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JP2009164013A - Negative electrode, and battery - Google Patents

Negative electrode, and battery Download PDF

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JP2009164013A
JP2009164013A JP2008001567A JP2008001567A JP2009164013A JP 2009164013 A JP2009164013 A JP 2009164013A JP 2008001567 A JP2008001567 A JP 2008001567A JP 2008001567 A JP2008001567 A JP 2008001567A JP 2009164013 A JP2009164013 A JP 2009164013A
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JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
active material
graphite particles
less
electrode active
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008001567A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Nakagawa
嵩 中川
Mikio Watanabe
美樹男 渡邉
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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    • 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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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery capable of improving capacity and charge and discharge characteristics. <P>SOLUTION: A wound electrode body 20 in which a positive electrode 21 and a negative electrode 22 are laminated and wound round via a separator 23 is equipped inside a battery can 11. A negative electrode active material layer is formed at the negative electrode 22, and this negative electrode active material layer contains first graphite particles and second graphite particles. As for the first graphite particles, the median diameter D<SB>50</SB>is 13 μm or more and 15 μm or less, the specific surface area by a BET mothod is 2 m<SP>2</SP>/g or more and 7 m<SP>2</SP>/g or less, and a breaking strength is 20 MPa or more and 40 MPa or less. As for the second graphite particles, the median diameter D<SB>50</SB>is 12 μm or more and 19 μm or less, the specific surface area by the BET method is 0.5 m<SP>2</SP>/g or more and 1.0 m<SP>2</SP>/g or less, and the breaking strength is 80 MPa or more and 100 MPa or less. Furthermore, a mass ratio of the first graphite particles against the mass of the second graphite particles is 1/9 or more and 3/7 or less. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、黒鉛粒子を含む負極、およびそれを備えた電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode including graphite particles and a battery including the same.

近年、ビデオカメラ、携帯電話、ノート型パソコンなどのポータブル機器の普及に伴い、その電源として小型かつ軽量で高容量の二次電池に対する需要が高まりつつある。そのような需要に応えるものとして、負極活物質として炭素材料を用い、リチウムの吸蔵および放出反応を利用したリチウムイオン二次電池が挙げられる。   In recent years, with the widespread use of portable devices such as video cameras, mobile phones, and notebook computers, there is an increasing demand for secondary batteries that are small, lightweight, and high capacity as power sources. As a response to such demand, there is a lithium ion secondary battery using a carbon material as a negative electrode active material and utilizing a lithium occlusion and release reaction.

負極活物質として用いる炭素材料としては、結晶性の高い黒鉛(グラファイト)の粒子が主流である。その理由としては、黒鉛粒子は電子伝導性が高く大電流での放電性能に優れ、放電に伴う電位変化が少なく定電力放電等の用途に適しているうえ、真密度が大きく(よって、高い嵩密度を得やすく)高容量化に有利である、といった点が挙げられる。さらに、より高容量であるケイ素やスズなどを含む材料においては充放電に伴って激しい膨張および収縮を発現するが、炭素材料ではそのような体積変化が極めて小さいという利点もある。   As the carbon material used as the negative electrode active material, graphite particles having high crystallinity are the mainstream. The reason for this is that graphite particles have high electron conductivity and excellent discharge performance at a large current, and are suitable for applications such as constant power discharge with little potential change due to discharge, and have a high true density (thus high bulk). (It is easy to obtain density) and is advantageous for high capacity. Furthermore, a material containing silicon, tin or the like having a higher capacity develops severe expansion and contraction with charge / discharge, but a carbon material has an advantage that such a volume change is extremely small.

近年のリチウム二次電池の高エネルギー密度化に対応すべく、黒鉛の高性能化が試みられている。但し、天然黒鉛粒子については黒鉛の理論容量(372mAh/g)に極めて近い可逆容量が得られている。このため、粒子形状を調整するなどして電池内部の限られた容積に高密度で充填することで電池としての容量向上を実現することが検討されている。なお、一般的に人造黒鉛粒子は、その黒鉛化度が不十分であることから天然黒鉛粒子よりも可逆容量が劣っている。そのため、人造黒鉛粒子については可逆容量を改善すべく、原料の純度向上、黒鉛化条件の適正化、黒鉛化を促進する触媒種の添加など、各種検討がなされている。   In order to cope with the recent increase in energy density of lithium secondary batteries, attempts have been made to improve the performance of graphite. However, the natural graphite particles have a reversible capacity very close to the theoretical capacity of graphite (372 mAh / g). For this reason, it has been studied to improve the capacity of the battery by filling the limited volume inside the battery with high density by adjusting the particle shape. In general, artificial graphite particles are inferior in reversible capacity to natural graphite particles because of their insufficient graphitization degree. Therefore, various studies have been made on artificial graphite particles, such as improving the purity of raw materials, optimizing graphitization conditions, and adding catalyst species that promote graphitization, in order to improve the reversible capacity.

こうした状況下、人造黒鉛粒子と球状黒鉛粒子とを混合したものを負極活物質として用いる試みがなされている。(例えば特許文献1参照。)。
特開2004−127913号公報
Under such circumstances, attempts have been made to use a mixture of artificial graphite particles and spherical graphite particles as a negative electrode active material. (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2004-127913 A

しかしながら、一般に鱗片状の人造黒鉛粒子は球状黒鉛粒子に比べて高い放電容量を有するものの、複数の鱗片状人造黒鉛粒子からなる負極活物質層に高い圧力を加えて高体積密度化するとリチウムイオンの受け入れ性が劣化し、充放電効率などの電池特性の低下を招く傾向にある。リチウムイオンの受け入れ性劣化の原因は、負極活物質層をプレス処理によって成形する際、大きなプレス圧を付加することで鱗片状の人造黒鉛粒子の002面配向が強くなりすぎてしまい、リチウムイオンの挿入方向に対して002面が垂直に近づくためと考えられる。一方、球状黒鉛粒子は、比較的充放電効率(特に、高負荷での充放電特性)に優れるが、重量当たりの理論容量が小さかったり、非常に滑り性が悪く、高密度化できなかったりするという問題がある。また、高密度化するためにプレスした時に球状黒鉛粒子自体が崩壊してしまうことがある。上記特許文献1では、混合する人造黒鉛粒子および球状黒鉛粒子の各物性を制御するようにしているが、本出願人が検証したところ、十分な充放電特性および放電容量が必ず得られるものとは言い難い。   In general, however, flaky artificial graphite particles have a higher discharge capacity than spherical graphite particles. However, when high volume density is applied to a negative electrode active material layer composed of a plurality of flaky artificial graphite particles, The acceptability deteriorates, and the battery characteristics such as charge / discharge efficiency tend to be lowered. The cause of the lithium ion acceptability deterioration is that when the negative electrode active material layer is formed by press treatment, the 002 plane orientation of the scaly artificial graphite particles becomes too strong by applying a large press pressure, and the lithium ion This is probably because the 002 plane approaches perpendicular to the insertion direction. On the other hand, spheroidal graphite particles are relatively excellent in charge / discharge efficiency (especially charge / discharge characteristics at high load), but the theoretical capacity per weight is small, the slipperiness is very poor, and the density cannot be increased. There is a problem. In addition, the spherical graphite particles themselves may collapse when pressed to increase the density. In the above-mentioned Patent Document 1, the physical properties of the artificial graphite particles and the spherical graphite particles to be mixed are controlled. However, the present applicant has verified that sufficient charge / discharge characteristics and discharge capacity are necessarily obtained. It's hard to say.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、より高い容量を有すると共に優れた充放電特性をも有する負極および電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a negative electrode and a battery having higher capacity and excellent charge / discharge characteristics.

本発明の負極は、負極集電体に設けられた負極活物質層を有するものであって、この負極活物質層が、第1の黒鉛粒子と第2の黒鉛粒子とを負極活物質として含み、第2の黒鉛粒子の質量に対する前記第1の黒鉛粒子の質量の比が1/9以上3/7以下となるようにしたものである。ここで、第1の黒鉛粒子は、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が13μm以上15μm以下、BET法による比表面積が2m2 /g以上7m2 /g以下、破壊強度が20MPa以上40MPa以下のものである。一方、第2の黒鉛粒子は、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が12μm以上19μm以下、BET法による比表面積が0.5m2 /g以上1.0m2 /g以下、破壊強度が80MPa以上100MPa以下のものである。 The negative electrode of the present invention has a negative electrode active material layer provided on a negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer includes first graphite particles and second graphite particles as a negative electrode active material. The ratio of the mass of the first graphite particles to the mass of the second graphite particles is from 1/9 to 3/7. Here, the first graphite particles have a median diameter (D 50 ) of 13 μm or more and 15 μm or less by a laser diffraction particle size distribution meter, a specific surface area of 2 m 2 / g or more and 7 m 2 / g or less by a BET method, and a fracture strength. 20 MPa or more and 40 MPa or less. On the other hand, the second graphite particles have a median diameter (D 50 ) of 12 μm or more and 19 μm or less by a laser diffraction particle size distribution meter, a specific surface area of 0.5 m 2 / g or more and 1.0 m 2 / g or less by a BET method, The fracture strength is 80 MPa or more and 100 MPa or less.

本発明の電池は、正極および上記した本発明の負極と共に、電解質を備えたものである。   The battery of the present invention comprises an electrolyte together with the positive electrode and the negative electrode of the present invention described above.

本発明の負極および電池では、負極活物質層における負極活物質が、相対的に小さな破壊強度および相対的に大きな比表面積を有する第1の黒鉛粒子と、相対的に大きな破壊強度および相対的に小さな比表面積を有する第2の黒鉛粒子とを所定の質量比で混合した混合物であるので、負極活物質層は、より小さなプレス圧であっても高密度に充填され、かつ、適度な空隙が確保されてリチウムイオンの受け入れ性に優れたものとなる。   In the negative electrode and battery of the present invention, the negative electrode active material in the negative electrode active material layer includes the first graphite particles having a relatively small breaking strength and a relatively large specific surface area, a relatively large breaking strength, and a relatively high Since it is a mixture in which the second graphite particles having a small specific surface area are mixed at a predetermined mass ratio, the negative electrode active material layer is filled with a high density even with a smaller press pressure, and appropriate voids are present. Secured and excellent in acceptability of lithium ions.

本発明の負極によれば、負極活物質として、13μm以上15μm以下の中位径、2m2 /g以上7m2 /g以下の比表面積、20MPa以上40MPa以下の破壊強度を有する第1の黒鉛粒子と、12μm以上19μm以下の中位径、0.5m2 /g以上1.0m2 /g以下の比表面積、80MPa以上100MPa以下の破壊強度を有する第2の黒鉛粒子とを所定の質量比で含むようにしたので、比較的容易に負極活物質層の体積密度を向上させることができ、放電容量を向上させることができる。また、負極活物質層が適度な空隙を確保できるので、この負極が電解質と共に本発明の電池などの電気化学デバイスに用いられた場合には、その電解質が十分に負極活物質層に浸透し、優れた充放電特性を発揮することとなる。 According to the anode of the present invention, as the negative electrode active material, the first graphite particles having 15μm or less in median diameter above 13 .mu.m, 2m 2 / g or more 7m 2 / g or less in specific surface area, the 40MPa following breaking strength than 20MPa And a second graphite particle having a median diameter of 12 μm or more and 19 μm or less, a specific surface area of 0.5 m 2 / g or more and 1.0 m 2 / g or less, and a breaking strength of 80 MPa or more and 100 MPa or less at a predetermined mass ratio. Since it is made to contain, the volume density of a negative electrode active material layer can be improved comparatively easily, and discharge capacity can be improved. In addition, since the negative electrode active material layer can secure an appropriate gap, when this negative electrode is used together with an electrolyte in an electrochemical device such as a battery of the present invention, the electrolyte sufficiently penetrates into the negative electrode active material layer, Excellent charge / discharge characteristics will be exhibited.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の電池)
図1は本発明の実施の形態に係る二次電池の断面構造を表すものである。この電池は、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づく容量により表されるリチウムイオン二次電池である。
(First battery)
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This battery is, for example, a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity based on insertion and extraction of lithium as an electrode reactant.

