JPH07235295A - Nonaqueous secondary battery - Google Patents

Nonaqueous secondary battery

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Publication number
JPH07235295A
JPH07235295A JP6022688A JP2268894A JPH07235295A JP H07235295 A JPH07235295 A JP H07235295A JP 6022688 A JP6022688 A JP 6022688A JP 2268894 A JP2268894 A JP 2268894A JP H07235295 A JPH07235295 A JP H07235295A
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JP
Japan
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lithium
active material
electrode active
negative electrode
oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP6022688A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoichiro Yasunami
昭一郎 安波
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP6022688A priority Critical patent/JPH07235295A/en
Publication of JPH07235295A publication Critical patent/JPH07235295A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a nonaqueous secondary battery with high discharge working voltage, high energy density, high charge/discharge performance, and high safety. CONSTITUTION:A nonaqueous secondary battery consists of a positive active material, a negative active material prepared by previously inserting 0.5-4.5 equivalent lithium before accommodating in a battery container into an oxide and/or sulfide of mainly at least one semimetal of the IV-B and V-B groups in the periodic table or an oxide and/or a sulfide containing at least on of In, Zn, and Mg, and a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、充放電特性を改良し、
かつ安全性を高めた非水二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention improves charge / discharge characteristics,
The present invention also relates to a non-aqueous secondary battery with improved safety.

【0002】[0002]

【従来の技術】非水二次電池用負極活物質としては、リ
チウム金属やリチウム合金が代表的であるが、それらを
用いると充放電中にリチウム金属が樹枝状に成長し、内
部ショートしたり、その樹枝状金属自体の活性が高く、
発火する危険をはらんでいる。これに対して、最近、リ
チウムを挿入・放出することができる焼成炭素質材料が
実用されるようになってきた。この炭素質材料の欠点
は、それ自体が導電性をもつので、過充電や急速充電の
際に炭素質材料の上にリチウム金属が析出することがあ
り、結局、樹枝状金属を析出してしまうことになる。こ
れを避けるために、充電器を工夫したり、正極活物質量
を少なくして、過充電を防止する方法を採用したりして
いるが、後者の方法では、活物質物質の量が限定される
ので、そのため、放電容量も制限されてしまう。また、
炭素質材料は密度が比較的小さいため、体積当りの容量
が低いという二重の意味で放電容量が制限されてしまう
ことになる。一方、リチウム金属やリチウム合金または
炭素質材料以外の負極活物質物質としては、リチウムを
吸蔵・放出することができるTiS2 、LiTiS
2 (米国特許第3,983,476)、ルチル構造の遷
移金属酸化物、例えば、WO2 (米国特許第4,19
8,476)、Lix Fe(Fe2 )O4 などのスピネ
ル化合物(特開昭58−220,362)、電気化学的
に合成されたFe2 3 のリチウム化合物(米国特許第
4,464,447)、Fe2 3 のリチウム化合物
(特開平3−112,070)、Nb2 5 (特公昭6
2−59,412、特開平2−824,47)、酸化
鉄、FeO、Fe2 3 、Fe3 4 、酸化コバルト、
CoO、Co2 3 、Co3 4 (特開平3−291,
862)が知られている。これらの化合物はいずれも酸
化還元電位が高いので、3V級の高放電電位を持ち、か
つ高容量の非水二次電池は実現されていない。
2. Description of the Related Art Lithium metal and lithium alloys are typical as negative electrode active materials for non-aqueous secondary batteries. When they are used, lithium metal grows in a dendritic form during charge / discharge, causing internal short circuit. , The activity of the dendritic metal itself is high,
There is a risk of ignition. On the other hand, recently, a calcined carbonaceous material capable of inserting and releasing lithium has come into practical use. The disadvantage of this carbonaceous material is that it has conductivity, so that lithium metal may be deposited on the carbonaceous material during overcharging or rapid charging, resulting in the deposition of dendritic metal. It will be. In order to avoid this, we have devised a charger or adopted a method of reducing the amount of positive electrode active material to prevent overcharge, but the latter method limits the amount of active material. Therefore, the discharge capacity is also limited. Also,
Since the carbonaceous material has a relatively low density, the discharge capacity is limited by the double meaning that the capacity per volume is low. On the other hand, as the negative electrode active material other than lithium metal, lithium alloy, or carbonaceous material, TiS 2 , LiTiS capable of inserting and extracting lithium.
2 (US Pat. No. 3,983,476), transition metal oxides having a rutile structure, such as WO 2 (US Pat.
8,476), spinel compounds such as Li x Fe (Fe 2 ) O 4 (JP-A-58-220362), and electrochemically synthesized lithium compounds of Fe 2 O 3 (US Pat. No. 4,464). , 447), a lithium compound of Fe 2 O 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 3-112,070), Nb 2 O 5 (Japanese Patent Publication No.
2-59,412, JP 2-824,47), iron oxide, FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, cobalt oxide,
CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 (JP-A-3-291,
862) is known. Since all of these compounds have a high redox potential, a non-aqueous secondary battery having a high discharge potential of 3 V class and a high capacity has not been realized.

【0003】SnO2 やSn化合物をリチウム電池の活
物質として用いる例として、二次電池正極活物質のLi
1.03Co0.95Sn0.042 (EP86−106,30
1)、二次電池正極活物質のV2 5 にSnO2 の添加
(特開平2−158,056)、二次電池負極活物質の
α−Fe2 3 にSnO2 の添加(SnO2 の好ましい
添加範囲0.5〜10モル%)(特開昭62−219,
465)、一次電池正極活物質のSnO2 (電気化学お
よび工業物理化学 46巻 7号 407ページ197
8年)が知られている。また、SnO2 やSn化合物を
エレクトロクロミックの電極に用いる例として、SnO
2 がLiイオンを可逆的に挿入できること(ジャーナル
オブ エレクトロケミカル ソサエティー 140巻
5号 L81 1993年)、InO2 に8モル%S
nをドープしたフィルム(ITO)がLiイオンを可逆
的に挿入できること(ソリッド ステート イオニクス
28−30巻 1733ページ 1988年発行)が
知られている。しかし、エレクトロクロミックのシステ
ムでは、電極を透明にするため、それを蒸着法などによ
り薄膜にして使用するので、電池の実用範囲とは異な
り、かなり低い電流で作動させることが一般である。前
記文献の「ソリッド ステート イオニクス」では、1
μA〜30μA/cm2 の実験例が示されている。
As an example of using SnO 2 or a Sn compound as an active material for a lithium battery, Li as a positive electrode active material for a secondary battery is used.
1.03 Co 0.95 Sn 0.04 O 2 (EP86-106, 30
1), the addition of SnO 2 to V 2 O 5 of the secondary battery positive electrode active material (JP-A-2-158,056), the addition of SnO 2 to α-Fe 2 O 3 of the secondary battery negative electrode active material (SnO 2 Of 0.5 to 10 mol%) (JP-A-62-219,
465), SnO 2 as a positive electrode active material for primary batteries (electrochemistry and industrial physical chemistry, vol. 46, No. 7, page 407, 197).
8 years) is known. In addition, as an example of using SnO 2 or a Sn compound for an electrochromic electrode, SnO 2 is used.
2 can reversibly insert Li ions (Journal of Electrochemical Society, Vol. 140, No. 5, L81, 1993), 8 mol% S in InO 2.
It is known that an n-doped film (ITO) can reversibly insert Li ions (Solid State Ionics 28-30, page 1733, published in 1988). However, in the electrochromic system, since the electrode is made transparent to be used as a thin film by a vapor deposition method or the like, it is generally operated at a considerably low current unlike the practical range of the battery. In "Solid State Ionics" of the above document, 1
Experimental examples of μA to 30 μA / cm 2 are shown.

【0004】Ge酸化物をリチウム電池の活物質として
用いる例として、二次電池の正極活物質のV2 5 にG
eO2 の添加(特開平2−158,056)、一次電池
の正極活物質として、GeO、GeO2 の使用(特開昭
55−96,567)が知られている。Pb酸化物をリ
チウム電池の活物質として用いる例として、一次電池の
正極活物質として、PbOx の使用(x=1.4〜1.
8)(英国特許 78−6,271)、一次電池の正極
活物質として、PbO、PbO2 、Pb2 3 、Pb3
4 の使用(マテリアルズ ケミストリー アンド フ
ィジックス 25巻 2号 207ページ 1990
年)が知られている。Sb酸化物をリチウム電池の活物
質として用いる例として、一次電池の正極活物質とし
て、Sb酸化物の使用(独国特許 2,516,70
3)が知られている。Bi酸化物をリチウム電池の活物
質として用いる例として、一次電池の正極活物質とし
て、Bi2 3 の使用(特開昭52−12,425)、
一次電池の正極活物質として、BiとPbの複合酸化物
(特開昭59−151,761)が知られている。リチ
ウムと合金をつくる金属として、Pb、Sn、Sbがリ
チウム合金負極活物質(ベルギー国特許 873,06
8)として知られている。
As an example of using a Ge oxide as an active material of a lithium battery, a positive electrode active material of a secondary battery, V 2 O 5 containing G
It is known to add eO 2 (JP-A-2-158,056) and use GeO or GeO 2 (JP-A-55-96,567) as a positive electrode active material for primary batteries. As an example of using Pb oxide as an active material of a lithium battery, use of PbO x as a positive electrode active material of a primary battery (x = 1.4 to 1.
8) (British Patent 78-6,271), as a cathode active material for primary cells, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3
Use of O 4 (Materials Chemistry and Physics Vol. 25, No. 2, p. 207, 1990
Year) is known. As an example of using Sb oxide as an active material of a lithium battery, use of Sb oxide as a positive electrode active material of a primary battery (German Patent 2,516,70
3) is known. As an example of using a Bi oxide as an active material of a lithium battery, use of Bi 2 O 3 as a positive electrode active material of a primary battery (Japanese Patent Laid-Open No. 52-12425).
A composite oxide of Bi and Pb (Japanese Patent Laid-Open No. 59-151,761) is known as a positive electrode active material for primary batteries. As a metal that forms an alloy with lithium, Pb, Sn, and Sb are lithium alloy negative electrode active materials (Belgium Patent 873,06).
Known as 8).

