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JP5213103B2 - Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery and electronic device - Google Patents

Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery and electronic device Download PDF

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JP5213103B2 JP2007326691A JP2007326691A JP5213103B2 JP 5213103 B2 JP5213103 B2 JP 5213103B2 JP 2007326691 A JP2007326691 A JP 2007326691A JP 2007326691 A JP2007326691 A JP 2007326691A JP 5213103 B2 JP5213103 B2 JP 5213103B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high capacity, superior safety, with battery swelling at the time of high-temperature storage suppressed, to provide a positive electrode capable of constituting the battery, and an electronic apparatus using the battery. <P>SOLUTION: The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery contains as a positive electrode active material a layered complex oxide (A) represented by general formula LiNi<SB>x</SB>Co<SB>(1-x-y)</SB>M<SP>1</SP><SB>y</SB>O<SB>2</SB>(0.65&le;x&le;0.9, 0.01&le;y&le;0.06, an element M<SP>1</SP>is a metal element other than Li, Ni, Co, and includes Al, Mg, Ti, Mn or Zr) and a layered complex oxide (B) represented by general formula LiCo<SB>(1-z)</SB>M<SP>2</SP><SB>z</SB>O<SB>2</SB>(0.002&le;z&le;0.03, an element M<SP>2</SP>is an element other than Li, Ni, Co, and includes Al, Mg, Ti, Mn or Zr), the amount of alkali in the mixture of the (A) and (B) is 0.15 mass% or less, the carbon material being a conductive assistant is 1.0-2.0 pts.mass to the positive electrode active material 100 pts.mass, and a specific surface area of the positive electrode mixture layer is 0.9-1.5 m<SP>2</SP>/g. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、安全性に優れた非水電解質二次電池を構成し得る正極、該正極を有する非水電解液二次電池、および該非水電解液二次電池を用いた電子機器に関するものである。   The present invention relates to a positive electrode capable of constituting a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in safety, a non-aqueous electrolyte secondary battery having the positive electrode, and an electronic device using the non-aqueous electrolyte secondary battery. .

近年、二次電池は、パソコンや携帯電話などの電源として、または電気自動車や出力貯蔵用の電源として、なくてはならない重要な構成要素の一つとなっている。そして、特に、携帯電話をはじめ、携帯ゲーム機、PDAなどの小型の移動体電子機器用途において、更なる小型化、軽量化が求められている。しかしながら、これらの機器は、液晶表示パネルのバックライトや描画制御に消費される電力が高いことや、二次電池の容量が現状ではまだ不十分であることなどから、システムのコンパクト化、軽量化が難しい状況にある。そのため、電力容量、特に単電池の電圧が3.3V以上における放電容量の増大が急務となっている。   2. Description of the Related Art In recent years, secondary batteries have become one of the essential components that are indispensable as power sources for personal computers and mobile phones, and as power sources for electric vehicles and output storage. In particular, there is a demand for further miniaturization and weight reduction in small mobile electronic devices such as mobile phones, portable game machines, and PDAs. However, these devices are more compact and lighter due to the high power consumed by the backlight and drawing control of the liquid crystal display panel and the secondary battery capacity is still insufficient. Is in a difficult situation. Therefore, there is an urgent need to increase the power capacity, particularly the discharge capacity when the voltage of the unit cell is 3.3 V or higher.

リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池で使用されている正極は、例えば、正極活物質、導電助剤および結着剤にN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶剤を加えて混合することにより、ペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し、この正極合剤含有組成物を集電体となる導電性基体の表面に塗布し、溶剤を乾燥除去すると共にプレス処理などを施し、厚みや密度の調整された正極合剤層を形成する工程を経て作製される。   A positive electrode used in a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion battery is obtained by adding an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to a positive electrode active material, a conductive additive and a binder, for example. By mixing, a paste-like or slurry-like positive electrode mixture-containing composition is prepared, and this positive electrode mixture-containing composition is applied to the surface of a conductive substrate serving as a current collector, and the solvent is dried and removed. It is manufactured through a process of forming a positive electrode mixture layer having a thickness and density adjusted by a treatment or the like.

このような正極を有する非水電解質二次電池の高容量化を達成する方法としては、例えば、正極の密度(正極合剤層の密度)を高めて、正極における正極活物質の充填量を増加させる方法や、充電電圧を高める方法などがある。しかしながら、前者の方法では、正極合剤層への電解液の浸透性が低下して、電池の製造上の問題や特性面の低下など不具合が発生する。更に後者の方法では、高電圧充電を伴う電池の安全性の低下などの問題がある。   As a method for achieving a higher capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery having such a positive electrode, for example, the positive electrode density (the density of the positive electrode mixture layer) is increased to increase the filling amount of the positive electrode active material in the positive electrode. And a method for increasing the charging voltage. However, in the former method, the permeability of the electrolyte solution into the positive electrode mixture layer is lowered, and problems such as battery manufacturing problems and characteristic deteriorations occur. Furthermore, the latter method has problems such as a decrease in battery safety associated with high voltage charging.

また、非水電解質二次電池の正極活物質には、リチウム(Li)とコバルト(Co)とを含有するリチウム・コバルト複合酸化物が汎用されているが、これよりも単位質量あたりの容量が大きいニッケル(Ni)を添加したリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物を正極活物質に用いることで、電池の高容量化を図ることが検討されている。   In addition, lithium-cobalt composite oxide containing lithium (Li) and cobalt (Co) is widely used as the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries, but the capacity per unit mass is higher than this. The use of lithium / nickel / cobalt composite oxide to which large nickel (Ni) is added as the positive electrode active material has been studied to increase the capacity of the battery.

しかしながら、リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物を正極活物質として用いた正極を使用して電池を構成すると、以下の問題が生じることが本発明者らの検討により判明した。リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物は単位質量あたりの容量は増加するものの、リチウム・コバルト複合酸化物に比べて充填性や充放電効率が低下するために電池容量が増大しない。また、リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物は熱安定性が低いため、過充電時や高温保存時に電池が発火や破裂するなど、電池の安全性が低下し、更に高電圧充電時に非水電解質の分解が生じて電池の充放電サイクル特性が劣化してしまう。また、リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物を正極活物質として用いた正極を有する電池では、充電状態で特に高温下で貯蔵すると、電池の膨れが生じやすいという問題や、低温での放電容量が小さくなるという問題もある。   However, the inventors have found that the following problems occur when a battery is configured using a positive electrode using lithium-nickel-cobalt composite oxide as a positive electrode active material. Although the capacity per unit mass of lithium / nickel / cobalt composite oxide increases, the battery capacity does not increase because the chargeability and charge / discharge efficiency decrease compared to lithium / cobalt composite oxide. In addition, lithium / nickel / cobalt composite oxides have low thermal stability, which may lead to battery safety, such as battery ignition or rupture during overcharging or storage at high temperatures, and non-aqueous electrolytes during high voltage charging. Decomposition occurs and the charge / discharge cycle characteristics of the battery deteriorate. In addition, in a battery having a positive electrode using a lithium / nickel / cobalt composite oxide as a positive electrode active material, the battery tends to swell when stored in a charged state, particularly at a high temperature, and the discharge capacity at a low temperature is small. There is also a problem of becoming.

前記の他にも、リチウム・コバルト複合酸化物を正極活物質に用いた非水電解質二次電池における前記のような問題の解決を目的とした技術が提案されている。例えば、特許文献1には、(a)コバルト酸リチウムと、(b)Al、B、SnおよびNbからなる群より選ばれる少なくとも1種類からなる元素とLi、NiおよびCoとを含有する酸化物との2種類の活物質を含み、これらの活物質(a)、(b)の混合割合[(a):(b)]が重量比で20:80〜80:20の範囲の正極を使用した電池が提案されている。特許文献1では、前記の構成の採用によって、電池の高容量化と過放電特性およびサイクル性の向上とを達成できるとしている。   In addition to the above, there has been proposed a technique aimed at solving the above-described problems in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium-cobalt composite oxide as a positive electrode active material. For example, Patent Document 1 discloses an oxide containing (a) lithium cobaltate and (b) at least one element selected from the group consisting of Al, B, Sn and Nb, and Li, Ni and Co. And using a positive electrode in which the mixing ratio [(a) :( b)] of these active materials (a) and (b) is in the range of 20:80 to 80:20 by weight ratio. Batteries have been proposed. In Patent Document 1, it is stated that by adopting the above-described configuration, it is possible to achieve an increase in battery capacity and an improvement in overdischarge characteristics and cycle characteristics.

また、特許文献2では、スピネル型マンガン酸リチウムと、ZrおよびTiの少なくとも一方(第1異種元素)を添加したコバルト酸リチウムとの混合物を正極活物質に用いた電池が提案されている。特許文献2には、前記のコバルト酸リチウムでは、前記第1異種元素の添加によって、電池の高温保存時にコバルトの溶出が抑制されるため、電池の高温保存特性が向上すると共に安全性が向上することが記載されている。そして、第1異種元素に加えて、第2異種元素としてMgあるいはAlを添加したコバルト酸リチウムを用いることで、更に電池の特性が向上することも記載されている。   Patent Document 2 proposes a battery using, as a positive electrode active material, a mixture of spinel type lithium manganate and lithium cobaltate to which at least one of Zr and Ti (first different element) is added. According to Patent Document 2, in the lithium cobaltate, the addition of the first different element suppresses the elution of cobalt during high-temperature storage of the battery, so that the high-temperature storage characteristics of the battery are improved and the safety is improved. It is described. It is also described that the characteristics of the battery are further improved by using lithium cobalt oxide to which Mg or Al is added as the second different element in addition to the first different element.

特開2005−19086号公報JP-A-2005-19086 特開2005−285720号公報JP 2005-285720 A

ところが、特許文献1の技術では、特に正極活物質中の(b)の活物質比率が多くなると、放電末期の電池電圧の低下するため、携帯電話のような高い作動電圧領域で放電が要求されるような機器の電源として使用した場合に、電池の保持している容量を十分に引き出し得ないことがある。また、正極合剤層の密度を高めて、正極活物質の充填量を多くすることも困難であるため、この点でも高容量化が十分に達成できるとはいい難い。更に、電池の安全性向上の面では必ずしも十分ではない。   However, in the technique of Patent Document 1, particularly when the active material ratio of (b) in the positive electrode active material increases, the battery voltage at the end of discharge decreases, so that discharge is required in a high operating voltage region such as a mobile phone. When used as a power source for such a device, the capacity held by the battery may not be sufficiently extracted. In addition, since it is difficult to increase the density of the positive electrode mixture layer and increase the filling amount of the positive electrode active material, it is difficult to say that high capacity can be sufficiently achieved in this respect. Furthermore, it is not always sufficient in terms of improving the safety of the battery.

また、特許文献2の技術では、安定なスピネル型マンガン酸リチウムを用いていることから、電池の安全性を向上させることは可能であるが、スピネル型マンガン酸リチウムは単位質量あたりの容量がリチウム・コバルト複合酸化物よりも小さく、真密度も小さいため、高容量化を行うことが困難となる。   In addition, since the technology of Patent Document 2 uses a stable spinel type lithium manganate, it is possible to improve the safety of the battery. However, the spinel type lithium manganate has a capacity per unit mass of lithium. Since it is smaller than the cobalt composite oxide and has a lower true density, it is difficult to increase the capacity.

最近では、非水電解質二次電池の容量や安全性に要求されるレベルが非常に高度になっており、これらを高いレベルで両立させ得る技術の開発が求められている。   Recently, the level required for the capacity and safety of non-aqueous electrolyte secondary batteries has become very high, and the development of technology that can achieve both of these at a high level is required.

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、常温での放電容量が高く、低温での放電容量も従来程度に維持されており、また、安全性に優れ、更に高温貯蔵時の電池膨れが抑制された非水電解質二次電池を構成し得る正極、該正極を有する非水電解質二次電池、および前記非水電解質二次電池を用いた電子機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is that the discharge capacity at room temperature is high, the discharge capacity at low temperature is maintained to the conventional level, and it is excellent in safety and stored at high temperature. To provide a positive electrode capable of constituting a nonaqueous electrolyte secondary battery in which battery swelling is suppressed, a nonaqueous electrolyte secondary battery having the positive electrode, and an electronic device using the nonaqueous electrolyte secondary battery .

前記目的を達成し得た本発明の非水電解質二次電池用正極(以下、単に「正極」という場合がある)は、正極活物質、導電助剤および結着剤を含有する正極合剤層を備えており、前記正極活物質として、一般式LiNiCo(1−x−y) (0.65≦x≦0.90、0.01≦y≦0.06、元素Mは、Li、NiおよびCo以外の金属元素で、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む)で表される層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と、一般式LiCo(1−z) (0.002≦z≦0.03、元素Mは、Li、NiおよびCo以外の金属元素で、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む)で表される層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)とを含有しており、前記層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と前記層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)との混合物中のアルカリ量が0.15質量%以下であり、前記導電助剤である炭素材料の量が、正極活物質100質量部に対して1.0〜2.0質量部であり、前記正極合剤層の比表面積が0.9〜1.5m/gであることを特徴とするものである。 The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “positive electrode”) that has achieved the above object is a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder. As the positive electrode active material, the general formula LiNi x Co (1-xy) M 1 y O 2 (0.65 ≦ x ≦ 0.90, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, element M 1 is a metal element other than Li, Ni and Co, and includes at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Mn and Zr). Oxide (A) and general formula LiCo (1-z) M 2 z O 2 (0.002 ≦ z ≦ 0.03, element M 2 is a metal element other than Li, Ni and Co, Al, Mg , At least one selected from the group consisting of Ti, Mn and Zr Layered lithium / cobalt composite oxide (B) represented by the above-mentioned layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) and the layered lithium / cobalt composite oxide (B). And the amount of the carbon material as the conductive additive is 1.0 to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material, The positive electrode mixture layer has a specific surface area of 0.9 to 1.5 m 2 / g.

また、本発明の非水電解質二次電池用正極を有する非水電解質二次電池、および本発明の非水電解質二次電池を用いた電子機器も本発明に含まれる。   Moreover, the nonaqueous electrolyte secondary battery which has the positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention, and the electronic device using the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention are also contained in this invention.

正極活物質にリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物のみを用いて電池を構成した場合には、正極合剤層中での充填率の低下と充放電効率の低下によって電池容量が低減し得る。一方、正極活物質にリチウム・コバルト複合酸化物のみを用いて電池を構成した場合には、正極活物質の単位質量あたりの容量の低下によって、電池容量に限界がある。   When the battery is configured using only the lithium / nickel / cobalt composite oxide as the positive electrode active material, the battery capacity can be reduced by the decrease in the filling rate and the charge / discharge efficiency in the positive electrode mixture layer. On the other hand, when the battery is configured using only the lithium-cobalt composite oxide as the positive electrode active material, the battery capacity is limited due to a decrease in the capacity per unit mass of the positive electrode active material.

