride - perfluoromethyl vinyl ether - tetrafluoroethylene copolymer,
Ethylene-acrylic acid copolymer or (Na
+ ) Ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl methacrylate Copolymers or (Na + ) ion crosslinked products of the above materials can be mentioned, and these materials can be used alone or as a mixture. Further, a more preferable material among these materials is
Styrene butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, ethylene-acrylic acid copolymer or (Na + )
Ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl methacrylate copolymer It is a combined or (Na + ) ion crosslinked product of the above materials.
【0029】本発明に用いられる負極用集電体として
は、構成された電池において化学変化を起こさない電子
伝導体であれば何でもよい。例えば、材料としてステン
レス鋼、ニッケル、銅、チタン、炭素、導電性樹脂など
の他に、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル
あるいはチタンを処理させたものなどが用いられる。特
に、銅あるいは銅合金が好ましい。これらの材料の表面
を酸化して用いることもできる。また、表面処理により
集電体表面に凹凸を付けることが望ましい。形状は、フ
ォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチングさ
れたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体
などが用いられる。厚みは、特に限定されないが、1〜
500μmのものが用いられる。As the current collector for the negative electrode used in the present invention, any collector may be used as long as it does not cause a chemical change in the constructed battery. For example, in addition to stainless steel, nickel, copper, titanium, carbon, conductive resin, and the like, a material obtained by treating the surface of copper or stainless steel with carbon, nickel, or titanium is used. Particularly, copper or a copper alloy is preferable. The surface of these materials can be oxidized and used. In addition, it is desirable to make the current collector surface uneven by surface treatment. As the shape, in addition to a foil, a film, a sheet, a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like are used. The thickness is not particularly limited, but 1 to
Those having a size of 500 μm are used.
【0030】本発明に用いられる正極材料には、リチウ
ム含有または非含有の化合物を用いることができる。例
えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、L
ixCoyNi1-yO2、LixCoyM1-yOz、LixNi
1-yMyOz、LixMn2O4、LixMn2-yMyO4(M=
Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、C
u、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、Bのうち少なくと
も一種)、(ここでx=0〜1.2、y=0〜0.9、
z=2.0〜2.3)があげられる。ここで、上記のx
値は、充放電開始前の値であり、充放電により増減す
る。ただし、遷移金属カルコゲン化物、バナジウム酸化
物およびそのリチウム化合物、ニオブ酸化物およびその
リチウム化合物、有機導電性物質を用いた共役系ポリマ
ー、シェブレル相化合物等の他の正極材料を用いること
も可能である。また、複数の異なった正極材料を混合し
て用いることも可能である。正極活物質粒子の平均粒径
は、特に限定はされないが、1〜30μmであることが
好ましい。As the positive electrode material used in the present invention, a compound containing or not containing lithium can be used. For example, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , L
i x Co y Ni 1-y O 2, Li x Co y M 1-y O z, Li x Ni
1-y M y O z, Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y M y O 4 (M =
Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, C
u, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B) (where x = 0 to 1.2, y = 0 to 0.9,
z = 2.0 to 2.3). Where x
The value is a value before the start of charge / discharge, and increases / decreases due to charge / discharge. However, it is also possible to use other positive electrode materials such as transition metal chalcogenides, vanadium oxides and lithium compounds thereof, niobium oxides and lithium compounds thereof, conjugated polymers using organic conductive substances, and Chevrel phase compounds. . It is also possible to use a mixture of a plurality of different positive electrode materials. The average particle size of the positive electrode active material particles is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 μm.
【0031】本発明で使用される正極用導電剤は、用い
る正極材料の充放電電位において、化学変化を起こさな
い電子伝導性材料であれば何でもよい。例えば、天然黒
鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などのグラファイト
類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャン
ネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、
サーマルブラック等のカ−ボンブラック類、炭素繊維、
金属繊維などの導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミ
ニウム等の金属粉末類、酸化亜鉛、チタン酸カリウムな
どの導電性ウィスカー類、酸化チタンなどの導電性金属
酸化物あるいはポリフェニレン誘導体などの有機導電性
材料などを単独又はこれらの混合物として含ませること
ができる。これらの導電剤のなかで、人造黒鉛、アセチ
レンブラックが特に好ましい。導電剤の添加量は、特に
限定されないが、正極材料に対して1〜50重量%が好
ましく、特に1〜30重量%が好ましい。カーボンやグ
ラファイトでは、2〜15重量%が特に好ましい。The positive electrode conductive agent used in the present invention may be any electronic conductive material which does not cause a chemical change at the charge and discharge potential of the positive electrode material used. For example, graphites such as natural graphite (flaky graphite, etc.), artificial graphite, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black,
Carbon blacks such as thermal black, carbon fiber,
Conductive fibers such as metal fibers, metal powders such as carbon fluoride and aluminum, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives Materials and the like can be included alone or as a mixture thereof. Among these conductive agents, artificial graphite and acetylene black are particularly preferred. The addition amount of the conductive agent is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 1 to 30% by weight based on the positive electrode material. For carbon and graphite, 2 to 15% by weight is particularly preferred.
