JP6654667B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質電池、特にリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery, particularly a lithium ion secondary battery.
非水電解質電池は、ハイブリッド自動車や電気自動車等を含む自動車用電池として実用化されている。このような車載電源用電池としてリチウムイオン二次電池が使用されている。リチウムイオン二次電池は、出力特性、エネルギー密度、容量、寿命、高温安定性等の種々の特性を併せ持つことが要求されている。特に電池寿命(サイクル特性および保存特性)を改善するために、電解液について様々な改良が図られている。 Nonaqueous electrolyte batteries have been put into practical use as batteries for vehicles including hybrid vehicles and electric vehicles. A lithium ion secondary battery is used as such a battery for a vehicle-mounted power supply. Lithium ion secondary batteries are required to have various characteristics such as output characteristics, energy density, capacity, life, and high temperature stability. In particular, various improvements have been made to electrolytes to improve battery life (cycle characteristics and storage characteristics).
たとえば、特許文献1には、電池の高温保存下で、正極活物質であるリチウム・マンガン系複合酸化物の結晶構造が崩れることを防ぐことを目的に、プロピレンカーボネートとビニレンカーボネートとを含有する電解液を使用することが提案されている。特許文献1の実施例では、リチウム・マンガン系複合酸化物を正極活物質として用い、電解液としてプロピレンカーボネート(またはエチレンカーボネート)、ビニレンカーボネート、およびジエチルカーボネートからなる非水電解液を使用したことが開示されている。
また、サイクル寿命の改善などの観点から、正極活物質として、リチウム・ニッケル系複合酸化物を使用することが従来から試みられている。
For example, Patent Literature 1 discloses an electrolytic solution containing propylene carbonate and vinylene carbonate for the purpose of preventing the crystal structure of a lithium-manganese-based composite oxide, which is a positive electrode active material, from being destroyed under high-temperature storage of a battery. It has been proposed to use liquids. In the example of Patent Document 1, a lithium / manganese-based composite oxide was used as a positive electrode active material, and a non-aqueous electrolyte composed of propylene carbonate (or ethylene carbonate), vinylene carbonate, and diethyl carbonate was used as an electrolyte. It has been disclosed.
Further, from the viewpoint of improving the cycle life, it has been attempted to use a lithium / nickel-based composite oxide as the positive electrode active material.
しかし、リチウム・ニッケル系複合酸化物を正極活物質として用いた電池に、添加剤としてビニレンカーボネート等の不飽和結合を有する環状カーボネートを含有する電解液を使用すると、主に二酸化炭素(CO2)を含有するガスが発生する問題がある。これは、製造方法に由来してリチウム・ニッケル系複合酸化物に残存している炭酸リチウム(Li2CO3)や水酸化リチウム(LiOH)等のアルカリ性物質が添加剤と反応する事に起因すると考えられる。電池内でガスが発生すると、電池の膨れが生じて電池の容量維持率が低下する等電池の性能が低減するおそれがある。
そこで本発明は、正極活物質としてリチウム・ニッケル系複合酸化物を用いたリチウムイオン二次電池の、電解液由来のガスの発生を防いで、電池の放電容量維持率(サイクル特性および保存寿命)を向上させることを目的とする。
However, when an electrolyte containing a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as vinylene carbonate is used as an additive in a battery using a lithium / nickel-based composite oxide as a positive electrode active material, carbon dioxide (CO 2 ) is mainly used. There is a problem that a gas containing is generated. This is due to the fact that alkaline substances such as lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and lithium hydroxide (LiOH) remaining in the lithium-nickel composite oxide due to the production method react with the additive. Conceivable. When gas is generated in the battery, the performance of the battery may be reduced, such as swelling of the battery and a reduction in the capacity maintenance rate of the battery.
Therefore, the present invention prevents the generation of gas derived from the electrolyte in a lithium ion secondary battery using a lithium-nickel composite oxide as a positive electrode active material, and maintains the discharge capacity of the battery (cycle characteristics and storage life). The purpose is to improve.
本発明の実施形態におけるリチウムイオン二次電池は、リチウム・ニッケル系複合酸化物を正極活物質として含む正極活物質層が正極集電体に配置された正極と、負極活物質層が負極集電体に配置された負極と、セパレータと、電解液と、を含む発電要素を、外装体内部に含むリチウムイオン二次電池である。ここで正極は、正極活物質として含むリチウム・ニッケル系複合酸化物の重量に対して1%未満の残留アルカリ成分を含む。また電解液は、添加剤を含有し、添加剤の総モル量を100としたときの不飽和結合を有する環状カーボネート添加剤のモル比率は44.1〜62.2%であることを特徴とする。 The lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention includes a positive electrode in which a positive electrode active material layer including a lithium-nickel based composite oxide as a positive electrode active material is disposed on a positive electrode current collector, and a negative electrode active material layer in which a negative electrode current collector is used. A lithium ion secondary battery including a power generation element including a negative electrode, a separator, and an electrolyte disposed in a body inside a package. Here, the positive electrode contains a residual alkali component of less than 1% based on the weight of the lithium-nickel-based composite oxide contained as the positive electrode active material. Further, the electrolytic solution contains an additive, and the molar ratio of the cyclic carbonate additive having an unsaturated bond is 44.1 to 62.2% when the total molar amount of the additive is 100. I do.
本発明のリチウムイオン二次電池は、電解液由来のガス発生が著しく低減され、電池の放電容量維持率が向上している。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, generation of gas derived from the electrolyte is significantly reduced, and the discharge capacity retention rate of the battery is improved.