この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。   This secondary battery is a so-called cylindrical type, and a wound electrode body 20 in which a belt-like positive electrode 21 and a negative electrode 22 are wound through a separator 23 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. have. The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14 and a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient; PTC element) 16 are interposed via a gasket 17. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat sensitive resistance element 16, and the disk plate 15A is reversed when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut off. When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20の中心には例えばセンターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。   For example, a center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20. A positive electrode lead 25 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 21 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料により構成されており、その形状としては、例えば、箔状,網状あるいはラス状が挙げられる。   FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21A. Although not shown, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal material such as aluminum, nickel, or stainless steel, and examples of the shape thereof include a foil shape, a net shape, and a lath shape.

正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質として、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料の1種または2種以上を含んで構成されている。   The positive electrode active material layer 21B includes, for example, one or more positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium as an electrode reactant as a positive electrode active material.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウム硫化物、リチウムを含む層間化合物あるいはリン酸化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。中でも、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、またはリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が好ましく、特に遷移金属元素として、コバルト(Co),ニッケル,マンガン(Mn),鉄,アルミニウム,バナジウム(V),およびチタン(Ti)のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。その化学式は、例えば、Lix MIO2 あるいはLiy MIIPO4 で表される。式中、MIおよびMIIは1種類以上の遷移金属元素を含む。xおよびyの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。 As a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium sulfide, an intercalation compound containing lithium, or a phosphoric acid compound are suitable. You may mix and use. Among them, a composite oxide containing lithium and a transition metal element, or a phosphoric acid compound containing lithium and a transition metal element is preferable, and cobalt (Co), nickel, manganese (Mn), iron, aluminum is particularly preferable as the transition metal element. , One containing at least one of vanadium (V) and titanium (Ti) is preferable. The chemical formula is represented by, for example, Li x MIO 2 or Li y MIIPO 4 . In the formula, MI and MII contain one or more transition metal elements. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(Lix CoO2 )、リチウムニッケル複合酸化物(Lix NiO2 )、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(Lix Ni1-z Coz 2 (z<1))、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(Lix Ni(1-v-w) Cov Mnw 2 (v+w<1))、あるいはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2 4 )などが挙げられる。リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4 )あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1-u Mnu PO4 (u<1))が挙げられる。 Specific examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide (Li x Ni 1-z Co z O 2 (z <1)), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Li x Ni (1-vw) Co v Mn w O 2 (v + w <1)), or a spinel structure Examples thereof include lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ). Specific examples of the phosphate compound containing lithium and a transition metal element include, for example, a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (u <1)). Can be mentioned.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、また、他の金属化合物あるいは高分子材料も挙げられる。他の金属化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムあるいは二酸化マンガンなどの酸化物、または硫化チタンあるいは硫化モリブデンなどの二硫化物が挙げられる。高分子材料としては、例えば、ポリアニリンあるいはポリチオフェンが挙げられる。   Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium also include other metal compounds or polymer materials. Examples of other metal compounds include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide, or disulfides such as titanium sulfide and molybdenum sulfide. Examples of the polymer material include polyaniline and polythiophene.

正極活物質層21Bは、必要に応じて導電材あるいは結着材を含んでいてもよい。導電材としては、例えば、黒鉛,カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、1種または2種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。結着材としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム,フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピレンジエンゴムなどの合成ゴム、またはポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられ、1種または2種以上が混合して用いられる。   The positive electrode active material layer 21B may contain a conductive material or a binder as necessary. Examples of the conductive material include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black, and one kind or a mixture of two or more kinds is used. In addition to the carbon material, a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material. Examples of the binder include synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber or ethylene propylene diene rubber, or polymer materials such as polyvinylidene fluoride, and one kind or a mixture of two or more kinds is used. It is done.

負極22は、例えば、負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構成を有している。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、良好な電気化学的安定性、電気伝導性および機械的強度を有する金属材料により構成されていることが望ましい。この金属材料としては、例えば、銅,ニッケルあるいはステンレス鋼などが挙げられ、特に電気伝導性に優れる銅がより好ましい。また、負極集電体22Aの形状としては、例えば、箔状,網状あるいはラス状が挙げられる。   The negative electrode 22 has, for example, a configuration in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A. Although not shown, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A. The anode current collector 22A is preferably made of a metal material having good electrochemical stability, electrical conductivity, and mechanical strength. Examples of the metal material include copper, nickel, and stainless steel, and copper having excellent electrical conductivity is more preferable. In addition, examples of the shape of the negative electrode current collector 22A include a foil shape, a net shape, and a lath shape.

負極活物質層22Bは、例えば、負極活物質として、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料を含んで構成されており、必要に応じて、例えば正極活物質層21Bと同様の導電材および結着材を含んでいてもよい。結着材は、負極活物質層22B全体のうち、3質量%以上5質量%以下の割合で含まれるようにするとよい。   The negative electrode active material layer 22B includes, for example, a negative electrode material capable of occluding and releasing lithium as an electrode reactant as a negative electrode active material. For example, the negative electrode active material layer 21B is formed as necessary. The same conductive material and binder may be included. The binder may be included in a proportion of 3% by mass or more and 5% by mass or less in the entire negative electrode active material layer 22B.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料は、下記の第1および第2の黒鉛粒子の混合物を含んでいる。第1の黒鉛粒子とは、レーザ回折式粒度分布計による中位径D50が13μm以上15μm以下であり、BET法による比表面積が2m2 /g以上7m2 /g以下であり、破壊強度が20MPa以上40MPa以下のものである。一方、第2の黒鉛粒子とは、レーザ回折式粒度分布計による中位径D50が12μm以上19μm以下であり、BET法による比表面積が0.5m2 /g以上1.0m2 /g以下であり、破壊強度が80MPa以上100MPa以下のものである。ここで、第2の黒鉛粒子の質量に対する第1の黒鉛粒子の質量の比は1/9以上3/7以下となっている(すなわち、第1の黒鉛粒子と第2の黒鉛粒子との混合比が質量比で70:30〜90:10の範囲となっている)。このような2種類の黒鉛粒子を所定の割合で含むことで、負極活物質層22Bをより小さな圧力でプレスし、その体積密度を高めることができ、高容量化が可能となる。そのうえ、負極活物質層22Bにおいて適度な空隙が確保され、リチウムの拡散経路が形成されるので、負極活物質層22Bの体積密度を高くしても充放電特性を向上させることができる。例えば、上記の負極材料を用いて1.6g/cm3 以上の体積密度となるようにプレス成形された負極活物質層のX線回折のピーク強度比I002/I110は、40〜150程度となる。ここでI200およびI110は、X線回折パターンにおける(002)面または(110)面にそれぞれ帰属するピーク強度である。 The negative electrode material capable of inserting and extracting lithium contains a mixture of the following first and second graphite particles. The first graphite particle, and the median diameter D 50 by laser diffraction particle size distribution meter below 15μm above 13 .mu.m, specific surface area by the BET method is not more than 2m 2 / g or more 7m 2 / g, breaking strength 20 MPa or more and 40 MPa or less. On the other hand, the second graphite particles, and a median diameter D 50 by laser diffraction particle size distribution meter 12μm or 19μm or less and a specific surface area by BET method of 0.5 m 2 / g or more 1.0 m 2 / g or less The fracture strength is 80 MPa or more and 100 MPa or less. Here, the ratio of the mass of the first graphite particles to the mass of the second graphite particles is 1/9 or more and 3/7 or less (that is, mixing of the first graphite particles and the second graphite particles). The ratio is in the range of 70:30 to 90:10 by mass ratio). By including such two types of graphite particles at a predetermined ratio, the negative electrode active material layer 22B can be pressed with a smaller pressure, the volume density thereof can be increased, and the capacity can be increased. In addition, since an appropriate gap is secured in the negative electrode active material layer 22B and a lithium diffusion path is formed, the charge / discharge characteristics can be improved even if the volume density of the negative electrode active material layer 22B is increased. For example, the peak intensity ratio I 002 / I 110 of the X-ray diffraction of the negative electrode active material layer press-molded so as to have a volume density of 1.6 g / cm 3 or more using the above negative electrode material is about 40 to 150. It becomes. Here, I 200 and I 110 are peak intensities belonging to the (002) plane or the (110) plane in the X-ray diffraction pattern, respectively.

なお、黒鉛粒子の破壊強度St(Sx)は、所定の試験機を用いて黒鉛粒子に負荷(荷重)を与え、試験力と圧縮変位の関係を測定することにより求められる。具体的には、まず、測定試料である黒鉛粒子について、その中位径(平均粒径)D50 を例えばレーザ回折式粒度分布測定装置により測定したのち、光学顕微鏡により観察しながら最も長い部分の長さが中位径D50 ±10%に収まる黒鉛粒子を選別して抽出する。次に、例えば島津製作所製の微小圧縮試験機MCT−W500を用いて抽出した黒鉛粒子に荷重をかけ、破壊が生じる試験力Pを測定する。このようにして測定された中位径(平均粒径)D50 および試験力Pの数値を用いて、以下の数1から破壊強度St(Sx)を求めること
ができる。
(数1)
St(Sx)=2.8P/(π×D50 ×D50
St(Sx)は破壊強度(単位:MPa)を表し、Pは試験の際の力(単位:N)を表し、D50 は黒鉛粒子の中位径(単位:mm)を表す。
The fracture strength St (Sx) of the graphite particles is obtained by applying a load (load) to the graphite particles using a predetermined testing machine and measuring the relationship between the test force and the compression displacement. Specifically, first, the graphite particles is measurement sample, after measured by the median diameter (average particle diameter) D 50, for example, a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus, the longest portion while observing with an optical microscope Graphite particles whose length falls within the median diameter D 50 ± 10% are selected and extracted. Next, a test force P at which breakage occurs is measured by applying a load to the graphite particles extracted using, for example, a micro compression tester MCT-W500 manufactured by Shimadzu Corporation. In this way, using the value of the measured median diameter (average particle diameter) D 50 and test force P, it is possible to determine the breaking strength St (Sx) from the following equation (1).
(Equation 1)
St (Sx) = 2.8P / (π × D 50 × D 50 )
St (Sx) is the breaking strength (unit: MPa) represents, P is the force at the time of the test (unit: N) represents, D 50 is the median diameter of the graphite particles (unit: mm) represents the.

第1の黒鉛粒子としては、例えばX線回折法により算出されるC軸方向の格子面間隔d002 が0.3360nm以下の、鱗片状人造黒鉛粒子を球形化処理したもの(疑似球状黒鉛粒子)を用いることができる。第1の黒鉛粒子がこのような構成であれば、負極活物質層22Bの高体積密度化、および二次電池としての充放電特性向上をより実現し易くなるからである。なお、格子面間隔d002 は、例えば、X線としてCuKα線を用い、高純度シリコンを標準物質としたX線回折法(「大谷杉郎、炭素繊維、p.733−742(1986)、近代編集」)により測定することができる。 The first graphite particle, for example, C-axis direction of the grating spacing d 002 is less 0.3360nm calculated by X-ray diffractometry, which scale-like artificial graphite particles were spheroidized (pseudo spherical graphite particles) Can be used. This is because, if the first graphite particles have such a configuration, it is easier to realize a higher volume density of the negative electrode active material layer 22B and an improvement in charge / discharge characteristics as a secondary battery. The lattice spacing d 002 is, for example, an X-ray diffraction method using CuKα rays as X-rays and high-purity silicon as a standard material (“Otani Sugirou, Carbon Fiber, p. 733-742 (1986), Modern Edit ").