本発明では、電池の高容量化を達成するために、正極活物質に、前記の層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)を併用して、両者の利点を相乗的に発揮させ、これらの正極合剤層中での充填性を高めた。   In the present invention, in order to achieve high battery capacity, the layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) and the layered lithium / cobalt composite oxide (B) are used in combination with the positive electrode active material, Both advantages were exhibited synergistically, and the filling properties in these positive electrode mixture layers were improved.

また、本発明では、層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)に添加元素Mを含有するものを用い、かつ層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)に添加元素Mを含有するものを用い、更に、層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)との混合物中のアルカリ量を特定値以下とし、加えて、正極合剤層の比表面積を特定範囲に抑えており、これらの構成によって、高温貯蔵時における電池の膨れを抑制し、かつ過充電時、釘刺し時、高温環境下での放置時といった過酷な状況下における安全性を向上させた。 Further, in the present invention, those using those containing additive elements M 1 in layered lithium-nickel-cobalt composite oxide (A), and containing an additive element M 2 in a layered lithium-cobalt composite oxide (B) Furthermore, the alkali amount in the mixture of the layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) and the layered lithium / cobalt composite oxide (B) is set to a specific value or less, and the ratio of the positive electrode mixture layer is added. The surface area is limited to a specific range, and these configurations suppress battery swelling during high-temperature storage, and also provide safety under harsh conditions such as overcharging, nail penetration, and leaving in a high-temperature environment. Improved.

本発明によれば、常温での放電容量が高く、低温での放電容量が従来程度に維持されており、また、安全性に優れ、高温貯蔵時の電池膨れが抑制された非水電解質二次電池、該非水電解質二次電池を構成し得る正極、および前記非水電解質二次電池を用いた電子機器を提供することができる。   According to the present invention, the discharge capacity at normal temperature is high, the discharge capacity at low temperature is maintained to the same level as before, and the non-aqueous electrolyte secondary battery is excellent in safety and suppressed in battery swelling during high temperature storage. A battery, a positive electrode capable of constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery, and an electronic device using the nonaqueous electrolyte secondary battery can be provided.

本発明の正極は、例えば、集電体となる導電性基体の片面または両面に、正極活物質としての前記層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)および前記層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)、導電助剤並びに結着剤などを含有する正極合剤層を形成させた形態を有するものである。   In the positive electrode of the present invention, for example, the layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) as the positive electrode active material and the layered lithium / cobalt composite oxide ( B), having a form in which a positive electrode mixture layer containing a conductive additive and a binder is formed.

本発明の正極に係る層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)[以下、「化合物(A)」という場合がある]は、LiNiCo(1−x−y) で表される化合物である。化合物(A)におけるNiの比率xは、0.65以上、好ましくは0.75以上であって、0.9以下である。また、化合物(A)におけるMは、Li、NiおよびCo以外の金属元素で、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される1種以上の元素を含む。Mの比率yは、0.01以上、好ましくは0.03以上であって、0.06以下、好ましくは0.05以下である。なお、Mのうち、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される1種以上の元素は、少なくとも比率yで、0.01以上であることが好ましく、0.03以上であることがより好ましい。また、Mの全てが、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される1種以上の元素であってもよい。このような組成を有する化合物(A)を用いることで、電池の容量を高め、また、電池に金属片などが刺さった場合を想定した釘刺し試験(詳しくは後記の実施例において述べる)時の安全性を向上させることができる。 The layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) according to the positive electrode of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “compound (A)”) is LiNi x Co (1-xy) M 1 y O 2 . It is a compound represented. The ratio x of Ni in the compound (A) is 0.65 or more, preferably 0.75 or more and 0.9 or less. M 1 in the compound (A) is a metal element other than Li, Ni, and Co, and includes one or more elements selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Mn, and Zr. The ratio y of M 1 is 0.01 or more, preferably 0.03 or more, and is 0.06 or less, preferably 0.05 or less. In M 1 , at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Mn, and Zr is preferably at least 0.01 and at least 0.03, and at least 0.03. More preferably. Further, all of M 1 may be one or more elements selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Mn, and Zr. By using the compound (A) having such a composition, the capacity of the battery is increased, and a nail penetration test assuming that a metal piece or the like is stuck in the battery (details will be described later in Examples). Safety can be improved.

すなわち、化合物(A)において、Niの比率xが小さすぎると、正極活物質の単位質量あたりの容量が大きく低下し、xが大きすぎると、電池の充放電効率および充放電サイクル特性の低下が起こる。また、化合物(A)において、Mの比率yが小さすぎると、電池の安全性を向上させることができず、yが大きすぎると、正極活物質の単位質量あたりの容量が大きく低下する。 That is, in the compound (A), if the Ni ratio x is too small, the capacity per unit mass of the positive electrode active material is greatly reduced. If x is too large, the charge / discharge efficiency and charge / discharge cycle characteristics of the battery are deteriorated. Occur. In the compound (A), if the ratio y of M 1 is too small, the safety of the battery cannot be improved, and if y is too large, the capacity per unit mass of the positive electrode active material is greatly reduced.

本発明の正極に係る層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)[以下、「化合物(B)」という場合がある]は、LiCo(1−z) で表される化合物である。化合物(B)におけるMは、Li、NiおよびCo以外の金属元素であり、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される1種以上の元素を含む。Mの比率zは、0.002以上、好ましくは0.003以上であって、0.03以下、好ましくは0.02以下である。なお、Mのうち、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される1種以上の元素は、少なくとも比率zで、0.002以上であることが好ましく、0.003以上であることがより好ましい。また、Mの全てが、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される1種以上の元素であってもよい。このような組成を有する化合物(B)を用いることで、高温貯蔵時における電池の膨れを抑制でき、また、電池の高電圧充放電サイクル特性を改善することが可能である。すなわち、化合物(B)において、Mの比率zが小さすぎると、高温貯蔵時の膨れ抑制効果や、高電圧充放電サイクル特性の改善効果が十分に得られず、一方、zが大きすぎると、電池の容量が低下する。 The layered lithium-cobalt composite oxide (B) [hereinafter sometimes referred to as “compound (B)”] according to the positive electrode of the present invention is a compound represented by LiCo (1-z) M 2 z O 2. . M 2 in the compound (B) is a metal element other than Li, Ni, and Co, and includes one or more elements selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Mn, and Zr. The ratio z of M 2 is 0.002 or more, preferably 0.003 or more, and is 0.03 or less, preferably 0.02 or less. Of M 2 , one or more elements selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Mn, and Zr are preferably at least in a ratio z of 0.002 or more, and 0.003 or more. More preferably. Further, all of M 2 may be one or more elements selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Mn, and Zr. By using the compound (B) having such a composition, it is possible to suppress the swelling of the battery during high-temperature storage and to improve the high voltage charge / discharge cycle characteristics of the battery. That is, in the compound (B), if the ratio z of M 2 is too small, the effect of suppressing swelling during high-temperature storage and the effect of improving high-voltage charge / discharge cycle characteristics cannot be sufficiently obtained, while if z is too large. , Battery capacity decreases.

また、正極合剤層中の化合物(A)および化合物(B)[化合物(A)と化合物(B)との混合物]は、アルカリ量が、0.15質量%以下、好ましくは0.11質量%以下である。化合物(A)や化合物(B)のようなリチウム遷移金属複合酸化物中には、その原料で使用された炭酸リチウムや酸化コバルト、水酸化ニッケル、酸化ニッケルなどの未反応物質が不純物として混入する。また、リチウム遷移金属複合酸化物の形成反応中または反応終了後に、リチウムが空気中の水分と反応して水酸化リチウムとなる。このように化合物(A)や化合物(B)中に混入した炭酸リチウム、水酸化リチウムといったアルカリが、化合物(A)と化合物(B)との混合物中に0.15質量%を超える量で存在すると、電池の化成時または充電時に、これらアルカリの分解反応が生じて炭酸ガスや水素ガスが発生し、電池の膨れの原因となる。   The compound (A) and the compound (B) [mixture of the compound (A) and the compound (B)] in the positive electrode mixture layer have an alkali amount of 0.15% by mass or less, preferably 0.11% by mass. % Or less. In the lithium transition metal composite oxide such as compound (A) or compound (B), unreacted substances such as lithium carbonate, cobalt oxide, nickel hydroxide and nickel oxide used as raw materials are mixed as impurities. . Further, during the formation reaction of the lithium transition metal composite oxide or after the completion of the reaction, lithium reacts with moisture in the air to become lithium hydroxide. Thus, alkalis such as lithium carbonate and lithium hydroxide mixed in the compound (A) and the compound (B) are present in the mixture of the compound (A) and the compound (B) in an amount exceeding 0.15% by mass. Then, when the battery is formed or charged, a decomposition reaction of these alkalis occurs to generate carbon dioxide gas or hydrogen gas, which causes the battery to swell.

化合物(A)と化合物(B)との混合物中のアルカリ量は、下記の中和滴定法により求められる。この中和滴定法は、Warder法やWinkler法とも呼ばれ、水酸化リチウムと炭酸リチウムとの混合物の定量分析法としてよく知られた分析方法(例えば、阿部著,「分析化学」,培風館,昭和25年発行,223〜224頁)である。この滴定は、始めにフェノ−ルフタレインを指示薬として滴定し、全水酸化リチウムと炭酸リチウムの半分が中和され、残りの炭酸塩はフェノ−ルフタレイン終点からメチルオレンジ指示薬による終点までに中和されるものである。   The amount of alkali in the mixture of compound (A) and compound (B) is determined by the following neutralization titration method. This neutralization titration method is also called the Warder method or the Winkler method, and is well known as a quantitative analysis method for a mixture of lithium hydroxide and lithium carbonate (for example, Abe, “Analytical Chemistry”, Bafukan, Showa 25 years, 223-224). In this titration, first, phenolphthalein is used as an indicator, half of the total lithium hydroxide and lithium carbonate are neutralized, and the remaining carbonate is neutralized from the phenolphthalein endpoint to the endpoint with methyl orange indicator. Is.

すなわち、次式(1)〜(3);
LiOH + HCl → LiCl + H (1)
LiCO + HCl → LiCl + LiHCO (2)
LiHCO + HCl → LiCl + CO + HO (3)
において、式(1)、式(2)および式(3)の合計の塩酸滴定量が、アルカリ量となる。
That is, the following formulas (1) to (3);
LiOH + HCl → LiCl + H 2 O (1)
Li 2 CO 3 + HCl → LiCl + LiHCO 3 (2)
LiHCO 3 + HCl → LiCl + CO 2 + H 2 O (3)
, The total hydrochloric acid titration amount of formula (1), formula (2) and formula (3) is the amount of alkali.

実際には、以下のようにしてアルカリ量を測定する。化合物(A)と化合物(B)との混合物20gを試料として秤量し、200ml活栓付き三角フラスコに入れる。ここに、純水100mlを加え、フラスコ内を窒素ガスで置換し、活栓を閉じる。これをマグネチックスターラーで1時間攪拌し、静置後、デカンテーションろ過し、ろ液50mlを精秤し、指示薬としてフェノールフタレイン指示薬を加え、0.2M塩酸で滴定して、1回目の滴定量(A ml)を求める。続いて、メチルオレンジ指示薬を加えて、滴定して、2回目の滴定量(B ml)を求める。そして、これらの滴定量Aおよび滴定量Bから、試料混合物中のアルカリ量を算出する。   Actually, the alkali amount is measured as follows. 20 g of a mixture of compound (A) and compound (B) is weighed as a sample and placed in a 200 ml conical flask with a stopcock. 100 ml of pure water is added here, the inside of the flask is replaced with nitrogen gas, and the stopcock is closed. This was stirred for 1 hour with a magnetic stirrer, allowed to stand, then decantated and filtered, 50 ml of the filtrate was precisely weighed, phenolphthalein indicator was added as an indicator, and titrated with 0.2 M hydrochloric acid. The amount (A ml) is determined. Subsequently, methyl orange indicator is added and titrated to determine the second titer (B ml). Then, from these titration amounts A and titration amounts B, the amount of alkali in the sample mixture is calculated.

混合物とした場合のアルカリ量が0.15質量%以下の化合物(A)および化合物(B)を得るには、これら化合物(A)および化合物(B)を製造する際に用いる原料の選定、および製造時の反応の制御などを適確に行い、かつ分析試験により選別などを行えばよい。   In order to obtain the compound (A) and the compound (B) having an alkali amount of 0.15% by mass or less in the case of a mixture, selection of raw materials to be used for producing the compound (A) and the compound (B), and It is only necessary to appropriately control the reaction at the time of manufacture and to perform selection by an analytical test.

更に、本発明の正極では、正極合剤層の比表面積が、1.5m/g以下、好ましくは1.2m/g以下である。本発明の正極では、正極合剤層の比表面積を前記のように小さく抑えており、かかる構成によっても電池の安全性(特に過充電時の安全性)を高めている。前記構成の採用によって電池の安全性が向上する理由は、正極合剤層の比表面積が小さくなることで、電池が高電圧となった際(すなわち、電池が過充電状態となった際)の正極における反応速度を下げることが可能となり、その結果、電池反応の暴走を抑制できるからであると考えられる。 Furthermore, in the positive electrode of the present invention, the specific surface area of the positive electrode mixture layer is 1.5 m 2 / g or less, preferably 1.2 m 2 / g or less. In the positive electrode of the present invention, the specific surface area of the positive electrode mixture layer is kept small as described above, and the safety of the battery (especially the safety during overcharge) is also enhanced by such a configuration. The reason why the safety of the battery is improved by adopting the above configuration is that the specific surface area of the positive electrode mixture layer is reduced, and the battery becomes high voltage (that is, when the battery is overcharged). This is considered to be because the reaction rate at the positive electrode can be lowered, and as a result, the runaway of the battery reaction can be suppressed.

ただし、正極合剤層の比表面積が小さすぎると、電池特性(特に低温での放電容量)が低下するため、正極合剤層の比表面積は、0.9m/g以上であり、1.0m/g以上であることが好ましい。 However, if the specific surface area of the positive electrode mixture layer is too small, battery characteristics (especially, discharge capacity at low temperature) are lowered, and therefore the specific surface area of the positive electrode mixture layer is 0.9 m 2 / g or more. It is preferably 0 m 2 / g or more.

