JPH10270088A - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery

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JPH10270088A
JPH10270088A JP9076284A JP7628497A JPH10270088A JP H10270088 A JPH10270088 A JP H10270088A JP 9076284 A JP9076284 A JP 9076284A JP 7628497 A JP7628497 A JP 7628497A JP H10270088 A JPH10270088 A JP H10270088A
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oxide
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豊夫 早坂
Hideo Sakamoto
秀夫 坂本
Kensuke Tawara
謙介 田原
Tsugio Sakai
次夫 酒井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery which provides high voltage and high energy density and has good charging/discharging characteristics, by composing the negative electrode of oxide of silicon which contains lithium, electron conductive powdery carbon, and resin binding agent, using oxide of transition metals as positive electrode active material, and using glass fiber as a separator. SOLUTION: The battery is composed of a negative electrode which consists of oxide of silicon or silicate which contains lithium as active material, electron conductive powdery carbon, and resin binding agent, a positive electrode whose active material is metallic oxide which contains transition metals as its element, and a separator which uses glass fiber material. As low grade oxide which contains lithium, LixSiOy (where, x >=0.2>y>0) is used. The compound is produced by storing lithium ions into SiOy with electrochemical reaction between SiOy (where, 2>y>0) and lithium or lithium-containing material.

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、リチウムを吸蔵放出可
能な物質を負極及び正極の活物質とし、リチウムイオン
導電性の非水電解質を用いる非水電解質二次電池に関す
るものであり、特に、高電圧、高エネルギー密度で且つ
充放電特性が優れ、サイクル寿命が長く、信頼性が高
く、且つ新規な電池構成をした二次電池を提供するもの
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium ion conductive non-aqueous electrolyte as a material capable of inserting and extracting lithium as an active material for a negative electrode and a positive electrode. The present invention relates to a secondary battery having a high voltage, a high energy density, excellent charge / discharge characteristics, a long cycle life, high reliability, and a novel battery configuration.

【0002】[0002]

【従来の技術】負極活物質としてリチウムを用いる非水
電解質電池は、高電圧、高エネルギー密度で、かつ自己
放電が小さく長期信頼性に優れる等々の利点により、一
次電池としてはメモリーバックアップ用、カメラ用等の
電源として既に広く用いられている。しかしながら、近
年携帯型の電子機器、通信機器等の著しい発展に伴い、
電源としての電池に対し大電流出力を要求する機器が多
種多様に出現し、経済性と機器の小型軽量化の観点か
ら、再充放電可能で、かつ高エネルギー密度の二次電池
が強く要望されている。このため、高エネルギー密度を
有する前記非水電解質電池の二次電池化を進める研究開
発が活発に行われ、一部実用化されているが、エネルギ
ー密度、充放電サイクル寿命、信頼性等々まだまだ不十
分である。
2. Description of the Related Art Nonaqueous electrolyte batteries using lithium as a negative electrode active material have advantages such as high voltage, high energy density, low self-discharge, and excellent long-term reliability. It is already widely used as a power source for applications. However, with the recent remarkable development of portable electronic devices and communication devices,
With the emergence of a wide variety of devices that require a large current output from batteries as power sources, there is a strong demand for rechargeable and high-density secondary batteries that can be recharged and discharged from the viewpoint of economy and reduction in size and weight of the devices. ing. For this reason, research and development to promote the non-aqueous electrolyte battery having a high energy density into a secondary battery has been actively carried out, and some of them have been put to practical use. However, energy density, charge / discharge cycle life, reliability, etc. are still insufficient. It is enough.

【0003】従来、この種の二次電池の正極を構成する
正極活物質としては、充放電反応の形態に依り下記の3
種のタイプのものが見い出されている。第1のタイプ
は、TiS2,MoS2,NbSe3等の金属カルコゲン
化物や、MnO2,MoO3,V25,LiXCoO2,L
XNiO2,LixMn24等の金属酸化物等々の様
に、結晶の層間や格子位置又は格子間隙間にリチウムイ
オン(カチオン)のみがインターカレーション、デイン
ターカレーション反応等に依り出入りするタイプ。第2
のタイプは、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフ
ェニレン等の導電性高分子の様な、主としてアニオンの
みが安定にドープ、脱ドープ反応に依り出入りするタイ
プ。第3のタイプは、グラファイト層間化合物やポリア
セン等の導電性高分子等々の様な、リチウムカチオンと
アニオンが共に出入り可能なタイプ(インターカレーシ
ョン、デインターカレーション又はドープ、脱ドープ
等)である。
Conventionally, as a positive electrode active material constituting a positive electrode of this type of secondary battery, the following three types are used depending on the form of charge / discharge reaction.
Species types have been found. The first type is a metal chalcogenide such as TiS 2 , MoS 2 , NbSe 3 , MnO 2 , MoO 3 , V 2 O 5 , Li x CoO 2 , L
i X NiO 2, Li x Mn 2 O 4 or the like as a so metal oxides, only crystals of the interlayer and the grating position or the interstitial gap lithium-ion (cation) of intercalation and deintercalation reactions and the like Type that comes in and out. Second
The type is a type in which mainly anions alone are stably introduced and removed by doping and undoping reactions, such as conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, and polyparaphenylene. The third type is a type (intercalation, deintercalation or doping, undoping, etc.) in which both lithium cations and anions can enter and exit, such as graphite intercalation compounds and conductive polymers such as polyacene. .