第2の黒鉛粒子としては、例えば、黒鉛組織(黒鉛結晶)がランダムに配向した等方性の人造黒鉛粒子が挙げられる。具体的には、メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物が好ましく、X線回折法により算出されるC軸方向の格子面間隔d002 が0.3360nm以下であるとよい。第2の黒鉛粒子がこのような構成であれば、負極活物質層22Bの高体積密度化、および二次電池としての充放電特性向上をより実現し易くなるからである。 Examples of the second graphite particles include isotropic artificial graphite particles in which a graphite structure (graphite crystal) is randomly oriented. Specifically, preferably spherulites graphite products of mesophase spheres, the lattice spacing d 002 in the C-axis direction calculated by X-ray diffraction method may is below 0.3360 nm. This is because, if the second graphite particles have such a configuration, it is easier to realize a higher volume density of the negative electrode active material layer 22B and an improvement in charge / discharge characteristics as a secondary battery.

負極活物質層22Bの体積密度は、1.6g/cm3 以上1.8g/cm3 以下であるとよい。負極活物質層22Bの厚さとこれを構成する材料の組成比が一定の場合、負極活物質層22Bの体積密度を高くすることにより、負極活物質の充填量を多くすることができ、電池容量を高くすることができるからである。また、負極活物質層22Bの体積密度を高くすると空隙が減少して電解液の浸透性が低下してしまうが、上述した第1の黒鉛粒子と第2の黒鉛粒子とが含まれているので、リチウムの拡散経路を確保することができ、充放電特性の低下を抑制することができる。加えて、空隙が適度に減少することにより、上述した第1および第2の黒鉛粒子の接触性が向上し、電子伝導性を向上させ、負荷特性を向上させることもできる。但し、負極活物質層22Bの体積密度が高すぎても、負極22における電解質の浸透性が低下しすぎてしまい、電池特性が低下してしまうので、負極活物質層22Bの体積密度は、1.8g/cm3 以下とすることが好ましい。 The volume density of the negative electrode active material layer 22B is preferably 1.6 g / cm 3 or more and 1.8 g / cm 3 or less. In the case where the thickness of the negative electrode active material layer 22B and the composition ratio of the material constituting the same are constant, by increasing the volume density of the negative electrode active material layer 22B, the filling amount of the negative electrode active material can be increased, and the battery capacity It is because it can be made high. Further, when the volume density of the negative electrode active material layer 22B is increased, the voids are reduced and the permeability of the electrolytic solution is lowered. However, since the first graphite particles and the second graphite particles described above are included. Thus, a lithium diffusion path can be secured, and deterioration of charge / discharge characteristics can be suppressed. In addition, by appropriately reducing the voids, the contact properties of the first and second graphite particles described above can be improved, the electron conductivity can be improved, and the load characteristics can be improved. However, even if the volume density of the negative electrode active material layer 22B is too high, the electrolyte permeability in the negative electrode 22 is too low and the battery characteristics are deteriorated. Therefore, the volume density of the negative electrode active material layer 22B is 1 0.8 g / cm 3 or less is preferable.

セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特に、ポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ23を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも、化学的安定性を備えた樹脂であればそれらをポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化したりすることで用いることができる。   The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 is composed of, for example, a porous film made of a synthetic resin made of polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, or the like, or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. The porous film may be laminated. Among these, a porous film made of polyolefin is preferable because it is excellent in the effect of preventing short circuit and can improve the safety of the battery due to the shutdown effect. In particular, polyethylene is preferable as a material constituting the separator 23 because a shutdown effect can be obtained within a range of 100 ° C. or higher and 160 ° C. or lower and the electrochemical stability is excellent. Polypropylene is also preferable, and other resins having chemical stability can be used by copolymerizing or blending with polyethylene or polypropylene.

セパレータ23には、電解液が含浸されている。電解液は、例えば、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。   The separator 23 is impregnated with an electrolytic solution. The electrolytic solution includes, for example, a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent.

溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、エチレンスルフィト、あるいはビストリフルオロメチルスルホニルイミドトリメチルヘキシルアンモニウムなどの常温溶融塩が挙げられる。中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいはエチレンスルフィトは、優れた充放電容量特性および充放電サイクル特性を得ることができるので好ましい。溶媒には、いずれか1種を単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone. 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, Methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, trimethyl phosphate, lithium Room temperature molten salts such as triethyl acidate, ethylene sulfite, or bistrifluoromethylsulfonylimide trimethylhexylammonium. Among them, ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or ethylene sulfite has excellent charge / discharge capacity characteristics and charge / discharge cycle characteristics. This is preferable. Any one of the solvents may be used alone, or a plurality of the solvents may be mixed and used.

電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドリチウム(Li(C2 5 SO2 2 N)、過塩素酸リチウム(LiClO4 )、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiSO3 CF3 )、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(Li(CF3 SO2 2 N)、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルリチウム(LiC(SO2 CF3 3 )、塩化リチウム(LiCl)、臭化リチウム(LiBr)、LiB(C6 5 4、LiCH3 SO3、LiCF3 SO3 、LiN(SO2 CF3 2 、LiAlCl4 、LiSiF6 、ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、あるいはリチウムビスオキサレートボレートなどが挙げられる。中でも、LiPF6 は、高いイオン伝導性を得ることができると共にサイクル特性を向上させることができるので特に好ましい。電解質塩には、上記のうちのいずれか1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。 Examples of the electrolyte salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide lithium (Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N), lithium perchlorate (LiClO 4 ), Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO 3 CF 3 ), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Li (CF 3 SO 2 ) 2 N), tris (trifluoromethanesulfonyl) methyllithium (LiC (SO 2 CF 3 ) 3 ), lithium chloride (LiCl), lithium bromide (LiBr), LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiAlCl 4, LiSiF 6, difluoro [oxalato O, O '] lithium borate, or the like of lithium bis (oxalato) borate. Among these, LiPF 6 is particularly preferable because it can obtain high ionic conductivity and improve cycle characteristics. As the electrolyte salt, any one of the above may be used alone, or a plurality of kinds may be mixed and used.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、正極活物質と、導電材と、結着材とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製する。また、正極活物質層21Bは、正極合剤を正極集電体21Aに張り付けることにより形成してもよい。   First, a positive electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like positive electrode mixture. A slurry is obtained. Subsequently, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21A and the solvent is dried. Then, the positive electrode active material layer 21B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the positive electrode 21 is manufactured. Further, the positive electrode active material layer 21B may be formed by attaching a positive electrode mixture to the positive electrode current collector 21A.

また、上述した黒鉛粒子と、結着材とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。   Further, the above-mentioned graphite particles and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. To do. Subsequently, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22A, and the solvent is dried. Then, the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 22 is manufactured.

次いで、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1に示した二次電池が完成する。   Next, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like. After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound through the separator 23, and the tip of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the tip of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13 and stored in the battery can 11. After the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are accommodated in the battery can 11, the electrolytic solution is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. After that, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 1 is completed.

この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層21Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層22Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。   In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B and inserted into the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution. In addition, when discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode active material layer 22B and inserted into the positive electrode active material layer 21B through the electrolytic solution.

本実施の形態では、負極活物質層22Bにおける負極活物質が、中位径D50が13μm以上15μm以下であり、比表面積が2m2 /g以上7m2 /g以下であり、破壊強度が20MPa以上40MPa以下である第1の黒鉛粒子と、中位径D50が12μm以上19μm以下であり、比表面積が0.5m2 /g以上1.0m2 /g以下であり、破壊強度が80MPa以上100MPa以下である第2の黒鉛粒子とを所定の質量比で混合した
ものを負極活物質として含むようにした。これにより、圧縮成型で負極活物質層22Bの体積密度を高め、電池に収容される活物質の総量を増加させることで、電池容量の向上を図ることができる。その際、より低いプレス圧であっても負極活物質層22Bの体積密度を高めることができるので、負極22の作製段階において、負極集電体22Aに過度な応力を付与することがなく、亀裂や破断を発生させるおそれがない。また、圧縮成型によって負極活物質層22Bの体積密度を高めた場合においても負極活物質層22Bには適度な空隙が形成されるので、その内部においてリチウムの拡散経路を十分に確保することができ、優れた充放電特性を得ることができる。また、充放電特性は、第1および第2の黒鉛粒子の接触性向上により電子伝導性が向上することによっても改善される。
In this embodiment, the anode active material in the anode active material layer 22B, a median diameter D 50 is at 15μm or less than 13 .mu.m, specific surface area of not more than 2m 2 / g or more 7m 2 / g, breaking strength 20MPa The first graphite particles that are 40 MPa or less, the median diameter D 50 is 12 μm or more and 19 μm or less, the specific surface area is 0.5 m 2 / g or more and 1.0 m 2 / g or less, and the fracture strength is 80 MPa or more. What mixed with the 2nd graphite particle which is 100 Mpa or less by predetermined mass ratio was included as a negative electrode active material. Thereby, the volume density of the negative electrode active material layer 22B is increased by compression molding, and the total amount of the active material accommodated in the battery is increased, so that the battery capacity can be improved. At this time, since the volume density of the negative electrode active material layer 22B can be increased even at a lower press pressure, excessive stress is not applied to the negative electrode current collector 22A in the production stage of the negative electrode 22, and cracks are generated. There is no risk of breakage. Further, even when the volume density of the negative electrode active material layer 22B is increased by compression molding, an appropriate gap is formed in the negative electrode active material layer 22B, so that a sufficient lithium diffusion path can be secured inside the negative electrode active material layer 22B. Excellent charge / discharge characteristics can be obtained. The charge / discharge characteristics are also improved by improving the electronic conductivity by improving the contact property between the first and second graphite particles.

(第2の電池)
図3は、第2の電池の分解斜視構成を表している。この電池は、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものである。このフィルム状の外装部材40を用いた電池構造は、いわゆるラミネートフィルム型と呼ばれている。
(Second battery)
FIG. 3 illustrates an exploded perspective configuration of the second battery. In this battery, a wound electrode body 30 to which a positive electrode lead 31 and a negative electrode lead 32 are attached is accommodated in a film-shaped exterior member 40. The battery structure using the film-shaped exterior member 40 is called a so-called laminate film type.

正極リード31および負極リード32は、例えば、それぞれ外装部材40の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード31は、例えば、アルミニウムなどの金属材料により構成されている。また、負極リード32は、例えば、銅、ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料により構成されている。正極リード31および負極リード32を構成するそれぞれの金属材料は、薄板状または網目状とされている。   For example, the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are each led out in the same direction from the inside of the exterior member 40 toward the outside. The positive electrode lead 31 is made of, for example, a metal material such as aluminum. The negative electrode lead 32 is made of a metal material such as copper, nickel, or stainless steel, for example. Each metal material constituting the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 has a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムがこの順に貼り合わされた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。この外装部材40では、例えば、ポリエチレンフィルムが巻回電極体30と対向していると共に、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。この密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 40 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. In the exterior member 40, for example, a polyethylene film is opposed to the spirally wound electrode body 30, and each outer edge portion is in close contact with each other by fusion or an adhesive. An adhesive film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

なお、外装部材40は、上記した3層構造のアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルムにより構成されていてもよいし、またはポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成されていてもよい。   The exterior member 40 may be constituted by a laminate film having another structure instead of the above-described three-layer aluminum laminate film, or may be constituted by a polymer film such as polypropylene or a metal film. May be.