ここで、本明細書でいう「正極合剤層の比表面積」は、前処理として、電極シートから約5mm×30mm×13〜16枚切り出し、その質量を秤量後、試料管に封入した後、高精度全自動ガス吸着装置(BET測定装置、日本ベル株式会社製「BELSORP36」)を用いて、室温で真空脱気後、液体窒素(77K)におけるNガスの吸着等温線を測定し、得られた等温線をBET多点法で解析することで得られる値である。 Here, the “specific surface area of the positive electrode mixture layer” referred to in the present specification is about 5 mm × 30 mm × 13 to 16 sheets cut out from the electrode sheet as pretreatment, and after weighing the mass, the sample tube is sealed, Using a high-precision fully automatic gas adsorption device (BET measuring device, “BELSORP36” manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.), after vacuum degassing at room temperature, the adsorption isotherm of N 2 gas in liquid nitrogen (77K) is measured and obtained. This is a value obtained by analyzing the obtained isotherm by the BET multipoint method.

化合物(A)と化合物(B)は、これらを混合物とした場合に、その平均粒径が、好ましくは8μm以上、より好ましくは10μm以上であって、好ましくは80μm以下、より好ましくは30μm以下である。混合物の平均粒径が前記のようになる化合物(A)および化合物(B)を用いることで、正極活物質の大粒径化または小粒径化による正極合剤層での充填性の低下を抑えて、電池特性を良好にすることができる。また、本発明の電池に係る正極は、通常、正極合剤含有組成物(ペースト、スラリーなど)を集電体に塗布する工程を含む正極合剤層形成工程を経て作製されるが(後述する)、混合物の平均粒径が前記のようになる化合物(A)および化合物(B)を用いることで、正極活物質の大粒径化による前記組成物を塗布する際のスジ発生などの塗布斑を防ぐこともできる。化合物(A)と化合物(B)とを混合物とした場合の平均粒径は、化合物(A)と化合物(B)の平均粒径および使用比率を調整することにより制御できる。   Compound (A) and Compound (B) have a mean particle size of preferably 8 μm or more, more preferably 10 μm or more, and preferably 80 μm or less, more preferably 30 μm or less, when these are used as a mixture. is there. By using the compound (A) and the compound (B) in which the average particle size of the mixture is as described above, the filling property in the positive electrode mixture layer is reduced by increasing the particle size or decreasing the particle size of the positive electrode active material. It can suppress and can make a battery characteristic favorable. Moreover, although the positive electrode which concerns on the battery of this invention is normally produced through the positive mix layer forming process including the process of apply | coating a positive mix mixture containing composition (a paste, slurry, etc.) to a collector (it mentions later). ), By using the compound (A) and the compound (B) having an average particle size of the mixture as described above, application spots such as streaking when the composition is applied by increasing the particle size of the positive electrode active material Can also be prevented. The average particle size when the compound (A) and the compound (B) are used as a mixture can be controlled by adjusting the average particle size and the use ratio of the compound (A) and the compound (B).

また、化合物(A)と化合物(B)は、これらを混合物とした場合に、比表面積が、好ましくは0.2m/g以上、より好ましくは0.3m/g以上であって、好ましくは0.6m/g以下、より好ましくは0.4m/g以下である。混合物が前記のような形態となる化合物(A)および化合物(B)を用いることで、これら正極活物質の低比表面積化による電池の負荷特性の低下を抑えて、より良好な電池特性を確保することができる。化合物(A)と化合物(B)とを混合物とした場合の比表面積は、化合物(A)と化合物(B)との使用比率を調整することにより制御できる。 Further, when the compound (A) and the compound (B) are used as a mixture, the specific surface area is preferably 0.2 m 2 / g or more, more preferably 0.3 m 2 / g or more. Is 0.6 m 2 / g or less, more preferably 0.4 m 2 / g or less. By using the compound (A) and the compound (B) in which the mixture is in the form as described above, the deterioration of the load characteristics of the battery due to the reduction of the specific surface area of these positive electrode active materials is suppressed, and better battery characteristics are secured. can do. The specific surface area when the compound (A) and the compound (B) are used as a mixture can be controlled by adjusting the use ratio of the compound (A) and the compound (B).

ここで、本明細書でいう「化合物(A)と化合物(B)との混合物の平均粒径」は、レーザー式の粒度分布測定装置(マイクロトラック社製「HRA9320−X100」)を用いて、純水に試料を分散させ、光吸収モードの条件で、体積頻度の積算で50%となる粒径(D50)として得られる値である。また、本明細書でいう「化合物(A)と化合物(B)との混合物の比表面積」は、Nガス吸着を利用した1点式のBET測定装置(マウンテック社製「Macsorb HM−1201」)を用いて、前処理として、Nガスフロー中、150℃の環境下で1時間保持した後に測定することにより得られる値である。 Here, the “average particle diameter of the mixture of the compound (A) and the compound (B)” in the present specification is determined using a laser-type particle size distribution measuring device (“HRA9320-X100” manufactured by Microtrack). This is a value obtained as a particle size (D 50 ) that is 50% by volume frequency integration under the condition of light absorption mode when a sample is dispersed in pure water. The “specific surface area of the mixture of the compound (A) and the compound (B)” in the present specification is a one-point BET measuring device (“Macsorb HM-1201” manufactured by Mountec Co., Ltd.) using N 2 gas adsorption. ), And as a pretreatment, the value is obtained by measuring after maintaining for 1 hour in an environment of 150 ° C. in an N 2 gas flow.

化合物(A)と化合物(B)との使用比率は、化合物(A)と化合物(B)との合計量を100質量%としたとき、化合物(A)の含有率を、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であって、好ましくは30質量%以下とする。言い換えれば、化合物(A)と化合物(B)との合計量を100質量%としたとき、化合物(B)の含有率を、好ましくは70質量%以上であって、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下とする。化合物(A)と化合物(B)とを、混合物とした場合に好ましくは前記の比表面積を満たし、好ましくは前記の平均粒径を満たすようにしつつ、このような比率で用いることで、電池の高容量化と安全性の向上をより良好に達成できる。   The use ratio of the compound (A) to the compound (B) is such that when the total amount of the compound (A) and the compound (B) is 100% by mass, the content of the compound (A) is preferably 10% by mass. As mentioned above, More preferably, it is 15 mass% or more, Preferably it is 30 mass% or less. In other words, when the total amount of the compound (A) and the compound (B) is 100% by mass, the content of the compound (B) is preferably 70% by mass or more, preferably 90% by mass or less, More preferably, it is 85 mass% or less. When the compound (A) and the compound (B) are used as a mixture, it preferably satisfies the above specific surface area, and preferably satisfies the above average particle size, and is used at such a ratio, so that the battery Higher capacity and improved safety can be achieved better.

すなわち、化合物(A)の含有率が小さいと、正極合剤層における活物質の充填性が向上し、高密度の正極合剤層の形成が可能となるが、あまりに(A)の含有率が小さすぎると、正極活物質の単位質量あたりの容量が低下する傾向にあり、結果的に電池容量が低下することがあるため、好ましくない。また、化合物(A)の含有率が大きいと、正極活物質の単位質量あたりの容量は大きくなるものの、あまりに大きすぎると、放電末期における電池電圧が急速に低下したり、正極合剤層における活物質の充填性を高め難くなり、電池容量が低下する傾向にあるため、好ましくない。   That is, when the content ratio of the compound (A) is small, the filling property of the active material in the positive electrode mixture layer is improved and a high-density positive electrode mixture layer can be formed, but the content ratio of (A) is too high. If it is too small, the capacity per unit mass of the positive electrode active material tends to decrease, and as a result, the battery capacity may decrease. In addition, when the content of the compound (A) is large, the capacity per unit mass of the positive electrode active material is large. However, when the content is too large, the battery voltage at the end of discharge is rapidly decreased, or the active capacity in the positive electrode mixture layer is increased. Since it becomes difficult to increase the filling property of the substance and the battery capacity tends to decrease, it is not preferable.

本発明の正極には、導電助剤として、少なくとも炭素材料を使用するが、炭素材料としては、例えば、比表面積が50m/g以上1500m/g以下のものが好ましい。このような比表面積を有する炭素材料であれば、電池特性の低下を抑制しつつ正極合剤層中の含有量の低減が可能であるため、より高密度の正極合剤層の形成が可能となり、電池の更なる高容量化を達成できる。前記炭素材料の比表面積は、800m/g以下であることがより好ましい。 In the positive electrode of the present invention, at least a carbon material is used as a conductive additive, and the carbon material preferably has a specific surface area of 50 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, for example. If the carbon material has such a specific surface area, it is possible to reduce the content in the positive electrode mixture layer while suppressing deterioration of the battery characteristics, and thus it becomes possible to form a higher density positive electrode mixture layer. Further increase in battery capacity can be achieved. The specific surface area of the carbon material is more preferably 800 m 2 / g or less.

正極に使用し得る炭素材料からなる導電助剤としては、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛などのグラファイト類;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカ−ボンブラック類;炭素繊維;などが挙げられる。本発明の正極では、これらの炭素材料のうち、前記の比表面積を有するものが好ましいが、必要に応じて、前記以外の比表面積を有するものや、炭素材料以外の導電助剤(例えば、金属繊維などの導電性繊維類;フッ化カーボン;アルミニウムなどの金属粉末類;酸化亜鉛;チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類;酸化チタンなどの導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;など)も併用してもよい。前記炭素材料としては、前記の比表面積を有するものの入手が容易な点で、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、その他のカーボンブラック類が特に好ましい。   Examples of conductive assistants composed of carbon materials that can be used for the positive electrode include graphites such as natural graphite (flaky graphite, etc.) and artificial graphite; acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal Carbon blacks such as black; carbon fibers; In the positive electrode of the present invention, among these carbon materials, those having the above specific surface area are preferable. However, if necessary, those having a specific surface area other than those described above and conductive aids other than the carbon material (for example, metal) Conductive fibers such as fibers; carbon fluoride; metal powders such as aluminum; zinc oxide; conductive whiskers such as potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; organic conductive materials such as polyphenylene derivatives Etc.) may also be used in combination. As the carbon material, acetylene black, ketjen black, and other carbon blacks are particularly preferable because those having the specific surface area are easily available.

前記の比表面積を有する炭素材料と、他の導電助剤(前記以外の比表面積を有する炭素材料、または炭素材料以外の導電助剤)とを併用する場合には、導電助剤全量中、前記の比表面積を有する炭素材料が、例えば、30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。勿論、前記の比表面積を有する炭素材料のみ(すなわち、100質量%)を用いてもよい。   When using together the carbon material which has the said specific surface area, and another conductive support agent (carbon material which has a specific surface area other than the above, or conductive support agents other than a carbon material), in the conductive support agent whole quantity, The carbon material having a specific surface area of, for example, is preferably 30% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more. Of course, only the carbon material having the specific surface area (that is, 100% by mass) may be used.

本発明の正極に係る正極合剤層に用いる結着剤には、ゴムを用いることが好ましい。結着剤にゴムを用いることで、正極合剤層の比表面積を前記のように小さくすることが容易となる。   As the binder used for the positive electrode mixture layer according to the positive electrode of the present invention, it is preferable to use rubber. By using rubber as the binder, it becomes easy to reduce the specific surface area of the positive electrode mixture layer as described above.

また、詳しくは後述するが、本発明の正極を製造するにあたっては、化合物(A)、化合物(B)、導電助剤および結着剤などを含有する正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶剤に分散(結着剤は溶解していてもよい)させてなる正極合剤含有組成物を用いた製法が通常採用される。よって、本発明の正極に用いる結着剤(バインダ)としては、NMPなどの有機溶剤に溶解または分散可能なポリマー(ゴム)が好ましい。   Further, as will be described in detail later, in producing the positive electrode of the present invention, the positive electrode mixture containing the compound (A), the compound (B), the conductive auxiliary agent and the binder is used as N-methyl-2-pyrrolidone. A production method using a positive electrode mixture-containing composition which is dispersed in an organic solvent such as (NMP) (the binder may be dissolved) is usually employed. Therefore, the binder (binder) used for the positive electrode of the present invention is preferably a polymer (rubber) that can be dissolved or dispersed in an organic solvent such as NMP.

結着剤として好適な、NMPなどの有機溶剤に溶解または分散可能なゴムの具体例としては、ポリ1,3−ブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレンコポリマー、天然ゴム、スチレン−1,3−ブタジエンコポリマー(SBR)、スチレン−イソプレンコポリマー、1,3−ブタジエン−イソプレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−1,3−ブタジエン−イソプレンコポリマー、1,3−ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチルコポリマー、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−イタコン酸コポリマー、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸コポリマー、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリルコポリマー、アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸−メタクリル酸メチルコポリマー、1,3−ブタジエン−スチレン−メタクリル酸メチルコポリマー、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル酸メチル−フマル酸コポリマーなどのジエン系ゴム;エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンコポリマーなどのオレフィン系ゴム;スチレン−エチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−ブタジエン−プロピレンコポリマー、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリルコポリマーなどのスチレン系ゴム;などが挙げられる。これらのゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of rubbers that can be dissolved or dispersed in organic solvents such as NMP, which are suitable as binders, include poly 1,3-butadiene, polyisoprene, isoprene-isobutylene copolymers, natural rubber, styrene-1,3-butadiene. Copolymer (SBR), styrene-isoprene copolymer, 1,3-butadiene-isoprene-acrylonitrile copolymer, styrene-1,3-butadiene-isoprene copolymer, 1,3-butadiene-acrylonitrile copolymer, styrene-acrylonitrile-1,3-butadiene Methyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile-1,3-butadiene-itaconic acid copolymer, styrene-acrylonitrile-1,3-butadiene-methyl methacrylate-fumaric acid copolymer, styrene-1,3- Tadiene-itaconic acid-methyl methacrylate-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile-1,3-butadiene-methacrylic acid-methyl methacrylate copolymer, 1,3-butadiene-styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-1,3-butadiene-itacon Diene rubber such as acid-methyl methacrylate-acrylonitrile copolymer, styrene-acrylonitrile-1,3-butadiene-methyl methacrylate-fumaric acid copolymer; Olefin rubber such as ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer; styrene Ethylene-butadiene copolymer, styrene-butadiene-propylene copolymer, styrene-n-butyl acrylate-itaconic acid-methyl methacrylate-acrylonite And the like; Rukoporima, styrene - acrylate n- butyl - itaconic acid - - Methyl methacrylate styrene rubbers such as acrylonitrile copolymer. These rubbers may be used alone or in combination of two or more.