【0004】一方、この種の電池の負極を構成する負極
活物質としては、金属リチウムを単独で用いた場合が電
極電位が最も卑であるため、上記の様な正極活物質を用
いた正極と組み合わせた電池としての出力電圧が最も高
く、エネルギー密度も高く好ましいが、充放電に伴い負
極上にデンドライトや不働体化合物が生成し、充放電に
よる劣化が大きく、サイクル寿命が短いという問題があ
った。この問題を解決するため、負極活物質として
(1)リチウムとAl,Zn,Sn,Pb,Bi,Cd
等の他金属との合金、(2)WO2,MoO2,Fe
23,TiS2等の無機化合物やグラファイト、有機物
を焼成して得られる炭素質材料等々の結晶構造中にリチ
ウムイオンを吸蔵させた層間化合物あるいは挿入化合
物、(3)リチウムイオンをドープしたポリアセンやポ
リアセチレン等の導電性高分子等々のリチウムイオンを
吸蔵放出可能な物質を用いることが提案されている。
On the other hand, as the negative electrode active material constituting the negative electrode of this type of battery, when metallic lithium is used alone, the electrode potential is the lowest, so that a positive electrode using the above-described positive electrode active material is used. The output voltage of the combined battery is the highest, and the energy density is high, which is preferable.However, dendrites and passive compounds are generated on the negative electrode due to charge and discharge, and there is a problem that deterioration due to charge and discharge is large and cycle life is short. . In order to solve this problem, (1) lithium and Al, Zn, Sn, Pb, Bi, Cd
(2) WO 2 , MoO 2 , Fe
Inorganic compounds such as 2 O 3 , TiS 2 , graphite, carbonaceous materials obtained by firing organic materials, etc. Intercalation compounds or insertion compounds in which lithium ions are occluded in the crystal structure, and (3) lithium ion-doped polyacene It has been proposed to use a substance capable of storing and releasing lithium ions, such as conductive polymers such as polyacetylene and polyacetylene.

【0005】一般に、負極活物質として上記の様な金属
リチウム以外のリチウムイオンを吸蔵放出可能な物質を
用いた負極と、前記の様な正極活物質を用いた正極とを
組合せて電池を構成した場合には、これらの負極活物質
の電極電位が金属リチウムの電極電位より貴であるた
め、電池の作動電圧が負極活物質として金属リチウムを
単独で用いた場合よりかなり低下するという欠点があ
る。例えば、リチウムとAl,Zn,Pb,Sn,B
i,Cd等の合金を用いる場合には0.2〜0.8V、
炭素−リチウム層間化合物では0〜1V、MoO2やW
2等のリチウムイオン挿入化合物では0.5〜1.5
V作動電圧が低下する。また、リチウム以外の元素も負
極構成要素となるため、体積当り及び重量当りの容量及
びエネルギー密度が著しく低下する。
In general, a battery is constructed by combining a negative electrode using a material capable of inserting and extracting lithium ions other than lithium metal as the negative electrode active material and a positive electrode using the above positive electrode active material. In such a case, since the electrode potential of these negative electrode active materials is more noble than the electrode potential of metallic lithium, there is a disadvantage that the operating voltage of the battery is considerably lower than when metallic lithium is used alone as the negative electrode active material. For example, lithium and Al, Zn, Pb, Sn, B
0.2 to 0.8 V when using an alloy such as i, Cd,
0-1 V, MoO 2 or W for carbon-lithium intercalation compounds
The lithium ion insertion compound such as O 2 0.5-1.5
The V operating voltage decreases. In addition, since elements other than lithium also serve as negative electrode components, the capacity and energy density per volume and weight are significantly reduced.