【0032】本発明に用いられる正極用結着剤として
は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよ
い。本発明に於いて好ましい結着剤は、例えば、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ス
チレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロ
トリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロト
リフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン
−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テ
トラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリ
フルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニ
リデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチ
ルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、
エチレン−アクリル酸共重合体または前記材料の(Na
+)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体ま
たは前記材料の(Na+)イオン架橋体、エチレン−ア
クリル酸メチル共重合体または前記材料の(Na+)イ
オン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体ま
たは前記材料の(Na+)イオン架橋体を挙げる事がで
き、これらの材料を単独又は混合物として用いることが
できる。またこれらの材料の中でより好ましい材料はポ
リフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)である。The binder for the positive electrode used in the present invention may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Preferred binders in the present invention include, for example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene -Hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene -Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene Polymer, ethylene - chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride - hexafluoropropylene - tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride - perfluoromethyl vinyl ether - tetrafluoroethylene copolymer,
Ethylene-acrylic acid copolymer or (Na
+ ) Ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the above material, ethylene-methyl methacrylate Copolymers or (Na + ) ion crosslinked products of the above materials can be mentioned, and these materials can be used alone or as a mixture. Among these materials, more preferred materials are polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE).
【0033】本発明に用いられる正極用集電体として
は、用いる正極材料の充放電電位において化学変化を起
こさない電子伝導体であれば何でもよい。例えば、材料
としてステンレス鋼、アルミニウム、チタン、炭素、導
電性樹脂などの他に、アルミニウムやステンレス鋼の表
面にカーボンあるいはチタンを処理させたものが用いら
れる。特に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が
好ましい。これらの材料の表面を酸化して用いることも
できる。また、表面処理により集電体表面に凹凸を付け
ることが望ましい。形状は、フォイルの他、フィルム、
シート、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質
体、発泡体、繊維群、不織布体の成形体などが用いられ
る。厚みは、特に限定されないが、1〜500μmのも
のが用いられる。The current collector for the positive electrode used in the present invention may be any electronic conductor that does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode material used. For example, in addition to stainless steel, aluminum, titanium, carbon, conductive resin, and the like, a material obtained by treating the surface of aluminum or stainless steel with carbon or titanium is used. Particularly, aluminum or an aluminum alloy is preferable. The surface of these materials can be oxidized and used. In addition, it is desirable to make the current collector surface uneven by surface treatment. The shape is a foil, a film,
A sheet, a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a fiber group, a molded body of a nonwoven fabric, and the like are used. The thickness is not particularly limited, but a thickness of 1 to 500 μm is used.
【0034】電極合剤には、導電剤や結着剤の他、フィ
ラー、分散剤、イオン伝導体、圧力増強剤及びその他の
各種添加剤を用いることができる。フィラーは、構成さ
れた電池において、化学変化を起こさない繊維状材料で
あれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピレ
ン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラ
ス、炭素などの繊維が用いられる。フィラーの添加量は
特に限定されないが、電極合剤に対して0〜30重量%
が好ましい。In the electrode mixture, a filler, a dispersant, an ionic conductor, a pressure enhancer and other various additives can be used in addition to a conductive agent and a binder. As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the configured battery can be used. Usually, fibers such as olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. The addition amount of the filler is not particularly limited, but is 0 to 30% by weight based on the electrode mixture.
Is preferred.
【0035】本発明における負極板と正極板の構成は、
少なくとも正極合剤面の対向面に負極合剤面が存在して
いることが好ましい。The structure of the negative electrode plate and the positive electrode plate in the present invention is as follows.
It is preferable that the negative electrode mixture surface exists at least on the surface opposite to the positive electrode mixture surface.
【0036】本発明に用いられる非水電解質は、溶媒
と、その溶媒に溶解するリチウム塩とから構成されてい
る。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネ−ト
(EC)、プロピレンカ−ボネ−ト(PC)、ブチレン
カーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)
などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネート(D
MC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチ
ルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート
(DPC)などの鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢
酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルな
どの脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ブチロラクトン
等のγ−ラクトン類、1,2−ジメトキシエタン(DM
E)、1,2−ジエトキシエタン(DEE)、エトキシ
メトキシエタン(EME)等の鎖状エーテル類、テトラ
ヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状
エーテル類、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソ
ラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムア
ミド、ジオキソラン、アセトニトリル、プロピルニトリ
ル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエ
ステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、ス
ルホラン、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2−
イミダゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノ
ン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラ
ン誘導体、エチルエーテル、1,3−プロパンサルト
ン、アニソール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピ
ロリドン、などの非プロトン性有機溶媒を挙げることが
でき、これらの一種または二種以上を混合して使用す
る。なかでも環状カーボネートと鎖状カーボネートとの
混合系または環状カーボネートと鎖状カーボネート及び
脂肪族カルボン酸エステルとの混合系が好ましい。The non-aqueous electrolyte used in the present invention comprises a solvent and a lithium salt dissolved in the solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and vinylene carbonate (VC).
Cyclic carbonates such as dimethyl carbonate (D
MC), linear carbonates such as diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dipropyl carbonate (DPC), and aliphatic carboxylic esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate. , Γ-lactones such as γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane (DM
E), chain ethers such as 1,2-diethoxyethane (DEE) and ethoxymethoxyethane (EME), cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolan, formamide, Acetamide, dimethylformamide, dioxolan, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-
Aprotic organic solvents such as imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ethyl ether, 1,3-propanesultone, anisole, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone; Can be used alone or in combination of two or more. Among them, a mixed system of a cyclic carbonate and a chain carbonate or a mixed system of a cyclic carbonate, a chain carbonate and an aliphatic carboxylic acid ester is preferable.