また、正極合剤層の結着剤には、前記のゴムと共に、他の結着剤を使用することもできる。正極合剤層の結着剤に使用するゴム以外の結着剤も、NMPなどの有機溶剤に溶解または分散可能なポリマーが好ましい。このようなポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、エチレン系アイオノマー、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレンなどオレフィン系ポリマー;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、アクリレート−アクリロニトリルコポリマー、アクリル酸2−エチルヘキシル−アクリル酸メチル−アクリル酸−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ−N−イソプロピルアクリルアミド、ポリ−N,N−ジメチルアクリルアミドなどの(メタ)アクリル系ポリマー;ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香族ポリアミド、ポリイミドなどのポリアミド系およびポリイミド系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのエステル系ポリマー;ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン(VDF−HFP)コポリマー、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン(VDF−HFP−TFE)コポリマー、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン(VDF−PFP)コポリマー、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン(VDF−PFP−TFE)コポリマー、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン(VDF−PFMVE−TFE)コポリマー、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン(VDF−CTFE)コポリマーなどのフッ素系ポリマー;などが挙げられる。   In addition to the rubber, other binders can be used for the binder of the positive electrode mixture layer. The binder other than rubber used for the binder of the positive electrode mixture layer is also preferably a polymer that can be dissolved or dispersed in an organic solvent such as NMP. Examples of such polymers include polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene ionomer, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, and other olefin polymers; polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate , Polyethyl acrylate, polybutyl acrylate, acrylate-acrylonitrile copolymer, 2-ethylhexyl acrylate-methyl acrylate-acrylic acid-methoxypolyethylene glycol monomethacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyacrylamide, poly-N-isopropylacrylamide (Meth) acrylic polymers such as poly-N, N-dimethylacrylamide; Polyamide and polyimide polymers such as lyamide 6, polyamide 66, polyamide 11, polyamide 12, aromatic polyamide, polyimide; ester polymers such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate; polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene , Polyhexafluoropropylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene (VDF-HFP) copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene (VDF-HFP-TFE) copolymer, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene (VDF-) PFP) copolymer, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene (VDF-PF) -TFE) copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene (VDF-PFMVE-TFE) copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene (VDF-CTFE) copolymer and other fluorine-based polymers; .

また、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリオキシエチレン、ポリ(2−メトキシエトキシエチレン)、ポリ(3−モルフィニルエチレン)、ポリビニルスルホン酸なども、結着剤として用いることができる。更に、ポリスチレン−ポリブタジエンブロックコポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレン・ブロックコポリマー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・ブロックコポリマー、スチレン−イソプレン・ブロックコポリマー、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン・ブロックコポリマーなどのブロックポリマーも結着剤として使用可能である。   In addition, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polyoxyethylene, poly (2-methoxyethoxyethylene), poly (3-morphinylethylene), polyvinyl sulfonic acid, and the like can also be used as the binder. In addition, block polymers such as polystyrene-polybutadiene block copolymer, styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer, styrene-isoprene block copolymer, styrene-ethylene-propylene-styrene block copolymer are also available. It can be used as a binder.

本発明の正極は、前記の通り、正極活物質、導電助剤および結着剤を含有する正極合剤で構成される正極合剤層を、集電体となる導電性基体の片面または両面に形成した形態を有している。集電体としては、構成される電池において実質上化学的に安定な電子伝導体であれば特に制限はない。例えば、集電体を構成する材料としては、アルミニウムやその合金、ステンレス鋼、ニッケルやその合金、チタンやその合金、炭素、導電性樹脂などの他に、アルミニウムまたはステンレス鋼の表面にカーボンまたはチタンを処理させたものなどが用いられる。これらの中でも、アルミニウムおよびアルミニウム合金が特に好ましい。これらの材料は表面を酸化して用いることもできる。また、表面処理により集電体表面に凹凸を付けることが好ましい。集電体の形状としては、フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが挙げられる。集電体の厚みは特に限定されないが、例えば、5〜50μmであることが好ましい。   As described above, the positive electrode of the present invention has a positive electrode mixture layer composed of a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder on one or both surfaces of a conductive substrate serving as a current collector. It has a formed form. The current collector is not particularly limited as long as it is an electron conductor that is substantially chemically stable in the battery that is constructed. For example, as a material constituting the current collector, in addition to aluminum or its alloy, stainless steel, nickel or its alloy, titanium or its alloy, carbon, conductive resin, carbon or titanium on the surface of aluminum or stainless steel What processed this is used. Of these, aluminum and aluminum alloys are particularly preferable. These materials can also be used after oxidizing the surface. Moreover, it is preferable to give an unevenness | corrugation to the collector surface by surface treatment. Examples of the shape of the current collector include films, sheets, nets, punched materials, lath bodies, porous bodies, foamed bodies, and molded bodies of fiber groups, in addition to foils. Although the thickness of a collector is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 5-50 micrometers.

正極合剤含有組成物(ペースト、スラリーなど)の調製方法としては、例えば、(1)導電助剤と結着剤と溶剤を予め強せん断分散装置で混練し、この分散体に正極活物質を添加して、更に強せん断分散装置で混練して調製する方法、(2)正極活物質と結着剤と溶剤との混合物を分散させてペースト状などの分散体とし、これとは別に導電助剤と結着剤と溶剤とを強せん断分散装置で混練して別分散体とし、前者の分散体に後者の別分散体を添加して更に分散させることにより調製する方法、(3)正極活物質と導電助剤と結着剤と溶剤との混合物を強せん断分散装置で混練して調製する方法、などが挙げられる。   As a method for preparing the positive electrode mixture-containing composition (paste, slurry, etc.), for example, (1) a conductive auxiliary agent, a binder and a solvent are kneaded in advance with a strong shearing dispersion device, and the positive electrode active material is added to this dispersion (2) A mixture of a positive electrode active material, a binder, and a solvent is dispersed to form a dispersion such as a paste. A method of preparing a dispersion by kneading an agent, a binder and a solvent with a strong shearing dispersion device to add another dispersion to the former dispersion, and (3) positive electrode active And a method in which a mixture of a substance, a conductive additive, a binder, and a solvent is kneaded with a high shear disperser.

なお、正極活物質である化合物(A)と化合物(B)は、予めこれらを混合物とし、この混合物を正極合剤含有組成物の調製に供してもよく、化合物(A)と化合物(B)とを混合せずにそのまま正極合剤含有組成物の調製に供しても構わない。   In addition, the compound (A) and the compound (B) which are the positive electrode active materials may be used as a mixture in advance, and this mixture may be used for the preparation of the positive electrode mixture-containing composition. The compound (A) and the compound (B) May be used for the preparation of the positive electrode mixture-containing composition without mixing.

正極合剤含有組成物の調製に用いる前記の強せん断分散装置としては、例えば、混練のための2枚のブレードと1本の高速撹拌機を具備する三軸型のプラネタリーミキサー;混練のための2枚のブレードと2本の高速撹拌機を具備する四軸型のプラネタリーミキサー[浅田鉄工社製「プラネタリーディスパ(商品名)」など];三枚のブレードを有する三軸型のプラネタリーミキサー[井上製作所社製「トリミックス(商品名)」など];ミルに代表されるメディアミル;ニーダー;連続式2軸混練機;コロイドミル;ロールミル;塗料(正極合剤含有組成物)にジェット流を発生させ、液―液間のせん断により分散を行うホモジナイザー型分散機;機械精度を高め、3000〜20000min−1の高速運転可能な高速回転ホモジナイザー型分散機であるクレアミックス(商品名、エム・テクニック社製)やユニバーサルミキサー(商品名、パウレック社製);などが例示できる。 Examples of the high shear dispersion device used for preparing the positive electrode mixture-containing composition include, for example, a triaxial planetary mixer having two blades for kneading and one high-speed stirrer; A four-axis planetary mixer equipped with two blades and two high-speed stirrers (such as “Planetary Dispa (trade name)” manufactured by Asada Tekko Co., Ltd.); a three-axis planetar with three blades Lee mixer [Intrie Corporation's "Trimix (trade name)"etc.]; Media mill represented by mill; Kneader; Continuous twin-screw kneader; Colloid mill; Roll mill; Paint (Positive electrode mixture-containing composition) A homogenizer type disperser that generates a jet flow and disperses by shearing between liquid and liquid; high speed rotating homogenizer capable of high speed operation of 3000 to 20000 min −1 with improved mechanical accuracy Examples include Clairemix (trade name, manufactured by M Technique Co., Ltd.) and universal mixer (trade name, manufactured by POWREC Co., Ltd.).

本発明の正極は、例えば、前記の手法によって調製された正極合剤含有組成物を集電体の片面または両面に塗布し、乾燥して溶剤を除去した後、カレンダー成形などのプレス処理を施して、正極合剤層の厚み、密度および比表面積を調整する工程を経て製造される。なお、正極合剤層の厚みおよび密度を後記の好適値に調整するには、例えば、プレス処理時の線圧を700〜2000kgf/cmとすることが好ましい。   The positive electrode of the present invention may be applied, for example, by applying the positive electrode mixture-containing composition prepared by the above technique to one or both sides of the current collector, drying to remove the solvent, and then performing a press treatment such as calendering. Thus, it is manufactured through a step of adjusting the thickness, density and specific surface area of the positive electrode mixture layer. In order to adjust the thickness and density of the positive electrode mixture layer to the appropriate values described below, for example, the linear pressure during the press treatment is preferably set to 700 to 2000 kgf / cm.

このようにして得られる本発明の正極においては、正極合剤層の密度が、例えば、3.6g/cm以上であることが好ましく、3.7g/cm以上であることがより好ましい。現在、層状のリチウム・コバルト複合酸化物を使用した正極では、正極合剤層密度が3.6〜3.8g/cm付近までのものが使用可能となっている。そのため、本発明の正極においても、正極合剤層の密度を3.6g/cm以上とすることが、高容量化の量る観点から好ましい。すなわち、このような高密度の正極合剤層を有する正極とすることにより、この正極を有する電池の容量をより高めることができる。なお、正極合剤層の密度があまり高すぎると、正極合剤層中への電解液の浸透性が低下して、電池特性が損なわれることがあるため、正極合剤層の密度は、4.3g/cm以下であることが好ましく、4.2g/cm以下であることがより好ましい。 In the positive electrode of the present invention thus obtained, the density of the positive electrode mixture layer is, for example, preferably 3.6 g / cm 3 or more, and more preferably 3.7 g / cm 3 or more. At present, a positive electrode using a layered lithium-cobalt composite oxide having a positive electrode mixture layer density of about 3.6 to 3.8 g / cm 3 can be used. Therefore, also in the positive electrode of the present invention, the density of the positive electrode mixture layer is preferably 3.6 g / cm 3 or more from the viewpoint of increasing the capacity. That is, by using a positive electrode having such a high-density positive electrode mixture layer, the capacity of a battery having this positive electrode can be further increased. If the density of the positive electrode mixture layer is too high, the permeability of the electrolytic solution into the positive electrode mixture layer may be reduced, and the battery characteristics may be impaired. Therefore, the density of the positive electrode mixture layer is 4 preferably .3g / cm 3 or less, more preferably 4.2 g / cm 3 or less.

ここでいう正極合剤層の密度は、以下の方法により測定されるものである。まず、正極を1cm×1cmの大きさに切り取り、マイクロメータで厚み(l)を、精密天秤で質量(m)を測定する。次に、正極合剤層を削り取り、集電体のみを取り出して、その集電体の厚み(l)と質量(m)を正極と同様に測定する。得られた厚みと質量から、以下の式によって正極合剤層密度(dca)を求める(なお、前記の厚みの単位はcm、質量の単位はgである)。
ca=(m−m)/(l−l
The density of the positive electrode mixture layer here is measured by the following method. First, it cuts a positive electrode to a size of 1 cm × 1 cm, a thickness micrometer (l 1), measuring the mass (m 1) a precision balance. Next, the positive electrode material mixture layer is scraped off, and only the current collector is taken out, and the thickness (l c ) and mass (m c ) of the current collector are measured in the same manner as the positive electrode. From the obtained thickness and mass, the positive electrode mixture layer density (d ca ) is determined by the following formula ( note that the unit of thickness is cm and the unit of mass is g).
d ca = (m 1 −m c ) / (l 1 −l c )

また、正極合剤層の厚み(集電体の両面に正極合剤層が形成されている場合には、その片面あたりの厚み)は、30〜80μmであることが好ましい。   In addition, the thickness of the positive electrode mixture layer (when the positive electrode mixture layer is formed on both sides of the current collector, the thickness per one surface thereof) is preferably 30 to 80 μm.

正極合剤層における導電助剤である炭素材料の量は、少なすぎると、正極合剤層の比表面積が小さくなりすぎるなどして、電池特性(特に低温放電特性)が低下するため、正極活物質100質量部に対して、1.0質量部以上であり、1.2質量部以上であることが好ましい。また、正極合剤層における炭素材料の量が多すぎると、正極合剤層の比表面積が大きくなりすぎて、特に過充電時の安全性が低下することから、その量は、正極合剤層100質量部に対して、2.0質量部以下であり、1.5質量部以下であることが好ましい。   If the amount of the carbon material that is a conductive additive in the positive electrode mixture layer is too small, the specific surface area of the positive electrode mixture layer becomes too small and the battery characteristics (especially low-temperature discharge characteristics) deteriorate. It is 1.0 mass part or more with respect to 100 mass parts of substances, and it is preferable that it is 1.2 mass parts or more. In addition, if the amount of the carbon material in the positive electrode mixture layer is too large, the specific surface area of the positive electrode mixture layer becomes too large, and the safety during overcharging in particular decreases. It is 2.0 mass parts or less with respect to 100 mass parts, and it is preferable that it is 1.5 mass parts or less.

本発明の正極では、導電助剤として炭素材料(好ましくは前記の比表面積を有する炭素材料)を用いており、これにより、正極合剤層中の導電助剤含有量を前記のように低減しても非常に良好な導電性を確保でき、更に、これに伴って結着剤の含有量も低減できることから、正極合剤層の密度をより容易に高めることが可能であり、電池をより高容量とすることもできる。   In the positive electrode of the present invention, a carbon material (preferably a carbon material having the above specific surface area) is used as a conductive aid, thereby reducing the conductive aid content in the positive electrode mixture layer as described above. However, it is possible to ensure very good electrical conductivity, and in addition to this, the content of the binder can be reduced, so that the density of the positive electrode mixture layer can be increased more easily, and the battery can be made higher. It can also be a capacity.

また、正極合剤層全量中における正極活物質の量は、96〜99質量%であることが好ましい。更に、正極合剤層における結着剤の量は、正極活物質100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上であって、好ましくは2.0質量部以下、より好ましくは1.5質量部以下である。   Moreover, it is preferable that the quantity of the positive electrode active material in the positive mix layer whole quantity is 96-99 mass%. Furthermore, the amount of the binder in the positive electrode material mixture layer is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.0 part by mass or more, preferably 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. 0 parts by mass or less, more preferably 1.5 parts by mass or less.