図4は、図3に示した巻回電極体30のIV−IV線に沿った断面構成を表している。この電極巻回体30は、正極33および負極34がセパレータ35および電解質36を介して積層されたのちに巻回されたものであり、その最外周部は保護テープ37により保護されている。なお、図4では、電極巻回体30を簡素化して示しているが、実際には、電極巻回体30は扁平型(楕円型)の断面を有している。   FIG. 4 shows a cross-sectional configuration along line IV-IV of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The electrode winding body 30 is obtained by winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 after being laminated via a separator 35 and an electrolyte 36, and an outermost peripheral portion thereof is protected by a protective tape 37. In FIG. 4, the electrode winding body 30 is shown in a simplified manner, but actually, the electrode winding body 30 has a flat (elliptical) cross section.

図5は、図4に示した巻回電極体30の一部を拡大して表している。正極33は、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bが設けられたものである。負極34は、例えば、図1に示した負極と同様の構成を有しており、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bが設けられたものである。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34A、負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、それぞれ上記した第1の電池における正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22A、負極活物質層22Bおよびセパレータ23の構成と同様である。   FIG. 5 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The positive electrode 33 is obtained by providing a positive electrode active material layer 33B on both surfaces of a positive electrode current collector 33A. The negative electrode 34 has, for example, the same configuration as that of the negative electrode shown in FIG. 1, and is provided with a negative electrode active material layer 34B on both surfaces of a negative electrode current collector 34A. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 are respectively the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B in the first battery described above. The configurations of the negative electrode current collector 22A, the negative electrode active material layer 22B, and the separator 23 are the same.

電解質36は、電解液と、それを保持する高分子化合物とを含んでおり、いわゆるゲル状になっている。ゲル状の電解質は、高いイオン伝導率(例えば、室温で1mS/cm以上)を得ることができると共に電池の漏液を防止することができるので好ましい。   The electrolyte 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound that holds the electrolytic solution, and is in a so-called gel form. The gel electrolyte is preferable because it can obtain high ionic conductivity (for example, 1 mS / cm or more at room temperature) and can prevent battery leakage.

高分子化合物としては、例えば、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物や、ポリメタクリレートなどのエステル系高分子化合物あるいはアクリレート系高分子化合物や、ポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ化ビニリデンの重合体などが挙げられる。これらは、単独で用いられてもよいし、複数種が混合されて用いられてもよい。特に、酸化還元安定性の点から、フッ化ビニリデンの重合体などのフッ素系高分子化合物などを用いるのが好ましい。電解液中における高分子化合物の添加量は、両者の相溶性によっても異なるが、一例としては5質量%以上50質量%以下の範囲であるのが好ましい。   Examples of the polymer compound include an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, an ester polymer compound such as polymethacrylate or an acrylate polymer compound, polyvinylidene fluoride, or vinylidene fluoride. And a vinylidene fluoride polymer such as a copolymer of styrene and hexafluoropropylene. These may be used alone, or a plurality of types may be mixed and used. In particular, from the viewpoint of redox stability, it is preferable to use a fluorine-based polymer compound such as a vinylidene fluoride polymer. The amount of the polymer compound added in the electrolytic solution varies depending on the compatibility between the two, but as an example, it is preferably in the range of 5% by mass to 50% by mass.

電解液の構成は、上記した第1の電池における電解液の構成と同様である。ただし、この場合の溶媒とは、液状の溶媒だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有するものまで含む広い概念である。したがって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。   The configuration of the electrolytic solution is the same as the configuration of the electrolytic solution in the first battery described above. However, the solvent in this case is not only a liquid solvent but also a broad concept including those having ion conductivity capable of dissociating the electrolyte salt. Accordingly, when a polymer compound having ion conductivity is used, the polymer compound is also included in the solvent.

なお、電解液を高分子化合物に保持させた電解質36に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液がセパレータ35に含浸される。   Instead of the electrolyte 36 in which the electrolytic solution is held by the polymer compound, the electrolytic solution may be used as it is. In this case, the separator 35 is impregnated with the electrolytic solution.

この二次電池は、例えば、以下の3種類の製造方法によって製造することができる。   This secondary battery can be manufactured by, for example, the following three types of manufacturing methods.

第1の製造方法では、まず、第1の電池の製造方法と同様の手順によって正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bを形成することにより、正極33を作製する。また、第1の電池の製造方法と同様の手順によって負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bを形成することにより、負極34を作製する。   In the first manufacturing method, first, the positive electrode 33 is formed by forming the positive electrode active material layers 33B on both surfaces of the positive electrode current collector 33A by the same procedure as in the first battery manufacturing method. Moreover, the negative electrode 34 is produced by forming the negative electrode active material layer 34B on both surfaces of the negative electrode current collector 34A by the same procedure as in the first battery manufacturing method.

続いて、電解液と、高分子化合物と、溶剤とを含む前駆溶液を調製し、正極33および負極34に塗布したのちに溶剤を揮発させることにより、ゲル状の電解質36を形成する。続いて、正極集電体33Aおよび負極集電体34Aにそれぞれ正極リード31および負極リード32を取り付ける。続いて、電解質36が設けられた正極33および負極34をセパレータ35を介して積層させたのちに長手方向に巻回し、その最外周部に保護テープ37を接着させることにより、巻回電極体30を形成する。続いて、例えば、2枚のフィルム状の外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込んだのち、その外装部材40の外縁部同士を熱融着などで接着させることにより巻回電極体30を封入する。その際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間に、密着フィルム41を挿入する。これにより、図3〜図5に示した二次電池が完成する。   Subsequently, a gel solution 36 is formed by preparing a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a solvent, applying the precursor solution to the positive electrode 33 and the negative electrode 34, and volatilizing the solvent. Subsequently, the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode current collector 33A and the negative electrode current collector 34A, respectively. Subsequently, after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 provided with the electrolyte 36 are laminated via the separator 35, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are wound in the longitudinal direction, and a protective tape 37 is adhered to the outermost peripheral portion thereof. Form. Subsequently, for example, the wound electrode body 30 is sandwiched between two film-shaped exterior members 40, and then the outer edge portions of the exterior member 40 are bonded to each other by thermal fusion or the like. Enclose. At that time, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 3 to 5 is completed.

第2の製造方法では、まず、正極33および負極34にそれぞれ正極リード31および負極リード32を取り付けたのち、正極33および負極34をセパレータ35を介して積層して巻回させると共に最外周部に保護テープ37を接着させることにより、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成する。続いて、2枚のフィルム状の外装部材40の間に巻回体を挟み込んだのち、一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を熱融着などで接着させることにより袋状の外装部材40の内部に収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を調製し、袋状の外装部材40の内部に注入したのち、外装部材40の開口部を熱融着などで密封する。最後に、モノマーを熱重合させて高分子化合物とすることにより、ゲル状の電解質36を形成する。これにより、図3〜図5に示した二次電池が完成する。   In the second manufacturing method, first, the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode 33 and the negative electrode 34, respectively, and then the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked and wound via the separator 35, and at the outermost peripheral portion. By adhering the protective tape 37, a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30 is formed. Subsequently, after sandwiching the wound body between the two film-shaped exterior members 40, the remaining outer peripheral edge portion excluding the outer peripheral edge portion on one side is bonded by thermal fusion or the like, thereby forming a bag-like exterior. It is housed inside the member 40. Subsequently, an electrolyte composition containing an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and a bag-shaped exterior member After injecting into the inside of 40, the opening part of the exterior member 40 is sealed by heat sealing or the like. Finally, the gel electrolyte 36 is formed by thermally polymerizing the monomer to obtain a polymer compound. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 3 to 5 is completed.

第3の製造方法では、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ35を用いることを除き、上記した第1の製造方法と同様に、巻回体を形成して袋状の外装部材40の内部に収納する。このセパレータ35に塗布する高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体、すなわち単独重合体、共重合体あるいは多元共重合体などが挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデンや、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体や、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、高分子化合物は、上記したフッ化ビニリデンを成分とする重合体と共に、他の1種あるいは2種以上の高分子化合物を含んでいてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材40の内部に注入したのち、その外装部材40の開口部を熱融着などで密封する。最後に、外装部材40に加重をかけながら加熱し、高分子化合物を介してセパレータ35を正極33および負極34に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸し、その高分子化合物がゲル化して電解質36が形成されるため、図3〜図5に示した二次電池が完成する。この第3の製造方法では、第1の製造方法と比較して、膨れ特性が改善される。また、第3の製造方法では、第2の製造方法と比較して、高分子化合物の原料であるモノマーや溶媒などが電解質36中にほとんど残らず、しかも高分子化合物の形成工程が良好に制御されるため、正極33、負極34およびセパレータ35と電解質36との間において十分な密着性が得られる。   In the third manufacturing method, the wound body is formed to form the inside of the bag-shaped exterior member 40 in the same manner as in the first manufacturing method described above, except that the separator 35 coated with the polymer compound on both sides is used. Store in. Examples of the polymer compound applied to the separator 35 include a polymer containing vinylidene fluoride as a component, that is, a homopolymer, a copolymer, or a multi-component copolymer. Specifically, polyvinylidene fluoride, binary copolymers containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as components, and ternary copolymers containing vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and chlorotrifluoroethylene as components. Such as coalescence. In addition, the high molecular compound may contain the other 1 type, or 2 or more types of high molecular compound with the polymer which uses the above-mentioned vinylidene fluoride as a component. Subsequently, after the electrolytic solution is prepared and injected into the exterior member 40, the opening of the exterior member 40 is sealed by heat fusion or the like. Finally, the exterior member 40 is heated while applying a load, and the separator 35 is brought into close contact with the positive electrode 33 and the negative electrode 34 through the polymer compound. As a result, the electrolytic solution is impregnated into the polymer compound, and the polymer compound is gelled to form the electrolyte 36. Thus, the secondary battery shown in FIGS. 3 to 5 is completed. In the third manufacturing method, the swollenness characteristics are improved as compared with the first manufacturing method. Further, in the third manufacturing method, compared with the second manufacturing method, there are hardly any monomers or solvents that are raw materials for the polymer compound remaining in the electrolyte 36, and the formation process of the polymer compound is well controlled. Therefore, sufficient adhesion is obtained between the positive electrode 33, the negative electrode 34, the separator 35, and the electrolyte 36.

この二次電池では、上記した第1の電池と同様に、正極33と負極34との間でリチウムイオンが吸蔵および放出される。すなわち、充電を行うと、例えば、正極33からリチウムイオンが放出され、電解質36を介して負極34に吸蔵される。一方、放電を行うと、負極34からリチウムイオンが放出され、電解質36を介して正極33に吸蔵される。   In this secondary battery, lithium ions are occluded and released between the positive electrode 33 and the negative electrode 34 as in the first battery. That is, when charged, for example, lithium ions are extracted from the positive electrode 33 and inserted in the negative electrode 34 through the electrolyte 36. On the other hand, when discharging is performed, lithium ions are released from the negative electrode 34 and inserted into the positive electrode 33 through the electrolyte 36.

この二次電池およびその製造方法による作用および効果は、上記した第1の電池と同様である。   The operations and effects of the secondary battery and the manufacturing method thereof are the same as those of the first battery described above.