本発明の実施形態を以下に説明する。実施形態において正極とは、正極活物質と、バインダーと、必要な場合導電助剤との混合物を金属箔等の正極集電体に塗布または圧延および乾燥して正極活物質層を形成した薄板状あるいはシート状の電池部材である。負極とは、負極活物質と、バインダーと、必要な場合導電助剤との混合物を負極集電体に塗布して負極活物質層を形成した薄板状あるいはシート状の電池部材である。セパレータとは、正極と負極とを隔離して負極・正極間のリチウムイオンの伝導性を確保するための膜状の電池部材である。電解液とは、イオン性物質を溶媒に溶解させた電気伝導性のある溶液のことであり、本実施形態においては特に非水電解液を用いることができる。正極と負極とセパレータと電解液とを含む発電要素とは、電池の主構成部材の一単位であり、通常、正極と負極とがセパレータを介して重ねられて(積層されて)、この積層物が電解液に浸漬されている。 An embodiment of the present invention will be described below. In the embodiment, the positive electrode is a thin plate-like material in which a mixture of a positive electrode active material, a binder, and a conductive additive, if necessary, is coated or rolled and dried on a positive electrode current collector such as a metal foil to form a positive electrode active material layer. Or it is a sheet-shaped battery member. The negative electrode is a thin or sheet-like battery member in which a mixture of a negative electrode active material, a binder, and, if necessary, a conductive additive is applied to a negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer. The separator is a film-shaped battery member for separating the positive electrode and the negative electrode and securing the conductivity of lithium ions between the negative electrode and the positive electrode. The electrolytic solution is an electrically conductive solution obtained by dissolving an ionic substance in a solvent. In the present embodiment, a nonaqueous electrolytic solution can be used. The power generating element including the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the electrolytic solution is one unit of a main constituent member of the battery. Usually, the positive electrode and the negative electrode are stacked (laminated) with the separator interposed therebetween. Are immersed in the electrolyte.
実施形態のリチウムイオン二次電池は、外装体の内部に該発電要素が含まれて成り、好ましくは、発電要素は該外装体内部に封止されている。封止されているとは、発電要素が外気に触れないように、外装体材料により包まれていることを意味する。すなわち外装体は、発電要素をその内部に封止することが可能な袋形状をしている。 The lithium ion secondary battery of the embodiment includes the power generation element inside the exterior body, and preferably, the power generation element is sealed inside the exterior body. Being sealed means that the power generating element is wrapped in an exterior body material so as not to contact the outside air. That is, the exterior body has a bag shape capable of sealing the power generation element therein.
ここで正極活物質層は、好ましくはリチウム・ニッケル系複合酸化物を正極活物質として含む。リチウム・ニッケル系複合酸化物とは、一般式LixNiyMe(1−y)O2(ここでMeは、Al、Mn、Na、Fe、Co、Cr、Cu、Zn、Ca、K、Mg、およびPbからなる群より選択される、少なくとも1種以上の金属である。)で表される、リチウムとニッケルとを含有する遷移金属複合酸化物のことである。 Here, the positive electrode active material layer preferably contains a lithium / nickel-based composite oxide as the positive electrode active material. The lithium-nickel-based composite oxide is represented by a general formula Li x Ni y Me (1-y) O 2 (where Me is Al, Mn, Na, Fe, Co, Cr, Cu, Zn, Ca, K, And at least one metal selected from the group consisting of Mg and Pb.) And a transition metal composite oxide containing lithium and nickel.
実施形態において、正極活物質層は、一般式LixNiyCozMn(1−y−z)O2で表される層状結晶構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物を正極活物質として含むことが好ましい。ここで、一般式中のxは1≦x≦1.2であり、yおよびzはy+z<1を満たす正の数であり、yの値が0.5以下である。なお、マンガンの割合が大きくなると単一相の複合酸化物が合成されにくくなるため、1−y−z≦0.4とすることが望ましい。また、コバルトの割合が大きくなると高コストとなり容量も減少するため、z<y、z<1−y−zとすることが望ましい。高容量の電池を得るためには、y>1−y−z、y>zとすることが特に好ましい。 In the embodiment, the positive electrode active material layer includes, as a positive electrode active material, a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide having a layered crystal structure represented by a general formula Li x Ni y Co z Mn (1-yz) O 2. Is preferred. Here, x in the general formula is 1 ≦ x ≦ 1.2, y and z are positive numbers satisfying y + z <1, and the value of y is 0.5 or less. Note that when the proportion of manganese increases, it becomes difficult to synthesize a single-phase composite oxide, and therefore it is preferable to satisfy 1−yz ≦ 0.4. Further, when the proportion of cobalt increases, the cost increases and the capacity decreases, so z <y and z <1-yz are desirable. In order to obtain a high-capacity battery, it is particularly preferable that y> 1-yz and y> z.
ここで正極は、正極活物質として含むリチウム・ニッケル系複合酸化物の重量に対して1%未満の残留アルカリ成分を含む。ここで残留アルカリ成分とは、正極活物質の製造に由来して正極活物質として含むリチウム・ニッケル系複合酸化物中に含まれうるアルカリ性の物質のことである。アルカリ成分として、金属水酸化物あるいは金属炭酸化物を挙げることができる。たとえばリチウム・ニッケル系複合酸化物を製造する際に使用する原料であるLiOH、LiOH・H2O、Li2CO3、Ni(OH)2、NiCo3、リチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物を製造する際に使用する原料であるCo(OH)2、CoCO3、Mn(OH)2、MnCO3等を挙げることができる。これらのアルカリ成分は、正極活物質である遷移金属複合酸化物の原料であって、正極活物質に残留することを避けることができないが、たとえば焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気の調整、アルカリ成分の使用量の調整、原材料種の選択、Li/Me(メタル)比の調整、不純物除去工程の追加等の方法により残存量を減じることが可能である。このようにして、正極活物質として含むリチウム・ニッケル系複合酸化物の重量に対して1%未満の残留アルカリ成分を含むようにすることが好適である。正極活物質として含むリチウム・ニッケル系複合酸化物の重量に対して0.2%以下の残留アルカリ成分を含むようにするとさらに好ましい。 Here, the positive electrode contains a residual alkali component of less than 1% based on the weight of the lithium-nickel-based composite oxide contained as the positive electrode active material. Here, the residual alkali component refers to an alkaline substance that can be contained in a lithium-nickel-based composite oxide included as a positive electrode active material from the production of the positive electrode active material. Examples of the alkali component include a metal hydroxide and a metal carbonate. LiOH for example, raw materials used in manufacturing the lithium nickel composite oxide, LiOH · H 2 O, Li 2 CO 3, Ni (OH) 2, NiCo 3, lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide Co (OH) 2 , CoCO 3 , Mn (OH) 2 , MnCO 3, etc., which are raw materials used in the production of These alkali components are raw materials of the transition metal composite oxide which is the positive electrode active material, and cannot be avoided from remaining in the positive electrode active material. For example, the firing temperature, the firing time, the adjustment of the firing atmosphere, the alkali component The residual amount can be reduced by adjusting the amount of used, selecting the kind of raw material, adjusting the Li / Me (metal) ratio, adding an impurity removing step, and the like. In this way, it is preferable to include less than 1% of the residual alkali component based on the weight of the lithium-nickel-based composite oxide contained as the positive electrode active material. It is more preferable to include 0.2% or less of a residual alkali component based on the weight of the lithium-nickel-based composite oxide contained as the positive electrode active material.