【0006】更に、上記の(1)のリチウムと他金属と
の合金を用いた場合には、充放電時のリチウムの利用効
率が低く、且つ充放電の繰り返しにより電極にクラック
が発生し割れを生じる等のためサイクル寿命が短いとい
う問題があり、(2)のリチウム層間化合物又は挿入化
合物の場合には、過充放電により結晶構造の崩壊や不可
逆物質の生成等の劣化があり、又電極電位が高い(貴
な)ものが多い為、これを用いた電池の出力電圧が低い
という欠点があり、(3)の導電性高分子の場合には、
充放電容量、特に体積当りの充放電容量が小さいという
問題がある。また、従来のリチウム二次電池には、織
布、不織布、多孔性ポリプロピレンフィルム等合成樹脂
による微細多孔性絶縁膜からなるセパレータが用いら
れ、これらセパレータの片面に正極層を有し、他面に負
極層を有する電池構成のものが知られていた。セパレー
タは、電解液を保持してリチウムイオンがその孔を介し
負極上に電析することを可能にし、それにより正・負極
間での電池反応を可能とするものである。しかしなが
ら、従来の多孔性絶縁膜からなるセパレータを用いたリ
チウム二次電池にあっては、充放電を繰り返すうちに充
放電容量が漸次低下し、電池のサイクル寿命、ないし充
放電容量の維持性に乏しいことや、合成樹脂製の微細多
孔膜については耐熱性に劣る等の問題点があった。
Further, when an alloy of lithium and another metal described in the above (1) is used, the utilization efficiency of lithium during charging and discharging is low, and cracks occur in the electrodes due to repetition of charging and discharging to cause cracks. Therefore, there is a problem that the cycle life is short due to the generation of the compound. In the case of the lithium intercalation compound or the intercalation compound of (2), deterioration such as collapse of the crystal structure or generation of an irreversible substance due to overcharging and discharging occurs. However, there is a drawback that the output voltage of a battery using this is low because there are many (noble) materials having high (noble). In the case of the conductive polymer of (3),
There is a problem that the charge / discharge capacity, particularly the charge / discharge capacity per volume is small. Further, in conventional lithium secondary batteries, a separator made of a microporous insulating film made of a synthetic resin such as a woven fabric, a nonwoven fabric, and a porous polypropylene film is used, and the separator has a positive electrode layer on one surface, and has a positive electrode layer on the other surface. A battery configuration having a negative electrode layer has been known. The separator holds the electrolytic solution and allows lithium ions to be deposited on the negative electrode through its pores, thereby enabling a battery reaction between the positive and negative electrodes. However, in a conventional lithium secondary battery using a separator made of a porous insulating film, the charge / discharge capacity gradually decreases during repeated charge / discharge, and the cycle life of the battery or the maintenance of the charge / discharge capacity is reduced. There are problems such as poor properties and poor heat resistance with respect to a synthetic resin microporous film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明にあっ
ては、高電圧、高エネルギー密度で、且つ充放電特性が
優れ、サイクル寿命の長い二次電池を得るためには、リ
チウムに対する電極電位が低く(卑な)、充放電時のリ
チウムイオンの吸蔵放出に依る結晶構造の崩壊や不可逆
物質の生成等の劣化が無く、かつ可逆的にリチウムイオ
ンを吸蔵放出できる量即ち有効充放電容量のより大きい
負極活物質が必要である。
Accordingly, in the present invention, in order to obtain a secondary battery having a high voltage, a high energy density, excellent charge / discharge characteristics, and a long cycle life, the electrode potential with respect to lithium is required. Low (base), there is no deterioration such as the collapse of the crystal structure or the generation of irreversible substances due to the insertion and extraction of lithium ions during charging and discharging, and the amount of lithium ions that can be inserted and extracted reversibly, ie, the effective charge and discharge capacity A larger negative electrode active material is required.

【0008】一方、上記の正極活物質に於て、第1のタ
イプは、一般にエネルギー密度は大きいが、過充電や過
放電すると結晶の崩壊や不可逆物質の生成等による劣化
が大きいという欠点がある。又、第2、第3のタイプで
は、逆に充放電容量特に体積当たりの充放電容量及びエ
ネルギー密度が小さいという欠点がある。このため、過
充電特性及び過放電特性が優れ、かつ高容量、高エネル
ギー密度の二次電池を得るためには過充電過放電に依る
結晶の崩壊や不可逆物質の生成が無く、かつ可逆的にリ
チウムイオンを吸蔵放出できる量のより大きい正極活物
質が必要である。
On the other hand, the above-mentioned positive electrode active material of the first type generally has a large energy density, but has a drawback that when overcharged or overdischarged, deterioration due to crystal collapse or generation of irreversible material is large. . On the other hand, the second and third types have the disadvantage that the charge / discharge capacity, particularly the charge / discharge capacity per volume and the energy density are small. For this reason, in order to obtain a secondary battery having excellent overcharge characteristics and overdischarge characteristics, and having a high capacity and a high energy density, there is no crystal collapse or generation of irreversible substances due to overcharge and overdischarge, and it is reversible. It is necessary to use a positive electrode active material having a larger capacity to absorb and release lithium ions.

【0009】また、セパレータにおいては、イオン透過
性に優れ、高い強度を持ち、薄くかつ絶縁性に優れ、耐
熱性にも優れたセパレータが必要である。
In addition, a separator which is excellent in ion permeability, has high strength, is thin, has excellent insulating properties, and has excellent heat resistance is required.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の様な課
題を解決するため、この種の電池の負極活物質として、
リチウムを含有するケイ素の酸化物もしくはケイ酸塩と
電子導電性の粉末状の炭素と樹脂結着剤からなる負極
と、遷移金属を構成元素として含む金属酸化物を活物質
とする正極と、ガラス繊維材を用いたセパレータとを用
いることを提起するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a negative electrode active material for a battery of this type.
A negative electrode composed of a lithium-containing silicon oxide or silicate, electron-conductive powdery carbon and a resin binder, a positive electrode containing a metal oxide containing a transition metal as a constituent element as an active material, and glass It is proposed to use a separator using a fiber material.