【0037】これらの溶媒に溶解するリチウム塩として
は、例えばLiClO4、LiBF4、LiPF6、Li
AlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCl、Li
CF3SO3、LiCF3CO2、Li(CF3SO2)2、
LiAsF6、LiN(CF3SO2)2、LiB10C
l10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、Li
Br、LiI、クロロボランリチウム、四フェニルホウ
酸リチウム、イミド類等を挙げることができ、これらを
使用する電解液等に単独又は二種以上を組み合わせて使
用することができるが、特にLiPF6を含ませること
がより好ましい。Examples of lithium salts dissolved in these solvents include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 and Li
AlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, Li
CF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 ,
LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 C
l 10 , lithium lower aliphatic carboxylate, LiCl, Li
Br, LiI, chloroborane lithium, there may be mentioned lithium tetraphenylborate, and imides like, can be used alone or in combination of two or more in the electrolyte solution or the like to use them, in particular free of LiPF 6 More preferably.
【0038】本発明における特に好ましい非水電解質
は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート
を少なくとも含み、支持塩としてLiPF6を含む電解
液である。これら電解質を電池内に添加する量は、特に
限定されないが、正極材料や負極材料の量や電池のサイ
ズによって必要量を用いることができる。支持電解質の
非水溶媒に対する溶解量は、特に限定されないが、0.
2〜2mol/lが好ましい。特に、0.5〜1.5m
ol/lとすることがより好ましい。A particularly preferred non-aqueous electrolyte in the present invention is an electrolyte containing at least ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate and LiPF 6 as a supporting salt. The amount of these electrolytes to be added to the battery is not particularly limited, but a required amount can be used depending on the amounts of the positive electrode material and the negative electrode material and the size of the battery. The amount of the supporting electrolyte dissolved in the nonaqueous solvent is not particularly limited.
2-2 mol / l is preferred. In particular, 0.5-1.5m
ol / l is more preferable.
【0039】また、電解液の他に次の様な固体電解質も
用いることができる。固体電解質としては、無機固体電
解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質に
は、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく
知られている。なかでも、Li4SiO4、Li4SiO4
−LiI−LiOH、xLi3PO4−(1−x)Li4S
iO4、Li2SiS3、Li3PO4−Li2S−Si
S2、硫化リン化合物などが有効である。有機固体電解
質では、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピ
レンオキサイド、ポリホスファゼン、ポリアジリジン、
ポリエチレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンなど
やこれらの誘導体、混合物、複合体などのポリマー材料
が有効である。In addition to the electrolytic solution, the following solid electrolyte can be used. Solid electrolytes are classified into inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes. Well-known inorganic solid electrolytes include nitrides, halides, and oxyacid salts of Li. Among them, Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4
-LiI-LiOH, xLi 3 PO 4 - (1-x) Li 4 S
iO 4, Li 2 SiS 3, Li 3 PO 4 -Li 2 S-Si
S 2 and a phosphorus sulfide compound are effective. In the organic solid electrolyte, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polyaziridine,
Polymer materials such as polyethylene sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, and derivatives, mixtures, and composites thereof are effective.
【0040】さらに、放電や充放電特性を改良する目的
で、他の化合物を電解質に添加することも有効である。
例えば、トリエチルフォスファイト、トリエタノールア
ミン、環状エーテル、エチレンジアミン、n−グライ
ム、ピリジン、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼ
ン誘導体、クラウンエーテル類、第四級アンモニウム
塩、エチレングリコールジアルキルエーテル等を挙げる
ことができる。It is also effective to add another compound to the electrolyte for the purpose of improving the discharge and charge / discharge characteristics.
For example, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, pyridine, hexaphosphoric triamide, nitrobenzene derivative, crown ethers, quaternary ammonium salt, ethylene glycol dialkyl ether and the like can be mentioned.
【0041】本発明に用いられるセパレータとしては、
大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持ち、
絶縁性の微多孔性薄膜が用いられる。また、一定温度以
上で孔を閉塞し、抵抗をあげる機能を持つことが好まし
い。耐有機溶剤性と疎水性からポリプロピレン、ポリエ
チレンなどの単独又は組み合わせたオレフィン系ポリマ
ーあるいはガラス繊維などからつくられたシートや不織
布または織布が用いられる。セパレータの孔径は、電極
シートより脱離した正負極材料、結着剤、導電剤が透過
しない範囲であることが望ましく、例えば、0.01〜
1μmであるものが望ましい。セパレータの厚みは、一
般的には、10〜300μmが用いられる。また、空孔
率は、電子やイオンの透過性と素材や膜圧に応じて決定
されるが、一般的には30〜80%であることが望まし
い。As the separator used in the present invention,
Has a large ion permeability, has a predetermined mechanical strength,
An insulating microporous thin film is used. Further, it is preferable to have a function of closing a hole at a certain temperature or higher to increase resistance. Sheets, nonwoven fabrics or woven fabrics made from olefin polymers such as polypropylene and polyethylene alone or in combination or glass fibers are used because of their organic solvent resistance and hydrophobicity. The pore diameter of the separator is desirably in a range in which the positive and negative electrode materials detached from the electrode sheet, the binder, and the conductive agent do not pass.