実施形態において用いる電解液は、非水電解液であって、ジメチルカーボネート(以下「DMC」と称する。)、ジエチルカーボネート(以下「DEC」と称する。)、ジ−n−プロピルカーボネート、ジ−t−プロピルカーボネート、ジ−n−ブチルカーボネート、ジ−イソブチルカーボネート、またはジ−t−ブチルカーボネート等の鎖状カーボネートと、プロピレンカーボネート(以下「PC」と称する。)、エチレンカーボネート(以下「EC」と称する。)等の環状カーボネートとを含む混合物であることが好ましい。電解液は、このようなカーボネート混合物に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、ホウフッ化リチウム(LiBF4)、過塩素酸リチウム(LiClO4)等のリチウム塩を溶解させたものである。 The electrolytic solution used in the embodiment is a non-aqueous electrolytic solution, which is dimethyl carbonate (hereinafter, referred to as “DMC”), diethyl carbonate (hereinafter, referred to as “DEC”), di-n-propyl carbonate, di-t. Chain carbonates such as -propyl carbonate, di-n-butyl carbonate, di-isobutyl carbonate or di-t-butyl carbonate; propylene carbonate (hereinafter referred to as "PC"); ethylene carbonate (hereinafter referred to as "EC"). ) Is preferable. The electrolyte is obtained by dissolving lithium carbonate such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), and lithium perchlorate (LiClO 4 ) in such a carbonate mixture.
電解液は、上記の成分の他、添加剤を含有することができる。実施形態において電解液に加えることができる添加剤として、硫黄を含む添加剤、不飽和結合を有する環状カーボネート添加剤、ハロゲンを有する環状カーボネート添加剤等がある。硫黄を含む添加剤は、電池の充放電の過程で電気化学的に分解し、後述するすべての実施形態において使用する電極表面上に被膜を形成して電極構造を安定化させることができる添加剤である。このような添加剤として、環状ジスルホン酸エステル(たとえば、メチレンメタンジスルホン酸エステル(以下、「MMDS」と称する。)、エチレンメタンジスルホン酸エステル、プロピレンメタンジスルホン酸エステル)、環状スルホン酸エステル(たとえば、スルトン)、および鎖状スルホン酸エステル(たとえば、メチレンビスベンゼンスルホン酸エステル、メチレンビスフェニルメタンスルホン酸エステル、メチレンビスエタンスルホン酸エステル)等が挙げられる。 The electrolyte solution may contain additives in addition to the above components. In the embodiment, additives that can be added to the electrolytic solution include an additive containing sulfur, a cyclic carbonate additive having an unsaturated bond, a cyclic carbonate additive having a halogen, and the like. The additive containing sulfur is capable of electrochemically decomposing during the charging and discharging of the battery and forming a film on the surface of the electrode used in all the embodiments described below to stabilize the electrode structure. It is. Examples of such additives include cyclic disulfonic acid esters (for example, methylene methane disulfonic acid ester (hereinafter, referred to as “MMDS”), ethylene methane disulfonic acid ester, propylene methane disulfonic acid ester), and cyclic sulfonic acid esters (for example, Sultone), and chain sulfonic acid esters (for example, methylenebisbenzenesulfonic acid ester, methylenebisphenylmethanesulfonic acid ester, and methylenebisethanesulfonic acid ester).
不飽和結合を有する環状カーボネート添加剤は、電池の充放電過程において正極ならびに負極の保護被膜を形成する添加剤であり、特に、上記の硫黄を含む添加剤による、リチウム・ニッケル系複合酸化物を含有する正極活物質への攻撃を防ぐことができる添加剤である。このような添加剤として、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、メタクリル酸プロピレンカーボネート、アクリル酸プロピレンカーボネート等を挙げることができる。不飽和結合を有する環状カーボネート添加剤としてビニレンカーボネート(以下、「VC」と称する。)は特に好ましい。 The cyclic carbonate additive having an unsaturated bond is an additive that forms a protective film of the positive electrode and the negative electrode in the charge and discharge process of the battery. It is an additive that can prevent attacks on the contained positive electrode active material. Such additives include vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, propylene methacrylate carbonate, propylene acrylate carbonate, and the like. Vinylene carbonate (hereinafter referred to as “VC”) is particularly preferred as a cyclic carbonate additive having an unsaturated bond.
ハロゲンを有する環状カーボネート添加剤は、電池の充放電過程において正極ならびに負極の保護被膜を形成する添加剤であるが、特に、上記の硫黄を含む添加剤による、リチウム・ニッケル系複合酸化物を含有する正極活物質への攻撃を防ぐことができる添加剤である。このような添加剤として、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロエチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ジクロロエチレンカーボネート、トリクロロエチレンカーボネート等を挙げることができる。ハロゲンを有する環状カーボネート添加剤としてフルオロエチレンカーボネートは特に好ましい。 The cyclic carbonate additive having a halogen is an additive that forms a protective film of the positive electrode and the negative electrode during the charge / discharge process of the battery. In particular, the additive containing a lithium-nickel-based composite oxide due to the additive containing sulfur described above is contained. It is an additive that can prevent attack on the positive electrode active material. Examples of such additives include fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, dichloroethylene carbonate, and trichloroethylene carbonate. Fluoroethylene carbonate is particularly preferred as the halogenated cyclic carbonate additive.
添加剤は、電解液仕込み時に、電解液全体の重量に対して、20重量%以下、好ましくは15重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下の割合で加えられる。実施形態では、添加剤の総モル量を100としたときの不飽和結合を有する環状カーボネート添加剤のモル比率が78%以下であることが好ましい。添加剤の総モル量を100としたときの不飽和結合を有する環状カーボネート添加剤のモル比率が63%以下、特に44.1〜62.2%であることが好ましい。 The additive is added in an amount of 20% by weight or less, preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, based on the total weight of the electrolytic solution when the electrolytic solution is charged. In the embodiment, when the total molar amount of the additives is 100, the molar ratio of the cyclic carbonate additive having an unsaturated bond is preferably 78% or less. When the total molar amount of the additives is 100, the molar ratio of the cyclic carbonate additive having an unsaturated bond is preferably 63% or less, particularly preferably 44.1 to 62.2%.