【0011】負極活物質は、リチウムを含有するケイ素
の酸化物もしくはケイ酸塩の結晶構造中または非晶質構
造内にリチウムを含有し、非水電解質中で電気化学反応
によりリチウムイオンを吸蔵及び放出可能なリチウムと
ケイ素の複合酸化物を用いる。この複合酸化物中でのリ
チウムの状態は主としてイオンであることが好ましいが
必ずしも限定されない。
The negative electrode active material contains lithium in the crystal structure or amorphous structure of a silicon oxide or silicate containing lithium, and stores and stores lithium ions by an electrochemical reaction in a non-aqueous electrolyte. A releasable composite oxide of lithium and silicon is used. The state of lithium in the composite oxide is preferably mainly ions, but is not necessarily limited.

【0012】本発明電池の負極活物質として用いられる
リチウムを含有する該ケイ素の低級酸化物LixSiOy
(但し、x≧0、2>y>0)の好ましい製造方法とし
ては、下記の2種類の方法が上げられるが、これらに限
定はされない。第1の方法は、予めリチウムを含有しな
いケイ素の低級酸化物SiOy(但し、2>y>0)を
合成し、得られたケイ素の低級酸化物SiOyとリチウ
ムもしくはリチウムを含有する物質との電気化学的反応
に依り、該ケイ素の低級酸化物SiOyにリチウムイオ
ンを吸蔵させて、リチウムを含有するケイ素の低級酸化
物LixSiOyを得る方法である。この様なケイ素の低
級酸化物SiOyとしては、SiO1.5(Si23)、S
iO1.33(Si34)、SiO及びSiO0.5(Si
2O)等々の化学量論組成のものの他、yが0より大きく
2未満の任意の組成のものでよい。又、これらのケイ素
の低級酸化物SiOyは、下記のような種々の公知の方
法に依り製造することが出来る。即ち、(1)二酸化ケ
イ素SiO2とケイ素Siとを所定のモル比で混合し非
酸化性雰囲気中又は真空中で加熱する方法、(2)二酸
化ケイ素SiO2を水素H2等の還元性ガス中で加熱して
所定量還元する方法、(3)二酸化ケイ素SiO2を所
定量の炭素Cや金属等と混合し、加熱して所定量還元す
る方法、(4)ケイ素Siを酸素ガス又は酸化物と加熱
して所定量酸化する方法、(5)シランSiH4等のケ
イ素化合物ガスと酸素O2の混合ガスを加熱反応又はプ
ラズマ分解反応させるCVD法又はプラズマCVD法等
々である。
The lithium-containing lower oxide Li x SiO y containing lithium used as the negative electrode active material of the battery of the present invention.
(However, x> 0, 2>y> 0) As a preferable manufacturing method, the following two methods can be mentioned, but the present invention is not limited thereto. The first method is to synthesize in advance a lithium-free silicon lower oxide SiO y (where 2>y> 0), and obtain the obtained silicon lower oxide SiO y and a lithium- or lithium-containing substance. A lithium oxide is absorbed into the lower oxide SiO y of silicon by the electrochemical reaction of the above to obtain a lower oxide Li x SiO y of silicon containing lithium. Examples of such a silicon lower oxide SiO y include SiO 1.5 (Si 2 O 3 ) and S
iO 1.33 (Si 3 O 4 ), SiO and SiO 0.5 (Si
In addition to those having a stoichiometric composition such as 2 O), any composition having y greater than 0 and less than 2 may be used. These lower oxides of silicon SiO y can be produced by various known methods as described below. That is, (1) a method of heating silicon dioxide SiO 2 and silicon Si in a mixed non-oxidizing atmosphere or in vacuum at a predetermined molar ratio, (2) a silicon dioxide SiO 2, such as hydrogen H 2 reducing gas (3) a method in which silicon dioxide SiO 2 is mixed with a predetermined amount of carbon C or metal and the like is heated and reduced in a predetermined amount, and (4) silicon gas is oxidized or oxidized. And (5) a CVD method or a plasma CVD method in which a mixed gas of a silicon compound gas such as silane SiH 4 and oxygen O 2 is heated or plasma-decomposed and reacted.