(第3の電池)
図6は、第3の電池の分解斜視構成を表している。この電池は、正極51を外装缶54に貼り付けると共に負極52を外装カップ55に収容し、それらを電解液が含浸されたセパレータ53を介して積層したのちにガスケット56を介してかしめたものである。この外装缶54および外装カップ55を用いた電池構造は、いわゆるコイン型と呼ばれている。
(Third battery)
FIG. 6 illustrates an exploded perspective configuration of the third battery. In this battery, a positive electrode 51 is attached to an outer can 54, and a negative electrode 52 is accommodated in an outer cup 55, which are stacked via a separator 53 impregnated with an electrolyte and then caulked via a gasket 56. is there. The battery structure using the outer can 54 and the outer cup 55 is called a so-called coin type.

正極51は、正極集電体51Aの一面に正極活物質層51Bが設けられたものである。負極52は、正極集電体52Aの一面に負極活物質層52Bおよび被膜52Cが設けられたものである。正極集電体51A、正極活物質層51B、負極集電体52A、負極活物質層52Bおよびセパレータ53の構成は、それぞれ上記した第1の電池における正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22A、負極活物質層22Bおよびセパレータ23の構成と同様である。   The positive electrode 51 is obtained by providing a positive electrode active material layer 51B on one surface of a positive electrode current collector 51A. The negative electrode 52 is obtained by providing a negative electrode active material layer 52B and a coating 52C on one surface of a positive electrode current collector 52A. The configurations of the positive electrode current collector 51A, the positive electrode active material layer 51B, the negative electrode current collector 52A, the negative electrode active material layer 52B, and the separator 53 are respectively the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B in the first battery described above. The configurations of the negative electrode current collector 22A, the negative electrode active material layer 22B, and the separator 23 are the same.

この二次電池では、上記した第1の電池の同様に、正極51と負極52との間でリチウムイオンが吸蔵および放出される。すなわち、充電を行うと、例えば、正極51からリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極52に吸蔵される。一方、放電を行うと、負極52からリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極51に吸蔵される。   In this secondary battery, lithium ions are occluded and released between the positive electrode 51 and the negative electrode 52 as in the first battery described above. That is, when charged, for example, lithium ions are extracted from the positive electrode 51 and inserted in the negative electrode 52 through the electrolytic solution. On the other hand, when discharging is performed, lithium ions are released from the negative electrode 52 and inserted into the positive electrode 51 through the electrolytic solution.

このコイン型の二次電池およびその製造方法による作用および効果は、上記した第1の電池と同様である。   The operations and effects of the coin-type secondary battery and the manufacturing method thereof are the same as those of the first battery described above.

本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。   Specific examples of the present invention will be described in detail.

(実施例1−1)
はじめに、第1の黒鉛粒子として、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が14.6μmであり、BET法による比表面積が6.10m2 /gであり、破壊強度が35.5MPaであり、X線回折法により算出されるC軸方向の格子面間隔d002 が0.3370nmの鱗片状人造黒鉛を擬似的に球形化処理した疑似球状黒鉛粒子を用意した。また、第2の黒鉛粒子として、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50 )が18.9μmであり、BET法による比表面積が0.78m2 /gであり、破壊強度が83.0MPaであり、X線回折法により算出されるC軸方向の格子面間隔d002 が0.3366nmであるメソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物を用意した。なお、破壊強度は、島津製作所製の微小圧縮試験機MCT−W500により測定した値である。
(Example 1-1)
First, as the first graphite particles, the median diameter (D 50 ) by a laser diffraction particle size distribution meter is 14.6 μm, the specific surface area by BET method is 6.10 m 2 / g, and the fracture strength is 35. is 5 MPa, the lattice spacing d 002 in the C-axis direction calculated was prepared pseudo spherical graphite particles treated pseudo-spherical the scaly artificial graphite of 0.3370nm by X-ray diffraction method. As a second graphite particles, a median diameter determined by laser diffraction particle size distribution meter (D 50) is 18.9Myuemu, BET specific surface area is 0.78 m 2 / g, breaking strength 83. is 0 MPa, the lattice spacing d 002 in the C-axis direction calculated was prepared spherulite graphite product of mesophase spherules is 0.3366nm by X-ray diffraction method. The breaking strength is a value measured by a micro compression tester MCT-W500 manufactured by Shimadzu Corporation.

次に、活物質として上記の第1および第2の黒鉛粒子を含む電極を作製した。具体的には、まず、第1および第2の黒鉛粒子が質量比で30:70の割合で混合された活物質としての粉末95質量部と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン5質量部とを混合し、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドンに分散させて合剤スラリーとした。次いで、この合剤スラリーを厚み12μmの銅箔よりなる集電体に均一に塗布して乾燥させ、体積密度が1.60g/cm3 となるように圧縮成型して活物質層を形成することで電極を得た。 Next, an electrode containing the first and second graphite particles as an active material was produced. Specifically, first, 95 parts by mass of powder as an active material in which the first and second graphite particles are mixed at a mass ratio of 30:70, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, Were mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a mixture slurry. Next, the mixture slurry is uniformly applied to a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and compression-molded so as to have a volume density of 1.60 g / cm 3 to form an active material layer. An electrode was obtained.

次に、この電極を使用して、図7に示した構造を有するコイン型のテストセル(直径20mm、厚さ1.6mm)を作製した。このテストセルは、上記の電極を直径16mmのペレットとなるように打ち抜いたものを試験極61として用い、これを外装缶62に収容すると共に、対極63を外装カップ64に貼り付け、それらを電解液が含浸されたセパレータ65を挟むように積層したのちガスケット66を介してかしめたものである。すなわち試験極61は、銅箔よりなる集電体61Aに、第1および第2の黒鉛粒子を含む活物質層61Bが設けられたものであり、活物質層61Bがセパレータ65を挟んで対極63と対向するように配置されている。ここでは対極63としてリチウム金属を用い、セパレータ65としてポリエチレン製の多孔質膜を用い、電解液として、炭酸エチレン(EC)と炭酸エチルメチル(EMC)と炭酸ジメチル(DMC)とを2:2:6の体積比で混合した混合溶媒と、電解質塩としてのLiPF6 とを含むものを用いた。電解液中におけるLiPF6 の濃度は1mol/dm3 とした。 Next, a coin-type test cell (diameter 20 mm, thickness 1.6 mm) having the structure shown in FIG. 7 was produced using this electrode. This test cell uses the above-mentioned electrode punched out into a pellet having a diameter of 16 mm as a test electrode 61, accommodates it in an outer can 62, attaches a counter electrode 63 to an outer cup 64, and electrolyzes them. The separator 65 impregnated with the liquid is laminated so as to sandwich it, and then caulked through a gasket 66. That is, the test electrode 61 is obtained by providing a current collector 61A made of a copper foil with an active material layer 61B containing first and second graphite particles, and the active material layer 61B sandwiches the separator 65 and the counter electrode 63. Are arranged to face each other. Here, lithium metal is used as the counter electrode 63, a polyethylene porous film is used as the separator 65, and ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) are used as the electrolyte solution 2: 2: A mixture containing a mixed solvent mixed at a volume ratio of 6 and LiPF 6 as an electrolyte salt was used. The concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 1 mol / dm 3 .

(実施例1−2〜1−19)
負極活物質を形成するにあたり、第1および第2の黒鉛粒子の種類(中位径D50、比表面積、破壊強度)ならびに第1および第2の黒鉛粒子の混合比を後出の表1および表2に示したように変化させたことを除き、他は実施例1−1と同様にして電極およびテストセル(図7)を作製した。
(Examples 1-2 to 1-19)
In forming the negative electrode active material, the types of the first and second graphite particles (median diameter D 50 , specific surface area, fracture strength) and the mixing ratio of the first and second graphite particles are shown in Table 1 below. An electrode and a test cell (FIG. 7) were produced in the same manner as in Example 1-1 except that the changes were made as shown in Table 2.

(実施例1−20〜1−22)
負極活物質を形成するにあたり、第1および第2の黒鉛粒子の種類(中位径D50、比表面積、破壊強度)ならびに第1および第2の黒鉛粒子の混合比を後出の表1および表2に示したように変化させたこと、負極活物質層を形成するにあたり、体積密度が1.80g/cm3 となるように圧縮成型したことを除き、他は実施例1−1と同様にして電極およびテストセル(図7)を作製した。
(Examples 1-20 to 1-22)
In forming the negative electrode active material, the types of the first and second graphite particles (median diameter D 50 , specific surface area, fracture strength) and the mixing ratio of the first and second graphite particles are shown in Table 1 below. Other than the change as shown in Table 2, except that the negative electrode active material layer was formed by compression molding so that the volume density was 1.80 g / cm 3 , the same as in Example 1-1 Thus, an electrode and a test cell (FIG. 7) were produced.

(比較例1−1〜1−32)
第1および第2の黒鉛粒子の物性(中位径D50、比表面積、破壊強度)ならびに第1および第2の黒鉛粒子の混合比(存在比)を後出の表3〜表5に示したように変化させたことを除き、他は実施例1−1と同様にして、比較例としての電極およびテストセル(図7)を作製した。但し、比較例1−7,1−14〜1−17,1−26〜1−29では、第1の黒鉛粒子として天然黒鉛を用いた。また、比較例1−1〜1−3,1−7では負極活物質として第1の黒鉛粒子のみを用い、比較例1−4〜1−6では第2の黒鉛粒子のみを用いるようにした。また、比較例1−8〜1−13では、第1の黒鉛粒子と第2の黒鉛粒子との混合比を質量比で40:60とした。
(Comparative Examples 1-1 to 1-32)
The physical properties (median diameter D 50 , specific surface area, fracture strength) of the first and second graphite particles and the mixing ratio (abundance ratio) of the first and second graphite particles are shown in Tables 3 to 5 below. An electrode and a test cell as a comparative example (FIG. 7) were produced in the same manner as in Example 1-1 except that the change was made as described above. However, in Comparative Examples 1-7, 1-14 to 1-17, and 1-26 to 1-29, natural graphite was used as the first graphite particles. In Comparative Examples 1-1 to 1-3 and 1-7, only the first graphite particles were used as the negative electrode active material, and in Comparative Examples 1-4 to 1-6, only the second graphite particles were used. . Moreover, in Comparative Examples 1-8 to 1-13, the mixing ratio of the first graphite particles and the second graphite particles was 40:60 by mass ratio.

(比較例1−33〜1−35)
負極活物質を形成するにあたり、第1および第2の黒鉛粒子の種類(中位径D50、比表面積、破壊強度)を表5に示したように変化させたこと、ならびに、負極活物質層を形成するにあたり、体積密度が1.80g/cm3 となるように圧縮成型したことを除き、他は実施例1−1と同様にして電極およびテストセル(図7)を作製した。但し、比較例1−34では、第1の黒鉛粒子として天然黒鉛を用いた。
(Comparative Examples 1-33 to 1-35)
In forming the negative electrode active material, the types (median diameter D 50 , specific surface area, fracture strength) of the first and second graphite particles were changed as shown in Table 5, and the negative electrode active material layer The electrode and the test cell (FIG. 7) were produced in the same manner as in Example 1-1 except that compression molding was performed so that the volume density was 1.80 g / cm 3 . However, in Comparative Example 1-34, natural graphite was used as the first graphite particles.

上記のように作製した各実施例および比較例のテストセルについて、以下のようにして5C放電容量(mAh/g)、放電容量維持率(%)および充電容量維持率(%)を調べた。以下、具体的に述べる。   About the test cell of each Example and comparative example produced as mentioned above, 5 C discharge capacity (mAh / g), discharge capacity maintenance factor (%), and charge capacity maintenance factor (%) were investigated as follows. The details will be described below.