また、正極合剤層における結着剤であるゴムの量は、正極活物質100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上であり、このような量でゴムを使用することで、正極合剤層の比表面積を前記のように小さくすることが容易となる。ただし、正極合剤層中のゴム量が多すぎると、却って正極合剤層の比表面積を前記のように小さくなりすぎて、電池の放電特性、特に低温時の放電特性の低下を引き起こす虞があることから、正極合剤層におけるゴムの量は、正極活物質100質量部に対して、好ましくは0.6質量部以下、より好ましくは0.4質量部以下である。   Further, the amount of rubber as a binder in the positive electrode mixture layer is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. By using a sufficient amount of rubber, it becomes easy to reduce the specific surface area of the positive electrode mixture layer as described above. However, if the amount of rubber in the positive electrode mixture layer is too large, the specific surface area of the positive electrode mixture layer becomes too small as described above, which may cause deterioration of the discharge characteristics of the battery, particularly at low temperatures. Therefore, the amount of rubber in the positive electrode mixture layer is preferably 0.6 parts by mass or less, more preferably 0.4 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.

本発明の非水電解質二次電池は、前記本発明の正極を有していればよく、その他の構成・構造については特に制限は無く、従来公知の非水電解質二次電池に採用されている各構成・構造を適用することができる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention only needs to have the positive electrode of the present invention, and there are no particular restrictions on the other configurations and structures, and it is employed in conventionally known non-aqueous electrolyte secondary batteries. Each configuration / structure can be applied.

負極としては、例えば、負極活物質を含有する負極合剤層を集電体表面に形成してなるものが挙げられる。負極合剤層は、負極活物質の他に、結着剤や、必要に応じて導電助剤を含有しており、例えば、負極活物質および結着剤(更には導電助剤)などを含む混合物(負極合剤)に、適当な溶剤を加えて十分に混練して得られる負極合剤含有組成物(スラリーなど)を、集電体表面に塗布し乾燥することで、所望の厚みとしつつ形成することができる。   Examples of the negative electrode include those formed by forming a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material on the current collector surface. The negative electrode mixture layer contains, in addition to the negative electrode active material, a binder and, if necessary, a conductive aid, and includes, for example, a negative electrode active material and a binder (further, a conductive aid). A negative electrode mixture-containing composition (slurry etc.) obtained by adding a suitable solvent to the mixture (negative electrode mixture) and kneading thoroughly is applied to the surface of the current collector and dried to obtain a desired thickness. Can be formed.

負極活物質としては、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛)、人造黒鉛、膨張黒鉛などの黒鉛材料;ピッチをか焼して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料;フルフリルアルコール樹脂(PFA)やポリパラフェニレン(PPP)およびフェノール樹脂を低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料;などの炭素材料が挙げられる。また、炭素材料の他に、リチウムやリチウム含有化合物も負極活物質として用いることができる。リチウム含有化合物としては、Li−Alなどのリチウム合金や、Si、Snなどのリチウムとの合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。更にSn酸化物やSi酸化物などの酸化物系材料も用いることができる。負極合剤全量中における負極活物質量は、例えば、97〜99質量%であることが好ましい。   Examples of the negative electrode active material include graphite materials such as natural graphite (flaky graphite), artificial graphite, and expanded graphite; graphitizable carbonaceous materials such as coke obtained by calcining pitch; furfuryl alcohol resin ( Carbon materials such as non-graphitizable carbonaceous materials such as amorphous carbon obtained by low-temperature firing of PFA), polyparaphenylene (PPP), and phenol resins. In addition to the carbon material, lithium or a lithium-containing compound can also be used as the negative electrode active material. Examples of the lithium-containing compound include lithium alloys such as Li—Al, and alloys containing elements that can be alloyed with lithium such as Si and Sn. Furthermore, oxide-based materials such as Sn oxide and Si oxide can also be used. The amount of the negative electrode active material in the total amount of the negative electrode mixture is preferably 97 to 99% by mass, for example.

導電助剤は、電子伝導性材料であれば特に限定されないし、使用しなくても構わない。導電助剤の具体例としては、アセチレンブラック;ケッチェンブラック;チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類;炭素繊維;などの炭素材料の他、金属繊維などの導電性繊維類;フッ化カーボン;銅、ニッケルなどの金属粉末類;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用しても構わない。これらの中でも、アセチレンブラック、ケッチェンブラックや炭素繊維が特に好ましい。ただし、負極に導電助剤を使用する場合には、高容量化のために、負極合剤全量中における導電助剤量を10質量%以下とすることが望ましい。   The conductive aid is not particularly limited as long as it is an electron conductive material, and may not be used. Specific examples of conductive aids include acetylene black; ketjen black; carbon blacks such as channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon materials such as carbon fibers; and conductive fibers such as metal fibers. Carbon fluoride, metal powders such as copper and nickel, organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. . Among these, acetylene black, ketjen black and carbon fiber are particularly preferable. However, when a conductive additive is used for the negative electrode, it is desirable that the conductive additive amount in the total amount of the negative electrode mixture be 10% by mass or less in order to increase the capacity.

負極合剤層に係る結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。具体的には、例えば、前記本発明の正極に係る結着剤と同じ材料や、エチレン−アクリル酸共重合体または該共重合体のNaイオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体または該共重合体のNaイオン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体または該共重合体のNaイオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体または該共重合体のNaイオン架橋体などが使用でき、それらの材料を1種単独で用いてもよく、2種以上を併用しても構わない。 As a binder concerning a negative mix layer, any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be sufficient. Specifically, for example, the same material as the binder according to the positive electrode of the present invention, an ethylene-acrylic acid copolymer, a Na + ion crosslinked product of the copolymer, an ethylene-methacrylic acid copolymer, or the Copolymer Na + ion cross-linked product, ethylene-methyl acrylate copolymer or Na + ion cross-linked product of the copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer or Na + ion cross-linked product of the copolymer, etc. These materials may be used alone or in combination of two or more.

前記の中でも、PVDF、SBR、エチレン−アクリル酸共重合体または該共重合体のNaイオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体または該共重合体のNaイオン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体または該共重合体のNaイオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体または該共重合体のNaイオン架橋体が特に好ましい。負極合剤全量中における結着剤量は、例えば、1〜5質量%であることが好ましい。 Among these, PVDF, SBR, ethylene-acrylic acid copolymer or Na + ion crosslinked product of the copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer or Na + ion crosslinked product of the copolymer, ethylene-acrylic acid A methyl copolymer or a Na + ion crosslinked product of the copolymer, an ethylene-methyl methacrylate copolymer or a Na + ion crosslinked product of the copolymer is particularly preferable. The amount of the binder in the total amount of the negative electrode mixture is preferably 1 to 5% by mass, for example.

負極合剤層の厚み(集電体の両面に負極合剤層が形成されている場合には、その片面あたりの厚み)は、30〜80μmであることが好ましい。   The thickness of the negative electrode mixture layer (when the negative electrode mixture layer is formed on both sides of the current collector, the thickness per one surface thereof) is preferably 30 to 80 μm.

負極に用いる集電体としては、非水電解質二次電池内において、実質上、化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。かかる集電体を構成する材料としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケルやその合金、銅やその合金、チタンやその合金、炭素、導電性樹脂などの他に、銅またはステンレス鋼の表面にカーボンまたはチタンを処理させたものなどが用いられる。これらの中でも、銅および銅合金が特に好ましい。これらの材料は表面を酸化して用いることもできる。また、表面処理により集電体表面に凹凸を付けることが好ましい。集電体の形状としては、フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが挙げられる。集電体の厚みは特に限定されないが、例えば、5〜50μmであることが好ましい。   The current collector used for the negative electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductor that is substantially chemically stable in the nonaqueous electrolyte secondary battery. Examples of the material constituting the current collector include stainless steel, nickel or an alloy thereof, copper or an alloy thereof, titanium or an alloy thereof, carbon, conductive resin, carbon, or the like on the surface of copper or stainless steel. A material obtained by treating titanium is used. Among these, copper and copper alloys are particularly preferable. These materials can also be used after oxidizing the surface. Moreover, it is preferable to give an unevenness | corrugation to the collector surface by surface treatment. Examples of the shape of the current collector include films, sheets, nets, punched materials, lath bodies, porous bodies, foamed bodies, and molded bodies of fiber groups, in addition to foils. Although the thickness of a collector is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 5-50 micrometers.

非水電解質としては、例えば、下記の非水系溶媒中に、リチウム塩を溶解させることで調製した溶液(非水電解液)が使用できる。   As the non-aqueous electrolyte, for example, a solution (non-aqueous electrolyte) prepared by dissolving a lithium salt in the following non-aqueous solvent can be used.

溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、γ−ブチロラクトン(γ-BL)、1,2−ジメトキシエタン(DME)、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒を1種単独で、または2種以上を混合した混合溶媒として用いることができる。   Examples of the solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), γ-butyrolactone (γ-BL ), 1,2-dimethoxyethane (DME), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide (DMSO), 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide (DMF), dioxolane, acetonitrile, nitromethane, Methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl Aprotic organic solvents such as ruether and 1,3-propane sultone can be used singly or as a mixed solvent in which two or more are mixed.

非水電解質に係る無機イオン塩としては、例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiC2n+1SO3(n≧2)、LiN(RfOSO[ここでRfはフルオロアルキル基]などのリチウム塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。これらのリチウム塩の電解液中の濃度としては、0.6〜1.8mol/lとすることが好ましく、0.9〜1.6mol/lとすることがより好ましい。 The inorganic ion salt according to the non-aqueous electrolyte, for example, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, Li 2 C 2 F 4 (SO 3) 2, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group] At least one selected from the above. The concentration of these lithium salts in the electrolytic solution is preferably 0.6 to 1.8 mol / l, and more preferably 0.9 to 1.6 mol / l.

なお、本発明に係る非水電解質では、環外にC=C二重結合を有するエステル、または環内にC=C二重結合を有するエステルを用いることが好ましい。   In the non-aqueous electrolyte according to the present invention, it is preferable to use an ester having a C═C double bond outside the ring or an ester having a C═C double bond in the ring.

前記の環外にC=C二重結合を有するエステルおよび環内にC=C二重結合を有するエステル(以下、両者を纏めて「C=C二重結合を有するエステル」と略す場合がある)は電池充電中(特に初期充電中)に正極活物質の表面に表面保護皮膜を形成する機能を有しており、かかる表面保護皮膜によって、正極と非水電解質と直接の接触が抑制される。また、C=C二重結合を有するエステルは、充電状態の電池を例えば高温下で貯蔵している際に、徐々に電池の回路電圧を低下させる作用を有している。そのため、本発明の電池がC=C二重結合を有するエステルを含有する非水電解質を有する場合、充電状態で、例えば150℃程度の高温下の貯蔵しても、前記表面保護皮膜による正極と非水電解質との直接の接触を抑制する作用と、電池電圧の低下によって、正極と非水電解質との反応が抑制されるため、かかる反応による電池の温度上昇を抑えることができ、更に安全性に優れたものとなる。   The ester having a C═C double bond outside the ring and the ester having a C═C double bond in the ring (hereinafter, both may be collectively referred to as “ester having a C═C double bond”) ) Has a function of forming a surface protective film on the surface of the positive electrode active material during battery charging (particularly during initial charging), and direct contact between the positive electrode and the nonaqueous electrolyte is suppressed by the surface protective film. . In addition, the ester having a C═C double bond has an action of gradually reducing the circuit voltage of the battery when the charged battery is stored at a high temperature, for example. Therefore, when the battery of the present invention has a non-aqueous electrolyte containing an ester having a C═C double bond, the positive electrode formed by the surface protective film can be stored in a charged state, for example, at a high temperature of about 150 ° C. Since the reaction between the positive electrode and the non-aqueous electrolyte is suppressed by the action of suppressing direct contact with the non-aqueous electrolyte and the decrease in battery voltage, the temperature rise of the battery due to such reaction can be suppressed, and further safety It will be excellent.

環外にC=C二重結合を有するエステルとしては、例えば、ビニルエチレンカーボネート、4−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4−エチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4−n−プロピル−4−ビニルエチレンカーボネート、5−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネートなどが挙げられる。   Examples of the ester having a C═C double bond outside the ring include vinylethylene carbonate, 4-methyl-4-vinylethylene carbonate, 4-ethyl-4-vinylethylene carbonate, 4-n-propyl-4-vinyl. Examples include ethylene carbonate, 5-methyl-4-vinylethylene carbonate, 4,4-divinylethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, and the like.

環内にC=C二重結合を有するエステルとしては、例えば、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、4,5−ジエチルビニレンカーボネート、メチルエチルビニレンカーボネートなどが挙げられる。   Examples of the ester having a C═C double bond in the ring include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4,5-diethyl vinylene carbonate, methyl ethyl vinylene carbonate, and the like. Can be mentioned.

前記の環外にC=C二重結合を有するエステルと、前記の環内にC=C二重結合を有するエステルとは、両者を併用することが好ましい。   The ester having a C═C double bond outside the ring and the ester having a C═C double bond inside the ring are preferably used in combination.

前記の環内にC=C二重結合を有するエステルの非水電解質中の添加量は、これらの化合物の添加による作用をより有効に発揮させる観点から、非水電解質全量中、0.5質量%以上であることが好ましく、0.9質量%以上であることがより好ましく、1.8質量%以上であることが更に好ましい。ただし、環内にC=C二重結合を有するエステルの非水電解質中の添加量が多すぎると、電池の電圧低下が大きくなるため、環内にC=C二重結合を有するエステルの添加量は、非水電解質全量中、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2.5質量%以下であることがさらに好ましい。前記の環外にC=C二重結合を有するエステルの非水電解質中の添加量は、これらの化合物の添加による作用をより有効に発揮させる観点から、非水電解質全量中、0.2質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、0.8質量%以上であることが更に好ましい。ただし、環外にC=C二重結合を有するエステルの非水電解質中の添加量が多すぎると、電池の電圧低下が大きくなるため、環外にC=C二重結合を有するエステルの添加量は、非水電解質全量中、3質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましく、1.5質量%以下であることが更に好ましい。   The addition amount of the ester having a C═C double bond in the ring in the non-aqueous electrolyte is 0.5 mass in the total amount of the non-aqueous electrolyte from the viewpoint of more effectively exerting the action of the addition of these compounds. % Or more, preferably 0.9% by mass or more, and more preferably 1.8% by mass or more. However, if the amount of the ester having a C═C double bond in the ring is too large in the non-aqueous electrolyte, the voltage drop of the battery increases, so the addition of the ester having a C═C double bond in the ring The amount is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and further preferably 2.5% by mass or less in the total amount of the nonaqueous electrolyte. The addition amount of the ester having a C═C double bond outside the ring in the non-aqueous electrolyte is 0.2 mass in the total amount of the non-aqueous electrolyte from the viewpoint of more effectively exerting the effect of the addition of these compounds. % Or more, preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 0.8% by mass or more. However, if the amount of the ester having a C═C double bond outside the ring is too large in the non-aqueous electrolyte, the voltage drop of the battery increases, so the addition of the ester having a C═C double bond outside the ring The amount is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and still more preferably 1.5% by mass or less in the total amount of the nonaqueous electrolyte.