【0005】正極活物質としては、LiMn2 4 、L
2 MnO3 、γ- βMnO2 とLiMn2 4 の複合
酸化物、γ- βMnO2 とLi2 MnO3 の複合酸化
物、LiCoO2 、LiCo0.5 Ni0.5 2 、LiN
iO2 、V2 5 、非晶質V25 、V6 13、LiV
3 8 、VO2 (B)、Ti化合物のTiS2 、Mo化
合物のMoS2 、MoO3 、LiMo2 4 などが知ら
れている。いずれも金属カルコゲナイドである正極活物
質と負極活物質との組合せとして、TiS2 とLiTi
2 (米国特許第983,476)、化学的に合成され
たLi0.1 2 5 とLiMn1-s Mes 2 (0.1
<s<1 Me=遷移金属特開昭63−210,02
8)、同Li0.1 2 5 とLiCo1-s Fes
2 (s=0.05〜0.3 同63−211,56
4)、同Li0.1 2 5 とLiCo1-s Nis
2 (s=0.5〜0.9 特開平1−294,36
4)、V2 5 とNb2 5 +リチウム金属(特開平2
−82447)、V2 5 やTiS2 と電気化学的に合
成されたLix Fe2 3 (米国特許第4,464,4
47 ジャーナル オブ パワー ソーシズ 8巻 2
89頁 1982年)、正極活物質と負極活物質にLi
Nix Co1-x 2 (0≦x<1 特開平1−120,
765 明細書中では、実施例から正極活物質と負極活
物質は同一化合物と記載されている。)、LiCoO2
あるいはLiMn2 4 と酸化鉄、FeO、Fe
2 3 、Fe3 4 、酸化コバルト、CoO、Co2
3 あるいはCo34 (特開平3−291,862)な
どが知られている。しかしながら、これらのいずれの組
合せも容量が低く、かつサイクル特性も劣る非水二次電
池である。
As a positive electrode active material, LiMn2OFour, L
i2MnO3, Γ-βMnO2And LiMn2OFourComposite of
Oxide, γ-βMnO2And Li2MnO3Complex oxidation of
Thing, LiCoO2, LiCo0.5Ni0.5O2, LiN
iO2, V2OFive, Amorphous V2OFive, V6O13, LiV
3O8, VO2(B), Ti compound TiS2, Mo
Compound MoS2, MoO3, LiMo2OFourIs known
Has been. Positive electrode active material, both of which are metal chalcogenides
As a combination of quality and negative electrode active material, TiS2And LiTi
S2(US Pat. No. 983,476), chemically synthesized
Li0.1V2OFiveAnd LiMn1-sMesO2(0.1
<S <1 Me = transition metal JP-A-63-210,02
8), the same Li0.1V2OFiveAnd LiCo1-sFesO
2(S = 0.05-0.3 63-21 1,56
4), the same Li0.1V2OFiveAnd LiCo1-sNisO
2(S = 0.5 to 0.9 JP-A-1-294,36
4), V2OFiveAnd Nb2OFive+ Lithium metal (JP-A-2
-82447), V2OFiveAnd TiS2Electrochemically
Li madexFe2O3(U.S. Pat. No. 4,464,4
47 Journal of Power Sources Volume 8 2
89, 1982), Li as a positive electrode active material and a negative electrode active material
NixCo1-xO2(0 ≦ x <1 JP-A-1-120,
765 In the specification, from the examples, the positive electrode active material and the negative electrode active material are described.
The substances are described as the same compound. ), LiCoO2
Or LiMn2OFourAnd iron oxide, FeO, Fe
2O3, Fe3OFour, Cobalt oxide, CoO, Co2O
3Or Co3OFour(JP-A-3-291,862)
Which is known. However, any of these pairs
Non-aqueous secondary battery with low capacity and poor cycle characteristics.
It is a pond.

【0006】負極活物質前駆体としてCo、V等を含む
遷移金属酸化物を用い、これに電池容器収納前に予めリ
チウムを挿入して負極活物質として用いる方法も知られ
ている(EP0,567,149 A1)が、電池電圧
が低く、かつエネルギー密度が低いという欠点を有して
いる。
A method is also known in which a transition metal oxide containing Co, V or the like is used as a negative electrode active material precursor, and lithium is inserted therein before it is stored in a battery container to be used as a negative electrode active material (EP 0,567). , 149 A1) has the drawbacks of low battery voltage and low energy density.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高い
放電電圧、高エネルギー密度、良好な充放電サイクル特
性を有する非水二次電池を得ることである。
An object of the present invention is to obtain a non-aqueous secondary battery having high discharge voltage, high energy density and good charge / discharge cycle characteristics.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、負極活
物質としてリチウムを挿入、放出する周期律表IVB、V
B族半金属を主体とした酸化物及び/又は硫化物、また
はIn、Zn、Mgから選ばれた少なくとも1種の酸化
物及び/又は硫化物を少なくとも1種用い、かつ負極活
物質前駆体であるリチウム挿入前の酸化物及び/又は硫
化物に対し電池容器に収納する前に予め0.5〜4.5
当量のリチウムを挿入することによって達成することが
できた。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to insert and release lithium as a negative electrode active material from periodic table IVB, V.
An oxide and / or sulfide mainly composed of a group B semimetal, or at least one oxide and / or sulfide selected from In, Zn and Mg, and used as a negative electrode active material precursor. Before storing lithium and a certain oxide and / or sulfide in a battery container, 0.5 to 4.5
This could be achieved by inserting an equivalent amount of lithium.

【0009】本発明で言う、周期律表IVBおよび/また
はVB族半金属とは、Ge、Sn、Pb、Sb、Biの
ことである。
In the present invention, the IVB and / or VB group semimetals in the Periodic Table are Ge, Sn, Pb, Sb and Bi.

【0010】本発明で言う、負極活物質の前駆体につて
説明する。例えば、α−PbO構造SnOやルチル構造
SnO2 自身では二次電池の負極活物質としては作動し
ないが、それらにリチウムを挿入し続けると結晶構造が
変化して、二次電池の負極活物質として可逆的に作動で
きることを発見した。すなわち、負極活物質前駆体の種
類によって異なるが、第1サイクルの充放電効率は約4
0〜80%と低いものである。従って、本発明では、出
発物質の例えば、α−PbO構造SnOやルチル構造S
nO2 のような化合物、すなわち、リチウムを挿入させ
る前の化合物を「負極活物質の前駆体」と言うことにす
る。本発明では、負極活物質前駆体に所定量のリチウム
を挿入した後に電池容器に収納して用いることにより、
第1サイクルの充放電効率を著しく向上させることがで
き、電池容量も大きく向上させることができ、かつサイ
クル性も向上させることができる。
The precursor of the negative electrode active material referred to in the present invention will be described. For example, α-PbO structure SnO or rutile structure SnO 2 itself does not work as a negative electrode active material of a secondary battery, but if lithium is continuously inserted into them, the crystal structure changes, and as a negative electrode active material of a secondary battery. It has been discovered that it can work reversibly. That is, the charge / discharge efficiency in the first cycle is about 4 although it depends on the type of the negative electrode active material precursor.
It is as low as 0 to 80%. Therefore, in the present invention, the starting materials such as α-PbO structure SnO and rutile structure S are used.
A compound such as nO 2 , that is, a compound before lithium is inserted will be referred to as a “negative electrode active material precursor”. In the present invention, by inserting a predetermined amount of lithium into the negative electrode active material precursor and storing it in a battery container for use,
The charge and discharge efficiency of the first cycle can be remarkably improved, the battery capacity can be greatly improved, and the cycleability can be improved.

【0011】本発明で言う負極活物質あるいはその前駆
体の具体例として、GeO、GeO 2 、SnO、Sn
S、SnO2 、SnS2 、GeS、GeS2 、InS、
PbO、PbS、PbO2 、Pb2 3 、Pb3 4
Sb2 3 、Sb2 4 、Sb 2 5 、Bi2 3 、B
2 4 、Bi2 5 、InO、ZnO、Li2 SnO
3 、SiSnO3 、InS、ZnS、MgSまたはそれ
らの酸化物の非量論的化合物などが挙げられる。それら
のなかでも、SnO、SnO2 、GeO、GeO 2 、S
nS、Li2 SnO3 、SiSnO3 が好ましく、特に
SnO、SnO2、SnS、Li2 SnO3 、SiSn
3 が好ましい。α−PbO構造SnO、ルチル構造S
nO2 、GeO、ルチル構造GeO2 が好ましく、特に
α−PbO構造SnO、ルチル構造SnO2 が好まし
い。
Negative electrode active material or precursor thereof referred to in the present invention
As specific examples of the body, GeO, GeO 2, SnO, Sn
S, SnO2, SnS2, GeS, GeS2, InS,
PbO, PbS, PbO2, Pb2O3, Pb3OFour,
Sb2O3, Sb2OFour, Sb 2OFive, Bi2O3, B
i2OFour, Bi2OFive, InO, ZnO, Li2SnO
3, SiSnO3, InS, ZnS, MgS or it
And non-stoichiometric compounds of these oxides. Those
Among them, SnO and SnO2, GeO, GeO 2, S
nS, Li2SnO3, SiSnO3Is preferred, especially
SnO, SnO2, SnS, Li2SnO3, SiSn
O3Is preferred. α-PbO structure SnO, rutile structure S
nO2, GeO, Rutile structure GeO2Is preferred, especially
α-PbO structure SnO, rutile structure SnO2Is preferred
Yes.

【0012】本発明の負極活物質前駆体には各種化合物
を含ませることができる。例えば、遷移金属(周期律表
の第4、第5および第6周期の元素で第III A族から第
IB族に属する元素)や周期律表第III B族の元素、ア
ルカリ金属(周期律表のIA、第IIAの元素)やP、C
l、Br、I、Fを含ませることができる。例えば、S
nO2 では、電子伝導性をあげる各種化合物(例えば、
Sb、In、Nbの化合物)のドーパント、また同族元
素としてSiを含んでもよい。添加する化合物の量は0
〜20モル%が好ましい。
The negative electrode active material precursor of the present invention may contain various compounds. For example, transition metals (elements of the 4th, 5th and 6th periods of the periodic table belonging to groups IIIA to IB), elements of the group IIIB of the periodic table, alkali metals (periodic table). IA, IIA elements), P, C
l, Br, I, F can be included. For example, S
In nO 2 , various compounds that increase electron conductivity (for example,
Sb, In, Nb compound) dopant, or Si may be contained as a homologous element. The amount of compound added is 0
-20 mol% is preferable.