すべての実施形態において用いることができる負極は、負極活物質を含む負極活物質層が負極集電体に配置された負極を含む。好ましくは、負極は、負極活物質、バインダーおよび場合により導電助剤の混合物を銅箔などの金属箔からなる負極集電体に塗布または圧延し、乾燥して得た負極活物質層を有している。各実施形態において、負極活物質が、黒鉛粒子および/または非晶質炭素粒子を含むことが好ましい。黒鉛粒子と非晶質炭素粒子とをともに含む混合炭素材を用いると、電池の回生性能が向上する。 The negative electrode that can be used in all embodiments includes a negative electrode in which a negative electrode active material layer including a negative electrode active material is disposed on a negative electrode current collector. Preferably, the negative electrode has a negative electrode active material layer obtained by applying or rolling a mixture of a negative electrode active material, a binder and optionally a conductive additive on a negative electrode current collector made of a metal foil such as a copper foil, and drying. ing. In each embodiment, it is preferable that the negative electrode active material includes graphite particles and / or amorphous carbon particles. When a mixed carbon material containing both graphite particles and amorphous carbon particles is used, the regenerative performance of the battery is improved.
黒鉛は、六方晶系六角板状結晶の炭素材料であり、石墨、グラファイト等と称されることがある。黒鉛は粒子の形状をしていることが好ましい。また非晶質炭素は、部分的に黒鉛に類似するような構造を有していてもよい、微結晶がランダムにネットワークした構造をとった、全体として非晶質である炭素材料のことを意味する。非晶質炭素として、カーボンブラック、コークス、活性炭、カーボンファイバー、ハードカーボン、ソフトカーボン、メソポーラスカーボン等が挙げられる。非晶質炭素は粒子の形状をしていることが好ましい。 Graphite is a carbon material of hexagonal hexagonal plate-like crystals, and is sometimes called graphite, graphite, or the like. The graphite is preferably in the form of particles. Amorphous carbon refers to a carbon material that is amorphous as a whole, and may have a structure in which microcrystals are randomly networked, which may have a structure partially similar to graphite. I do. Examples of amorphous carbon include carbon black, coke, activated carbon, carbon fiber, hard carbon, soft carbon, mesoporous carbon, and the like. The amorphous carbon is preferably in the form of particles.
負極活物質層に場合により用いられる導電助剤として、カーボンナノファイバー等のカーボン繊維、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、活性炭、メゾポーラスカーボン、フラーレン類、カーボンナノチューブ等の炭素材料が挙げられる。その他、負極活物質層には増粘剤、分散剤、安定剤等の、電極形成のために一般的に用いられる添加剤を適宜使用することができる。 Examples of the conductive auxiliary used in the negative electrode active material layer include carbon fibers such as carbon nanofibers, carbon black such as acetylene black and Ketjen black, activated carbon, mesoporous carbon, fullerenes, and carbon materials such as carbon nanotubes. Can be In addition, additives generally used for forming an electrode, such as a thickener, a dispersant, and a stabilizer, can be appropriately used for the negative electrode active material layer.
負極活物質層に用いられるバインダーとして、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリピロール類等の導電性ポリマー、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ブタジエンラバー(BR)、クロロプレンラバー(CR)、イソプレンラバー(IR)、アクリロニトリルブタジエンラバー(NBR)等の合成ゴム、あるいはカルボキシメチルセルロース(CMC)、キサンタンガム、グアーガム、ペクチン等の多糖類を用いることができる。 As the binder used for the negative electrode active material layer, conductive resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), and fluororesin such as polyvinyl fluoride (PVF); polyanilines, polythiophenes, polyacetylenes, and polypyrroles Synthetic polymers such as styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), isoprene rubber (IR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), or carboxymethyl cellulose (CMC), xanthan gum, guar gum, Polysaccharides such as pectin can be used.
すべての実施形態において用いることができる正極は、先に説明した正極活物質を含む正極活物質層が正極集電体に配置された正極を含む。好ましくは、正極は、正極活物質、バインダーおよび場合により導電助剤の混合物をアルミニウム箔などの金属箔からなる正極集電体に塗布または圧延し、乾燥して得た正極活物質層を有している。 The positive electrode that can be used in all embodiments includes a positive electrode in which the positive electrode active material layer including the positive electrode active material described above is disposed on the positive electrode current collector. Preferably, the positive electrode has a positive electrode active material layer obtained by applying or rolling a mixture of a positive electrode active material, a binder and, in some cases, a conductive auxiliary on a positive electrode current collector made of a metal foil such as an aluminum foil, and drying. ing.
正極活物質層に場合により用いられる導電助剤として、カーボンナノファイバー等のカーボン繊維、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、活性炭、黒鉛、メゾポーラスカーボン、フラーレン類、カーボンナノチューブ等の炭素材料が挙げられる。その他、正極活物質層には増粘剤、分散剤、安定剤等の、電極形成のために一般的に用いられる添加剤を適宜使用することができる。 As a conductive additive optionally used in the positive electrode active material layer, carbon materials such as carbon fibers such as carbon nanofibers, carbon black such as acetylene black and Ketjen black, activated carbon, graphite, mesoporous carbon, fullerenes, and carbon materials such as carbon nanotubes Is mentioned. In addition, additives generally used for forming an electrode, such as a thickener, a dispersant, and a stabilizer, can be appropriately used for the positive electrode active material layer.
正極活物質層に用いられるバインダーとして、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリピロール類等の導電性ポリマー、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ブタジエンラバー(BR)、クロロプレンラバー(CR)、イソプレンラバー(IR)、アクリロニトリルブタジエンラバー(NBR)等の合成ゴム、あるいはカルボキシメチルセルロース(CMC)、キサンタンガム、グアーガム、ペクチン等の多糖類を用いることができる。 As a binder used for the positive electrode active material layer, conductive resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororesin such as polyvinyl fluoride (PVF), polyanilines, polythiophenes, polyacetylenes, and polypyrroles Synthetic polymers such as styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), isoprene rubber (IR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), or carboxymethyl cellulose (CMC), xanthan gum, guar gum, Polysaccharides such as pectin can be used.