本発明の非水電解質二次電池内では、前記正極と前記負極との間に、前記の非水電解質を含ませたセパレータが配される。セパレータとしては、大きなイオン透過度および所定の機械的強度を有する絶縁性の微多孔性薄膜が用いられる。また、一定温度以上(例えば100〜140℃)で構成材料の溶融によって孔が閉塞し、抵抗を上げる機能を有するもの(すなわち、シャットダウン機能を有するもの)が好ましい。このようなセパレータの具体例としては、耐有機溶剤性および疎水性を有するポリエチレン、ポリプロピレンなどポリオレフィン系ポリマー、またはガラス繊維などの材料で構成されるシート(多孔質シート)、不織布若しくは織布;前記例示のポリオレフィン系ポリマーの微粒子を接着剤で固着した多孔質体;などが挙げられる。セパレータの孔径は、正負極より脱離した正負極の活物質、導電助剤および結着剤などが通過しない程度であることが好ましく、例えば、0.01〜1μmであることが望ましい。セパレータの厚みは、8〜30μmとすることが一般的であるが、本発明では、10〜20μmとすることが好ましい。また、セパレータの空孔率は、構成材料や厚みに応じて決定されるが、30〜80%であることが一般的である。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a separator containing the non-aqueous electrolyte is disposed between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, an insulating microporous thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. Moreover, what has a function which a hole is obstruct | occluded by fusion | melting of a structural material above a fixed temperature (for example, 100-140 degreeC), and raises resistance (namely, what has a shutdown function) is preferable. Specific examples of such a separator include a sheet (porous sheet), a nonwoven fabric or a woven fabric composed of a material such as polyethylene solvent, hydrophobic polymer such as polyethylene, polypropylene, or glass fiber having organic solvent resistance and hydrophobicity; And a porous material in which fine particles of the exemplified polyolefin polymer are fixed with an adhesive. The pore diameter of the separator is preferably such that the active material of the positive and negative electrodes, the conductive auxiliary agent, the binder and the like detached from the positive and negative electrodes do not pass through, and is preferably 0.01 to 1 μm, for example. The thickness of the separator is generally 8-30 μm, but is preferably 10-20 μm in the present invention. Further, the porosity of the separator is determined according to the constituent material and thickness, but is generally 30 to 80%.

このようにして得られる本発明の非水電解質二次電池では、その正極(本発明の正極)が、リチウム金属基準で4.2〜4.5Vといった電圧まで充電しても安定しており、このような電圧のうち、より高電圧での充電を行うことで、更なる高容量化が達成できる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention thus obtained, the positive electrode (the positive electrode of the present invention) is stable even when charged to a voltage of 4.2 to 4.5 V on the basis of lithium metal, By performing charging at a higher voltage among such voltages, a further increase in capacity can be achieved.

以上のように、本発明の非水電解質二次電池は、高容量であり、かつ過充電時、金属片などが刺さったような状態などでの安全性、高温貯蔵性に優れていることから、こうした特性を生かして、さまざまな電子機器、例えばノートパソコン、ペン入力パソコン、ポケットパソコン、ノート型ワープロ、ポケットワープロ、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャ、ハンディターミナル、携帯コピー、電子手帳、電卓、液晶テレビ、電気シェーバー、電動工具、電子翻訳機、自動車電話、トランシーバ、音声入力機器、メモリカード、バックアップ電源、テープレコーダー、ラジオ、ヘッドフォンステレオ、携帯プリンタ、ハンディクリーナー、ポータブルCD、ビデオムービー、ナビゲーションシステムなどの小型機器用の電源や、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、オーブン電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥機、ゲーム機器、照明機器、玩具、センサー機器、ロードコンディショナー、医療機器、自動車、電気自動車、ゴルフカート、電動カート、セキュリティシステム、電力貯蔵システムなどの大型・中型機器の電源や補助電源、バックアップ電源として使用することができる。また、民生用途の他、宇宙用途にも用いることができる。   As described above, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a high capacity and is excellent in safety and high-temperature storage properties in a state where a metal piece or the like is stuck during overcharge. Taking advantage of these characteristics, various electronic devices such as notebook computers, pen input computers, pocket computers, notebook word processors, pocket word processors, e-book players, mobile phones, cordless phones, pagers, handy terminals, mobile copy, Electronic notebook, calculator, LCD TV, electric shaver, electric tool, electronic translator, car phone, transceiver, voice input device, memory card, backup power supply, tape recorder, radio, headphone stereo, portable printer, handy cleaner, portable CD, Small video movies, navigation systems, etc. Power supply for equipment, refrigerator, air conditioner, TV, stereo, water heater, microwave oven, dishwasher, washing machine, dryer, game machine, lighting equipment, toy, sensor equipment, road conditioner, medical equipment, automobile, electricity It can be used as a power source, auxiliary power source and backup power source for large and medium-sized equipment such as automobiles, golf carts, electric carts, security systems, and power storage systems. In addition to consumer use, it can also be used for space use.

中でも、小形携帯機器では高容量化の効果が高くなり、質量3kg以下の携帯機器に使用することが特に望ましく、1kg以下の携帯機器に使用することがより望ましい。また携帯機器質量の下限については特に限定されないが、ある程度の効果を得るためには、電池の質量と同程度、たとえば10g以上であることが望ましい。機器の厚みは30mm以下が望ましく、より望ましくは20mm以下であり、更に望ましくは15mm以下である。これは薄いことにより、電池の膨れの影響や発熱の影響が機器の表面に発現しやすいからである。また電池が内蔵できるためには、機器にはある程度の厚みが必要であり、具体的には、2mm以上であることが望ましい。   Among them, the effect of increasing the capacity is increased in a small portable device, and it is particularly desirable to use it for a portable device having a mass of 3 kg or less, and more desirably for a portable device of 1 kg or less. Further, the lower limit of the mass of the portable device is not particularly limited, but in order to obtain a certain effect, it is preferably about the same as the mass of the battery, for example, 10 g or more. The thickness of the device is desirably 30 mm or less, more desirably 20 mm or less, and further desirably 15 mm or less. This is because the effects of battery swelling and heat generation are likely to appear on the surface of the device due to its thinness. Further, in order to be able to incorporate a battery, the device needs to have a certain thickness, and specifically, it is desirable that the thickness is 2 mm or more.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

実施例1
<正極の作製>
正極活物質として、化合物(A):LiNi0.85Co0.10Al0.05[平均粒径10μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.48質量%]と化合物(B):LiCo0.997Al0.001Mg0.001Ti0.001[平均粒径18μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.01質量%]を質量比20:80で混合して使用した。この正極活物質混合物は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.11質量%であった。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
As the positive electrode active material, compound (A): LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 [average particle diameter 10 μm, BET specific surface area 0.3 m 2 / g, alkali amount 0.48 mass%] And compound (B): LiCo 0.997 Al 0.001 Mg 0.001 Ti 0.001 O 2 [average particle size 18 μm, BET specific surface area 0.3 m 2 / g, alkali amount 0.01 mass%] Were used at a mass ratio of 20:80. This positive electrode active material mixture had an average particle diameter of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.11% by mass.

前記正極活物質混合物と、導電助剤としてのアセチレンブラック[電気化学工業株式会社製「デンカブラック(商品名)」、粉状品、平均1次粒径(電子顕微鏡法):40nm、BET比表面積:65m/g、DBP吸油量:180cc/100g]と、結着剤としての日本ゼオン(株)製のゴムバインダー「BM720H」と呉羽化学(株)製のPVDF「KFポリマーL#1120(商品名)」とを固形分質量比100:1.2:0.2:0.8の比率で混合し、溶剤であるNMPを加えて、エム・テクニック社製の「クレアミックス CLM0.8(商品名)」を用いて、回転数:10000min−1で30分間処理を行い、ペースト状の混合物とした。この混合物に、溶剤であるNMPを更に加えて、回転数:10000min−1で15分間処理を行い、正極合剤含有組成物を調製した。 The positive electrode active material mixture and acetylene black [Denka Black (trade name) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.], powdered product, average primary particle size (electron microscopy): 40 nm, BET specific surface area : 65 m 2 / g, DBP oil absorption: 180 cc / 100 g], a rubber binder “BM720H” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. as a binder, and PVDF “KF polymer L # 1120 manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd. (product) Name) ”is mixed at a solid mass ratio of 100: 1.2: 0.2: 0.8, NMP as a solvent is added, and“ Clearmix CLM0.8 (product) manufactured by M Technique Co., Ltd. ” Name) ”was used for 30 minutes at a rotational speed of 10,000 min −1 to obtain a paste-like mixture. NMP which is a solvent was further added to this mixture, and the mixture was treated at a rotational speed of 10000 min −1 for 15 minutes to prepare a positive electrode mixture-containing composition.

前記の正極合剤含有組成物を、集電体であるアルミニウム箔(厚み:15μm)の両面に塗布し、120℃で12時間真空乾燥を施し、更にプレス処理を施して、集電体の両面に、厚みが52μmの正極合剤層を有する正極を作製した。前記の方法によって求めたプレス処理後の正極合剤層の密度は3.82g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。 The positive electrode mixture-containing composition is applied to both sides of an aluminum foil (thickness: 15 μm), which is a current collector, vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours, and further subjected to a press treatment, whereby both sides of the current collector are applied. In addition, a positive electrode having a positive electrode mixture layer having a thickness of 52 μm was prepared. The density of the positive electrode mixture layer after press treatment determined by the above method was 3.82 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g.

<負極の作製>
天然黒鉛:97.5質量%、SBR:1.5質量%、およびカルボキシメチルセルロース(増粘剤):1質量%を、水を用いて混合してスラリー状の負極合剤含有組成物を調製した。この負極合剤含有組成物を、集電体である銅箔(厚み:8μm)の両面に塗布し、120℃で12時間真空乾燥を施し、更にプレス処理を施して、集電体の両面に、厚みが63μmの負極合剤層を有する負極を作製した。正極合剤層の密度測定方法と同じ方法で求めたプレス処理後の負極合剤層の密度は、1.65g/cmであった。
<Production of negative electrode>
Natural graphite: 97.5% by mass, SBR: 1.5% by mass, and carboxymethylcellulose (thickener): 1% by mass were mixed with water to prepare a slurry-like negative electrode mixture-containing composition. . This negative electrode mixture-containing composition was applied to both sides of a copper foil (thickness: 8 μm) as a current collector, vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours, and further subjected to a press treatment to form both sides of the current collector. A negative electrode having a negative electrode mixture layer with a thickness of 63 μm was prepared. The density of the negative electrode mixture layer after the press treatment obtained by the same method as the method for measuring the density of the positive electrode mixture layer was 1.65 g / cm 3 .

<電極体の作製>
前記の正極と負極とをセパレータを介して重ね合わせ、これらを巻回して電極体を作製した。セパレータとしては、厚みが14μmのポリエチレン製多孔膜(透気度300秒/100cm)を用いた。
<Production of electrode body>
The positive electrode and the negative electrode were overlapped with a separator interposed therebetween, and these were wound to produce an electrode body. As the separator, a polyethylene porous film (air permeability: 300 seconds / 100 cm 3 ) having a thickness of 14 μm was used.

<非水電解液の調製>
メチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒(体積比 2:1:3)に、1.2mol/lの濃度でLiPFを溶解し、これにビニレンカーボネート(VC)2質量%、ビニルエチレンカーボネート(V−EC)1質量%を加えて非水電解液(非水電解質)を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.2 mol / l in a mixed solvent of methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylene carbonate (volume ratio 2: 1: 3), and vinylene carbonate (VC) 2% by mass, vinyl A non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte) was prepared by adding 1% by mass of ethylene carbonate (V-EC).

<電池の組み立て>
前記の電極体および非水電解液を用いて、角形非水電解質二次電池を組み立てた。まず、前記電極体の各端面に集電板を溶接により接合した。次に、集電板のリード部を蓋体に取り付けられている電極端子集電機構と接続した。その後、正極缶の内部に電極体を収容して、正極缶の開口部に蓋体を溶接固定した。最後に蓋体に設けられた注液孔から正極缶内に非水電解液を注入して、厚さ4mm、幅34mm、高さ50mmで、図1に示す構造で、図2に示す外観の角形非水電解質二次電池を作製した。
<Battery assembly>
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was assembled using the electrode body and the nonaqueous electrolyte. First, a current collector plate was joined to each end face of the electrode body by welding. Next, the lead part of the current collecting plate was connected to an electrode terminal current collecting mechanism attached to the lid. Then, the electrode body was accommodated inside the positive electrode can, and the lid body was welded and fixed to the opening of the positive electrode can. Finally, a non-aqueous electrolyte is injected into the positive electrode can through the injection hole provided in the lid, and the structure shown in FIG. 1 has a thickness of 4 mm, a width of 34 mm, and a height of 50 mm. A square nonaqueous electrolyte secondary battery was produced.

ここで図1および図2に示す電池について説明すると、正極1と負極2は前記のようにセパレータ3を介して渦巻状に巻回した巻回構造の電極体6として、角形の正極缶4に非水電解液とともに収容されている。ただし、図1では、煩雑化を避けるため、正極1や負極2の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や非水電解液などは図示していない。   Here, the battery shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The positive electrode 1 and the negative electrode 2 are formed into a rectangular positive electrode can 4 as the electrode body 6 having a winding structure wound in a spiral shape through the separator 3 as described above. It is housed with a non-aqueous electrolyte. However, in FIG. 1, in order to avoid complication, a metal foil, a non-aqueous electrolyte, or the like as a current collector used for manufacturing the positive electrode 1 and the negative electrode 2 is not illustrated.

正極缶4はアルミニウム合金製で電池の外装材を構成するものであり、この正極缶4は正極端子を兼ねている。そして、正極缶4の底部にはポリエチレンシートからなる絶縁体5が配置され、前記正極1、負極2およびセパレータ3からなる電極体6からは、正極1および負極2のそれぞれ一端に接続された正極集電板7と負極集電板8が引き出されている。また、正極缶4の開口部を封口するアルミニウム合金製の蓋板9にはポリプロピレン製の絶縁パッキング10を介してステンレス鋼製の端子11が取り付けられ、この端子11には絶縁体12を介してステンレス鋼製のリード板(電極端子集電機構)13が取り付けられている。   The positive electrode can 4 is made of an aluminum alloy and constitutes a battery exterior material. The positive electrode can 4 also serves as a positive electrode terminal. An insulator 5 made of a polyethylene sheet is arranged at the bottom of the positive electrode can 4, and the positive electrode 1 connected to one end of each of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 from the electrode body 6 made of the positive electrode 1, the negative electrode 2 and the separator 3. A current collector plate 7 and a negative electrode current collector plate 8 are drawn out. A stainless steel terminal 11 is attached to an aluminum alloy cover plate 9 that seals the opening of the positive electrode can 4 via a polypropylene insulating packing 10, and an insulator 12 is connected to the terminal 11. A stainless steel lead plate (electrode terminal current collecting mechanism) 13 is attached.