【0013】負極活物質の前駆体の合成法として、Sn
2 では、Sn化合物、例えば、塩化第二錫、臭化第二
錫、硫酸第二錫、硝酸第二錫の水溶液と水酸化アルカ
リ、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、
水酸化アンモニウムとなどの水溶液を混合して水酸化第
二錫を沈殿させ、それを洗浄、分離する。その水酸化第
二錫をほぼ乾燥させてから、空気中、酸素が多いガス中
あるいは、酸素が少ないガス中で250〜2000℃に
て、焼成する。または水酸化第二錫のまま焼成し、その
後洗浄することができる。一次粒子の平均サイズは、走
査型電子顕微鏡による測定で0.01μm〜1μmが好
ましい。とくに0.02μm〜0.2μmが好ましい。
二次粒子の平均サイズでは、0.1〜60μmが好まし
い。同様に、SnOでは、塩化第一錫、臭化第一錫、硫
酸第一錫、硝酸第一錫の水溶液と水酸化アルカリ、例え
ば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ア
ンモニウムとなどの水溶液を混合し、煮沸する。また、
蓚酸第一錫を酸素が少ないガス中で、250〜1000
℃にて焼成する。その平均粒子サイズは0.1〜60μ
mが好ましい。。その他の酸化物は、SnO2 やSnO
と同じく、よく知られた方法で合成することができる。
その好ましい物性は前記のSnOと同じである。所定の
粒子サイズにするには、良く知られた粉砕機や分級機が
用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、振動ボールミ
ル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェ
ットミルや篩などが用いられる。
As a method of synthesizing the precursor of the negative electrode active material, Sn is used.
In O 2 , an Sn compound, for example, an aqueous solution of stannic chloride, stannic bromide, stannic sulfate, stannic nitrate and an alkali hydroxide, for example, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, Calcium hydroxide, magnesium hydroxide,
An aqueous solution such as ammonium hydroxide is mixed to precipitate stannic hydroxide, which is washed and separated. After the stannic hydroxide is almost dried, it is fired at 250 to 2000 ° C. in air, a gas rich in oxygen or a gas lean in oxygen. Alternatively, the stannic hydroxide can be baked as it is and then washed. The average size of the primary particles is preferably 0.01 μm to 1 μm as measured by a scanning electron microscope. Particularly, 0.02 μm to 0.2 μm is preferable.
The average size of the secondary particles is preferably 0.1 to 60 μm. Similarly, with SnO, an aqueous solution of stannous chloride, stannous bromide, stannous sulfate, and stannous nitrate and an alkali hydroxide such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide are used. , An aqueous solution of magnesium hydroxide, ammonium hydroxide and the like are mixed and boiled. Also,
Stannous oxalate in a gas with a low oxygen content, 250-1000
Bake at ℃. The average particle size is 0.1-60 μ
m is preferred. . Other oxides are SnO 2 and SnO.
Similarly, can be synthesized by a well-known method.
Its preferable physical properties are the same as those of SnO described above. A well-known crusher or classifier is used to obtain a predetermined particle size. For example, a mortar, a ball mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling airflow type jet mill, a sieve and the like are used.

【0014】負極活物質前駆体を電池容器に収納する前
に予めリチウムを挿入する方法としては化学的方法又は
電気化学的方法を用いることができる。化学的にリチウ
ムを挿入する方法とは負極活物質前駆体とリチウム金
属、リチウム合金(リチウム−アルミニウム合金な
ど)、リチウム化合物(n−ブチルリチウム、水素化リ
チウム、水素化リチウムアルミニウムなど)と直接反応
させる方法である。この場合、負極活物質前駆体とリチ
ウム挿入化剤とは両者のみを直接反応させてもよいし、
無水溶媒(ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、エ
チレンーボネート、ジエチルカーボネートなど)の存在
下あるいは電解液(前記無水溶媒にLiPF6等の支持
塩を溶解させたものなど)の存在下に反応させてもよ
い。この場合の好ましい実施形態としては、たとえば、
負極活物質前駆体粉末とリチウム金属粉末とを直接また
は電解液の存在下に混練して負極活物質前駆体にリチウ
ムを挿入させるか、負極活物質前駆体をシート状に成形
後、電解液の存在下にリチウム金属シートと圧着させる
方法が挙げられる。また、負極活物質前駆体粉末あるい
はシートをn−ブチルリチウム溶液に浸漬してリチウム
を挿入させる方法も好ましい。化学的方法においては、
リチウム挿入反応を25〜80℃程度の温度で行うこと
により、より効率的にリチウム挿入することができ好ま
しく、さらに好ましくは30〜75℃であり、特に好ま
しくは30〜70℃である。
A chemical method or an electrochemical method can be used as a method of inserting lithium in advance before housing the negative electrode active material precursor in the battery container. The method of chemically inserting lithium directly reacts with the negative electrode active material precursor and lithium metal, lithium alloy (lithium-aluminum alloy, etc.), lithium compound (n-butyllithium, lithium hydride, lithium aluminum hydride, etc.). It is a method to let. In this case, the negative electrode active material precursor and the lithium insertion agent may be reacted directly with each other,
The reaction may be carried out in the presence of an anhydrous solvent (dimethoxyethane, tetrahydrofuran, ethylene carbonate, diethyl carbonate, etc.) or in the presence of an electrolytic solution (such as a solution of a supporting salt such as LiPF 6 dissolved in the anhydrous solvent). As a preferred embodiment in this case, for example,
The negative electrode active material precursor powder and the lithium metal powder are kneaded directly or in the presence of the electrolytic solution to insert lithium into the negative electrode active material precursor, or after the negative electrode active material precursor is molded into a sheet, the electrolyte solution A method of pressure-bonding with a lithium metal sheet in the presence thereof can be mentioned. Further, a method of immersing the negative electrode active material precursor powder or sheet in an n-butyllithium solution to insert lithium is also preferable. In the chemical method,
By carrying out the lithium insertion reaction at a temperature of about 25 to 80 ° C., lithium can be inserted more efficiently, more preferably 30 to 75 ° C., particularly preferably 30 to 70 ° C.

【0015】電気化学的にリチウムイオンを挿入する方
法としては、正極活物質として目的の酸化物(本発明で
言う負極活物質前駆体のこと)、負極活物質としてリチ
ウム金属またはリチウム合金(リチウム−アルミニウム
合金など)、リチウム塩を含む非水電解質からなる酸化
還元系を開放系で放電する方法が最も好ましい。この場
合、前駆体である酸化物1g当り0.02〜0.2Aの
電流を流すことが好ましく、さらに好ましくは0.03
〜0.15Aであり、特に好ましくは0.04〜0.1
2Aである。電気化学的にリチウムイオンを挿入する方
法の別の実施態様として、正極活物質としてリチウム含
有遷移金属酸化物、負極活物質前駆体、リチウム塩を含
む非水電解質からなる酸化還元系を充電する方法を挙げ
ることもできる。
As a method for electrochemically inserting lithium ions, a target oxide (a negative electrode active material precursor referred to in the present invention) as a positive electrode active material and lithium metal or a lithium alloy (lithium- The most preferable method is to discharge an oxidation-reduction system consisting of a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and an aluminum alloy in an open system. In this case, it is preferable to apply a current of 0.02 to 0.2 A per 1 g of the oxide as the precursor, and more preferably 0.03.
To 0.15 A, particularly preferably 0.04 to 0.1
2A. As another embodiment of the method of electrochemically inserting lithium ions, a method of charging a redox system comprising a lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode active material, a negative electrode active material precursor, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt You can also mention

【0016】リチウムの挿入量は用いられる負極活物質
前駆体の種類によって異なるが、リチウム挿入当量とし
て負極活物質前駆体に対して0.5〜4.5当量が好ま
しい。より好ましくは1〜4当量であり、最も好ましく
は1.5〜3.5当量までの挿入である。また、電池容
器に挿入する前とは収納の直前〜30日程度前を意味
し、好ましくは直前〜10日前であり、最も好ましくは
直前〜5日前である。この場合の収納とは電池構成要素
を電池容器内に収め、さらにかしめを行って電池を作成
することを意味する。
The amount of lithium inserted varies depending on the type of the negative electrode active material precursor used, but the lithium insertion equivalent is preferably 0.5 to 4.5 equivalents relative to the negative electrode active material precursor. More preferably, it is 1 to 4 equivalents, and most preferably 1.5 to 3.5 equivalents. The term "before insertion into the battery container" means immediately before to about 30 days before storage, preferably immediately before to 10 days before, and most preferably immediately before to 5 days before. In this case, housing means that the battery constituent elements are housed in a battery container and further caulked to form a battery.

【0017】本発明の負極活物質は、その前駆体にリチ
ウムを挿入することによって得ることができるが、その
方法としては上記の如く電池容器に収納する前に予めリ
チウムを挿入する方法でなされることが好ましいが、こ
の方法のみでリチウム挿入が不十分の場合は、予めリチ
ウムを所定量挿入した負極活物質前駆体を正極活物質、
非水電解質とともに電池容器に収納後に電池を充電する
ことによって得ることができる。この場合、リチウム挿
入量は、負極活物質前駆体に対して8当量になるまで挿
入することが好ましく、さらに好ましくは7当量までの
挿入であり、最も好ましくは6当量までの挿入である。
The negative electrode active material of the present invention can be obtained by inserting lithium into its precursor. The method is to insert lithium in advance as described above before storing it in the battery container. Although it is preferable that the lithium insertion is insufficient by only this method, the negative electrode active material precursor in which a predetermined amount of lithium is inserted in advance is used as the positive electrode active material,
It can be obtained by charging the battery after storing it in a battery container together with the non-aqueous electrolyte. In this case, the amount of lithium inserted is preferably 8 equivalents with respect to the negative electrode active material precursor, more preferably 7 equivalents, and most preferably 6 equivalents.

【0018】本発明で用いられる正極活物質は可逆的に
リチウムイオンを挿入・放出できる遷移金属酸化物でも
良いが、特にリチウム含有遷移金属酸化物が好ましい。
The positive electrode active material used in the present invention may be a transition metal oxide capable of reversibly inserting and releasing lithium ions, but a lithium-containing transition metal oxide is particularly preferable.

【0019】本発明で用いられるリチウムを含有しない
遷移金属酸化物正極活物質としてはV2 5 、V6 13
、MnO2 、TiS2 、MoS2 、MoS3 、MoV
2 8 、NbSe3 などをあげることができる。また、
好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極活物質として
は、リチウム含有Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Mo、Wを含む酸化物があげられる。また
リチウム以外のアルカリ金属(周期律表の第IA、第II
Aの元素)、半金属のAl、Ga、In、Ge、Sn、
Pb、Sb、Biなどを混合してもよい。混合量は0〜
10モル%が好ましい。
Free of lithium used in the present invention
V as a transition metal oxide positive electrode active material2OFive, V6013
 , MnO2, TiS2, MoS2, MoS3, MoV
2O 8, NbSe3And so on. Also,
As a preferable lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material
Is lithium-containing Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co,
Examples thereof include oxides containing Ni, Cu, Mo and W. Also
Alkali metals other than lithium (periodic table IA, II
A element), semi-metal Al, Ga, In, Ge, Sn,
You may mix Pb, Sb, Bi, etc. Mixing amount is 0
10 mol% is preferable.