【0013】一方、電気化学的反応に用いる為のリチウ
ムを含有する物質としては、例えば、前述の[従来の技
術]の項で上げた正極活物質又は負極活物質等に用いら
れる様なリチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質を用い
ることが出来る。このケイ素の低級酸化物SiOyへの
電気化学的反応に依るリチウムイオンの吸蔵は、電池組
立後電池内で、又は電池製造工程の途上において電池内
もしくは電池外で行うことが出来、具体的には次の様に
して行うことが出来る。即ち、(1)該ケイ素の低級酸
化物又はそれらと導電剤及び結着剤等との混合合剤を所
定形状に成形したものを一方の電極(作用極)とし、金
属リチウム又はリチウムを含有する物質をもう一方の電
極(対極)としてリチウムイオン導電性の非水電解質に
接して両電極を対向させて電気化学セルを構成し、作用
極がカソード反応をする方向に適当な電流で通電し電気
化学的にリチウムイオンを該ケイ素の低級酸化物に吸蔵
させる。得られた該作用極をそのまま負極として又は負
極を構成する負極活物質として用いて非水電解質二次電
池を構成する。(2)該ケイ素の低級酸化物又はそれら
と導電剤及び結着剤等との混合合剤を所定形状に成形
し、これにリチウムもしくはリチウムの合金等を圧着し
てもしくは接触させて積層電極としたものを負極として
非水電解質二次電池に組み込む。電池内でこの積層電極
が電解質に触れることにより一種の局部電池を形成し、
自己放電し電気化学的にリチウムが該ケイ素の低級酸化
物に吸蔵される方法。(3)該ケイ素の低級酸化物を負
極活物質とし、リチウムを含有しリチウムイオンを吸蔵
放出可能な物質を正極活物質として用いた非水電解質二
次電池を構成する。電池として使用時に充電を行うこと
により正極から放出されたリチウムイオンが該ケイ素の
低級酸化物に吸蔵される方法。
On the other hand, as a substance containing lithium for use in an electrochemical reaction, for example, a lithium ion such as a positive electrode active material or a negative electrode active material used in the above-mentioned [Prior Art] is used. Can be used. The absorption of lithium ions by the electrochemical reaction of silicon with the lower oxide SiO y can be performed in the battery after the battery is assembled, or in the battery or outside the battery in the course of the battery manufacturing process. Can be performed as follows. That is, (1) one of the lower oxides of silicon or a mixture thereof with a conductive agent and a binder formed into a predetermined shape is used as one electrode (working electrode) and contains metallic lithium or lithium. A substance is used as the other electrode (counter electrode) in contact with a lithium ion conductive non-aqueous electrolyte to make the two electrodes face each other to form an electrochemical cell. Lithium ions are chemically absorbed into the lower oxide of silicon. A non-aqueous electrolyte secondary battery is formed by using the obtained working electrode as it is as a negative electrode or as a negative electrode active material constituting the negative electrode. (2) The lower oxide of silicon or a mixture thereof with a conductive agent and a binder is formed into a predetermined shape, and lithium or an alloy of lithium or the like is pressed or brought into contact with the lower electrode to form a laminated electrode. This is incorporated in a non-aqueous electrolyte secondary battery as a negative electrode. In the battery, this laminated electrode contacts the electrolyte to form a kind of local battery,
A method in which lithium is self-discharged and electrochemically occluded in the lower oxide of silicon. (3) A non-aqueous electrolyte secondary battery in which the lower oxide of silicon is used as a negative electrode active material and a material containing lithium and capable of inserting and extracting lithium ions is used as a positive electrode active material. A method in which lithium ions released from a positive electrode by charging during use as a battery are occluded in the lower oxide of silicon.

【0014】第2の方法は、リチウムとケイ素の各々の
単体又はそれらの化合物を所定のモル比で混合し、非酸
化性雰囲気中または酸素を規制した雰囲気中で加熱して
合成する方法である。出発原料となるリチウムとケイ素
のそれぞれの化合物としては、各々の酸化物、水酸化
物、あるいは炭酸塩、硝酸塩等の塩あるいは有機化合物
等々の非酸化性雰囲気中で加熱して酸化物を生成する化
合物が良い。特に、ケイ素の化合物として上記の第1の
方法で示したケイ素の低級酸化物SiOy を用い、そ
れらとリチウムもしくはリチウムの酸素を有する化合物
とを混合し、不活性雰囲気中又は真空中で加熱する方法
が制御が容易で製造し易く、且つ充放電特性の優れたも
のが得られので好ましい。
The second method is a method in which each of lithium and silicon alone or a compound thereof is mixed at a predetermined molar ratio and is heated and synthesized in a non-oxidizing atmosphere or an atmosphere in which oxygen is regulated. . The respective compounds of lithium and silicon as starting materials include oxides, hydroxides, carbonates, salts such as nitrates or organic compounds, etc., which are heated in a non-oxidizing atmosphere to form oxides. Compound is good. In particular, the silicon lower oxide SiO y shown in the first method is used as the silicon compound, and these are mixed with lithium or a compound having lithium oxygen and heated in an inert atmosphere or vacuum. The method is preferred because it is easy to control, easy to manufacture, and obtains excellent charge / discharge characteristics.

【0015】又、これらの出発原料を水やアルコール、
グリセリン等の溶媒に溶解もしくは分散し、溶液中で均
一に混合又は/及び反応させた後、乾燥し、上記の加熱
処理を行うことも出来る。特に、水酸化リチウムの水溶
液にケイ素または上記のケイ素の低級酸化物又はそれら
の分散液もしくは水溶液を所定量加えて混合し、反応さ
せた物を乾燥脱水後、上記の加熱処理する方法に依れ
ば、より均一な生成物がより低温の加熱処理で得られる
利点がある。
Further, these starting materials may be water, alcohol,
After dissolving or dispersing in a solvent such as glycerin and uniformly mixing or / and reacting in a solution, the solution can be dried and subjected to the above heat treatment. In particular, a predetermined amount of silicon or a lower oxide of silicon or a dispersion or aqueous solution thereof is added to and mixed with an aqueous solution of lithium hydroxide, and the reacted product is dried and dehydrated, and then subjected to the above heat treatment. For example, there is an advantage that a more uniform product can be obtained by a lower temperature heat treatment.