そして、この蓋板9は前記正極缶4の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、正極缶4の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。   And this cover plate 9 is inserted in the opening part of the said positive electrode can 4, and the opening part of the positive electrode can 4 is sealed by welding the junction part of both, and the inside of a battery is sealed.

なお、蓋板9には注液孔が設けられており(図中、14)、電池組み立ての際には、この注液孔から電池内に非水電解液が注入され、その後、注液孔は封止される。また、蓋板9には、防爆用の安全弁15が設けられている。   The lid plate 9 is provided with a liquid injection hole (14 in the figure). When the battery is assembled, a nonaqueous electrolyte is injected into the battery from the liquid injection hole, and then the liquid injection hole. Is sealed. The cover plate 9 is provided with an explosion-proof safety valve 15.

この実施例1の電池では、正極集電板7を蓋板9に直接溶接することによって正極缶4と蓋板9とが正極端子として機能し、負極集電板8をリード板13に溶接し、そのリード板13を介して負極集電板8と端子11とを導通させることによって端子11が負極端子として機能するようになっているが、正極缶4の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。   In the battery of this Example 1, the positive electrode can 4 and the cover plate 9 function as positive terminals by directly welding the positive electrode current collector plate 7 to the cover plate 9, and the negative electrode current collector plate 8 is welded to the lead plate 13. The negative electrode current collector plate 8 and the terminal 11 are connected to each other through the lead plate 13 so that the terminal 11 functions as a negative electrode terminal. Sometimes it becomes.

図2は前記図1に示す電池の外観を模式的に示す斜視図であり、この図2は前記電池が角形電池であることを示すことを目的として図示されたものであって、この図2では電池を概略的に示しており、電池の構成部材のうち特定のものしか図示していない。また、図1においても、電極体の内周側の部分は断面にしていない。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the external appearance of the battery shown in FIG. 1. FIG. 2 is shown for the purpose of showing that the battery is a square battery. FIG. 1 schematically shows a battery, and only specific members of the battery are shown. Also in FIG. 1, the inner peripheral portion of the electrode body is not cross-sectional.

実施例2
正極活物質として、化合物(A)と化合物(B)の混合比を(A)/(B)=10/90(質量比)として用いた以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。前記正極活物質混合物は、平均粒径が17μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.06質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.87g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 2
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the compound (A) and the compound (B) was (A) / (B) = 10/90 (mass ratio) as the positive electrode active material. . The positive electrode active material mixture has an average particle size of 17 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.06% by mass. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment is 3.87 g / The specific surface area of cm 3 and the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例3
正極活物質として、化合物(A)と化合物(B)の混合比を(A)/(B)=30/70(質量比)として用いた以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。前記正極活物質混合物は、平均粒径が15μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.15質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.80g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 3
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixture ratio of the compound (A) and the compound (B) was (A) / (B) = 30/70 (mass ratio) as the positive electrode active material. . The positive electrode active material mixture has an average particle size of 15 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.15% by mass. The density of the positive electrode mixture layer after press treatment is 3.80 g / The specific surface area of cm 3 and the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例4
化合物(A)をLiNi0.65Co0.33Al0.02に変更した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。化合物(A)と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.08質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.84g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 4
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the compound (A) was changed to LiNi 0.65 Co 0.33 Al 0.02 O 2 . The mixture of the compound (A) and the compound (B) (positive electrode active material mixture) has an average particle diameter of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.08% by mass, and is subjected to press treatment. The density of the subsequent positive electrode mixture layer was 3.84 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例5
化合物(A)をLiNi0.90Co0.05Al0.05に変更した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。化合物(A)と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.12質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.82g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 5
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the compound (A) was changed to LiNi 0.90 Co 0.05 Al 0.05 O 2 . The mixture of the compound (A) and the compound (B) (positive electrode active material mixture) has an average particle diameter of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.12% by mass, and is subjected to press treatment. The density of the subsequent positive electrode mixture layer was 3.82 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例6
化合物(A)をLiNi0.85Co0.10Mg0.025Ti0.025に変更した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。化合物(A)と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.11質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.82g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 6
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the compound (A) was changed to LiNi 0.85 Co 0.10 Mg 0.025 Ti 0.025 O 2 . The mixture of the compound (A) and the compound (B) (positive electrode active material mixture) has an average particle diameter of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.11% by mass, and is subjected to press treatment. The density of the subsequent positive electrode mixture layer was 3.82 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例7
化合物(A)をLiNi0.85Co0.10Mg0.025Zr0.025に変更した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。化合物(A)と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.11質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.82g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 7
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the compound (A) was changed to LiNi 0.85 Co 0.10 Mg 0.025 Zr 0.025 O 2 . The mixture of the compound (A) and the compound (B) (positive electrode active material mixture) has an average particle diameter of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.11% by mass, and is subjected to press treatment. The density of the subsequent positive electrode mixture layer was 3.82 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例8
化合物(B)をLiCo0.994Mg0.005Ti0.001に変更した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。化合物(A)と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.11質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.82g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 8
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the compound (B) was changed to LiCo 0.994 Mg 0.005 Ti 0.001 O 2 . The mixture of the compound (A) and the compound (B) (positive electrode active material mixture) has an average particle diameter of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.11% by mass, and is subjected to press treatment. The density of the subsequent positive electrode mixture layer was 3.82 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例9
正極活物質100質量部に対する導電助剤(アセチレンブラック)量を1.0質量部とした以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。プレス処理後の正極合剤層の密度は3.84g/cm、正極合剤層の比表面積は0.9m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 9
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the conductive additive (acetylene black) relative to 100 parts by mass of the positive electrode active material was 1.0 part by mass. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.84 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 0.9 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例10
正極活物質100質量部に対し、導電助剤(アセチレンブラック)量を2.0質量部、PVDF量を1.4質量部とした以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。プレス処理後の正極合剤層の密度は3.75g/cm、正極合剤層の比表面積は1.5m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 10
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the conductive additive (acetylene black) was 2.0 parts by mass and the amount of PVDF was 1.4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.75 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.5 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例11
正極活物質100質量部に対し、ゴムバインダー量を0.5質量部、PVDF量を0.5質量部とした以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。プレス処理後の正極合剤層の密度は3.80g/cm、正極合剤層の比表面積は0.9m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 11
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the rubber binder amount was 0.5 parts by mass and the PVDF amount was 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.80 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 0.9 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例12
非水電解液の調製に際し、V−ECの量を0.3質量%とした以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 12
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of V-EC was 0.3% by mass when preparing the nonaqueous electrolyte.

実施例13
化合物(A)を、実施例1で用いたLiNi0.85Co0.10Al0.05を分級して得たもの[平均粒径4μm、BET比表面積が0.4m/g、アルカリ量が0.55質量%]に変更し、化合物(B)を、実施例1で用いたLiCo0.997Al0.001Mg0.001Ti0.001を分級して得たもの[平均粒径10μm、BET比表面積が0.4m/g、アルカリ量が0.02質量%]に変更した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。化合物(A)と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が8μm、BET比表面積が0.4m/g、アルカリ量が0.13質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.75g/cm、正極合剤層の比表面積は1.2m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Example 13
Compound (A) obtained by classifying LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 used in Example 1 [average particle size 4 μm, BET specific surface area 0.4 m 2 / g, Obtained by classifying LiCo 0.997 Al 0.001 Mg 0.001 Ti 0.001 O 2 used in Example 1 by changing the alkali amount to 0.55% by mass]. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1, except that the average particle size was 10 μm, the BET specific surface area was 0.4 m 2 / g, and the alkali amount was 0.02 mass%. The mixture (positive electrode active material mixture) of the compound (A) and the compound (B) has an average particle diameter of 8 μm, a BET specific surface area of 0.4 m 2 / g, and an alkali amount of 0.13 mass%, and is subjected to press treatment. The density of the subsequent positive electrode mixture layer was 3.75 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.2 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例1
正極活物質として実施例1で用いた化合物(A)のみを使用した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。プレス処理後の正極合剤層の密度は3.60g/cm、正極合剤層の比表面積は1.0m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 1
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that only the compound (A) used in Example 1 was used as the positive electrode active material. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.60 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.0 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例2
正極活物質として実施例1で用いた化合物(B)のみを使用した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。プレス処理後の正極合剤層の密度は3.90g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 2
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that only the compound (B) used in Example 1 was used as the positive electrode active material. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.90 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例3
化合物(A)に代えてLiNiOを使用した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。LiNiOと化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.16質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.77g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 3
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that LiNiO 2 was used in place of the compound (A). The mixture of LiNiO 2 and compound (B) (positive electrode active material mixture) has an average particle size of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.16% by mass. The density of the positive electrode mixture layer was 3.77 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例4
化合物(A)に代えてLiNi0.85Co0.15を使用した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。LiNi0.85Co0.15と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.11質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.82g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 4
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that LiNi 0.85 Co 0.15 O 2 was used in place of the compound (A). The mixture of LiNi 0.85 Co 0.15 O 2 and compound (B) (positive electrode active material mixture) has an average particle diameter of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.11 mass. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.82 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例5
化合物(A)に代えてLiNi0.65Co0.25Al0.1を使用した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。LiNi0.65Co0.25Al0.1と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.12質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.78g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 5
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that LiNi 0.65 Co 0.25 Al 0.1 O 2 was used in place of the compound (A). The mixture (positive electrode active material mixture) of LiNi 0.65 Co 0.25 Al 0.1 O 2 and the compound (B) has an average particle diameter of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.78 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例6
化合物(B)に代えてLiCoOを使用した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。化合物(A)とLiCoOとの混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.12質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.82g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 6
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that LiCoO 2 was used in place of the compound (B). The mixture of the compound (A) and LiCoO 2 (positive electrode active material mixture) has an average particle size of 16 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.12% by mass. The density of the positive electrode mixture layer was 3.82 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例7
化合物(A)に代えてLiCo0.96Al0.2Mg0.1Ti0.1を使用した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。LiCo0.96Al0.2Mg0.1Ti0.1と化合物(B)との混合物(正極活物質混合物)は、平均粒径が16μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.11質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.78g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 7
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that LiCo 0.96 Al 0.2 Mg 0.1 Ti 0.1 O 2 was used in place of the compound (A). The mixture (positive electrode active material mixture) of LiCo 0.96 Al 0.2 Mg 0.1 Ti 0.1 O 2 and compound (B) has an average particle diameter of 16 μm and a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g. The alkali amount was 0.11% by mass, the density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.78 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例8
正極活物質にLiCoOのみを使用した以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。前記正極活物質は、平均粒径が18μm、BET比表面積が0.3m/g、アルカリ量が0.01質量%であり、プレス処理後の正極合剤層の密度は3.90g/cm、正極合剤層の比表面積は1.1m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 8
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that only LiCoO 2 was used as the positive electrode active material. The positive electrode active material has an average particle size of 18 μm, a BET specific surface area of 0.3 m 2 / g, and an alkali amount of 0.01% by mass. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment is 3.90 g / cm. 3 , the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.1 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例9
正極活物質100質量部に対する導電助剤(アセチレンブラック)量を0.8質量部とした以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。プレス処理後の正極合剤層の密度は3.82g/cm、正極合剤層の比表面積は0.6m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 9
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the conductive additive (acetylene black) relative to 100 parts by mass of the positive electrode active material was changed to 0.8 parts by mass. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.82 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 0.6 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

比較例10
正極活物質100質量部に対し、導電助剤(アセチレンブラック)量を2.5質量部、PVDF量を1.6質量部とした以外は、実施例1と同様にして正極を作製した。プレス処理後の正極合剤層の密度は3.70g/cm、正極合剤層の比表面積は1.8m/gであった。そして、前記の正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
Comparative Example 10
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the conductive additive (acetylene black) was 2.5 parts by mass and the amount of PVDF was 1.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. The density of the positive electrode mixture layer after the press treatment was 3.70 g / cm 3 , and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was 1.8 m 2 / g. And the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced like Example 1 except having used the said positive electrode.

実施例1〜13および比較例1〜10の非水電解質二次電池について、下記特性評価実験を行った。   About the nonaqueous electrolyte secondary battery of Examples 1-13 and Comparative Examples 1-10, the following characteristic evaluation experiment was done.

<放電容量>
実施例1〜13および比較例1〜10の各電池について、4.2Vまで0.2Cの定電流で充電後、総充電時間が8時間となるまで定電圧充電し、続いて室温で0.2Cで電池電圧が3.3Vまで定電流放電を行って、そのときの放電容量を求めた。(なお、前記定電流充電時のリチウム基準の電池電圧は4.3Vを意味する。)その後、前記条件で再び充電を行い、−10℃環境下で3時間保持した後、−10℃環境下で0.5Cで電池電圧が3.3Vになるまで放電を行って、そのときの放電容量を求めた。表では、各電池について得られた充放電サイクル後の放電容量を、比較例8の放電容量を100としたときの相対値で示す。
<Discharge capacity>
For each of the batteries of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 10, after charging at a constant current of 0.2 C up to 4.2 V, the battery was charged at a constant voltage until the total charging time was 8 hours, followed by 0. A constant current discharge was performed until the battery voltage was 3.3 V at 2C, and the discharge capacity at that time was determined. (Note that the lithium-based battery voltage at the time of constant current charging means 4.3 V.) After that, the battery was charged again under the above conditions and held at −10 ° C. for 3 hours, and then at −10 ° C. The battery was discharged until the battery voltage became 3.3 V at 0.5 C, and the discharge capacity at that time was determined. In the table, the discharge capacity after the charge / discharge cycle obtained for each battery is shown as a relative value when the discharge capacity of Comparative Example 8 is 100.

<高温貯蔵後の電池膨れ>
実施例1〜13および比較例1〜10の各電池について、前記の放電容量測定と同じ条件で4.2Vまで定電流−定電圧充電を行った後に、85℃の環境下で4h貯蔵し、取り出した後、20℃雰囲気で2時間冷却した後の電池の厚みを測定して、貯蔵前の電池の厚みからの変化(膨れ)を求めた。
<Battery swelling after high temperature storage>
About each battery of Examples 1-13 and Comparative Examples 1-10, after performing a constant current-constant voltage charge to 4.2V on the same conditions as the said discharge capacity measurement, it stored for 4 hours in 85 degreeC environment, After taking out, the thickness of the battery after cooling for 2 hours in an atmosphere at 20 ° C. was measured to determine the change (swelling) from the battery thickness before storage.