なお、実施形態において、正極活物質中のリチウム・ニッケル系複合酸化物の重量に対する水の含量が400ppm以下、特に295ppm以上385ppm以下であることが好ましい。正極活物質中に含まれうる水は、電解液添加剤からのガス発生を促進することがあるため、可能な限り減じることが望ましい。正極活物質の取り扱いや正極の製造過程で、不測の事態による正極活物質中への水の混入を完全に防ぐことはできないが、水の含量がリチウム・ニッケル系複合酸化物の重量に対して400ppm程度、特に295ppm以上385ppm以下であれば、ガス発生促進効果を抑えることが可能である。 In the embodiment, the content of water relative to the weight of the lithium-nickel composite oxide in the positive electrode active material is preferably 400 ppm or less, particularly preferably 295 ppm or more and 385 ppm or less. Since water that may be contained in the positive electrode active material may promote gas generation from the electrolyte additive, it is desirable to reduce the water as much as possible. While handling the positive electrode active material or manufacturing the positive electrode, it is not possible to completely prevent water from entering the positive electrode active material due to unforeseen circumstances. If it is about 400 ppm, especially 295 ppm or more and 385 ppm or less, it is possible to suppress the gas generation promoting effect.
すべての実施形態において用いられるセパレータは、オレフィン系樹脂層から構成される。オレフィン系樹脂層は、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、へキセンなどのα−オレフィンを重合または共重合させたポリオレフィンから構成される層である。実施形態において、電池温度上昇時に閉塞される空孔を有する構造、すなわち多孔質あるいは微多孔質のポリオレフィンから構成される層であることが好ましい。オレフィン系樹脂層がこのような構造を有していることにより、万一電池温度が上昇しても、セパレータが閉塞して(シャットダウンして)、イオン流を寸断することができる。シャットダウン効果を発揮するためには、多孔質のポリエチレン膜を用いることが非常に好ましい。セパレータは、場合により耐熱性微粒子層を有していてよい。この際、電池の異常発熱を防止するために設けられた耐熱性微粒子層は、耐熱温度が150℃以上の耐熱性を有し、電気化学反応に安定な無機微粒子から構成される。このような無機微粒子として、シリカ、アルミナ(α−アルミナ、β−アルミナ、θ−アルミナ)、酸化鉄、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの無機酸化物;ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、スピネル、マイカ、ムライトなどの鉱物を挙げることができる。このように、耐熱性樹脂層を有するセパレータは、一般に「セラミックセパレータ」と称される。 The separator used in all embodiments is composed of an olefin-based resin layer. The olefin-based resin layer is a layer composed of a polyolefin obtained by polymerizing or copolymerizing an α-olefin such as ethylene, propylene, butene, pentene, and hexene. In the embodiment, a structure having pores closed when the battery temperature rises, that is, a layer composed of a porous or microporous polyolefin is preferable. Since the olefin-based resin layer has such a structure, even if the battery temperature rises, the separator is closed (shut down) and the ion flow can be cut off. In order to exhibit a shutdown effect, it is very preferable to use a porous polyethylene film. The separator may optionally have a layer of heat-resistant fine particles. At this time, the heat-resistant fine particle layer provided to prevent abnormal heat generation of the battery has heat resistance of 150 ° C. or higher and is made of inorganic fine particles stable to an electrochemical reaction. Examples of such inorganic fine particles include inorganic oxides such as silica, alumina (α-alumina, β-alumina, θ-alumina), iron oxide, titanium oxide, barium titanate, and zirconium oxide; boehmite, zeolite, apatite, kaolin, Minerals such as spinel, mica, and mullite can be mentioned. Thus, a separator having a heat-resistant resin layer is generally called a “ceramic separator”.
ここで、実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の構成例を、図面を用いて説明する。図1はリチウムイオン二次電池の断面図の一例を表す。リチウムイオン二次電池10は、主な構成要素として、負極集電体11、負極活物質層13、セパレータ17、正極集電体12、正極活物質層15を含む。図1では、負極集電体11の両面に負極活物質層13が設けられ、正極集電体12の両面に正極活物質層15が設けられているが、各々の集電体の片面上のみに活物質層を形成することもできる。負極集電体11、正極集電体12、負極活物質層13、正極活物質層15、及びセパレータ17が一つの電池の構成単位、すなわち発電要素である(図中、単電池19)。このような単電池19を、セパレータ17を介して複数積層する。各負極集電体11から延びる延出部を負極リード25上に一括して接合し、各正極集電体12から延びる延出部を正極リード27上に一括して接合してある。なお正極リードとしてアルミニウム板、負極リードとして銅板が好ましく用いられ、場合により他の金属(たとえばニッケル、スズ、はんだ)または高分子材料による部分コーティングを有していてもよい。正極リードおよび負極リードはそれぞれ正極および負極に溶接される。このように複数の単電池を積層してできた電池は、溶接された負極リード25および正極リード27を外側に引き出す形で、外装体29により包装される。外装体29の内部には電解液31が注入されている。外装体29は、2枚の積層体を重ね合わせ、周縁部を熱融着した形状をしている。
Here, a configuration example of the lithium ion secondary battery according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates an example of a cross-sectional view of a lithium ion secondary battery. The lithium ion
<負極の作製:実施例および比較例>
負極活物質として、負極活物質として、BET比表面積3.4m2/gの黒鉛粉末を用いた。この黒鉛粉末と、導電助剤としてBET比表面積62m2/gのカーボンブラック粉末(以下、「CB」と称する。)と、バインダー樹脂としてカルボキシメチルセルロース(以下、「CMC」と称する。)およびスチレンブタジエン共重合体ラテックス(以下、「SBR」と称する。)とを、固形分質量比でCB:CMC:SBR=0.3:1.0:2.0の割合で混合しイオン交換水に添加して撹拌し、これらの材料を水中に均一に分散させてスラリーを作製した。得られたスラリーを、負極集電体となる厚み10μmの銅箔上に塗布した。次いで、125℃にて10分間、電極を加熱し、水を蒸発させることにより負極活物質層を形成した。更に、負極活物質層をプレスすることによって、負極集電体の片面上に負極活物質層を塗布した負極を作製した。
<Preparation of Negative Electrode: Examples and Comparative Examples>
As the negative electrode active material, a graphite powder having a BET specific surface area of 3.4 m 2 / g was used as the negative electrode active material. This graphite powder, carbon black powder having a BET specific surface area of 62 m 2 / g (hereinafter, referred to as “CB”) as a conductive additive, carboxymethyl cellulose (hereinafter, referred to as “CMC”) as a binder resin, and styrene butadiene. A copolymer latex (hereinafter referred to as "SBR") was mixed at a solid content mass ratio of CB: CMC: SBR = 0.3: 1.0: 2.0 and added to ion-exchanged water. Then, these materials were uniformly dispersed in water to prepare a slurry. The obtained slurry was applied on a 10-μm-thick copper foil serving as a negative electrode current collector. Next, the electrode was heated at 125 ° C. for 10 minutes to evaporate water, thereby forming a negative electrode active material layer. Further, the negative electrode active material layer was pressed to produce a negative electrode in which the negative electrode active material layer was applied on one surface of the negative electrode current collector.