【0016】加熱温度は、出発原料と加熱雰囲気に依っ
ても異なるが、通常400゜C以上で合成が可能であ
り、一方800゜C以上の温度ではケイ素Siと二酸化
ケイ素SiO2に不均化反応する場合があるため400
〜800゜Cの温度が好ましい。又、出発原料にケイ素
の化合物として水素を有する各種のケイ酸を用いた場合
やリチウム化合物として水酸化リチウム等を用いた場合
には、加熱処理により水素が完全には脱離せず、熱処理
後の生成物中に一部残り、リチウムと水素が共存するこ
とも可能であり、本発明に含まれる。更に、リチウムも
しくはその化合物及びケイ素もしくはその化合物と共
に、少量のナトリウム、カリウム、ルビジウム等の他の
アルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ
土類金属及び/又は鉄、ニッケル、マンガン、バナジウ
ム、チタン、鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、ホウ
素、リン等々のその他の金属または非金属元素の単体も
しくはそれらの化合物等をも加えて混合し加熱処理する
ことにより、少量のこれらのリチウム以外の金属もしく
は非金属をリチウム及びケイ素と共存させることもで
き、これらの場合も本発明に含まれる。
The heating temperature varies depending on the starting material and the heating atmosphere, but synthesis can normally be carried out at 400 ° C. or higher, while at a temperature of 800 ° C. or higher, silicon Si and silicon dioxide SiO 2 are disproportionated. 400
Temperatures of ~ 800 ° C are preferred. In addition, when various silicic acids having hydrogen as a silicon compound are used as a starting material or when lithium hydroxide or the like is used as a lithium compound, hydrogen is not completely desorbed by heat treatment, and after heat treatment, It is possible that lithium and hydrogen coexist, partly remaining in the product, and are included in the present invention. Furthermore, together with lithium or its compound and silicon or its compound, a small amount of other alkali metals such as sodium, potassium and rubidium, alkaline earth metals such as magnesium and calcium and / or iron, nickel, manganese, vanadium, titanium and lead , Aluminum, germanium, boron, phosphorus, and other metals or non-metallic elements alone or a compound thereof, and then mixed and heat-treated to reduce a small amount of these non-lithium metals or non-metals to lithium and It can coexist with silicon, and these cases are also included in the present invention.

【0017】この様にして得られたリチウムを含有する
ケイ素の低級酸化物は、これをそのままもしくは必要に
より粉砕整粒や造粒等の加工を施した後に負極活物質と
して用いることが出来るし、又、上記の第1の方法と同
様に、このリチウムを含有するケイ素の低級酸化物とリ
チウムもしくはリチウムを含有する物質との電気化学的
反応に依り、このリチウムを含有するケイ素の低級酸化
物に更にリチウムイオンを吸蔵させるか、又は逆にこの
リチウムを含有するケイ素の低級酸化物からリチウムイ
オンを放出させることにより、リチウム量を増加又は減
少させたものを負極活物質として用いても良い。
The thus obtained lithium-containing lower oxide of silicon can be used as a negative electrode active material as it is or after being subjected to processing such as pulverization and sizing or granulation as necessary. Further, as in the first method described above, the lower oxide of lithium-containing silicon is formed by an electrochemical reaction between the lower oxide of silicon containing lithium and lithium or a substance containing lithium. Further, lithium ions may be occluded, or conversely, lithium ions may be released from a lower oxide of silicon containing lithium to increase or decrease the amount of lithium, and may be used as the negative electrode active material.

【0018】この様にして得られるリチウムを含有する
ケイ素の低級酸化物LixSiOyを負極活物質として用
いる。一方正極活物質としては、前述の様にLixMn
y等の金属酸化物を用いることでリチウムイオン及び
/又はアニオンを吸蔵放出可能に出来る。本発明のリチ
ウムを含有するケイ素の酸化物、特に低級酸化物Lix
SiOyを負極活物質とする負極は、金属リチウムに対
する電極電位が低く(卑)且つ1V以下の卑な領域の充
放電容量が著しく大きいという利点を有している為、前
述の金属酸化物に対する電極電位が2V以上の高電位を
有する(貴な)活物質を用いた正極と組み合わせること
に依り、より高電圧高エネルギー密度でかつ充放電特性
の優れた二次電池が得られるという利点を有する。特
に、本発明に依るリチウムを含有するケイ素の酸化物も
しくはケイ酸塩から成る負極活物質を用いた負極と共
に、組成式がLixMnOyで示されたリチウムを含有し
層状構造を有する複合酸化物から成る正極活物質を用い
た正極とを組み合わせて用いた場合には、特に高エネル
ギー密度で充放電特性が優れるとともに過充電過放電に
依る劣化が小さくサイクル寿命の長い二次電池が得られ
るので特に好ましい。
The lithium-containing lower oxide Li x SiO y containing lithium thus obtained is used as a negative electrode active material. On the other hand, as the positive electrode active material, as described above, Li x Mn
O y or the like of the metal oxide that lithium ions and / or anions absorbing releasably be in used. The lithium-containing silicon oxide of the present invention, particularly the lower oxide Li x
A negative electrode using SiO y as a negative electrode active material has the advantages that the electrode potential with respect to metallic lithium is low (base) and the charge / discharge capacity in a low region of 1 V or less is extremely large. By combining with a positive electrode using a (noble) active material having a high electrode potential of 2 V or more, a secondary battery having higher voltage, higher energy density, and excellent charge / discharge characteristics can be obtained. . In particular, a composite oxide having a layered structure containing lithium represented by a composition formula of Li x MnO y together with a negative electrode using a negative electrode active material comprising a silicon oxide or a silicate containing lithium according to the present invention. When used in combination with a positive electrode using a positive electrode active material made of a material, a secondary battery with excellent charge / discharge characteristics, especially at high energy density, with little deterioration due to overcharge and overdischarge, and a long cycle life can be obtained. This is particularly preferred.