<過充電>
実施例1〜13および比較例1〜10の各電池をそれぞれ3個ずつ、4.2Vまで0.2Cの定電流で充電後、総充電時間が8時間となるまで定電圧充電し、その後1Aで5.0Vまで定電流充電を行い、5.0Vに達した後は5.0Vでの定電圧充電を行った。試験は、定電流充電の開始から240分間継続して実施し、その間に防爆機構(ベント)が作動した個数を調べた。
<Overcharge>
Each of the batteries of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 10 was charged at a constant current of 0.2 C up to 4.2 V, and then charged at a constant voltage until the total charging time was 8 hours, and then 1 A Then, constant current charging was performed up to 5.0 V, and after reaching 5.0 V, constant voltage charging was performed at 5.0 V. The test was continued for 240 minutes from the start of constant current charging, and the number of explosion-proof mechanisms (vents) operated during that time was examined.

<釘刺し試験>
実施例1〜13および比較例1〜10の各電池について、4.25Vまで0.2Cの定電流で充電後、総充電時間が8時間となるまで定電圧充電を行った。試験は2.5mmφ釘を用いて50cm/秒の速さで貫通するまで突き刺し、その後、電池温度が120℃以上になった個数を調べた。
<Nail penetration test>
About each battery of Examples 1-13 and Comparative Examples 1-10, after charging with a constant current of 0.2C to 4.25V, constant voltage charge was performed until the total charge time was 8 hours. The test was pierced using a 2.5 mmφ nail until it penetrated at a speed of 50 cm / second, and then the number of the battery having reached 120 ° C. or higher was examined.

実施例1〜13および比較例1〜10の非水電解質二次電池の主な構成を表1に、前記の評価結果を表2に示す。   Table 1 shows the main structures of the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 10, and Table 2 shows the evaluation results.

Figure 0005213103
Figure 0005213103

なお、表1における「炭素材料量」の欄の数値は、正極活物質100質量部に対する量を、「アルカリ量」の欄の数値は、正極活物質中のアルカリ量[化合物(A)および(B)の混合物中、または正極活物質として用いた複合酸化物全量中のアルカリ量]を、それぞれ意味している。   In Table 1, the numerical value in the “carbon material amount” column is the amount with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material, and the numerical value in the “alkaline amount” column is the alkali amount [compound (A) and ( The amount of alkali in the mixture of B) or the total amount of the composite oxide used as the positive electrode active material] is meant.

Figure 0005213103
Figure 0005213103

なお、表2における「過充電試験」の欄の数値は、「過充電試験で防爆機構が作動した電池個数」を、「釘刺し試験」の欄の数値は「釘刺し試験で温度が120℃以上になった電池個数」を、「電池膨れ」の欄の数値は、高温貯蔵試験後の電池膨れを、それぞれ意味している。   In Table 2, the value in the “overcharge test” column is the “number of batteries in which the explosion-proof mechanism was activated in the overcharge test”, and the value in the “nail puncture test” column is “the temperature in the nail puncture test is 120 ° C. The numerical values in the “battery swelling” column for “the number of batteries as described above” mean the battery swelling after the high-temperature storage test.

表1および表2から明らかなように、前記層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物[化合物(A)]と前記層状リチウム・コバルト複合酸化物[化合物(B)]を質量比で10:90〜30:70の範囲で混合した正極活物質を用いた実施例1〜3の電池では、常温での高容量化が達成され、かつ低温での放電容量も高く維持されていると共に、高温貯蔵後の電池膨れ、並びに過充電時および釘刺し時の安全性も良好であった。これに対し、化合物(A)のみを使用した比較例1の電池では常温、低温とも放電容量が小さく、高温貯蔵時の膨れも大きく、過充電時に防爆機構が作動しやすく、釘刺し時においても電池温度が高くなった。高温貯蔵時の膨れは正極活物質中のアルカリ量が多いことから電池内のガス発生量が大きくなったためであると考えられる。また、過充電時ではアルカリ量が多いことから電池内のガス発生量が大きくなり、これに加えて過充電時の正極分解によるガス発生が生じたことで電池内圧が高まり、防爆機構が作動したと考えられる。釘刺し試験においては、4.25V充電時におけるリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物の発熱量が非常に大きいために、電池温度が上昇したと考えられる。   As is apparent from Tables 1 and 2, the layered lithium / nickel / cobalt composite oxide [compound (A)] and the layered lithium / cobalt composite oxide [compound (B)] are in a mass ratio of 10:90 to In the batteries of Examples 1 to 3 using the positive electrode active material mixed in the range of 30:70, high capacity at room temperature was achieved, and the discharge capacity at low temperature was maintained high, and after high temperature storage The battery swelled, and the safety during overcharging and nail penetration was also good. On the other hand, the battery of Comparative Example 1 using only the compound (A) has a small discharge capacity at both normal and low temperatures, large swelling during high-temperature storage, easy operation of the explosion-proof mechanism during overcharge, and even during nail penetration. The battery temperature has risen. The swelling during high temperature storage is thought to be due to the increased amount of gas in the battery due to the large amount of alkali in the positive electrode active material. In addition, the amount of gas generated in the battery increased due to the large amount of alkali during overcharging, and in addition to this, gas generation due to positive electrode decomposition during overcharging caused the internal pressure of the battery to increase, and the explosion-proof mechanism was activated. it is conceivable that. In the nail penetration test, it is considered that the battery temperature increased because the calorific value of the lithium / nickel / cobalt composite oxide during 4.25V charging was very large.

一方、化合物(A)を含有しない正極を用いた比較例2および8の電池では、高容量の電池が得られなかった。   On the other hand, in the batteries of Comparative Examples 2 and 8 using the positive electrode not containing the compound (A), a high capacity battery was not obtained.

また、表1および表2から明らかなように、実施例4〜13の電池でも、実施例1〜3の電池と同様に、常温での高容量化が達成され、かつ低温での放電容量も高く維持されていると共に、高温貯蔵後の電池膨れ、並びに過充電時および釘刺し時の安全性も優れていた。   As is clear from Tables 1 and 2, in the batteries of Examples 4 to 13, as in the batteries of Examples 1 to 3, an increase in capacity at room temperature was achieved, and the discharge capacity at low temperature was also high. In addition to being maintained at a high level, the battery swelled after high-temperature storage, as well as excellent safety during overcharging and nail penetration.

これに対し、化合物(A)に代えて添加金属Mを含有しないリチウム・ニッケル複合酸化物やリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物を使用した比較例3および4の電池では、過充電時における防爆機構の作動しやすく、釘刺し試験においても電池温度が高くなりやすかった。また、コバルトを含有しない比較例3においては高温貯蔵時の電池膨れが大きくなった。これらのことから添加元素Mを含有する層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物[化合物(A)]を使用することにより、過充電時の防爆機構の作動、釘刺し時の電池温度上昇抑制および高温貯蔵時の電池膨れ低減が可能であることが分かる。また、コバルトを含有することで高温貯蔵時の電池膨れを低減することが可能であることも分かる。ただし、コバルトおよび添加元素Mの含有率が多いリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物を化合物(A)に代えて用いた比較例5の電池において、放電容量が低下していることから、化合物(A)におけるMの比率yは、0.06以下が好ましい。 In contrast, in the batteries of Comparative Examples 3 and 4 using a compound of lithium-nickel composite oxide containing no added metal M 1 in place of (A) and lithium nickel cobalt composite oxide, explosion-proof during overcharge The mechanism was easy to operate, and the battery temperature was likely to be high in the nail penetration test. Moreover, in Comparative Example 3 containing no cobalt, battery swelling during high-temperature storage increased. By using these things layered lithium-nickel-cobalt composite oxide containing an additive element M 1 from the compound (A)], and actuation of the explosion-proof mechanism during overcharge, the battery temperature rise suppression during nail penetration and It can be seen that battery swelling during high temperature storage can be reduced. Moreover, it turns out that the battery swelling at the time of high temperature storage can be reduced by containing cobalt. However, in the battery of Comparative Example 5 in which a lithium / nickel / cobalt composite oxide having a high content of cobalt and additive element M 1 was used in place of the compound (A), the discharge capacity was reduced, so that the compound ( The ratio y of M 1 in A) is preferably 0.06 or less.

また、正極合剤層中の導電助剤量が少なく正極合剤層の比表面積が小さな比較例9の電池は、低温での放電容量が劣っていた。一方で、正極合剤層中の導電助剤量が多く、また、結着剤であるPVDF量も多く、正極合剤層の比表面積が大きな比較例10の電池は、過充電時、釘刺し時の安全性が劣っていたことから、電極の比表面積が0.9〜1.5m/g以下であることが好ましい。 In addition, the battery of Comparative Example 9 in which the amount of the conductive additive in the positive electrode mixture layer was small and the specific surface area of the positive electrode mixture layer was small was inferior in discharge capacity at low temperatures. On the other hand, the battery of Comparative Example 10 in which the amount of the conductive auxiliary agent in the positive electrode mixture layer is large, the amount of PVDF as the binder is large, and the specific surface area of the positive electrode mixture layer is large is Since the safety at the time was inferior, the specific surface area of the electrode is preferably 0.9 to 1.5 m 2 / g or less.

以上のように、正極活物質に特定金属元素M、Mを添加した層状型リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と層状型リチウム・コバルト複合酸化物(B)を用い、これらの形態と含有アルカリ量を制御し、更には導電助剤量やゴムバインダーを制御しながら電極の比表面積を制御することで、高容量で、安全性が高く、更には電池膨れを抑制できる非水電解質二次電池を提供することができる。本発明の非水電解質二次電池は、特に膨れが問題になりやすい角形電池やラミネート電池に適用することがより望ましい。 As described above, the layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) and the layered lithium / cobalt composite oxide (B) obtained by adding the specific metal elements M 1 and M 2 to the positive electrode active material are used. By controlling the specific surface area of the electrode while controlling the form and the amount of alkali contained, and also controlling the amount of conductive auxiliary agent and rubber binder, it is non-water that has high capacity, high safety, and can suppress battery swelling. An electrolyte secondary battery can be provided. The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is more preferably applied to a prismatic battery or a laminate battery, which is particularly prone to swelling.

なお、これらの膨れの小さな実施例の電池を用いた電子機器は、容量、膨れ、安全性のいずれも満足できるが、比較例の電池を用いた場合、容量、膨れ、安全性のいずれかが劣るものになる。例えば、厚み15mmの電子機器では比較例1の電池を用いると厚みが16.6mmになってしまい、蓋が閉まらなくなる虞があるが、実施例1の電池を用いると、15.4mmに抑制することができ、そのような問題を防ぐことができる。   In addition, although the electronic device using the battery of the embodiment of the small swelling can satisfy all of the capacity, the swelling, and the safety, when the battery of the comparative example is used, any of the capacity, the swelling, and the safety is satisfied. It will be inferior. For example, in an electronic device having a thickness of 15 mm, if the battery of Comparative Example 1 is used, the thickness becomes 16.6 mm and the lid may not close. However, if the battery of Example 1 is used, the thickness is suppressed to 15.4 mm. Can prevent such problems.

本発明に係る非水電解質二次電池の一例を模式的に示す図で、(a)はその平面図、(b)はその部分縦断面図である。It is a figure which shows typically an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on this invention, (a) is the top view, (b) is the fragmentary longitudinal cross-sectional view. 図1に示す非水電解質二次電池の斜視図である。It is a perspective view of the nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 正極
2 負極
3 セパレータ
1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator

Claims (9)

正極活物質、導電助剤および結着剤を含有する正極合剤層を備えた非水電解質二次電池用正極であって、
前記正極活物質として、一般式LiNiCo(1−x−y) (0.65≦x≦0.9、0.01≦y≦0.06、元素Mは、Li、NiおよびCo以外の金属元素であって、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む)で表される層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と、一般式LiCo(1−z) (0.002≦z≦0.03、元素Mは、Li、NiおよびCo以外の金属元素であって、Al、Mg、Ti、MnおよびZrよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む)で表される層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)とを含有しており、
前記層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と前記層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)との混合物中のアルカリ量が0.15質量%以下であり、
前記導電助剤である炭素材料の量が、正極活物質100質量部に対して1.0〜2.0質量部であり、
前記結着剤の一部がゴムであり、結着剤であるゴムの量が、正極活物質100質量部に対して0.1〜0.6質量部であり、
前記正極合剤層の比表面積が0.9〜1.5m/gであることを特徴とする非水電解質二次電池用正極。
A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive additive and a binder,
As the positive electrode active material, the general formula LiNi x Co (1-xy) M 1 y O 2 (0.65 ≦ x ≦ 0.9, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, element M 1 is Li A layered lithium / nickel / cobalt composite oxide represented by a metal element other than Ni and Co and including at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Mn and Zr) A) and the general formula LiCo (1-z) M 2 z O 2 (0.002 ≦ z ≦ 0.03, element M 2 is a metal element other than Li, Ni and Co, and includes Al, Mg, A layered lithium-cobalt composite oxide (B) represented by (including at least one element selected from the group consisting of Ti, Mn and Zr),
The amount of alkali in the mixture of the layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) and the layered lithium / cobalt composite oxide (B) is 0.15% by mass or less,
The amount of the carbon material that is the conductive assistant is 1.0 to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material,
A part of the binder is rubber, and the amount of rubber as the binder is 0.1 to 0.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material,
A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode mixture layer has a specific surface area of 0.9 to 1.5 m 2 / g.
層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)との混合物の平均粒径が、8〜80μmである請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極。   2. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the average particle size of the mixture of the layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) and the layered lithium / cobalt composite oxide (B) is 8 to 80 μm. Positive electrode. 層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)との混合物の比表面積が、0.2〜0.4m/gである請求項1または2に記載の非水電解質二次電池用正極。 The specific surface area of the mixture of the layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) and the layered lithium / cobalt composite oxide (B) is 0.2 to 0.4 m 2 / g. Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery. 層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)と層状リチウム・コバルト複合酸化物(B)との合計量を100質量%としたとき、層状リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物(A)の含有率が、10〜30質量%である請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極。   Content of layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) when the total amount of layered lithium / nickel / cobalt composite oxide (A) and layered lithium / cobalt composite oxide (B) is 100 mass% Is 10-30 mass%, The positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries in any one of Claims 1-3. 正極合剤層において、結着剤の量が、正極活物質100質量部に対して0.5〜2.0質量部である請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein in the positive electrode mixture layer, the amount of the binder is 0.5 to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. Positive electrode. 正極合剤層における結着剤の一部がポリビニリデンフルオライドである請求項1〜5のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極。The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein a part of the binder in the positive electrode mixture layer is polyvinylidene fluoride. 正極合剤層の密度が、3.6〜4.3g/cmである請求項1〜のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極。 The density of a positive mix layer is 3.6-4.3 g / cm < 3 >, The positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries in any one of Claims 1-6 . 請求項1〜のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極を有することを特徴とする非水電解質二次電池。 Non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by having a non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode according to any one of claims 1-7. 請求項に記載の非水電解質二次電池を用いたことを特徴とする電子機器。
An electronic apparatus using the nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 8 .
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