5C放電容量(mAh/g)については、まず、各テストセルについて、0.2Cの定電流で平衡電位がリチウムに対し0Vに達するまで定電流充電したのち、さらに、電流値が0.036mAに低下するまで0Vの定電圧で定電圧充電を行った。そののち、平衡電位がリチウムに対し1.5Vに達するまで5Cの定電流で放電させ、その時の放電容量を測定した。なお、0.2Cとは理論容量を5時間で放出しきる電流値であり、5Cとは理論容量を0.2時間で放出しきる電流値である。このようにして算出された放電容量は、平衡電位を基準としているので、試験極61の活物質層を構成する材料固有の特性を反映したものとなっている。   Regarding the 5C discharge capacity (mAh / g), first, each test cell was charged at a constant current of 0.2 C until the equilibrium potential reached 0 V with respect to lithium, and then the current value was reduced to 0.036 mA. Constant voltage charging was performed at a constant voltage of 0 V until the voltage decreased. After that, the battery was discharged at a constant current of 5 C until the equilibrium potential reached 1.5 V with respect to lithium, and the discharge capacity at that time was measured. Note that 0.2 C is a current value at which the theoretical capacity can be discharged in 5 hours, and 5 C is a current value at which the theoretical capacity can be discharged in 0.2 hours. Since the discharge capacity calculated in this way is based on the equilibrium potential, it reflects characteristics specific to the material constituting the active material layer of the test electrode 61.

さらに、上記条件のうち、定電流放電の際の電流値を0.2Cとしたことを除き、他は同様にして0.2C放電容量(mAh/g)を調べた。ここで、放電容量維持率として、0.2C放電容量(mAh/g)に対する5C放電容量(mAh/g)の比、すなわち、放電容量維持率(%)=(5C放電容量/0.2C放電容量)×100を求めた。   Further, the 0.2 C discharge capacity (mAh / g) was examined in the same manner except that the current value during constant current discharge was 0.2 C among the above conditions. Here, as a discharge capacity maintenance ratio, a ratio of 5C discharge capacity (mAh / g) to 0.2C discharge capacity (mAh / g), that is, discharge capacity maintenance ratio (%) = (5C discharge capacity / 0.2C discharge). Capacity) × 100 was determined.

また、充電容量維持率については、以下のようにして求めた。まず、各テストセルについて、0.2Cの定電流で平衡電位がリチウムに対し0Vに達するまで定電流充電したのち、さらに、電流値が0.036mAに低下するまで0Vの定電圧で定電圧充電を行い、その時の充電容量(これを0.2C充電容量(mAh/g)という。)を測定した。そののち、平衡電位がリチウムに対し1.5Vに達するまで0.2Cの定電流で放電させた。一方、定電流充電の際の電流値を2Cとしたことを除き、他は同様にして2C充電容量(mAh/g)を調べた。ここで、充電容量維持率として、0.2C充電容量(mAh/g)に対する2C充電容量(mAh/g)の比、すなわち、充電容量維持率(%)=(2C充電容量/0.2C充電容量)×100を求めた。   Further, the charge capacity maintenance rate was obtained as follows. First, each test cell was charged at a constant current of 0.2 C until the equilibrium potential reached 0 V with respect to lithium, and then charged at a constant voltage of 0 V until the current value decreased to 0.036 mA. Then, the charge capacity at that time (referred to as 0.2C charge capacity (mAh / g)) was measured. After that, the battery was discharged at a constant current of 0.2 C until the equilibrium potential reached 1.5 V with respect to lithium. On the other hand, the 2C charge capacity (mAh / g) was examined in the same manner except that the current value during constant current charging was set to 2C. Here, as a charge capacity maintenance rate, a ratio of 2C charge capacity (mAh / g) to 0.2C charge capacity (mAh / g), that is, charge capacity maintenance rate (%) = (2C charge capacity / 0.2C charge) Capacity) × 100 was determined.

これら5C放電容量(mAh/g)、放電容量維持率(%)および充電容量維持率(%)の結果をまとめて表1〜表5に示す。但し、5C放電容量(mAh/g)については単に放電容量(mAh/g)と記す。また、表1〜表5には、負極活物質層のX線回折パターンから求めたピーク強度比I002/I110 についても併せて掲載する。 Tables 1 to 5 collectively show the results of these 5C discharge capacity (mAh / g), discharge capacity retention rate (%), and charge capacity retention rate (%). However, 5C discharge capacity (mAh / g) is simply referred to as discharge capacity (mAh / g). Tables 1 to 5 also show the peak intensity ratio I 002 / I 110 obtained from the X-ray diffraction pattern of the negative electrode active material layer.

Figure 2009164013
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表1〜表5に示したように、実施例1−1〜1−22では、比較例1−1〜1−35と比べ、放電容量、放電容量維持率および充電容量維持率の全ての項目において優れていることがわかった。これは、実施例1−1〜1−22では、負極活物質層のピーク強度比I002 /I110 が非常に小さく、(002)面配向が抑制されたことでリチウムイオンの吸蔵および放出が容易に行われるためと考えられる。なお、第2の黒鉛粒子としての球状黒鉛粒子を単独で用いた比較例1−4〜1−6では、ピーク強度比I002 /I110 が非常に小さく抑えられているが、球状黒鉛粒子における粒子間の導電性が不十分であるため放電容量が低下しているものと思われる。 As shown in Tables 1 to 5, in Examples 1-1 to 1-22, in comparison with Comparative Examples 1-1 to 1-35, all items of discharge capacity, discharge capacity maintenance rate, and charge capacity maintenance rate Was found to be excellent. In Examples 1-1 to 1-22, the peak intensity ratio I 002 / I 110 of the negative electrode active material layer was very small, and (002) plane orientation was suppressed, so that lithium ions were occluded and released. This is thought to be easily done. In Comparative Examples 1-4 to 1-6 in which the spherical graphite particles as the second graphite particles were used alone, the peak intensity ratio I 002 / I 110 was suppressed to be very small. It seems that the discharge capacity is lowered because the conductivity between the particles is insufficient.

実施例1−1〜1−22に対し、比較例1−1〜1−13では第1の黒鉛粒子と第2の黒鉛粒子との混合比(存在比)が不適当であり、比較例1−14〜1−35では第1の黒鉛粒子および第2の黒鉛粒子の少なくとも一方における物性が不適当であることから、十分な電池特性(放電容量、放電容量維持率および充電容量維持率)が得られなかった。   In Comparative Examples 1-1 to 1-13, the mixing ratio (abundance ratio) between the first graphite particles and the second graphite particles is inappropriate for Examples 1-1 to 1-22, and Comparative Example 1 In -14 to 1-35, the physical properties of at least one of the first graphite particles and the second graphite particles are inappropriate, so that sufficient battery characteristics (discharge capacity, discharge capacity maintenance rate and charge capacity maintenance rate) are obtained. It was not obtained.

(実施例2−1) (Example 2-1)

次に、図1に示した負極22および正極21を備えた円筒型の二次電池を作製した。負極22は、上記の実施例1−1に使用したものと同様にして得た合剤スラリーを厚み12μmの銅箔よりなる集電体の両面に均一に塗布して乾燥させ、体積密度が1.60g/cm3 となるように圧縮成型して活物質層を形成すると共に、その集電体の一端に負極リード26を取り付けたものである。この際、負極22の容量がリチウムの吸蔵および放出に基づく容量成分により表されるリチウムイオン二次電池となるようにした。 Next, a cylindrical secondary battery including the negative electrode 22 and the positive electrode 21 illustrated in FIG. 1 was produced. The negative electrode 22 was uniformly applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm and dried with the mixture slurry obtained in the same manner as that used in Example 1-1. The active material layer is formed by compression molding to 60 g / cm 3, and the negative electrode lead 26 is attached to one end of the current collector. At this time, a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode 22 was expressed by a capacity component based on insertion and extraction of lithium was made.

正極21は以下のようにして作製した。具体的には、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が1μmであるリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO)を活物質として90質量部と、導電材としてカーボンブラック5質量部と、結着材としてポリフッ化ビニリデン5質量部とを混合して正極合剤としたのち、N−メチル−2−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の正極合剤スラリーとした。続いて、アルミニウム箔(15μm厚)からなる正極集電体21Aの両面に正極合剤スラリーを塗布して乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型することにより、正極活物質層21Bを形成した。最後に、正極集電体21Aの一端にアルミニウム製の正極リード25を取り付けた。 The positive electrode 21 was produced as follows. Specifically, 90 parts by mass of a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) having a median diameter (D 50 ) of 1 μm by a laser diffraction particle size distribution analyzer as an active material, and 5 parts by mass of carbon black as a conductive material, Then, 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder was mixed to obtain a positive electrode mixture, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, the positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of a positive electrode current collector 21A made of aluminum foil (15 μm thick), dried, and then compression molded by a roll press to form the positive electrode active material layer 21B. . Finally, an aluminum positive electrode lead 25 was attached to one end of the positive electrode current collector 21A.

続いて、正極21と負極22とを厚み25μmの微多孔性ポリプロピレン延伸フィルムからなるセパレータ23を介して、負極22、セパレータ23、正極21、セパレータ23の順に積層し、多数回巻回することにより巻回電極体20を作製した。次いで、巻回電極体20を一対の絶縁板12,13で挟み、負極リード26をニッケルめっきした鉄製の電池缶11に溶接すると共に、正極リード25を安全弁機構15に溶接して、巻回電極体20を電池缶11の内部に収容した。さらに、電池缶11の内部に電解液を注入し、ガスケット17を介して電池蓋14を被せてかしめることにより、図1に示した円筒型の二次電池(外径18mm、高さ65mm)が完成した。なお、電解液は、ECとEMCとDMCとを2:2:6の体積比で混合した混合溶媒と、電解質塩としてのLiPF6 とを有するものとした。電解液中におけるLiPF6 の濃度は1mol/dm3 とした。 Subsequently, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated in the order of the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode 21, and the separator 23 through a separator 23 made of a microporous polypropylene stretched film having a thickness of 25 μm, and wound many times. A wound electrode body 20 was produced. Next, the wound electrode body 20 is sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13, and the negative electrode lead 26 is welded to the nickel-plated iron battery can 11, and the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15. The body 20 was accommodated in the battery can 11. Further, by injecting an electrolyte into the battery can 11 and covering the battery lid 14 via a gasket 17, the cylindrical secondary battery (outer diameter 18 mm, height 65 mm) shown in FIG. Was completed. The electrolytic solution had a mixed solvent in which EC, EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 2: 2: 6, and LiPF 6 as an electrolyte salt. The concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution was 1 mol / dm 3 .

(実施例2−2〜2−9)
負極活物質を形成するにあたり、第1および第2の黒鉛粒子の種類(中位径D50、比表面積、破壊強度)を後出の表6に示したように変化させたことを除き、他は実施例2−1と同様にして図1に示した円筒型の二次電池を作製した。
(Examples 2-2 to 2-9)
In forming the negative electrode active material, the types of the first and second graphite particles (median diameter D 50 , specific surface area, fracture strength) were changed except that they were changed as shown in Table 6 below. Produced the cylindrical secondary battery shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 2-1.

(実施例2−10〜2−18)
負極活物質を形成するにあたり、第1および第2の黒鉛粒子の混合比を後出の表7に示したように変化させたことを除き、他は実施例2−1〜2−9とそれぞれ同様にして図1に示した円筒型の二次電池を作製した。
(Examples 2-10 to 2-18)
In forming the negative electrode active material, except that the mixing ratio of the first and second graphite particles was changed as shown in Table 7 below, the others were as in Examples 2-1 to 2-9, respectively. Similarly, the cylindrical secondary battery shown in FIG. 1 was produced.