【0019】本発明電池の正極活物質として用いられる
マンガンMnとリチウムとの該複合酸化物LixMnOy
の好ましい製造方法は、下記の2種類の方法があげられ
るが、これらに限定はされない。
The composite oxide Li x MnO y of manganese Mn and lithium used as the positive electrode active material of the battery of the present invention
The preferred production methods include, but are not limited to, the following two methods.

【0020】第一の方法は、上記のマンガンMnと該金
属元素とリチウムLiの各々の単体又はそれらの化合物
を所定のモル比で混合し、不活性雰囲気中もしくは真空
中或いは酸素量を制御した雰囲気中で加熱して合成する
方法である。出発原料となるマンガンMnやリチウムL
iのそれぞれの化合物としては各々の酸化物、水酸化
物、もしくは炭酸塩、硝酸塩等の塩或いは有機化合物等
々の不活性雰囲気中もしくは真空中で加熱して酸化物を
生成する化合物が好ましい。加熱温度は、出発原料と加
熱雰囲気に依っても異なるが、通常400゜C以上で合
成が可能であり、好ましくは600゜C以上、よりこの
ましくは700゜Cの温度がよい。
In the first method, the above-mentioned manganese Mn and each of the above-mentioned metal element and lithium Li or their compounds are mixed at a predetermined molar ratio, and the amount of oxygen is controlled in an inert atmosphere or in a vacuum or in a vacuum. This is a method of synthesizing by heating in an atmosphere. Manganese Mn and lithium L as starting materials
As each compound of i, a compound which generates an oxide when heated in an inert atmosphere or in vacuum such as an oxide, a hydroxide, a salt such as a carbonate or a nitrate, or an organic compound is preferable. The heating temperature varies depending on the starting material and the heating atmosphere, but synthesis is usually possible at 400 ° C. or higher, preferably 600 ° C. or higher, more preferably 700 ° C.

【0021】この様にして得られるマンガンMnとリチ
ウムLiとの該複合酸化物は、これをそのままもしくは
必要により粉砕整粒や造粒等の加工を施した後に正極の
活物質として用いることができるし、又、下記の第二の
方法と同様に、このリチウムLiを含有する該複合酸化
物と金属リチウムLiもしくはリチウムを含有する物質
との電気化学反応に依り、この該複合酸化物に更にリチ
ウムイオンを吸蔵させるか、又は逆にこの該複合酸化物
からリチウムイオンを放出させることにより、リチウム
含有量を増加又は減少させたものを活物質として用いて
も良い。
The composite oxide of manganese Mn and lithium Li thus obtained can be used as an active material of a positive electrode as it is or after being subjected to processing such as pulverization and sizing as required. Further, in the same manner as in the second method described below, the composite oxide further contains lithium by an electrochemical reaction between the lithium oxide-containing composite oxide and metallic lithium Li or a substance containing lithium. An active material having a lithium content increased or decreased by absorbing ions or conversely releasing lithium ions from the composite oxide may be used as the active material.

【0022】第二の方法は、前述のマンガンと複合酸化
物MnOyとリチウムもしくはリチウムを含有する物質
との電気化学的反応により複合酸化物MnOyにリチウ
ムイオンを吸蔵させてマンガンとリチウムとの該複合酸
化物を得る方法である。この電気化学的反応に用いる為
のリチウムを含有する物質としては、例えば、前述の従
来の項で上げた正極活物質に用いられる様なリチウムイ
オンを吸蔵放出可能な物質を用いることができる。
The second method, the electrochemical reaction by by occluding lithium ions in the compound oxide MnO y manganese and lithium and substances containing composite oxide MnO y and lithium or lithium and the aforementioned manganese This is a method for obtaining the composite oxide. As the substance containing lithium to be used in this electrochemical reaction, for example, a substance capable of inserting and extracting lithium ions as used in the positive electrode active material described in the above-mentioned conventional section can be used.