【0020】本発明で用いられるより好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質としては、リチウム化合
物/(遷移金属化合物の合計 ここで遷移金属とは、T
i、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Wから
選ばれる少なくとも1種)のモル比が0.3〜2.2に
なるように混合して合成することが好ましい。
The more preferable lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention is the sum of lithium compound / (transition metal compound), where the transition metal is T
It is preferable that the compounds are mixed so that the molar ratio of i, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo and W) is 0.3 to 2.2.

【0021】本発明で用いられるとくに好ましいリチウ
ム含有遷移金属酸化物正極活物質としては、リチウム化
合物/(遷移金属化合物の合計 ここで遷移金属とは、
V、Cr、Mn、Fe、Co、Niから選ばれる少なく
とも1種)のモル比が0.3〜2.2になるように混合
して合成することが好ましい。本発明で用いられるとく
に好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極活物質と
は、Lix MOz (ここでM=Co、Mn、Ni、V、
Feから選ばれる少なくとも1種を含む遷移金属)、x
=0.3〜1.2、z=1.4〜3)であることが好ま
しい。
As a particularly preferable lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention, the sum of lithium compound / (transition metal compound)
V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni) are preferably mixed and synthesized so that the molar ratio of them is 0.3 to 2.2. Particularly preferable lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention is Lix MOz (where M = Co, Mn, Ni, V,
Transition metal containing at least one selected from Fe), x
= 0.3 to 1.2 and z = 1.4 to 3).

【0022】本発明で用いられるさらに好ましいリチウ
ム含有金属酸化物正極活物質としては、Lix Co
2 、Lix NiO2 、Lix Coa Ni1-a 2 、L
z Co b 1-b z 、Lix Cob Fe1-b 2 、L
x Mn2 4 、Lix Mnc Co2-c 4 、Lix
c Ni2-c 4 、Lix Mnc 2-c z 、Lix
c Fe2-c 4 、Lix Mn2 4 とMnO2 の混合
物、Li2xMnO3 とMnO2 の混合物、Lix Mn2
4 、Li2xMnO3 とMnO2 の混合物(ここでx=
0.6〜1.2、a=0.1〜0.9、b=0.8〜
0.98、c=1.6〜1.96、z=2.01〜5)
をあげられる。
Further preferred Lithiu used in the present invention
The lithium-containing metal oxide positive electrode active material may be LixCo
O2, LixNiO2, LixCoaNi1-aO2, L
izCo bV1-bOz, LixCobFe1-bO2, L
ixMn2OFour, LixMncCo2-cOFour, LixM
ncNi2-cOFour, LixMncV2-cOz, LixM
n cFe2-cOFour, LixMn2OFourAnd MnO2A mixture of
Thing, Li2xMnO3And MnO2Mixture of LixMn2
OFour, Li2xMnO3And MnO2A mixture of (where x =
0.6-1.2, a = 0.1-0.9, b = 0.8-
0.98, c = 1.6 to 1.96, z = 2.01 to 5)
I can give you.

【0023】本発明で用いられるさらに好ましいリチウ
ム含有金属酸化物正極活物質としては、Lix Co
2 、Lix NiO2 、Lix Coa Ni1-a 2 、L
x Co b 1-b z 、Lix Cob Fe1-b 2 、L
x Mn2 4 、Lix Mnc Co2-c 4 、Lix
c Ni2-c 4 、Lix Mnc 2-c 4 、Lix
c Fe2-c 4 (ここでx=0.7〜1.04、a=
0.1〜0.9、b=0.8〜0.98、c=1.6〜
1.96、z=2.01〜2.3)があげられる。
Further preferred Lithiu used in the present invention
The lithium-containing metal oxide positive electrode active material may be LixCo
O2, LixNiO2, LixCoaNi1-aO2, L
ixCo bV1-bOz, LixCobFe1-bO2, L
ixMn2OFour, LixMncCo2-cOFour, LixM
ncNi2-cOFour, LixMncV2-cOFour, LixM
n cFe2-cOFour(Where x = 0.7 to 1.04, a =
0.1 to 0.9, b = 0.8 to 0.98, c = 1.6 to
1.96, z = 2.01 to 2.3).

【0024】本発明で用いられる最も好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質としては、Lix CoO
2 、Lix NiO2 、Lix Coa Ni1-a 2 、Li
x Mn2 4 、Lix Cob 1-b z (ここでx=
0.7〜1.1、a=0.1〜0.9、b=0.9〜
0.98、z=2.01〜2.3)があげられる。本発
明で用いられる最も好ましいリチウム含有遷移金属酸化
物正極活物質としては、Lix CoO2 、Lix NiO
2 、Lix Coa Ni1-a 2 、Lix Mn2 4 、L
x Cob 1-b z (ここでx=0.7〜1.04、
a=0.1〜0.9、b=0.9〜0.98、z=2.
02〜2.3)があげられる。ここで、上記のx値は、
充放電開始前の値であり、充放電により増減する。本発
明の正極活物質の合成に際し、遷移金属酸化物に化学的
にリチウムイオンを挿入する方法としては、リチウム金
属、リチウム合金やブチルリチウムと遷移金属酸化物と
反応させることにより合成する方法が好ましい。正極活
物質は、リチウム化合物と遷移金属化合物を混合、焼成
する方法や溶液反応により合成することができるが、特
に、焼成法が好ましい。本発明で用いられる焼成温度
は、本発明で用いられる混合された化合物の一部が分
解、溶融する温度であればよく、例えば250〜200
0℃が好ましく、特に350〜1500℃が好ましい。
本発明で用いられる焼成のガス雰囲気は、特に限定しな
いが、正極活物質では空気中あるいは酸素の割合が多い
ガス中(例えば、約30%以上)、負極活物質では空気
中あるいは酸素の割合が少ないガス(例えば、約10%
以下)あるいは不活性ガス(窒素ガス、アルゴンガス)
中が好ましい。
The most preferable lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention is Li x CoO 2.
2 , Li x NiO 2 , Li x Co a Ni 1-a O 2 , Li
x Mn 2 O 4 , Li x Co b V 1-b O z (where x =
0.7-1.1, a = 0.1-0.9, b = 0.9-
0.98, z = 2.01 to 2.3). The most preferable lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention is Li x CoO 2 , Li x NiO.
2 , Li x Co a Ni 1-a O 2 , Li x Mn 2 O 4 , L
i x Co b V 1-b O z (where x = 0.7 to 1.04,
a = 0.1 to 0.9, b = 0.9 to 0.98, z = 2.
02-2.3). Here, the above x value is
It is a value before the start of charging / discharging, and increases / decreases due to charging / discharging. At the time of synthesizing the positive electrode active material of the present invention, as a method of chemically inserting lithium ions into a transition metal oxide, a method of synthesizing by reacting lithium metal, lithium alloy or butyl lithium with the transition metal oxide is preferable. . The positive electrode active material can be synthesized by a method of mixing and firing a lithium compound and a transition metal compound or a solution reaction, but a firing method is particularly preferable. The firing temperature used in the present invention may be a temperature at which a part of the mixed compound used in the present invention is decomposed and melted, for example, 250 to 200.
0 degreeC is preferable and 350-1500 degreeC is especially preferable.
The firing gas atmosphere used in the present invention is not particularly limited, but the positive electrode active material may be in air or in a gas having a high oxygen content (for example, about 30% or more), and the negative electrode active material may be in air or an oxygen content. Less gas (eg about 10%
Below) or inert gas (nitrogen gas, argon gas)
Medium is preferred.

【0025】本発明で用いる正極活物質の平均粒子サイ
ズは特に限定されないが、0.1〜50μmが好まし
い。所定の粒子サイズにするには、良く知られた粉砕機
や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、振
動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回
気流型ジェットミルや篩などが用いられる。
The average particle size of the positive electrode active material used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 50 μm. A well-known crusher or classifier is used to obtain a predetermined particle size. For example, a mortar, a ball mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling airflow type jet mill, a sieve and the like are used.

【0026】本発明の酸化物(前駆体)は、結晶構造を
持っているが、リチウムを挿入していくと結晶性が低下
して、非晶質性に変わっていく。従って、負極活物質と
して可逆的に酸化還元している構造は非晶質性が高い化
合物と推定される。従って、本発明の酸化物(前駆体)
は結晶構造でも、非晶質構造でもまたそれらの混合した
構造でもよい。本発明に併せて用いることができる負極
活物質としては、リチウム金属、リチウム合金(Al、
Al−Mn(米国特許第 4,820,599)、Al
−Mg(特開昭57−98977)、Al−Sn(特開
昭63−6,742)、Al−In、Al−Cd(特開
平1−144,573)などやリチウムイオンまたはリ
チウム金属を吸蔵・放出できる焼成炭素質化合物(例え
ば、特開昭58−209,864、同 61−214,
417、同 62−88,269、同 62−216,
170、同 63−13,282、同 63−24,5
55、同 63−121,247、同 63−121,
257、同 63−155,568、同63−276,
873、同 63−314,821、特開平1−20
4,361、同 1−221,859、同 1−27
4,360など)があげられる。上記リチウム金属やリ
チウム合金の併用目的は、リチウムを電池内で挿入させ
るためのものであり、電池反応として、リチウム金属な
どの溶解・析出反応を利用するものではない。
The oxide (precursor) of the present invention has a crystal structure, but as lithium is inserted, the crystallinity decreases and the crystallinity changes. Therefore, the structure in which reversible redox is performed as the negative electrode active material is presumed to be a compound having high amorphousness. Therefore, the oxide (precursor) of the present invention
May have a crystalline structure, an amorphous structure, or a mixed structure thereof. Examples of the negative electrode active material that can be used in combination with the present invention include lithium metal and lithium alloy (Al,
Al-Mn (U.S. Pat. No. 4,820,599), Al
-Mg (JP-A-57-98977), Al-Sn (JP-A-63-6,742), Al-In, Al-Cd (JP-A-1-144,573), lithium ion or lithium metal -A calcined carbonaceous compound that can be released (for example, JP-A-58-209,864, 61-214,
417, the same 62-88, 269, the same 62-216,
170, same 63-13, 282, same 63-24, 5
55, the same 63-121, 247, the same 63-121,
257, 63-155, 568, 63-276,
873, 63-314, 821, JP-A-1-20.
4,361, 1-221,859, 1-27
4,360). The purpose of using the lithium metal or lithium alloy together is to insert lithium in the battery, and does not utilize the dissolution / precipitation reaction of lithium metal or the like as the battery reaction.