(比較例2−1〜2−18)
第1および第2の黒鉛粒子の物性(中位径D50、比表面積、破壊強度)ならびに第1および第2の黒鉛粒子の混合比(存在比)を後出の表8および表9に示したように変化させたことを除き、他は実施例2−1と同様にして、比較例としての円筒形の二次電池を作製した。但し、比較例2−7,2−15では、第1の黒鉛粒子として天然黒鉛を用いた。また、比較例2−1〜2−3,2−7,2−8では第1の黒鉛粒子のみを用い、比較例2−4〜2−6では第2の黒鉛粒子のみを用いるようにした。また、比較例2−9〜2−18では、第1の黒鉛粒子と第2の黒鉛粒子との混合比を質量比で40:60とした。
(Comparative Examples 2-1 to 2-18)
The physical properties (median diameter D 50 , specific surface area, fracture strength) of the first and second graphite particles and the mixing ratio (abundance ratio) of the first and second graphite particles are shown in Tables 8 and 9 below. A cylindrical secondary battery as a comparative example was fabricated in the same manner as in Example 2-1, except that the change was made as described above. However, in Comparative Examples 2-7 and 2-15, natural graphite was used as the first graphite particles. In Comparative Examples 2-1 to 2-3, 2-7, and 2-8, only the first graphite particles are used, and in Comparative Examples 2-4 to 2-6, only the second graphite particles are used. . Moreover, in Comparative Examples 2-9 to 2-18, the mixing ratio of the first graphite particles and the second graphite particles was set to 40:60 by mass ratio.

上記のように作製した各実施例および比較例の二次電池について、以下のようにして10C放電容量(mAh/g)および放電容量維持率(%)を調べた。以下、具体的に述べる。   About the secondary battery of each Example and comparative example produced as mentioned above, 10 C discharge capacity (mAh / g) and discharge capacity maintenance factor (%) were investigated as follows. The details will be described below.

10C放電容量(mAh/g)については、まず、各二次電池について、0.2Cの定電流で電池電圧が4.2Vに達するまで定電流充電したのち、さらに、電流値が0.036mAに低下するまで4.2Vの定電圧で定電圧充電を行った。そののち、電池電圧が2.7Vに達するまで10Cの定電流で放電させ、その時の放電容量を測定した。   For 10 C discharge capacity (mAh / g), first, each secondary battery was charged at a constant current of 0.2 C until the battery voltage reached 4.2 V, and then the current value was reduced to 0.036 mA. Constant voltage charging was performed at a constant voltage of 4.2 V until it decreased. Thereafter, the battery was discharged at a constant current of 10 C until the battery voltage reached 2.7 V, and the discharge capacity at that time was measured.

さらに、上記条件のうち、定電流放電の際の電流値を0.2Cとしたことを除き、他は同様にして0.2C放電容量(mAh/g)を調べた。ここで、放電容量維持率として、0.2C放電容量(mAh/g)に対する10C放電容量(mAh/g)の比、すなわち、放電容量維持率(%)=(10C放電容量/0.2C放電容量)×100を求めた。   Further, the 0.2 C discharge capacity (mAh / g) was examined in the same manner except that the current value during constant current discharge was 0.2 C among the above conditions. Here, as a discharge capacity maintenance ratio, a ratio of 10 C discharge capacity (mAh / g) to 0.2 C discharge capacity (mAh / g), that is, discharge capacity maintenance ratio (%) = (10 C discharge capacity / 0.2 C discharge) Capacity) × 100 was determined.

これら10C放電容量(mAh/g)および放電容量維持率(%)の結果をまとめて表6〜表9に示す。但し、10C放電容量(mAh/g)については単に放電容量(mAh/g)と記す。また、表6〜表9には、負極活物質層のX線回折パターンから求めたピーク強度比I002/I110 についても併せて掲載する。 The results of the 10C discharge capacity (mAh / g) and the discharge capacity retention rate (%) are summarized in Tables 6 to 9. However, the 10C discharge capacity (mAh / g) is simply referred to as discharge capacity (mAh / g). Tables 6 to 9 also show the peak intensity ratio I 002 / I 110 obtained from the X-ray diffraction pattern of the negative electrode active material layer.

Figure 2009164013
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表6〜表9に示したように、実施例2−1〜2−18では、比較例2−1〜2−18と比べ、放電容量および放電容量維持率のいずれにおいても優れていることがわかった。これは、実施例2−1〜2−18では、実施例1−1〜1−22と同様に負極活物質層のピーク強度比I002 /I110 が非常に小さく、(002)面配向が抑制されたことでリチウムイオンの吸蔵および放出が容易に行われるためと考えられる。なお、第2の黒鉛粒子としての球状黒鉛粒子を単独で用いた比較例2−4〜2−6では、ピーク強度比I002 /I110 が非常に小さく抑えられているが、球状黒鉛粒子における粒子間の導電性が不十分であるため放電容量が低下しているものと思われる。 As shown in Tables 6 to 9, Examples 2-1 to 2-18 are superior to Comparative Examples 2-1 to 2-18 in both the discharge capacity and the discharge capacity retention rate. all right. In Examples 2-1 to 2-18, as in Examples 1-1 to 1-22, the peak intensity ratio I 002 / I 110 of the negative electrode active material layer was very small, and the (002) plane orientation was This is considered to be because lithium ions are easily occluded and released by being suppressed. In Comparative Examples 2-4 to 2-6 in which the spherical graphite particles as the second graphite particles were used alone, the peak intensity ratio I 002 / I 110 was suppressed to be very small. It seems that the discharge capacity is lowered because the conductivity between the particles is insufficient.

実施例2−1〜2−18に対し、比較例2−1〜2−18では第1の黒鉛粒子と第2の黒鉛粒子との混合比(存在比)が不適当であることから、十分な電池特性(放電容量および放電容量維持率)が得られなかった。   Compared to Examples 2-1 to 2-18, in Comparative Examples 2-1 to 2-18, the mixing ratio (existence ratio) between the first graphite particles and the second graphite particles is inappropriate, and thus sufficient Battery characteristics (discharge capacity and discharge capacity retention rate) could not be obtained.

(実施例3−1,3−2)
負極活物質を形成するにあたり、結着材としてのポリフッ化ビニリデンを4質量部または3質量部としたことを除き、他は実施例1−1と同様にしてテストセル(図7)を作製した。
(Examples 3-1 and 3-2)
In forming the negative electrode active material, a test cell (FIG. 7) was produced in the same manner as in Example 1-1 except that polyvinylidene fluoride as a binder was changed to 4 parts by mass or 3 parts by mass. .

(比較例3−1,3−2)
負極活物質として第2の黒鉛粒子を用いずに第1の黒鉛粒子のみを用いたことを除き、他は実施例3−1,3−2とそれぞれ同様にしてテストセル(図7)を作製した。
(Comparative Examples 3-1 and 3-2)
A test cell (FIG. 7) was prepared in the same manner as in Examples 3-1 and 3-2 except that only the first graphite particles were used as the negative electrode active material without using the second graphite particles. did.

これら実施例3−1,3−2および比較例3−1,3−2の各テストセルについても、実施例1−1と同様にして5C放電容量(mAh/g)、放電容量維持率(%)および充電容量維持率(%)を調べた。その結果をまとめて表10に示す。但し、5C放電容量(mAh/g)については単に放電容量(mAh/g)と記す。   For each of the test cells of Examples 3-1 and 3-2 and Comparative Examples 3-1 and 3-2, 5C discharge capacity (mAh / g), discharge capacity maintenance ratio ( %) And charge capacity maintenance rate (%) were examined. The results are summarized in Table 10. However, 5C discharge capacity (mAh / g) is simply referred to as discharge capacity (mAh / g).

Figure 2009164013
Figure 2009164013

表10に示したように、実施例3−1,3−2では、実施例1−1よりも結着材の添加量を減らしたものの、実施例1−1と同等以上の電池特性が得られた。これに対し、比較例3−1,3−2では、結着材の添加量を減らすほど電池特性が劣化した。これは、鱗片状人造黒鉛を擬似的に球形化処理した疑似球状黒鉛粒子のみを負極活物質として用いるとその黒鉛粒子が比較的多くの結着材を取り込んでしまうので、結着材を減らしたことで負極集電体との接着が弱まり、負極活物質層と負極集電体との間の抵抗が増加するためと考えられる。   As shown in Table 10, in Examples 3-1 and 3-2, although the amount of the binder added was reduced compared to Example 1-1, battery characteristics equivalent to or better than Example 1-1 were obtained. It was. On the other hand, in Comparative Examples 3-1 and 3-2, the battery characteristics deteriorated as the amount of the binder added was decreased. This is because, when only the pseudo-spherical graphite particles obtained by pseudo-spheroidizing the flaky artificial graphite are used as the negative electrode active material, the graphite particles take in a relatively large amount of the binder, so that the binder is reduced. This is considered to be because the adhesion between the negative electrode current collector is weakened and the resistance between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector is increased.

このように、本実施例によれば、負極活物質層22Bにおける負極活物質として、中位径D50が13μm以上15μm以下であり、比表面積が2m2 /g以上7m2 /g以下であり、破壊強度が20MPa以上40MPa以下である第1の黒鉛粒子と、中位径D50が12μm以上19μm以下であり、比表面積が0.5m2 /g以上1.0m2 /g以下であり、破壊強度が80MPa以上100MPa以下である第2の黒鉛粒子とを所定の混合比で含むようにしたので、負極活物質層22Bの体積密度を高めた場合においても適度な空隙が形成され、その内部においてリチウムの拡散経路を十分に確保することができ、優れた放電容量および充放電特性を得ることができることがわかった。 Thus, according to this embodiment, as the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 22B, median diameter D 50 is at 15μm or less than 13 .mu.m, specific surface area be less 2m 2 / g or more 7m 2 / g The first graphite particles having a breaking strength of 20 MPa or more and 40 MPa or less, the median diameter D 50 is 12 μm or more and 19 μm or less, and the specific surface area is 0.5 m 2 / g or more and 1.0 m 2 / g or less, Since the second graphite particles having a fracture strength of 80 MPa or more and 100 MPa or less are included at a predetermined mixing ratio, an appropriate void is formed even when the volume density of the negative electrode active material layer 22B is increased. It was found that a sufficient lithium diffusion path can be secured in the case of, and that excellent discharge capacity and charge / discharge characteristics can be obtained.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。その際、電極反応物質を吸蔵および放出することが可能な正極活物質などは、その電極反応物質に応じて選択される。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiments and examples, a battery using lithium as an electrode reactant has been described. However, other alkali metals such as sodium (Na) or potassium (K), or alkalis such as magnesium or calcium (Ca) are used. The present invention can also be applied to the case of using an earth metal or another light metal such as aluminum. At that time, the positive electrode active material capable of inserting and extracting the electrode reactant is selected according to the electrode reactant.

また、上記実施の形態および実施例では、円筒型および扁平型(楕円型)の巻回構造を有する電池素子を備えた二次電池やコイン型の二次電池について具体的に挙げて説明したが、本発明は、多角形型の巻回構造を有する電池素子を備えた二次電池、または、正極および負極を折り畳んだ構造、あるいは複数積層した構造など他の構造を有する電池素子を備えた二次電池についても同様に適用することができる。加えて、本発明は、角型などの他の外装形状を有する二次電池についても同様に適用することができる。   In the above-described embodiments and examples, the secondary battery and the coin-type secondary battery including the battery element having the cylindrical and flat (elliptical) winding structures have been specifically described. The present invention provides a secondary battery having a battery element having a polygonal winding structure, a battery element having another structure such as a structure in which a positive electrode and a negative electrode are folded, or a structure in which a plurality of layers are stacked. The same applies to the secondary battery. In addition, the present invention can be similarly applied to secondary batteries having other exterior shapes such as a square shape.