A thickness of 1 μm is desirable. Generally, the thickness of the separator is 10 to 300 μm. The porosity is determined according to the electron and ion permeability, the material, and the film pressure, but is generally preferably 30 to 80%.
【0042】また、ポリマー材料に、溶媒とその溶媒に
溶解するリチウム塩とから構成される有機電解液を吸収
保持させたものを正極合剤、負極合剤に含ませ、さらに
有機電解液を吸収保持するポリマーからなる多孔性のセ
パレータを正極、負極と一体化した電池を構成すること
も可能である。このポリマー材料としては、有機電解液
を吸収保持できるものであればよいが、特にフッ化ビニ
リデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体が好まし
い。電池の形状はコイン型、ボタン型、シート型、積層
型、円筒型、偏平型、角型、電気自動車等に用いる大型
のものなどいずれにも適用できる。Further, a mixture of a polymer material and an organic electrolytic solution composed of a solvent and a lithium salt dissolved in the solvent is absorbed and held in the positive electrode mixture and the negative electrode mixture, and the organic electrolytic solution is further absorbed. It is also possible to configure a battery in which a porous separator made of a retained polymer is integrated with a positive electrode and a negative electrode. As the polymer material, any material can be used as long as it can absorb and hold an organic electrolytic solution, and a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene is particularly preferable. The shape of the battery can be any of a coin type, a button type, a sheet type, a laminated type, a cylindrical type, a flat type, a square type, and a large type used for electric vehicles.
【0043】また、本発明の非水電解質二次電池は、携
帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、
自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に
用いることができるが、特にこれらに限定されるわけで
はない。Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used for a portable information terminal, a portable electronic device, a small household power storage device,
The present invention can be used for a motorcycle, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and the like, but is not particularly limited thereto.
【0044】[0044]
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
【0045】負極材料の製造方法 (表1)に本実施例で用いた負極材料(材料A〜材料
G)の固相Aと固相Bの成分(単体元素、金属間化合
物、固溶体)、仕込み時の元素比率、溶融温度、および
固相線温度を示す。本実施例で以下に具体的な製造方法
を示す。Method for manufacturing negative electrode material (Table 1) Components (solid element, intermetallic compound, solid solution) of solid phase A and solid phase B of negative electrode material (material A to material G) used in this Example Show the element ratio, melting temperature, and solidus temperature at the time. In this embodiment, a specific manufacturing method will be described below.
【0046】負極材料を構成する各元素の粉体またはブ
ロックを、(表1)に示す仕込み比率で溶解槽に投入
し、(表1)に示す溶融温度で溶解し、その溶融物をロ
ール急冷法で急冷、凝固させ、凝固物を得た。続いて、
その凝固物を(表1)に示す仕込み組成から決まる固溶
体または金属間化合物の固相線温度より10℃〜50℃
程度低い温度で不活性雰囲気下で20時間熱処理を行っ
た。この熱処理品をボールミルで粉砕し、篩で分級する
ことにより45μm以下の粒子にした材料A〜材料Gを
得た。これらの材料は電子顕微鏡観察結果から固相A粒
子の周囲の全面または一部が固相Bによって被覆さてい
ることが確認できた。Powders or blocks of each element constituting the negative electrode material are charged into a melting tank at a charging ratio shown in (Table 1), melted at a melting temperature shown in (Table 1), and the melt is rapidly cooled by a roll. The mixture was quenched and solidified by a method to obtain a solidified product. continue,
The solidified product is 10 ° C. to 50 ° C. higher than the solid solution temperature of the solid solution or intermetallic compound determined by the charged composition shown in (Table 1).
The heat treatment was performed at a low temperature in an inert atmosphere for 20 hours. The heat-treated product was pulverized by a ball mill and classified by a sieve to obtain materials A to G in particles of 45 μm or less. From these electron microscopic observation results, it was confirmed that the entire surface or a part of the periphery of the solid phase A particles was covered with the solid phase B.