【0027】電極合剤には、導電剤や結着剤やフィラー
などを添加することができる。導電剤は、構成された電
池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であ
れば何でもよい。通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒
鉛、土状黒鉛など)、人工黒鉛、カ−ボンブラック、ア
セチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金
属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀(特開昭63−1
48,554)など)粉、金属繊維あるいはポリフェニ
レン誘導体(特開昭59−20,971)などの導電性
材料を1種またはこれらの混合物として含ませることが
できる。黒鉛とアセチレンブラックの併用がとくに好ま
しい。その添加量は、特に限定されないが、1〜50重
量%が好ましく、特に2〜30重量%が好ましい。カー
ボンや黒鉛では、2〜15重量%が特に好ましい。
A conductive agent, a binder, a filler or the like can be added to the electrode mixture. The conductive agent may be any electron-conductive material that does not cause a chemical change in the constructed battery. Usually, natural graphite (scaly graphite, flake graphite, earthy graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fibers and metals (copper, nickel, aluminum, silver (JP-A-63) -1
48, 554), powders, metal fibers, or polyphenylene derivatives (Japanese Patent Laid-Open No. 59-20971) can be included as one kind or a mixture thereof. The combined use of graphite and acetylene black is particularly preferred. The amount added is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 2 to 30% by weight. For carbon and graphite, 2 to 15% by weight is particularly preferable.

【0028】結着剤には、通常、でんぷん、ポリビニル
アルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセル
ロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、
テトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエ
ンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ス
チレンブタジエンゴム、ポリブタジエン、フッ素ゴム、
ポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂、ゴ
ム弾性を有するポリマーなどが1種またはこれらの混合
物として用いられる。また、多糖類のようにリチウムと
反応するような官能基を含む化合物を用いるときは、例
えば、イソシアネート基のような化合物を添加してその
官能基を失活させることが好ましい。その結着剤の添加
量は、特に限定されないが、1〜50重量%が好まし
く、特に2〜30重量%が好ましい。フィラーは、構成
された電池において、化学変化を起こさない繊維状材料
であれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピ
レン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラ
ス、炭素などの繊維が用いられる。フィラーの添加量は
特に限定されないが、0〜30重量%が好ましい。
The binder is usually starch, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone,
Tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, polybutadiene, fluororubber,
Polysaccharides such as polyethylene oxide, thermoplastic resins, polymers having rubber elasticity and the like are used alone or as a mixture thereof. When a compound containing a functional group that reacts with lithium, such as a polysaccharide, is used, it is preferable to add a compound such as an isocyanate group to deactivate the functional group. The amount of the binder added is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 2 to 30% by weight. As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the constructed battery can be used. Generally, olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, fibers such as glass and carbon are used. The amount of the filler added is not particularly limited, but is preferably 0 to 30% by weight.

【0029】電解質としては、有機溶媒として、プロピ
レンカ−ボネ−ト、エチレンカ−ボネ−ト、ブチレンカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクト
ン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、
2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシ
ド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホ
ルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメ
タン、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、
プロピオン酸エチル、リン酸トリエステル(特開昭60
−23,973)、トリメトキシメタン(特開昭61−
4,170)、ジオキソラン誘導体(特開昭62−1
5,771、同62−22,372、同62−108,
474)、スルホラン(特開昭62−31,959)、
3−メチル−2−オキサゾリジノン(特開昭62−4
4,961)、プロピレンカ−ボネ−ト誘導体(特開昭
62−290,069、同62−290,071)、テ
トラヒドロフラン誘導体(特開昭63−32,87
2)、ジエチルエ−テル(特開昭63−62,16
6)、1,3−プロパンサルトン(特開昭63−10
2,173)などの非プロトン性有機溶媒の少なくとも
1種以上を混合した溶媒とその溶媒に溶けるリチウム
塩、例えば、LiClO4 、LiBF4 、LiPF6
LiCF3 SO3 、LiCF3 CO2 、LiAsF6
LiSbF6 、LiB10Cl10(特開昭57−74,9
74)、低級脂肪族カルボン酸リチウム(特開昭60−
41,773)、LiAlCl4 、LiCl、LiB
r、LiI(特開昭60−247,265)、クロロボ
ランリチウム(特開昭61−165,957)、四フェ
ニルホウ酸リチウム(特開昭61−214,376)な
どの1種以上の塩から構成されている。なかでも、プロ
ピレンカ−ボネ−ト及び/又はエチレンカボート及び/
又はブチレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタン
および/又はジエチルカーボネートあるいはプロピオン
酸メチルの混合液にLiCF3 SO3 、LiClO4
LiBF 4 、LiPF6 のうちの少なくとも1種を含む
電解質が好ましい。
As the electrolyte, propylene is used as an organic solvent.
Len carbonate, ethylene carbonate, butylene car
Carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate
, Methyl ethyl carbonate, γ-butyrolacto
1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran,
2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxy
De, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylpho
Lumamide, dioxolane, acetonitrile, nitrogen
Tan, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate,
Ethyl propionate, phosphoric acid triester (JP-A-60
-23,973), trimethoxymethane (Japanese Patent Laid-Open No. 61-
4,170), dioxolane derivative (JP-A-62-1)
5,771, 62-22,372, 62-108,
474), sulfolane (JP-A-62-31959),
3-methyl-2-oxazolidinone (JP-A-62-4)
4,961), propylene carbonate derivative
62-290,069, 62-290,071), TE
Trahydrofuran derivative (JP-A-63-32,87)
2), diethyl ether (JP-A-63-62, 16)
6), 1,3-propane sultone (Japanese Patent Laid-Open No. 63-10
At least an aprotic organic solvent such as
Solvent mixed with at least one kind and lithium soluble in the solvent
Salt, eg LiClOFour, LiBFFour, LiPF6,
LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6,
LiSbF6, LiBTenClTen(JP-A-57-74,9
74), lower aliphatic lithium carboxylate (JP-A-60-
41,773), LiAlClFour, LiCl, LiB
r, LiI (JP-A-60-247,265), chlorobot
Lanthanum (JP-A-61-165,957), four-phase
Lithium Nylborate (JP-A 61-214,376)
Which is composed of one or more salts. Above all, professional
Pyrene carbonate and / or ethylene capote and / or
Or butylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane
And / or diethyl carbonate or propion
LiCF in a mixed solution of methyl acid3SO3, LiClOFour,
LiBF Four, LiPF6Including at least one of
Electrolytes are preferred.

【0030】特に、少なくともエチレンカーボネートと
LiPF6 を含むことが好ましい。これら電解質を電池
内に添加する量は、特に限定されないが、正極活物質や
負極活物質の量や電池のサイズによって必要量用いるこ
とができる。溶媒の体積比率は、特に限定されないが、
プロピレンカ−ボネ−トあるいはエチレンカボートある
いはブチレンカーボネート対1,2−ジメトキシエタン
および/あるいはジエチルカーボネートの混合液の場
合、0.4/0.6〜0.6/0.4(エチレンカーボ
ネートとブチレンカーボネートを両用するときの混合比
率は0.4/0.6〜0.6/0.4、また1,2−ジ
メトキシエタンとジエチルカーボネートを両用するとき
の混合比率は0.4/0.6〜0.6/0.4)が好ま
しい。支持電解質の濃度は、特に限定されないが、電解
液1リットル当たり0.2〜3モルが好ましい。
Particularly, it is preferable to contain at least ethylene carbonate and LiPF 6 . The amount of these electrolytes added to the battery is not particularly limited, but a necessary amount can be used depending on the amount of the positive electrode active material or the negative electrode active material and the size of the battery. The volume ratio of the solvent is not particularly limited,
In the case of a mixed liquid of propylene carbonate or ethylene carbonate or butylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane and / or diethyl carbonate, 0.4 / 0.6 to 0.6 / 0.4 (ethylene carbonate and The mixing ratio when both butylene carbonates are used is 0.4 / 0.6 to 0.6 / 0.4, and the mixing ratio when 1,2-dimethoxyethane and diethyl carbonate are both used is 0.4 / 0. 6-0.6 / 0.4) is preferable. The concentration of the supporting electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 3 mol per liter of the electrolytic solution.

【0031】また、電解液の他に次の様な固体電解質も
用いることができる。固体電解質としては、無機固体電
解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質に
は、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく
知られている。なかでも、Li3 N、LiI、Li5
2 、Li3 N−LiI−LiOH、LiSiO4 、L
iSiO4 −LiI−LiOH(特開昭49−81,8
99)、xLi3 PO4 −(1−x)Li4 SiO
4 (特開昭59−60,866)、Li2 SiS3 (特
開昭60−501,731)、硫化リン化合物(特開昭
62−82,665)などが有効である。有機固体電解
質では、ポリエチレンオキサイド誘導体か該誘導体を含
むポリマ−(特開昭63−135,447)、ポリプロ
ピレンオキサイド誘導体か該誘導体を含むポリマ−、イ
オン解離基を含むポリマ−(特開昭62−254,30
2、同62−254,303、同63−193,95
4)、イオン解離基を含むポリマ−と上記非プロトン性
電解液の混合物(米国特許第4,792,504、同
4,830,939、特開昭62−22,375、同6
2−22,376、同63−22,375、同63−2
2,776、特開平1−95,117)、リン酸エステ
ルポリマ−(特開昭61−256,573)が有効であ
る。さらに、ポリアクリロニトリルを電解液に添加する
方法もある(特開昭62−278,774)。また、無
機と有機固体電解質を併用する方法(特開昭60−1,
768)も知られている。
In addition to the electrolytic solution, the following solid electrolytes can be used. Solid electrolytes are classified into inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes. Li-nitrides, halides, oxyacid salts, and the like are well known as inorganic solid electrolytes. Among them, Li 3 N, LiI, Li 5 N
I 2, Li 3 N-LiI -LiOH, LiSiO 4, L
iSiO 4 -LiI-LiOH (JP-A-49-81,8)
99), xLi 3 PO 4 - (1-x) Li 4 SiO
4 (JP-A-59-60,866), Li 2 SiS 3 (JP-A-60-501,731), phosphorus sulfide compound (JP-A-62-82,665) and the like are effective. In the organic solid electrolyte, a polyethylene oxide derivative or a polymer containing the derivative (JP-A-63-135,447), a polypropylene oxide derivative or a polymer containing the derivative, a polymer containing an ion-dissociating group (JP-A-62-135). 254,30
2, ibid. 62-254, 303, ibid. 63-193, 95
4), a mixture of a polymer containing an ionic dissociative group and the above aprotic electrolytic solution (U.S. Pat. Nos. 4,792,504, 4,830,939, JP-A-62-22,375 and JP-A-6-222,375.
2-22, 376, 63-2, 375, 63-2
2,776, JP-A-1-95,117) and phosphoric acid ester polymers (JP-A-61-256,573) are effective. Furthermore, there is also a method of adding polyacrylonitrile to the electrolytic solution (JP-A-62-278,774). Further, a method of using an inorganic and organic solid electrolyte in combination (Japanese Patent Laid-Open No. 60-1,
768) is also known.