また、上記実施の形態および実施例では、電解質として電解液を用いる場合および電解液を高分子化合物に保持させたゲル状電解質を用いる場合について説明したが、他の電解質を混合して用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を溶解または分散させた有機固体電解質、イオン伝導性セラミックス,イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などのイオン伝導性無機化合物を含む無機固体電解質が挙げられる。   In the above embodiments and examples, the case where an electrolytic solution is used as the electrolyte and the case where a gel electrolyte in which the electrolytic solution is held in a polymer compound are used have been described. However, other electrolytes may be mixed and used. May be. Examples of other electrolytes include ion conductive inorganic compounds such as organic solid electrolytes, ion conductive ceramics, ion conductive glasses, or ionic crystals in which electrolyte salts are dissolved or dispersed in polymer compounds having ion conductivity. Inorganic solid electrolytes are included.

本発明の実施の形態に係る第1の電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the 1st battery which concerns on embodiment of this invention. 図1に示した第1の電池における巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body in the 1st battery shown in FIG. 本発明の実施の形態に係る第2の電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the 2nd battery which concerns on embodiment of this invention. 図3に示した巻回電極体のIV−IV線に沿った矢視方向の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the arrow direction along the IV-IV line of the wound electrode body shown in FIG. 図4に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body shown in FIG. 本発明の実施の形態に係る第3の電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the 3rd battery which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施例で使用したテストセルの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the test cell used in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

22A,34A,52A…負極集電体、22B,34B,52B…負極活物質層、11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17,56…ガスケット、20,30…巻回電極体、21,33,51…正極、21A,33A,51A…正極集電体、21B,33B,51B…正極活物質層、22,34,52…負極、23,35,53…セパレータ、24…センターピン、25,31…正極リード、26,32…負極リード、36…電解質、37…保護テープ、40…外装部材、41…密着フィルム、54…外装缶、55…外装カップ。   22A, 34A, 52A ... negative electrode current collector, 22B, 34B, 52B ... negative electrode active material layer, 11 ... battery can, 12, 13 ... insulating plate, 14 ... battery lid, 15 ... safety valve mechanism, 15A ... disk plate, 16 ... Heat-sensitive resistance element, 17, 56 ... Gasket, 20, 30 ... Wound electrode body, 21,33,51 ... Positive electrode, 21A, 33A, 51A ... Positive electrode current collector, 21B, 33B, 51B ... Positive electrode active material layer 22, 34, 52 ... negative electrode, 23, 35, 53 ... separator, 24 ... center pin, 25, 31 ... positive electrode lead, 26, 32 ... negative electrode lead, 36 ... electrolyte, 37 ... protective tape, 40 ... exterior member, 41 ... adhesion film, 54 ... exterior can, 55 ... exterior cup.

Claims (8)

負極集電体に設けられた負極活物質層を有し、
前記負極活物質層は、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が13μm以上15μm以下であり、BET法による比表面積が2m2 /g以上7m2 /g以下であり、破壊強度が20MPa以上40MPa以下である第1の黒鉛粒子と、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が12μm以上19μm以下であり、BET法による比表面積が0.5m2 /g以上1.0m2 /g以下であり、破壊強度が80MPa以上100MPa以下である第2の黒鉛粒子とを負極活物質として含み、
前記第2の黒鉛粒子の質量に対する前記第1の黒鉛粒子の質量の比が1/9以上3/7以下である
ことを特徴とする負極。
A negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector;
The negative electrode active material layer has a median diameter (D 50 ) of 13 μm or more and 15 μm or less by a laser diffraction particle size distribution analyzer, a specific surface area of 2 m 2 / g or more and 7 m 2 / g or less by a BET method, and a fracture strength. Having a median diameter (D 50 ) of 12 μm or more and 19 μm or less by a laser diffraction particle size distribution meter, and a specific surface area by a BET method of 0.5 m 2 / g or more and 1 0.02 m 2 / g or less and a second graphite particle having a fracture strength of 80 MPa or more and 100 MPa or less as a negative electrode active material,
A ratio of the mass of the first graphite particles to the mass of the second graphite particles is from 1/9 to 3/7.
前記負極活物質層の体積密度が1.6g/cm3 以上1.8g/cm3 以下であることを特徴とする請求項1記載の負極。 2. The negative electrode according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer has a volume density of 1.6 g / cm 3 or more and 1.8 g / cm 3 or less. 前記負極活物質層は、3質量%以上5質量%以下の割合で結着剤を含むことを特徴とする請求項1記載の負極。   The negative electrode according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer contains a binder at a ratio of 3% by mass or more and 5% by mass or less. 前記第2の黒鉛粒子は、球状人造黒鉛であることを特徴とする請求項1記載の負極。   The negative electrode according to claim 1, wherein the second graphite particles are spherical artificial graphite. 正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記負極は、負極集電体に設けられた負極活物質層を有し、
前記負極活物質層は、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が13μm以上15μm以下であり、BET法による比表面積が2m2 /g以上7m2 /g以下であり、破壊強度が20MPa以上40MPa以下である第1の黒鉛粒子と、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が12μm以上19μm以下であり、BET法による比表面積が0.5m2 /g以上1.0m2 /g以下であり、破壊強度が80MPa以上100MPa以下である第2の黒鉛粒子とを負極活物質として含み、
前記第2の黒鉛粒子の質量に対する前記第1の黒鉛粒子の質量の比が1/9以上3/7以下である
ことを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The negative electrode has a negative electrode active material layer provided on a negative electrode current collector,
The negative electrode active material layer has a median diameter (D 50 ) of 13 μm or more and 15 μm or less by a laser diffraction particle size distribution analyzer, a specific surface area of 2 m 2 / g or more and 7 m 2 / g or less by a BET method, and a fracture strength. Having a median diameter (D 50 ) of 12 μm or more and 19 μm or less by a laser diffraction particle size distribution meter, and a specific surface area by a BET method of 0.5 m 2 / g or more and 1 0.02 m 2 / g or less and a second graphite particle having a fracture strength of 80 MPa or more and 100 MPa or less as a negative electrode active material,
The ratio of the mass of the first graphite particles to the mass of the second graphite particles is 1/9 or more and 3/7 or less.
前記負極活物質層の体積密度が1.6g/cm3 以上1.8g/cm3 以下であることを特徴とする請求項5記載の電池。 The battery according to claim 5, wherein the negative electrode active material layer has a volume density of 1.6 g / cm 3 or more and 1.8 g / cm 3 or less. 前記負極活物質層は、3質量%以上5質量%以下の割合で結着剤を含むことを特徴とする請求項5記載の電池。   The battery according to claim 5, wherein the negative electrode active material layer contains a binder at a ratio of 3% by mass or more and 5% by mass or less. 前記第2の黒鉛粒子は、球状人造黒鉛であることを特徴とする請求項5記載の電池。   The battery according to claim 5, wherein the second graphite particles are spherical artificial graphite.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012105052A1 (en) * 2011-02-04 2012-08-09 トヨタ自動車株式会社 Secondary battery
KR101218720B1 (en) 2011-06-03 2013-01-09 지에스칼텍스 주식회사 Negative electrode material for secondary battery and secondary battery comprising the same
WO2014103281A1 (en) * 2012-12-26 2014-07-03 三洋電機株式会社 Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using same
CN110249459A (en) * 2017-01-31 2019-09-17 株式会社村田制作所 Secondary battery cathode, secondary cell, battery pack, electric vehicle, accumulating system, electric tool and electronic equipment
CN111370695A (en) * 2020-03-20 2020-07-03 宁德新能源科技有限公司 Negative electrode active material, and electrochemical device and electronic device using same
CN111732096A (en) * 2019-03-25 2020-10-02 中信国安盟固利动力科技有限公司 Negative electrode material of high-power lithium ion battery and preparation method thereof
JP2021163745A (en) * 2020-03-30 2021-10-11 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary battery and its manufacturing method, and negative electrode and lithium ion secondary battery using it
JP2021163744A (en) * 2020-03-30 2021-10-11 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary battery and method of manufacturing the same, and negative electrode and lithium ion secondary battery including the negative electrode material
JP7710820B2 (en) 2020-03-30 2025-07-22 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary batteries, its manufacturing method, and negative electrode and lithium ion secondary battery using the same

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012105052A1 (en) * 2011-02-04 2012-08-09 トヨタ自動車株式会社 Secondary battery
KR20130119486A (en) * 2011-02-04 2013-10-31 도요타지도샤가부시키가이샤 Secondary battery
JP5787185B2 (en) * 2011-02-04 2015-09-30 トヨタ自動車株式会社 Secondary battery
KR101640646B1 (en) 2011-02-04 2016-07-22 도요타지도샤가부시키가이샤 Secondary battery
KR101218720B1 (en) 2011-06-03 2013-01-09 지에스칼텍스 주식회사 Negative electrode material for secondary battery and secondary battery comprising the same
WO2014103281A1 (en) * 2012-12-26 2014-07-03 三洋電機株式会社 Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using same
CN104885261A (en) * 2012-12-26 2015-09-02 三洋电机株式会社 Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using same
JPWO2014103281A1 (en) * 2012-12-26 2017-01-12 三洋電機株式会社 Anode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
US9627682B2 (en) 2012-12-26 2017-04-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries and nonaqueous electrolyte secondary battery including the same
CN110249459A (en) * 2017-01-31 2019-09-17 株式会社村田制作所 Secondary battery cathode, secondary cell, battery pack, electric vehicle, accumulating system, electric tool and electronic equipment
CN110249459B (en) * 2017-01-31 2022-11-18 株式会社村田制作所 Negative electrode for secondary battery, battery pack, electric vehicle, power storage system, electric power tool, and electronic device
CN111732096B (en) * 2019-03-25 2022-02-22 中信国安盟固利动力科技有限公司 Negative electrode material of high-power lithium ion battery and preparation method thereof
CN111732096A (en) * 2019-03-25 2020-10-02 中信国安盟固利动力科技有限公司 Negative electrode material of high-power lithium ion battery and preparation method thereof
CN111370695B (en) * 2020-03-20 2021-05-18 宁德新能源科技有限公司 Anode active material and electrochemical device and electronic device using the same
CN111370695A (en) * 2020-03-20 2020-07-03 宁德新能源科技有限公司 Negative electrode active material, and electrochemical device and electronic device using same
JP2021163745A (en) * 2020-03-30 2021-10-11 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary battery and its manufacturing method, and negative electrode and lithium ion secondary battery using it
JP2021163744A (en) * 2020-03-30 2021-10-11 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary battery and method of manufacturing the same, and negative electrode and lithium ion secondary battery including the negative electrode material
JP7526119B2 (en) 2020-03-30 2024-07-31 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary batteries, its manufacturing method, and negative electrode and lithium ion secondary battery using the same
JP7526120B2 (en) 2020-03-30 2024-07-31 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary batteries, its manufacturing method, and negative electrode and lithium ion secondary battery using the same
JP2024147717A (en) * 2020-03-30 2024-10-16 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary batteries, its manufacturing method, and negative electrode and lithium ion secondary battery using the same
JP7710820B2 (en) 2020-03-30 2025-07-22 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary batteries, its manufacturing method, and negative electrode and lithium ion secondary battery using the same

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