<正極の作製:参考例1、実施例2、3、比較例1〜6および比較例8>
炭酸リチウム(Li2CO3)と、水酸化ニッケル(Ni(OH)2)と、水酸化コバルト(Co(OH)2)と、水酸化マンガン(Mn(OH)2)を、焼成後のLiOH量、Li2CO3量が、1.0重量%以下となるように、所定のモル比で混合し、乾燥雰囲気下で750℃で20時間焼成した。このリチウム・ニッケル系複合酸化物を粉砕して、平均粒径9μmのリチウム・ニッケル系複合酸化物(ニッケル・コバルト・マンガン酸リチウム(NCM523、すなわちニッケル:コバルト:マンガン=5:2:3、リチウム/メタル比=1.04、BET比表面積22m2/g))を得た。
このようにして得たリチウム・ニッケル系複合酸化物と、リチウム・マンガン酸化物(LiMn2O4)とを70:30(重量比)で混合した混合酸化物と、導電助剤としてBET比表面積62m2/gのCBと、BET比表面積22m2/gの黒鉛粉末(GR)と、バインダー樹脂としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、固形分質量比でCB:GR:PVDFが3:1:3の割合となるように、溶媒であるN−メチルピロリドン(以下、「NMP」と称する。)に添加した。さらに、この混合物に有機系水分捕捉剤として無水シュウ酸(分子量90)を、上記混合物からNMPを除いた固形分100質量部に対して0.03質量部添加した上で遊星方式の分散混合を30分間実施することで、これらの材料を均一に分散させてスラリーを作製した。得られたスラリーを、正極集電体となる厚み20μmのアルミニウム箔上に塗布した。次いで、125℃にて10分間、電極を加熱し、NMPを蒸発させることにより正極活物質層を形成した。さらに、正極活物質層をプレスすることによって、正極集電体の片面上に正極活物質層を塗布した正極を作製した。
<Preparation of Positive Electrode: Reference Example 1, Examples 2, 3, Comparative Examples 1 to 6, and Comparative Example 8>
LiOH after calcination of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ), cobalt hydroxide (Co (OH) 2 ) and manganese hydroxide (Mn (OH) 2 ) The mixture was mixed at a predetermined molar ratio such that the amount of Li 2 CO 3 was 1.0% by weight or less, and baked at 750 ° C. for 20 hours in a dry atmosphere. This lithium / nickel-based composite oxide is pulverized to obtain a lithium / nickel-based composite oxide (nickel / cobalt / lithium manganate (NCM523, that is, nickel: cobalt: manganese = 5: 2: 3, lithium: / Metal ratio = 1.04, BET specific surface area 22 m 2 / g)).
A mixed oxide obtained by mixing the lithium nickel composite oxide thus obtained and lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) at a weight ratio of 70:30, and a BET specific surface area as a conductive additive and CB of 62m 2 / g, and graphite powder having a BET specific surface area of 22m 2 / g (GR), and polyvinylidene fluoride as a binder resin (PVDF), a solid content mass ratio of CB: GR: PVDF is 3: 1: It was added to a solvent, N-methylpyrrolidone (hereinafter, referred to as “NMP”) at a ratio of 3. Further, 0.03 parts by mass of oxalic anhydride (molecular weight 90) as an organic water scavenger was added to the mixture with respect to 100 parts by mass of the solid content excluding NMP from the mixture, and the mixture was subjected to planetary dispersion mixing. By carrying out for 30 minutes, these materials were uniformly dispersed to prepare a slurry. The obtained slurry was applied on a 20-μm-thick aluminum foil serving as a positive electrode current collector. Next, the positive electrode active material layer was formed by heating the electrode at 125 ° C. for 10 minutes and evaporating NMP. Further, by pressing the positive electrode active material layer, a positive electrode in which the positive electrode active material layer was applied on one surface of the positive electrode current collector was produced.
<正極の作製:実施例4および比較例7>
上記参考例1等で用いた正極よりもさらにアルカリ成分を低減させた正極を作製した。すなわち、焼成後のLiOH量、Li2CO3量を0.05重量%以下まで減量するように、炭酸リチウム(Li2CO3)と、水酸化ニッケル(Ni(OH)2)と、水酸化コバルト(Co(OH)2)と、水酸化マンガン(Mn(OH)2)のモル比を調整し、かつ、焼成条件を変更して正極活物質を作製した。正極の作製方法は、上記参考例1等と同様に行った。
<Preparation of positive electrode: Example 4 and Comparative Example 7>
A positive electrode having a further reduced alkali component than the positive electrode used in Reference Example 1 was produced. That is, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ), and hydroxide are so reduced that the amount of LiOH and the amount of Li 2 CO 3 after firing are reduced to 0.05% by weight or less. A positive electrode active material was prepared by adjusting the molar ratio of cobalt (Co (OH) 2 ) to manganese hydroxide (Mn (OH) 2 ) and changing the firing conditions. The method for producing the positive electrode was the same as in Reference Example 1 and the like.
<セパレータ>
耐熱微粒子としてアルミナを用いた耐熱微粒子層とポリプロピレンからなる厚さ25μmのオレフィン系樹脂層とから構成されるセラミックセパレータを使用した。
<Separator>
A ceramic separator composed of a heat-resistant fine particle layer using alumina as heat-resistant fine particles and a 25-μm-thick olefin-based resin layer made of polypropylene was used.