【0032】セパレ−タ−としては、大きなイオン透過
度を持ち、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜が用
いられる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプレピレンな
どのオレフィン系ポリマーあるいはガラス繊維あるいは
ポリエチレンなどからつくられたシートや不織布が用い
られる。セパレーターの孔径は、一般に電池用として用
いられる範囲が用いられる。例えば、0.01〜10μ
mが用いられる。セパレターの厚みは、一般に電池用の
範囲で用いられる。例えば、5〜300μmが用いられ
る。
As the separator, an insulating thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. A sheet or non-woven fabric made of olefin polymer such as polypropylene or glass fiber or polyethylene is used because of its resistance to organic solvent and hydrophobicity. The pore size of the separator is in the range generally used for batteries. For example, 0.01 to 10 μ
m is used. The thickness of the separator is generally within the range for batteries. For example, 5 to 300 μm is used.

【0033】また、放電や充放電特性を改良する目的
で、以下で示す化合物を電解質に添加することが知られ
ている。例えば、ピリジン(特開昭49−108,52
5)、トリエチルフォスファイト(特開昭47−4,3
76)、トリエタノ−ルアミン(特開昭52−72,4
25)、環状エ−テル(特開昭57−152,68
4)、エチレンジアミン(特開昭58−87,77
7)、n−グライム(特開昭58−87,778)、ヘ
キサリン酸トリアミド(特開昭58−87,779)、
ニトロベンゼン誘導体(特開昭58−214,28
1)、硫黄(特開昭59−8,280)、キノンイミン
染料(特開昭59−68,184)、N−置換オキサゾ
リジノンとN,N’−置換イミダゾリジノン(特開昭5
9−154,778)、エチレングリコ−ルジアルキル
エ−テル(特開昭59−205,167)、四級アンモ
ニウム塩(特開昭60−30,065)、ポリエチレン
グリコ−ル(特開昭60−41,773)、ピロ−ル
(特開昭60−79,677)、2−メトキシエタノ−
ル(特開昭60−89,075)、AlCl3 (特開昭
61−88,466)、導電性ポリマ−電極活物質のモ
ノマ−(特開昭61−161,673)、トリエチレン
ホスホルアミド(特開昭61−208,758)、トリ
アルキルホスフィン(特開昭62−80,976)、モ
ルフォリン(特開昭62−80,977)、カルボニル
基を持つアリ−ル化合物(特開昭62−86,67
3)、ヘキサメチルホスホリックトリアミドと4−アル
キルモルフォリン(特開昭62−217,575)、二
環性の三級アミン(特開昭62−217,578)、オ
イル(特開昭62−287,580)、四級ホスホニウ
ム塩(特開昭63−121,268)、三級スルホニウ
ム塩(特開昭63−121,269)などが挙げられ
る。
It is also known to add the following compounds to the electrolyte for the purpose of improving discharge and charge / discharge characteristics. For example, pyridine (JP-A-49-108,52)
5), triethylphosphite (JP-A-47-4,3)
76), triethanolamine (JP-A-52-72,4).
25), cyclic ether (JP-A-57-152,68)
4), ethylenediamine (JP-A-58-87,77)
7), n-glyme (JP-A-58-87,778), hexaphosphoric acid triamide (JP-A-58-87,779),
Nitrobenzene derivative (JP-A-58-214, 28)
1), sulfur (JP-A-59-8,280), quinoneimine dye (JP-A-59-68,184), N-substituted oxazolidinone and N, N'-substituted imidazolidinone (JP-A-5-280).
9-154,778), ethylene glycol dialkyl ether (JP-A-59-205,167), quaternary ammonium salt (JP-A-60-30,065), polyethylene glycol (JP-A-60-41). , 773), pyrrole (JP-A-60-79,677), 2-methoxyethanol-
Le (JP 60-89,075), AlCl 3 (JP-61-88,466), conductive polymer - monomer of the electrode active material - (JP 61-161,673), triethylene phosphoramide Amide (JP-A-61-208,758), trialkylphosphine (JP-A-62-80,976), morpholine (JP-A-62-80,977), aryl compound having a carbonyl group 62-86, 67
3), hexamethylphosphoric triamide and 4-alkylmorpholine (JP 62-217,575), bicyclic tertiary amine (JP 62-217,578), oil (JP 62 -287,580), a quaternary phosphonium salt (JP-A-63-121268), a tertiary sulfonium salt (JP-A-63-121269), and the like.

【0034】また、電解液を不燃性にするために含ハロ
ゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化エチレンを
電解液に含ませることができる。(特開昭48−36,
632) また、高温保存に適性をもたせるために電解
液に炭酸ガスを含ませることができる。(特開昭59−
134,567)
Further, in order to make the electrolytic solution nonflammable, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride chloride can be contained in the electrolytic solution. (JP-A-48-36,
632) Further, carbon dioxide gas can be included in the electrolytic solution in order to have suitability for high temperature storage. (JP-A-59-
134,567)

【0035】また、正極や負極の合剤には電解液あるい
は電解質を含ませることができる。例えば、前記イオン
導電性ポリマ−やニトロメタン(特開昭48−36,6
33)、電解液(特開昭57−124,870)を含ま
せる方法が知られている。
The mixture of the positive electrode and the negative electrode may contain an electrolytic solution or an electrolyte. For example, the ion conductive polymer or nitromethane (Japanese Patent Laid-Open No. 48-36,6).
33), a method of adding an electrolytic solution (JP-A-57-124,870) is known.

【0036】また、正極活物質の表面を改質することが
できる。例えば、金属酸化物の表面をエステル化剤によ
り処理(特開昭55−163,779)したり、キレ−
ト化剤で処理(特開昭55−163,780)、導電性
高分子(特開昭58−163,188、同59−14,
274)、ポリエチレンオキサイドなど(特開昭60−
97,561)により処理することが挙げられる。ま
た、負極活物質の表面を改質することもできる。例え
ば、イオン導電性ポリマ−やポリアセチレン層を設ける
(特開昭58−111,276)、あるいはLiCl
(特開昭58−142,771)などにより処理するこ
とが挙げられる。
Further, the surface of the positive electrode active material can be modified. For example, the surface of the metal oxide may be treated with an esterifying agent (JP-A-55-163,779),
Treatment with a photocatalyst (JP-A-55-163,780), conductive polymers (JP-A-58-163,188, 59-14).
274), polyethylene oxide, etc. (JP-A-60-
97, 561). Also, the surface of the negative electrode active material can be modified. For example, an ion conductive polymer or polyacetylene layer is provided (JP-A-58-111276), or LiCl
(JP-A-58-142,771) and the like.

【0037】電極活物質の集電体としては、構成された
電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば
何でもよい。例えば、正極には、材料としてステンレス
鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、焼成炭素などの
他に、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、
ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの、負極に
は、材料としてステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、
アルミニウム、焼成炭素などの他に、銅やステンレス鋼
の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理
させたもの)、Al−Cd合金などが用いられる。これ
らの材料の表面を酸化することも用いられる。形状は、
フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチされ
たもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体な
どが用いられる。厚みは、特に限定されないが、1〜5
00μmのものが用いられる。
The collector of the electrode active material may be any electron conductor that does not cause a chemical change in the constructed battery. For example, for the positive electrode, in addition to stainless steel, nickel, aluminum, titanium, calcined carbon, etc. as the material, carbon on the surface of aluminum or stainless steel,
Those treated with nickel, titanium or silver, and the negative electrode are made of stainless steel, nickel, copper, titanium,
In addition to aluminum and calcined carbon, copper, stainless steel whose surface is treated with carbon, nickel, titanium or silver), an Al-Cd alloy, or the like is used. It is also used to oxidize the surface of these materials. The shape is
In addition to the foil, a film, a sheet, a net, a punched product, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group and the like are used. The thickness is not particularly limited, but is 1 to 5
Those having a diameter of 00 μm are used.

【0038】電池の形状はコイン、ボタン、シ−ト、シ
リンダ−、角などいずれにも適用できる。電池の形状が
コインやボタンのときは、正極活物質や負極活物質の合
剤はペレットの形状に圧縮されて主に用いられる。その
ペレットの厚みや直径は電池の大きさにより決められ
る。また、電池の形状がシ−ト、シリンダ−、角のと
き、正極活物質や負極活物質の合剤は、集電体の上にコ
ート、乾燥、圧縮されて、主に用いられる。そのコート
厚み、長さや巾は、電池の大きさにより決められるが、
コートの厚みは、ドライ後の圧縮された状態で、1〜2
000μmが特に好ましい。
The shape of the battery can be any of coins, buttons, sheets, cylinders, corners and the like. When the shape of the battery is a coin or a button, the mixture of the positive electrode active material and the negative electrode active material is used by being compressed into a pellet shape. The thickness and diameter of the pellet are determined by the size of the battery. Further, when the battery has a sheet, cylinder, or square shape, the mixture of the positive electrode active material and the negative electrode active material is mainly used after being coated, dried, and compressed on the current collector. The coat thickness, length and width are determined by the size of the battery,
The thickness of the coat is 1-2 in the compressed state after drying.
000 μm is particularly preferable.

【0039】本発明の非水二次電池の用途には、特に限
定されないが、例えば、電子機器に搭載する場合、カラ
ーノートパソコン、白黒ノートパソコン、ペン入力パソ
コン、ポケット(パームトップ)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、ページャー、ハンディ
ーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリ
ンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶
テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニ
ディスク、電気シェーバー、電子翻訳機、自動車電話、
トランシーバー、電動工具、電子手帳、電卓、メモリー
カード、テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電
源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用と
して、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、
ゲーム機器、ロードコンディショナー、アイロン、時
計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補
聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍
需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電
池と組み合わせることもできる。
The application of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, when it is installed in an electronic device, a color notebook computer, a black and white notebook computer, a pen input computer, a pocket (palmtop) computer, a notebook. Type word processor, pocket word processor, e-book player, mobile phone, cordless phone handset, pager, handy terminal, mobile fax, mobile copy, mobile printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, mini disk, Electric shaver, electronic translator, car phone,
There are transceivers, power tools, electronic organizers, calculators, memory cards, tape recorders, radios, backup power supplies, memory cards, etc. Other consumer products such as automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys,
Game equipment, road conditioners, irons, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.), etc. Furthermore, it can be used for various military purposes and for space. It can also be combined with a solar cell.