【0047】[0047]
【表1】 [Table 1]
【0048】円筒型電池の製造方法 図1に本発明における円筒型電池の縦断面図を示す。正
極板5及び負極板6がセパレータ7を介して複数回渦巻
状に巻回されて電池ケース1内に収納されている。そし
て、上記正極板5からは正極リード5aが引き出されて
封口板2に接続され、負極板6からは負極リード6aが
引き出されて電池ケース1の底部に接続されている。電
池ケースやリード板は、耐有機電解液性の電子伝導性を
もつ金属や合金を用いることができる。例えば、鉄、ニ
ッケル、チタン、クロム、モリブデン、銅、アルミニウ
ムなどの金属あるいはそれらの合金が用いられる。特
に、電池ケースはステンレス鋼板、Al−Mn合金板を
加工したもの、正極リードはアルミニウム、負極リード
はニッケルが最も好ましい。また、電池ケースには、軽
量化を図るため各種エンジニアリングプラスチックス及
びこれと金属の併用したものを用いることも可能であ
る。8は絶縁リングで極板群4の上下部にそれぞれ設け
られている。そして、電解液を注入し、封口板を用いて
電池缶を形成する。このとき、安全弁を封口板として用
いることができる。安全弁の他、従来から知られている
種々の安全素子を備えつけても良い。例えば、過電流防
止素子として、ヒューズ、バイメタル、PTC素子など
が用いられる。また、安全弁のほかに電池ケースの内圧
上昇の対策として、電池ケースに切込を入れる方法、ガ
スケット亀裂方法あるいは封口板亀裂方法あるいはリー
ド板との切断方法を利用することができる。また、充電
器に過充電や過放電対策を組み込んだ保護回路を具備さ
せるか、あるいは、独立に接続させてもよい。また、過
充電対策として、電池内圧の上昇により電流を遮断する
方式を具備することができる。このとき、内圧を上げる
化合物を合剤の中あるいは電解質の中に含ませることが
できる。内圧を上げる化合物としてはLi2CO3、Li
HCO3、Na2CO3、NaHCO3、CaCO3、Mg
CO3などの炭酸塩などがあげられる。キャップ、電池
ケース、シート、リード板の溶接法は、公知の方法
(例、直流又は交流の電気溶接、レーザー溶接、超音波
溶接)を用いることができる。封口用シール剤は、アス
ファルトなどの従来から知られている化合物や混合物を
用いることができる。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylindrical battery according to the present invention. The positive electrode plate 5 and the negative electrode plate 6 are spirally wound a plurality of times via a separator 7 and housed in the battery case 1. Then, a positive electrode lead 5 a is drawn out from the positive electrode plate 5 and connected to the sealing plate 2, and a negative electrode lead 6 a is drawn out from the negative electrode plate 6 and connected to the bottom of the battery case 1. The battery case and the lead plate can be made of a metal or an alloy having an organic electrolyte resistance and electron conductivity. For example, metals such as iron, nickel, titanium, chromium, molybdenum, copper, and aluminum or alloys thereof are used. In particular, the battery case is preferably formed by processing a stainless steel plate or an Al-Mn alloy plate, the positive electrode lead is most preferably aluminum, and the negative electrode lead is most preferably nickel. For the battery case, various types of engineering plastics and a combination thereof with a metal can be used to reduce the weight. Reference numeral 8 denotes an insulating ring provided on the upper and lower portions of the electrode plate group 4, respectively. Then, an electrolytic solution is injected, and a battery can is formed using the sealing plate. At this time, the safety valve can be used as a sealing plate. In addition to the safety valve, various conventionally known safety elements may be provided. For example, a fuse, a bimetal, a PTC element, or the like is used as the overcurrent prevention element. In addition to the safety valve, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the battery case, a method of making a cut in the battery case, a gasket cracking method, a sealing plate cracking method, or a cutting method with a lead plate can be used. Also, the charger may be provided with a protection circuit incorporating measures for overcharging and overdischarging, or may be connected independently. As a measure against overcharging, a method of interrupting the current by increasing the internal pressure of the battery can be provided. At this time, a compound for increasing the internal pressure can be contained in the mixture or the electrolyte. Compounds that increase the internal pressure include Li 2 CO 3 and Li
HCO 3 , Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , CaCO 3 , Mg
Carbonates such as CO 3 . As a method for welding the cap, the battery case, the sheet, and the lead plate, a known method (eg, DC or AC electric welding, laser welding, ultrasonic welding) can be used. A conventionally known compound or mixture such as asphalt can be used as the sealing agent for closing.
【0049】負極板6は、得られた前記負極材料75重
量%に対し、導電剤である炭素粉末20重量%と結着剤
のポリフッ化ビニリデン樹脂5重量%を混合し、これら
を脱水N−メチルピロリジノンに分散させてスラリーを
作製し、銅箔からなる負極集電体上に塗布し、乾燥後、
圧延して作製した。The negative electrode plate 6 was prepared by mixing 20% by weight of carbon powder as a conductive agent and 5% by weight of polyvinylidene fluoride resin as a binder with respect to 75% by weight of the obtained negative electrode material, and dehydrating the mixture. A slurry is prepared by dispersing in methylpyrrolidinone, coated on a negative electrode current collector made of copper foil, dried,
It was produced by rolling.
【0050】一方、正極板5は、コバルト酸リチウム粉
末85重量%に対し、導電剤の炭素粉末10重量%と結
着剤のポリフッ化ビニリデン樹脂5重量%を混合し、こ
れらを脱水N−メチルピロリジノンに分散させてスラリ
ーを作製し、アルミ箔からなる正極集電体上に塗布し、
乾燥後、圧延して作製した。On the other hand, positive electrode plate 5 is prepared by mixing 10% by weight of carbon powder as a conductive agent and 5% by weight of polyvinylidene fluoride resin as a binder with respect to 85% by weight of lithium cobalt oxide powder, and dehydrated N-methyl. A slurry is prepared by dispersing in pyrrolidinone and applied on a positive electrode current collector made of aluminum foil,
After drying, it was produced by rolling.
【0051】また、有機電解液には、エチレンカーボネ
ートとエチルメチルカーボネートの体積比1:1の混合
溶媒に、LiPF6を1.5mol/l溶解したものを
使用した。As the organic electrolyte, a solution prepared by dissolving 1.5 mol / l of LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 1: 1 was used.