<電解液>
非水電解液として、エチレンカーボネート(以下、「EC」と称する。)とジエチルカーボネート(以下、「DEC」と称する。)とエチルメチルカーボネート(以下、「EMC」と称する。)とをEC:DEC:EMC=30:60:10(体積比)の割合で混合した非水溶媒に、電解質塩としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を濃度が0.9mol/Lとなるように溶解させたものに対して、添加剤として環状ジスルホン酸エステル(メチレンメタンジスルホンネート(MMDS)と、ビニレンカーボネート(VC)を溶解させたものを用いた。
<Electrolyte>
As non-aqueous electrolytes, ethylene carbonate (hereinafter, referred to as “EC”), diethyl carbonate (hereinafter, referred to as “DEC”), and ethyl methyl carbonate (hereinafter, referred to as “EMC”) are EC: DEC. : EMC = dissolved in a non-aqueous solvent mixed at a ratio of 30:60:10 (volume ratio) so that the concentration of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte salt was 0.9 mol / L. On the other hand, a cyclic disulfonate (methylene methanedisulfonate (MMDS) and vinylene carbonate (VC) dissolved therein) was used as an additive.
<リチウムイオン二次電池の作製>
上記のように作製した各負極と正極を、各々所定サイズの矩形に切り出した。このうち、端子を接続するための未塗布部にアルミニウム製の正極リード端子を超音波溶接した。同様に、正極リード端子と同サイズのニッケル製の負極リード端子を負極板における未塗布部に超音波溶接した。ポリプロピレン多孔質セパレータの両面に上記負極板と正極板とを両活物質層がセパレータを隔てて重なるように配置して電極板積層体を得た。2枚のアルミニウムラミネートフィルムの長辺の一方を除いて三辺を熱融着により接着して袋状のラミネート外装体を作製した。ラミネート外装体に上記電極積層体を挿入した。電解液を注液して真空含浸させた後、減圧下にて開口部を熱融着により封止することによって、積層型リチウムイオン電池を得た。この積層型リチウムイオン電池について高温エージングを数回行い、電池容量5Ahの積層型リチウムイオン電池を得た。
<Production of lithium ion secondary battery>
Each of the negative electrode and the positive electrode produced as described above was cut into a rectangle of a predetermined size. Among these, the positive electrode lead terminal made of aluminum was ultrasonically welded to the uncoated portion for connecting the terminal. Similarly, a nickel negative electrode lead terminal having the same size as the positive electrode lead terminal was ultrasonically welded to an uncoated portion of the negative electrode plate. The negative electrode plate and the positive electrode plate were arranged on both surfaces of the polypropylene porous separator such that the two active material layers overlap with the separator interposed therebetween, to obtain an electrode plate laminate. Except for one of the long sides of the two aluminum laminated films, three sides were bonded by heat fusion to produce a bag-shaped laminated outer package. The above-mentioned electrode laminate was inserted into the laminate outer package. After the electrolyte was injected and impregnated in vacuum, the opening was sealed by heat sealing under reduced pressure to obtain a stacked lithium ion battery. High-temperature aging was performed several times on the stacked lithium-ion battery to obtain a stacked lithium-ion battery having a battery capacity of 5 Ah.
<初期充放電>
電池の残容量(以下、「SOC」と称する。)0%から100%まで、雰囲気温度25℃で、1C電流、上限電圧4.15Vでの定電流定電圧充電を行い、次いでSOC0%になるまで1C電流での定電流放電を行った。
<Initial charge / discharge>
The battery is charged at a constant current and a constant voltage of 0% to 100%, at an ambient temperature of 25 ° C., at a constant current of 1 C and an upper limit voltage of 4.15 V, and then reaches a SOC of 0% from 0% to 100%. Until then, constant current discharge at 1 C current was performed.
<添加剤VC残存量の測定>
リチウムイオン二次電池の初期充放電を行った後、電池を解体し、電解液中に残存している各添加剤の量を、核磁気共鳴法(NMR)により測定した。添加剤の総モル数に対するVCのモル比は、それぞれ表1に記載したとおりであった。
<Measurement of residual amount of additive VC>
After the initial charge / discharge of the lithium ion secondary battery, the battery was disassembled, and the amount of each additive remaining in the electrolyte was measured by nuclear magnetic resonance (NMR). The molar ratio of VC to the total number of moles of the additives was as shown in Table 1.
<アルカリ成分の含量測定>
正極活物質中に含まれているアルカリ成分の量を滴定法により測定した。
<Measurement of alkali content>
The amount of the alkali component contained in the positive electrode active material was measured by a titration method.
<水分量の測定>
正極活物質中に含まれている水分量をカールフィッシャー法により測定した。
<Measurement of water content>
The amount of water contained in the positive electrode active material was measured by the Karl Fischer method.
<電池の抵抗>
電池抵抗は、電池の残容量(SOC)50%の電池を用意し、25℃下で10Aでの定電流放電を10秒間行い放電終了時の電圧を測定することにより電池抵抗を求めた。電池の体積は、JIS Z 8807「固体の密度及び比重の測定法−液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」にしたがい測定した。
<Battery resistance>
The battery resistance was obtained by preparing a battery having a remaining capacity (SOC) of 50%, performing constant current discharge at 10 A at 25 ° C. for 10 seconds, and measuring the voltage at the end of discharge. The volume of the battery was measured according to JIS Z 8807 "Method for measuring density and specific gravity of solid-method for measuring density and specific gravity by liquid weighing method".
<保存特性試験>
電解液中に残存する各添加剤の量を測定した後、上記と同様の手順で再度電池を封止した。作製した電池を、1C電流、上限電圧4.15Vでの定電流定電圧充電を行ってSOC100%とし、45℃の恒温槽に保管して、保存試験を実施した。
保存前後の放電容量、直流抵抗を測定し、1C放電容量維持率、および、セル直流抵抗上昇率を計算した。
<Storage characteristics test>
After measuring the amount of each additive remaining in the electrolytic solution, the battery was sealed again in the same procedure as above. The prepared battery was charged at a constant current and a constant voltage with a current of 1 C and an upper limit voltage of 4.15 V to make the SOC 100%, stored in a thermostat at 45 ° C., and subjected to a storage test.