【0040】[0040]

【実施例】以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。 実施例 表1で示す略号は、(1)本発明の負極活物質前駆体、
(2)正極活物質、(3)電池容器収納前のリチウム挿
入量(負極活物質前駆体1モルあたり当量)、(4)リ
チウム挿入の際の印加した電流値(負極活物質前駆体1
g当りのアンペア)、(5)電解液の種類、(6)第1
回目エネルギー密度(円筒型電池体積1ml当たりmW
h)、(7)第1回目の平均放電電圧(V)、(8)サ
イクル性(第1回目放電容量の80%容量になったとき
のサイクル数)の様に表す。実施例で使用した電極活物
質の合成法を以下に示す。 (a)SnO、(e)SnS、(ア)LiCoO2
(イ)LiNiO2 、(ウ)LiMn2 4 、(エ)V
2 5 は市販品を使用した。 (b)SnO2 の合成法:SnCl4 とNaOHからS
n(OH)4 を合成し、空気中で400℃/4時間焼成
してSnO2 を合成、乳鉢にて粉砕 1次粒子の平均サ
イズは約0.05μm(ルチル構造) (c)Li2 SnO3 の合成法:Li2 CO3 、SnO
2 を混合し、空気中、1000℃/12時間焼成して合
成 ジェットミルにて粉砕 (d)SiSnO3 の合成法:SnO、SiO2 を混合
し、アルゴン雰囲気中、1000℃/12時間焼成して
合成 振動ミルにて粉砕 (f)LiCoVO4 の合成法:Li2 CO3 、Co
O、V2 5 を混合し、空気中、700℃/10時間焼
成して合成 ジェットミルにて粉砕 (オ)LiCo0.950.052.07の合成法:Li2 CO
3 、CoCO3 、NH4VO3 を混合し、900℃/6
時間焼成して合成 乳鉢にて粉砕 実施例で使用した電解液の種類を以下に示す。 (A)1mol/リットル-LiPF6−エチレンカーボネート、ジエ
チルカーボネート2/8 容量の混合液 (B)0.9mol/リットル-LiPF6 、0.1mol/リットル-LiBF4 −エチ
レンカーボネート、ジエチルカーボネート2/8 容量の混
合液 (C)1mol/リットル-LiPF6−エチレンカーボネート、ブチ
レンカーボネ−ト、ジエチルカーボネート 2/2/6容量の
混合液 (d)0.95mol/リットル-LiPF6、0.05mol/リットル-LiBF4−エチ
レンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピオン
酸メチルの2/6/2 容量の混合液
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to specific examples below, but the present invention is not limited to the examples as long as the gist of the invention is not exceeded. Examples Abbreviations shown in Table 1 are (1) negative electrode active material precursor of the present invention,
(2) Positive electrode active material, (3) Lithium insertion amount before storage in battery container (equivalent per 1 mol of negative electrode active material precursor), (4) Current value applied during lithium insertion (negative electrode active material precursor 1)
(ampere per gram), (5) type of electrolyte, (6) first
Time energy density (mW per 1ml cylindrical battery volume
h), (7) average discharge voltage (V) at the first time, and (8) cycle property (the number of cycles when the capacity becomes 80% of the first time discharge capacity). The method for synthesizing the electrode active material used in the examples is shown below. (A) SnO, (e) SnS, (a) LiCoO 2 ,
(A) LiNiO 2 , (C) LiMn 2 O 4 , (D) V
As 2 O 5, a commercially available product was used. (B) Synthesis method of SnO 2 : S from SnCl 4 and NaOH
n (OH) 4 was synthesized, SnO 2 was synthesized by firing in air at 400 ° C. for 4 hours, and crushed in a mortar. Average size of primary particles was about 0.05 μm (rutile structure) (c) Li 2 SnO Synthesis method of 3 : Li 2 CO 3 , SnO
2 is mixed and baked in air at 1000 ° C./12 hours and then pulverized. Jet grind (d) SiSnO 3 synthesis method: SnO and SiO 2 are mixed and baked at 1000 ° C./12 hours in an argon atmosphere. (F) LiCoVO 4 synthesis method: Li 2 CO 3 , Co
O and V 2 O 5 are mixed, fired in air at 700 ° C. for 10 hours, and then synthesized. (E) LiCo 0.95 V 0.05 O 2.07 synthesis method: Li 2 CO
3 , CoCO 3 and NH 4 VO 3 are mixed and 900 ° C / 6
Synthesized by calcination for a period of time and crushed in a mortar. The types of electrolytic solutions used in the examples are shown below. (A) 1 mol / liter-LiPF 6 -ethylene carbonate, diethyl carbonate 2/8 volume mixed solution (B) 0.9 mol / liter-LiPF 6 , 0.1 mol / liter-LiBF 4 -ethylene carbonate, diethyl carbonate 2/8 volume (C) 1 mol / liter-LiPF 6 -ethylene carbonate, butylene carbonate, diethyl carbonate 2/2/6 volume mixture (d) 0.95 mol / liter-LiPF 6 , 0.05 mol / liter-LiBF 2/6/2 volume mixture of 4 -ethylene carbonate, diethyl carbonate and methyl propionate

【0041】実施例1 負極活物質前駆体84重量部、導電剤としてアセチレン
ブラック3重量部とグラファイト8重量部の割合で混合
し、さらに結着剤としてポリ弗化ビニリデン4重量部お
よびカルボキシメチルセルロース1重量部を加え、水を
媒体として混練してスラリーを得た。該スラリーを厚さ
18μmの銅箔の両面に、ドクターブレードコーターを
用いて塗布し、乾燥後カレンダープレス機により圧縮成
形し、さらに端部にリード板をスポット溶接した後、露
点−40℃以下の乾燥空気中で150℃/4時間熱処理
し、帯状の負極活物質前駆体シートを作成した。この負
極活物質前駆体シートを正極とし、リチウム金属からな
るシートを負極とし、微多孔性ポリプロピレンフィルム
製セパレーター(セルガード2400)を挟んで圧着
し、電解液(1mol/リットル・LiPF6 −エチレ
ンカーボネート、ジエチルカーボネートの等容量混合
液)の存在下に開放系にて室温で放電して所定量のリチ
ウム挿入を電気化学的に行った。リチウム挿入は両面と
も同様に行った。この負極活物質前駆体シートを取り出
し、テトラヒドロフランで洗浄、乾燥後、カレンダープ
レス機で圧縮成形して負極シート(3)を得た。リチウ
ム挿入量は放電操作の前後の重量変化から求めた。以上
の操作は露点−40℃以下の乾燥空気中で行った。
Example 1 84 parts by weight of a negative electrode active material precursor, 3 parts by weight of acetylene black as a conductive agent and 8 parts by weight of graphite were mixed, and further 4 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder and 1 of carboxymethyl cellulose. By weight, water was used as a medium and kneaded to obtain a slurry. The slurry was applied to both sides of a copper foil having a thickness of 18 μm by using a doctor blade coater, dried and compression-molded by a calender press machine, and a lead plate was spot-welded to the ends, and then the dew point was −40 ° C. or lower. It heat-processed at 150 degreeC / 4 hours in dry air, and produced the strip | belt-shaped negative electrode active material precursor sheet. This negative electrode active material precursor sheet was used as a positive electrode, a sheet made of lithium metal was used as a negative electrode, and a microporous polypropylene film separator (Celguard 2400) was sandwiched and pressure-bonded to obtain an electrolytic solution (1 mol / liter.LiPF 6 -ethylene carbonate, A predetermined amount of lithium was electrochemically inserted by discharging in an open system at room temperature in the presence of an equal volume mixture of diethyl carbonate). Lithium was inserted on both sides in the same manner. This negative electrode active material precursor sheet was taken out, washed with tetrahydrofuran, dried, and then compression molded with a calendar press to obtain a negative electrode sheet (3). The amount of lithium inserted was determined from the weight change before and after the discharging operation. The above operation was performed in dry air having a dew point of -40 ° C or lower.

【0042】正極活物質としてLiCoO2 を92重量
部、導電剤としてアセチレンブラック4重量部の割合で
混合し、さらに結着剤としてポリテトラフルオロエチレ
ン3重量部とポリアクリル酸ナトリウム1重量部を加
え、水を媒体として混練して得られたスラリーを厚さ2
0μmのアルミニウム箔(支持体)集電体の両面に塗布
した。該塗布物を乾燥後、カレンダープレス機により圧
縮成形して帯状の正極シート(5)を作成した。この正
極シート(5)の端部にリード板をスポット溶接した
後、露点−40℃以下の乾燥空気中で150℃で4時間
熱処理した。作成した正極シート(5)、微多孔性ポリ
プロピレンフィルム製セパレーター(セルガード240
0)(4)、負極シート(3)およびセパレーター
(4)の順で積層し、これを渦巻き状に巻回した。
92 parts by weight of LiCoO 2 as a positive electrode active material and 4 parts by weight of acetylene black as a conductive agent were mixed, and further 3 parts by weight of polytetrafluoroethylene and 1 part by weight of sodium polyacrylate were added as a binder. , A slurry obtained by kneading with water as a medium to a thickness of 2
It was applied to both sides of a 0 μm aluminum foil (support) current collector. The coated product was dried and compression-molded by a calendar press to prepare a strip-shaped positive electrode sheet (5). A lead plate was spot-welded to the end of the positive electrode sheet (5) and then heat-treated at 150 ° C. for 4 hours in dry air having a dew point of −40 ° C. or less. The prepared positive electrode sheet (5), a separator made of a microporous polypropylene film (Celguard 240
0) (4), the negative electrode sheet (3), and the separator (4) were laminated in this order, and this was spirally wound.