【0052】以上のようにして、(表2)に示す材料A
〜Gを負極に用いた電池A〜Gを作製した。尚、作製し
た円筒型電池は直径18mm、高さ65mmである。こ
れらの電池を100mAの定電流で、まず4.2Vにな
るまで充電した後、100mAの定電流で2.0Vにな
るまで放電する充放電サイクルを繰り返した。また充放
電は20℃の恒温槽の中で行った。As described above, the material A shown in (Table 2)
To G were used as negative electrodes, to produce batteries A to G. In addition, the produced cylindrical battery has a diameter of 18 mm and a height of 65 mm. These batteries were charged at a constant current of 100 mA until the voltage reached 4.2 V, and then a charge / discharge cycle in which the batteries were discharged at a constant current of 100 mA until the voltage reached 2.0 V was repeated. Charge and discharge were performed in a constant temperature bath at 20 ° C.
【0053】尚、充放電は400サイクルまで繰り返し
行い、初期と400サイクル後の放電容量、そして初期
放電容量に対する400サイクル目の放電容量の比を容
量維持率として(表2)に示す。また充電状態の負極材
料の7Li-NMR測定を行い、吸蔵リチウムの核磁気共
鳴シグナルを塩化リチウム基準に対して測定した。シグ
ナルは−10〜40ppmの範囲に複数生じた。(表
2)には、その生じたシグナルの位置と、−10〜4p
pmと10〜20ppm範囲にそれぞれ現れたシグナル
の強度比を示す。ロットばらつきにより同材料に於いて
シグナル位置、強度が異なって現れた。また7Li−N
MRの測定条件は次のとおりである。 装置;VARIAN社製INOVA400。 温度;室温。 測定核;7Li。 試料回転速度;10kHz。 基準物質;LiCl1M。The charge and discharge are repeated up to 400 cycles, and the discharge capacity at the initial stage and after 400 cycles, and the ratio of the discharge capacity at the 400th cycle to the initial discharge capacity are shown in Table 2 as the capacity retention ratio. 7 Li-NMR measurement of the charged negative electrode material was performed, and a nuclear magnetic resonance signal of the stored lithium was measured with respect to lithium chloride. Multiple signals occurred in the range of -10 to 40 ppm. (Table 2) shows the positions of the generated signals and -10 to 4p
pm and the intensity ratio of signals appearing in the range of 10 to 20 ppm. The signal position and intensity differed in the same material due to lot variation. 7 Li-N
The measurement conditions of MR are as follows. Apparatus: INOVA400 manufactured by VARIAN. Temperature; room temperature. Measurement nucleus; 7 Li. Sample rotation speed; 10 kHz. Reference material: LiCl1M.
【0054】[0054]
【表2】 [Table 2]
【0055】材料A〜Gを用いた電池A〜Gにおいて、
負極材料における吸蔵リチウムの示す7Li核磁気共鳴
シグナル位置が、−10〜40ppm範囲に生じ、−1
0〜4ppm範囲に一つもシグナルが生じない場合に於
いて、シグナル位置が全て4ppmより低磁場に生じる
時、400サイクル後の容量維持率は高いが初期容量が
黒鉛負極を用いた電池Tに比べ低く、400サイクル後
の容量も電池Tより低くなる。またシグナルが5ppm
より低磁場と−10ppmより高磁場に生じる時、初期
容量は大きいが400サイクル後の容量維持率は小さ
く、400サイクル後の放電容量は電池Tより小さくな
る。しかしシグナルが−10〜40ppm範囲に生じ、
かつ−10〜4ppm範囲に必ず一つシグナルをもつ場
合では、初期容量が電池Tより大きく、また400サイ
クル後の容量維持率が70%以上ありサイクル後の容量
も電池Tより大きい。In the batteries A to G using the materials A to G,
The 7 Li nuclear magnetic resonance signal position indicated by the stored lithium in the negative electrode material occurs in the range of -10 to 40 ppm,
When no signal is generated in the range of 0 to 4 ppm, when all signal positions are generated in a lower magnetic field than 4 ppm, the capacity retention after 400 cycles is high, but the initial capacity is lower than that of the battery T using a graphite negative electrode. The capacity after 400 cycles is lower than that of the battery T. The signal is 5 ppm
When a lower magnetic field and a higher magnetic field than -10 ppm occur, the initial capacity is large, but the capacity retention after 400 cycles is small, and the discharge capacity after 400 cycles is smaller than that of the battery T. However, the signal occurs in the -10 to 40 ppm range,
In addition, when there is always one signal in the range of -10 to 4 ppm, the initial capacity is larger than that of the battery T, the capacity retention after 400 cycles is 70% or more, and the capacity after the cycle is larger than the battery T.
【0056】さらにイオン性の強いリチウム状態を示す
−10〜4ppmの範囲に生じるシグナルの強度が、共
有結合性の強いリチウム状態を示す10〜20ppmに
現れるシグナルに対して1〜10倍の範囲の場合、40
0サイクル後の容量が最も大きい。Further, the intensity of the signal generated in the range of -10 to 4 ppm indicating a lithium state having a strong ionic property is 1 to 10 times that of the signal appearing at 10 to 20 ppm indicating a lithium state having a strong covalent bond. If 40
The capacity after 0 cycles is the largest.