The discharge capacity and DC resistance before and after storage were measured, and the 1C discharge capacity maintenance rate and the cell DC resistance rise rate were calculated.
<ガス発生量の測定>
初期充放電後の電池の体積と、SOC100%の電池を45℃で20週間保存する保存試験後の電池の体積を、それぞれJIS Z 8807「固体の密度及び比重の測定法−液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」にしたがい測定した。(保存試験後の電池の体積)−(初期充放電後の電池の体積)なる計算式でガスの発生量を測定した。
<Measurement of gas generation>
The volume of the battery after the initial charge / discharge and the volume of the battery after the storage test in which the battery with the SOC of 100% is stored at 45 ° C. for 20 weeks were measured according to JIS Z 8807 “Method for measuring the density and specific gravity of a solid—weighing in liquid”. Measurement Method of Density and Specific Gravity ”. The amount of gas generated was measured by the following formula: (volume of battery after storage test)-(volume of battery after initial charge and discharge).
電解液添加剤中のVCの割合を低く維持し、かつ正極活物質中に残存するアルカリ成分の量を少なくすることにより、電解液添加剤の酸化分解等に由来するガスの発生をほぼ完全に抑制することができた(実施例2〜4)。これらの電池は、保存試験後の放電容量の維持率も高く、電池抵抗の上昇率も低い。すなわち添加剤の割合と正極活物質中に残存するアルカリ成分の量とのバランスを考慮することにより、電解液に由来するガス発生量を抑制し、電池の寿命を向上させることができることがわかる。このような効果が生じるメカニズムは、添加剤および正極活物質中に残存するアルカリ成分の量を所定の範囲に調整することにより、正極界面生成物の酸化分解反応を抑制しつつ、かつ、アルカリおよび水分存在下で加速されるVCなどの環状カーボネートの酸化分解反応、化学分解反応を効果的に抑制しているため、と考えられる。高い放電容量の維持率および低い電池抵抗の上昇率を確保しつつ、添加剤および残存するアルカリ成分に起因するガスの発生量が著しく減少すると考えられる。特に、実施例2〜4においては、残存するアルカリ成分は他の実施例または比較例と比べ変わらないにもかかわらず、また、添加剤VCが残存するにもかかわらず、ガス発生量はほぼ‘0CC’となっており、本発明の効果が著しいことが分かる。 By keeping the ratio of VC in the electrolyte additive low and reducing the amount of alkali component remaining in the positive electrode active material, generation of gas derived from oxidative decomposition of the electrolyte additive is almost completely prevented. It could be suppressed (Examples 2 to 4). These batteries have a high rate of maintenance of the discharge capacity after the storage test and a low rate of increase in the battery resistance. That is, it is found that by considering the balance between the ratio of the additive and the amount of the alkaline component remaining in the positive electrode active material, the amount of gas generated from the electrolyte can be suppressed, and the life of the battery can be improved. The mechanism by which such an effect occurs is to suppress the oxidative decomposition reaction of the positive electrode interface product by adjusting the amount of the additive and the alkali component remaining in the positive electrode active material within a predetermined range, and This is probably because the oxidative decomposition reaction and the chemical decomposition reaction of cyclic carbonate such as VC accelerated in the presence of moisture are effectively suppressed. It is considered that the amount of gas generated due to the additive and the remaining alkaline component is significantly reduced while maintaining a high discharge capacity maintenance rate and a low battery resistance increase rate. In particular, in Examples 2 to 4, the amount of generated gas was almost equal to that of the remaining Examples, despite the fact that the remaining alkaline component was not different from those of the other Examples or Comparative Examples and the additive VC remained. 0CC ', which indicates that the effect of the present invention is remarkable.
以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例は本発明の実施形態の一例を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を特定の実施形態あるいは具体的構成に限定する趣旨ではない。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, the said Example only showed an example of embodiment of this invention, and does not limit the technical scope of this invention to a specific embodiment or a specific structure. Absent.
10 リチウムイオン二次電池
11 負極集電体
12 正極集電体
13 負極活物質層
15 正極活物質層
17 セパレータ
25 負極リード
27 正極リード
29 外装体
31 電解液
Claims (6)
負極活物質層が負極集電体に配置された負極と、
セパレータと、
電解液と、
を含む発電要素を、外装体内部に含むリチウムイオン二次電池であって、
該正極活物質層が、リチウム・ニッケル系複合酸化物を正極活物質として含み、
該正極が、該正極活物質として含む該リチウム・ニッケル系複合酸化物の重量に対して1%未満の残留アルカリ成分を含み、
該負極活物質層が、黒鉛粒子および/または非晶質炭素粒子を負極活物質として含み、
該電解液がエチレンカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含有し、該電解液が添加剤を含有し、該電解液が、第1添加剤として、不飽和結合を有する環状カーボネート添加剤を含むとともに、第2添加剤として、硫黄を含む添加剤を含み、
該リチウムイオン二次電池の初期充放電後に、該添加剤の総モル量を100としたときの該不飽和結合を有する環状カーボネート添加剤のモル比率が44.1〜62.2%である
ことを特徴とする、前記リチウムイオン二次電池。 A positive electrode in which a positive electrode active material layer is disposed on a positive electrode current collector;
A negative electrode in which a negative electrode active material layer is disposed on a negative electrode current collector;
A separator,
An electrolyte,
A lithium ion secondary battery including a power generation element including inside the exterior body,
The positive electrode active material layer includes a lithium nickel-based composite oxide as a positive electrode active material,
The positive electrode contains less than 1% of a residual alkali component based on the weight of the lithium-nickel composite oxide contained as the positive electrode active material;
The negative electrode active material layer includes graphite particles and / or amorphous carbon particles as a negative electrode active material,
Electrolyte solution is ethylene carbonate, and contains diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, electrolytic solution containing the additive, electrolytic solution, as a first additive, including Mutotomoni a cyclic carbonate additive having an unsaturated bond Including , as a second additive, an additive containing sulfur ,
After the initial charge / discharge of the lithium ion secondary battery, the molar ratio of the cyclic carbonate additive having an unsaturated bond is 44.1 to 62.2% when the total molar amount of the additive is 100. The lithium ion secondary battery described above.
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