【0043】この巻回体を負極端子を兼ねる、ニッケル
めっきを施した鉄製の有底円筒型電池缶(2)に収納し
た。この場合の電池容器への収納はいずれも先に述べた
電気化学的リチウムイオン挿入終了後、24時間後に行
った。さらに、表に示す所定の電解液を電池缶に注入し
た。正極端子を有する電池蓋(8)をガスケット(1)
を介してかしめて円筒型電池を作成した。なお、正極端
子(8)は正極シート(5)と、電池缶(2)は負極シ
ート(5)と予めリード端子により接続した。図1に円
筒型電池の断面を示した。なお、7は安全弁である。作
成した電池について充電終止電圧4.2V、放電終止電
圧2.8Vにて、電流密度2.5mA/cm2 で充放電
サイクル試験を行った。負極活物質前駆体として(f)
LiCoVO4 を用いた電池については充電終止電圧
4.2V、放電終止電圧1.8Vにて充放電サイクル試
験を行った。なお、サイクル試験は充電からスタートし
た。結果を表1に示した。また、表2には正極活物質と
して(エ)V2 5 を用いた例を示したが、この場合は
充電終止電圧3.5V、放電終止電圧1.9Vにて充放
電サイクル試験を行った。
The wound body was housed in a bottomed cylindrical battery can (2) made of iron and plated with nickel, which also serves as a negative electrode terminal. In this case, the storage in the battery container was performed 24 hours after the completion of the electrochemical lithium ion insertion described above. Furthermore, the predetermined electrolytic solution shown in the table was injected into the battery can. Gasket (1) with battery lid (8) having positive terminal
A cylindrical battery was produced by caulking through. The positive electrode terminal (8) was connected to the positive electrode sheet (5), and the battery can (2) was connected to the negative electrode sheet (5) by a lead terminal in advance. FIG. 1 shows a cross section of the cylindrical battery. In addition, 7 is a safety valve. A charge / discharge cycle test was performed on the prepared battery at a charge end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 2.8 V at a current density of 2.5 mA / cm 2 . As a negative electrode active material precursor (f)
The battery using LiCoVO 4 was subjected to a charge / discharge cycle test at a charge end voltage of 4.2V and a discharge end voltage of 1.8V. The cycle test started from charging. The results are shown in Table 1. Table 2 shows an example of using (d) V 2 O 5 as the positive electrode active material. In this case, a charge / discharge cycle test was performed at a charge end voltage of 3.5V and a discharge end voltage of 1.9V. It was

【0044】比較例1 実施例1で行った負極活物質前駆体a〜eへのリチウム
挿入操作を行わなかった他は全く実施例1と同様にして
円筒型電池を作成し充放電評価した。また、負極活物質
前駆体fについては所定量のリチウム挿入を行った後、
同様に充放電評価した。結果を表1および表2にあわせ
て示した。
Comparative Example 1 A cylindrical battery was prepared and charge / discharge evaluated in the same manner as in Example 1 except that the lithium insertion operation to the anode active material precursors a to e performed in Example 1 was not performed. Further, for the negative electrode active material precursor f, after inserting a predetermined amount of lithium,
Charge and discharge were evaluated in the same manner. The results are also shown in Tables 1 and 2.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】[0046]

【表2】 [Table 2]

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】実施例2 実施例1で作成した負極活物質前駆体シートの両面をリ
チウム金属シートで挟み、電解液(1mol/リットル
・LiPF6 のエチレンカーボネート、ジエチルカーボ
ネートの等容量混合液)の存在下、40℃、50kg/
cm2 の圧力を印加し、所定時間リチウムの挿入を行っ
た。その後負極活物質前駆体シートを取り出し、テトラ
ヒドロフランで洗浄、乾燥後、カレンダープレス機で圧
縮成形して負極シート(3)を得た。リチウム挿入量は
上記リチウム挿入操作の前後の重量変化から求めた。以
上の操作は露点−40℃以下の乾燥空気中で行った。実
施例1と同様にして円筒型電池を作成し、充放電サイク
ル試験を行った。結果を表3に示した。表3中の(4)
はリチウム挿入の際の反応温度を示した。
Example 2 Both sides of the negative electrode active material precursor sheet prepared in Example 1 were sandwiched between lithium metal sheets, and an electrolyte solution (equal volume mixture of 1 mol / liter LiPF 6 ethylene carbonate and diethyl carbonate) was present. Under, 40 ℃, 50kg /
A pressure of cm 2 was applied, and lithium was inserted for a predetermined time. After that, the negative electrode active material precursor sheet was taken out, washed with tetrahydrofuran, dried, and compression-molded with a calender press to obtain a negative electrode sheet (3). The lithium insertion amount was determined from the weight change before and after the lithium insertion operation. The above operation was performed in dry air having a dew point of -40 ° C or lower. A cylindrical battery was prepared in the same manner as in Example 1, and a charge / discharge cycle test was performed. The results are shown in Table 3. (4) in Table 3
Indicates the reaction temperature upon insertion of lithium.

【0049】比較例2 実施例2で行った負極活物質前駆体a〜eへのリチウム
挿入操作を行わなかった他は全く実施例2と同様にして
円筒型電池を作成し充放電評価した。また、負極活物質
前駆体fについては所定量のリチウム挿入を行った後、
同様に充放電評価した。結果を表3にあわせて示した。
実施例1および2の本発明と比較例との比較から明らか
なように、本発明である周期律表IVB、VB族の半金属
を主体とした酸化物または硫化物に対して電池容器収納
前に予め0.5〜4.5当量のリチウムを挿入した負極
を用いた電池では0.5当量より少ないか又は4.5当
量より多いリチウムを挿入した電池と比較してエネルギ
ー密度が大きく、かつ充放電サイクル特性が良好なこと
が明らかである。また、周期律表IVB、VB族以外の元
素を主体とした酸化物に対して電池容器収納前に予めリ
チウム挿入を行った電池と比較して放電電圧が高く、か
つエネルギー密度が大きいことが明らかである。
Comparative Example 2 A cylindrical battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that the lithium insertion operation into the negative electrode active material precursors a to e carried out in Example 2 was not performed, and charge / discharge evaluation was performed. Further, for the negative electrode active material precursor f, after inserting a predetermined amount of lithium,
Charge and discharge were evaluated in the same manner. The results are also shown in Table 3.
As is clear from the comparison between the present invention of Examples 1 and 2 and the comparative example, the oxide or sulfide mainly composed of a semimetal of Group IVB or VB of the periodic table of the present invention was stored in the battery container before being stored. In the battery using the negative electrode in which 0.5 to 4.5 equivalents of lithium is inserted in advance, the energy density is larger than that of the battery in which less than 0.5 equivalents or more than 4.5 equivalents of lithium is inserted, and It is clear that the charge / discharge cycle characteristics are good. In addition, it is clear that the discharge voltage is higher and the energy density is higher than the battery in which lithium is inserted in advance into the oxide mainly containing elements other than IVB and VB of the periodic table before housing in the battery container. Is.

【0050】[0050]

【表4】 [Table 4]

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明のように、正極活物質に遷移金属
酸化物またはリチウム含有遷移金属酸化物、負極活物質
として、リチウムを挿入、放出する少なくとも1種の周
期律表IVB、VB族半金属を主体とした酸化物及び/又
は硫化物、またはIn、Zn、Mgの少なくとも一種を
含む酸化物及び/又は硫化物を用い、かつ電池容器収納
前に予め負極に0.5〜4.5当量のリチウム挿入を行
うことにより、高い放電作動電圧、大きなエネルギー密
度と良好な充放電サイクル特性を与える安全な非水二次
電池を得ることができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As in the present invention, a transition metal oxide or a lithium-containing transition metal oxide is used in the positive electrode active material, and at least one group IVB or VB group of the periodic table that inserts or releases lithium as the negative electrode active material. A metal-based oxide and / or sulfide, or an oxide and / or sulfide containing at least one of In, Zn, and Mg is used, and 0.5 to 4.5 is applied to the negative electrode before storing the battery container. By inserting an equivalent amount of lithium, it is possible to obtain a safe non-aqueous secondary battery that gives a high discharge operating voltage, a large energy density and good charge / discharge cycle characteristics.

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

【図1】実施例に使用した円筒型電池の断面図を示した
ものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a cylindrical battery used in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ポリプロピレン製絶縁封口体 2 負極端子を兼ねる負極缶(電池缶) 3 負極シート 4 セパレーター 5 正極シート 6 非水電解液 7 安全弁 8 正極端子を兼ねる正極キャップ 9 PTC素子 10 封口板 11 リング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polypropylene insulating sealing body 2 Negative electrode can (battery can) that also serves as a negative electrode terminal 3 Negative electrode sheet 4 Separator 5 Positive electrode sheet 6 Nonaqueous electrolyte solution 7 Safety valve 8 Positive electrode cap also serving as a positive electrode terminal 9 PTC element 10 Sealing plate 11 Ring

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極活物質、リチウムを挿入、放出する
周期律表IVB、VB族半金属を主体とした酸化物及び/
又は硫化物、又はIn、Zn、Mgから選ばれた少なく
とも1種の酸化物及び/又は硫化物を少なくとも1種含
む負極活物質、リチウム塩を含む非水電解質を電池容器
に収納してなる非水二次電池に関し、電池容器に収納す
る前に該負極活物質の前駆体であるリチウム挿入前の酸
化物及び/又は硫化物に予め0.5〜4.5当量のリチ
ウムを挿入することを特徴とする非水二次電池
1. A positive electrode active material, an oxide mainly composed of a group IVB or VB semimetal which inserts and releases lithium, and / or
Alternatively, a sulfide, or a negative electrode active material containing at least one oxide and / or sulfide selected from In, Zn, and Mg, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt are housed in a battery container. Regarding a water secondary battery, 0.5 to 4.5 equivalents of lithium are previously inserted into an oxide and / or a sulfide before insertion of lithium, which is a precursor of the negative electrode active material, before being stored in a battery container. Characteristic non-aqueous secondary battery
【請求項2】 該負極活物質前駆体に予めリチウムを挿
入させる方法が電気化学的方法であり、かつ該負極活物
質前駆体1gあたり0.02〜0.2Aの電流を流すこ
とによってなされることを特徴とする請求項1に記載の
非水二次電池
2. A method of previously inserting lithium into the negative electrode active material precursor is an electrochemical method, and is performed by applying a current of 0.02 to 0.2 A per 1 g of the negative electrode active material precursor. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein
【請求項3】 該負極活物質前駆体に予めリチウムを挿
入させる方法がリチウム金属、リチウム合金またはリチ
ウム化合物との直接の反応による方法であり、かつ反応
温度が25〜80℃であることを特徴とする請求項1に
記載の非水二次電池
3. The method of previously inserting lithium into the negative electrode active material precursor is a method by direct reaction with lithium metal, a lithium alloy or a lithium compound, and the reaction temperature is 25 to 80 ° C. The non-aqueous secondary battery according to claim 1.
【請求項4】 該正極活物質が、遷移金属酸化物または
リチウム含有遷移金属酸化物であることを特徴とする請
求項1〜3に記載の非水二次電池
4. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material is a transition metal oxide or a lithium-containing transition metal oxide.
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