【0057】このように非水電解質、セパレータ、およ
びリチウムの吸蔵・放出が可能な正極と負極を備えた非
水電解質二次電池において、前記負極は、固相Aからな
る核粒子の周囲の全面または一部を、固相Bによって被
覆した複合粒子で、前記固相Aはスズを構成元素として
含み、前記固相Bは固相Aの構成元素であるスズと、前
記構成元素を除いて、周期表の2族元素、遷移元素、1
2族、13族元素、ならびに炭素を除く14族元素から
なる群から選ばれた少なくとも一種の元素との固溶体、
または金属間化合物である材料を用い、前記負極材料に
吸蔵されたリチウムの核磁気共鳴シグナルが塩化リチウ
ム基準に対して−10〜40ppmの範囲に生じ、かつ
−10〜4ppmの範囲には必ずシグナルを一つ存在す
る場合、高容量で優れたサイクル特性を示し、さらに前
記負極材料に吸蔵されたリチウムの核磁気共鳴シグナル
が塩化リチウム基準に対して、−10〜4ppmの範囲
に生じるシグナルが、10〜20ppmに現れるシグナ
ルの1〜10倍の強度である場合、より高容量で優れた
サイクル特性を示す。In the non-aqueous electrolyte secondary battery including the non-aqueous electrolyte, the separator, and the positive electrode and the negative electrode capable of inserting and extracting lithium, the negative electrode is formed on the entire surface around the core particles composed of solid phase A. Or a part thereof is a composite particle coated with a solid phase B, wherein the solid phase A contains tin as a constituent element, and the solid phase B is tin, which is a constituent element of the solid phase A, except for the constituent elements, Group 2 element of the periodic table, transition element, 1
A solid solution with at least one element selected from the group consisting of Group 2 and Group 13 elements and Group 14 elements excluding carbon;
Alternatively, a material that is an intermetallic compound is used, and a nuclear magnetic resonance signal of lithium occluded in the negative electrode material is generated in a range of −10 to 40 ppm with respect to lithium chloride standard, and a signal is necessarily generated in a range of −10 to 4 ppm. When one is present, shows excellent cycle characteristics with high capacity, furthermore, a signal generated in a nuclear magnetic resonance signal of lithium occluded in the negative electrode material in the range of -10 to 4 ppm with respect to lithium chloride, When the signal intensity is 1 to 10 times the intensity of the signal appearing at 10 to 20 ppm, a higher capacity and superior cycle characteristics are exhibited.
【0058】なお本実施例で用いた負極材料を構成する
元素は、固相Aがスズ(Sn)の場合、2族元素として
Mg、遷移元素としてFeおよびMo、12族元素とし
てZnおよびCd、13族元素としてIn、14族元素
としてPbを用いたが、これら以外の各族の元素を用い
ても同様な効果が得られた。When the solid phase A is tin (Sn), the elements constituting the negative electrode material used in this embodiment are Mg as a Group 2 element, Fe and Mo as a transition element, Zn and Cd as a Group 12 element. Although In was used as the Group 13 element and Pb was used as the Group 14 element, similar effects were obtained by using other Group elements.
【0059】また負極材料構成元素の仕込み比率につい
ては、特に限定されたものではなく、相が2相になり、
1相(固相A)が主にスズを主体とした相で、もう一つ
別の相(固相B)がその周りを一部または全部を被覆す
るような状態になればよく、仕込み組成を特に限定する
ものではない。さらに、相Aは、スズのみからだけでは
なく、各元素以外の元素、例えば、O、C、N、S、C
a、Mg、Al、Fe、W、V、Ti、Cu、Cr、C
o、P等の元素が微量存在している場合も含まれる。相
Bは(表1)に示した固溶体、金属間化合物のみからな
るだけではなく、それぞれの各固溶体、金属間化合物を
構成している元素やそれ以外の元素、例えば、O、C、
N、S、Ca、Mg、Al、Fe、W、V、Ti、C
u、Cr、Co、P等の元素が微量存在している場合も
含まれる。The charge ratio of the constituent elements of the negative electrode material is not particularly limited, and the phases become two phases.
One phase (solid phase A) is a phase mainly composed of tin, and another phase (solid phase B) may partially or entirely cover the periphery thereof. Is not particularly limited. Furthermore, the phase A is not only composed of tin, but also composed of elements other than each element, for example, O, C, N, S, C
a, Mg, Al, Fe, W, V, Ti, Cu, Cr, C
This includes the case where trace elements such as o and P are present. The phase B is not only composed of the solid solution and the intermetallic compound shown in (Table 1), but also each element constituting the solid solution and the intermetallic compound and other elements, for example, O, C,
N, S, Ca, Mg, Al, Fe, W, V, Ti, C
This includes the case where elements such as u, Cr, Co, and P are present in trace amounts.
【0060】[0060]
【発明の効果】非水電解質、セパレータ、およびリチウ
ムの吸蔵・放出が可能な正極と負極を備えた非水電解質
二次電池において、前記負極は、固相Aからなる核粒子
の周囲の全面または一部を、固相Bによって被覆した複
合粒子で、前記固相Aはスズを構成元素として含み、前
記固相Bは固相Aの構成元素であるスズと、前記構成元
素を除いて、周期表の2族元素、遷移元素、12族、1
3族元素、ならびに炭素を除く14族元素からなる群か
ら選ばれた少なくとも一種の元素との固溶体、または金
属間化合物である材料を用い、前記負極材料に吸蔵され
たリチウムの核磁気共鳴シグナルが塩化リチウム基準に
対して−10〜40ppmの範囲に生じ、かつ−10〜
4ppmの範囲には必ずシグナルを一つもつことを特徴
とする非水電解質二次電池。さらに前記負極材料に吸蔵
されたリチウムの核磁気共鳴シグナルが塩化リチウム基
準に対して、−10〜4ppmの範囲に生じるシグナル
が、10〜20ppmに現れるシグナルの1〜10倍の
強度であることを特徴とする非水電解質二次電池であれ
ば、従来の炭素材料を負極材料とした非水電解質電池よ
りも高容量で、かつサイクル特性に優れる。According to the present invention, in a non-aqueous electrolyte secondary battery including a non-aqueous electrolyte, a separator, and a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, the negative electrode is formed on the entire surface around the core particles composed of solid phase A or A part of the composite particles is coated with a solid phase B. The solid phase A contains tin as a constituent element, and the solid phase B has a periodic structure except for tin as a constituent element of the solid phase A and the constituent elements. Group 2 element, transition element, group 12 and 1
Using a material that is a solid solution with at least one element selected from the group consisting of Group 3 elements and Group 14 elements excluding carbon, or an intermetallic compound, the nuclear magnetic resonance signal of lithium occluded in the negative electrode material is Occurs in the range of -10 to 40 ppm with respect to the lithium chloride standard, and -10 to
A non-aqueous electrolyte secondary battery, which always has one signal in the range of 4 ppm. Further, the nuclear magnetic resonance signal of lithium stored in the negative electrode material is such that a signal generated in a range of -10 to 4 ppm with respect to lithium chloride is 1 to 10 times as strong as a signal appearing at 10 to 20 ppm. A non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by a higher capacity and better cycle characteristics than a non-aqueous electrolyte battery using a conventional carbon material as a negative electrode material.
【図1】本実施例における円筒型電池の縦断面図FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylindrical battery according to an embodiment.
1 電池ケース 2 封口板 3 絶縁パッキング 4 極板群 5 正極板 5a 正極リード 6 負極板 6a 負極リード 7 セパレータ 8 絶縁リング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery case 2 Sealing plate 3 Insulating packing 4 Electrode plate group 5 Positive plate 5a Positive lead 6 Negative plate 6a Negative lead 7 Separator 8 Insulation ring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL01 AM03 AM04 AM05 AM12 AM16 BJ02 BJ14 DJ12 DJ16 DJ17 HJ01 HJ02 HJ13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL01 AM03 AM04 AM05 AM12 AM16 BJ02 BJ14 DJ12 DJ16 DJ17 HJ01 HJ02 HJ13
Claims (2)
ムの吸蔵・放出が可能な正極と負極を備えた非水電解質
二次電池において、前記負極は、固相Aからなる核粒子
の周囲の全面または一部を、固相Bによって被覆した複
合粒子で、前記固相Aはスズを構成元素として含み、前
記固相Bは固相Aの構成元素であるスズと、前記構成元
素を除いて、周期表の2族元素、遷移元素、12族、1
3族元素、ならびに炭素を除く14族元素からなる群か
ら選ばれた少なくとも一種の元素との固溶体、または金
属間化合物である材料を用い、前記負極材料に吸蔵され
たリチウムの核磁気共鳴シグナルを塩化リチウム基準に
対して−10〜40ppmの範囲に生じ、かつ−10〜
4ppmの範囲には必ずシグナルを一つ有することを特
徴とする非水電解質二次電池。1. A non-aqueous electrolyte secondary battery including a non-aqueous electrolyte, a separator, and a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, wherein the negative electrode is formed on the entire surface around the core particles composed of solid phase A or A part of the composite particles is coated with a solid phase B. The solid phase A contains tin as a constituent element, and the solid phase B has a periodic structure except for tin as a constituent element of the solid phase A and the constituent elements. Group 2 element, transition element, group 12 and 1
Using a material that is a solid solution with at least one element selected from the group consisting of Group 3 elements and Group 14 elements excluding carbon, or a material that is an intermetallic compound, a nuclear magnetic resonance signal of lithium occluded in the negative electrode material is obtained. Occurs in the range of -10 to 40 ppm with respect to the lithium chloride standard, and -10 to
A non-aqueous electrolyte secondary battery having at least one signal in the range of 4 ppm.
共鳴シグナルを塩化リチウム基準に対して、−10〜4
ppmの範囲と−10〜20ppmの範囲に有し、−1
0〜4ppmの範囲に有するシグナルが、10〜20p
pmの範囲に有するシグナルの1〜10倍の強度である
ことを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。2. The nuclear magnetic resonance signal of lithium stored in the negative electrode material is -10 to 4 with respect to lithium chloride standard.
ppm and -10 to 20 ppm, and -1
A signal having a range of 0 to 4 ppm is 10 to 20 p.
2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the intensity of the signal is 1 to 10 times that of a signal in a pm range.
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