【0023】この様な、マンガンの複合酸化物MnOy
への電気化学的反応によるリチウムイオンの吸蔵は、電
池組立後電池内で、又は電池製造工程の途上に於いて電
池内もしくは電池外で行うことができ、具体的には次の
ようにして行うことが出来る。即ち、(1)マンガンと
複合酸化物MnOy又はそれらと導電剤及び結着剤等と
の混合合剤を所定形状に成形したものを一方の電極(作
用極)とし、金属リチウム又はリチウムを含有する物質
をもう一方の電極(対極)としてリチウムイオン導電性
の非水電解質に接して両電極を対向させて電気化学セル
を構成し、作用極がカソード反応をする方向に適当な電
流で通電もしくは放電し電気化学的にリチウムイオンを
該複合酸化物に吸蔵させる方法。得られた該作用極をそ
のまま活物質として用いて非水電解質二次電池を構成す
る。(2)マンガンとの複合酸化物MnOy又はそれら
と導電剤及び結着剤等との混合合剤を所定形状に成形
し、これにリチウムもしくはリチウムの合金等を圧着も
しくは接触させて積層したものを電極として非水電解質
二次電池に組み込む。電池内でこの積層電極が電解質に
触れることにより一種の局部電池を形成し自己放電し電
気化学的にリチウムが該複合酸化物に吸蔵される方法。
(3)マンガンの複合酸化物MnOyを一方の電極の活
物質とし、もう一方の電極にリチウムを含有しリチウム
イオンを吸蔵放出可能な物質として用いた非水電解質二
次電池を構成する。電池として使用時に充電もしくは放
電を行うことにより該複合酸化物にリチウムイオンが吸
蔵される方法。
Such a manganese composite oxide MnO y
The occlusion of lithium ions by electrochemical reaction into the battery can be performed in the battery after the battery is assembled, or in or outside the battery in the course of the battery manufacturing process, and specifically, performed as follows. I can do it. That is, (1) a manganese complex oxide MnO y or one electrode that mixed mixture was molded into a predetermined shape thereof with a conductive agent and a binder, and the like (working electrode), containing the metal lithium or lithium The other electrode (counter electrode) is in contact with a lithium ion conductive non-aqueous electrolyte as the other electrode (counter electrode) to make both electrodes face each other to form an electrochemical cell. A method of discharging and electrochemically inserting lithium ions into the composite oxide. A non-aqueous electrolyte secondary battery is constructed using the working electrode obtained as it is as an active material. (2) those composite oxide MnO y or their conductive agent and manganese and mixtures mixture of binder, and the like and molded into a predetermined shape, and laminated thereto by crimping or contact with lithium or alloys of lithium As an electrode in a non-aqueous electrolyte secondary battery. A method in which the laminated electrode contacts the electrolyte in the battery to form a kind of local battery, self-discharges, and electrochemically occludes lithium in the composite oxide.
(3) The composite oxide MnO y of manganese as an active material of one electrode, constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery using the lithium ion containing lithium to the other electrode as capable of absorbing and releasing material. A method in which lithium ions are occluded in the composite oxide by charging or discharging during use as a battery.

【0024】この様にして得られる、マンガンMnとリ
チウムLiとの複合酸化物LixMnOyを正極の活物質
として用いる。一方、本発明のセパレータとしては、前
述の[発明が解決しようとする課題]の項で上げたよう
にイオン透過性に優れ、高い強度を持ち、薄くかつ絶縁
性に優れ、耐熱性にも優れたセパレータとして、重量が
70g/m2、厚さが0.21mm、透気度が17se
c、引張り強度が500g/15mm幅(以上)、加熱減
量10%のガラス繊維を用いる。
The composite oxide Li x MnO y of manganese Mn and lithium Li thus obtained is used as the active material of the positive electrode. On the other hand, the separator of the present invention has excellent ion permeability, high strength, thinness, excellent insulation, and excellent heat resistance, as described in the section of [Problems to be Solved by the Invention]. As a separator, the weight is 70 g / m 2 , the thickness is 0.21 mm, and the air permeability is 17 sec.
c, Glass fiber having a tensile strength of 500 g / 15 mm width (or more) and a loss on heating of 10% is used.

【0025】本発明の電池は上記に示した負極と正極と
セパレータとで構成される。この様にして得られる、負
極と正極と本発明のセパレータに電解液を組み合わせて
用いた場合には、特に高エネルギー密度で充放電特性が
優れるとともに過充電過放電に依る劣化が小さくサイク
ル寿命の長い二次電池が得られるので特に好ましい。
The battery of the present invention comprises the above-described negative electrode, positive electrode, and separator. When the negative electrode, the positive electrode, and the separator of the present invention obtained in this manner are used in combination with the electrolytic solution, the charge / discharge characteristics are particularly excellent at a high energy density, and the deterioration due to overcharge and overdischarge is small and the cycle life is short. It is particularly preferable because a long secondary battery can be obtained.

【0026】電解質としては、γ−ブチロラクトン、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、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、メチルフォーメイト、1,2−ジメトキシエ
タン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジメチルフ
ォルムアミド等の有機溶媒の単独又は混合溶媒に支持電
解質としてLiClO4,LiPF6,LiBF4,Li
CF3SO3等のリチウムイオン解離性塩を溶解した非水
(有機)電解液、ポリエチレンオキシドやポリフォスフ
ァゼン架橋体等の高分子に前記リチウム塩を固溶させた
高分子固体電解質あるいはLi3N,LiI等の無機固
体電解質等々のリチウムイオン導電性の非水電解質ある
いはエチレンカーボネート(EC)を含有する非水電解
液を用いることが出来る。ECは凝固点が高いため、電
解液の全溶媒に対して体積比で80%以下にする事が望
ましい。また、ECは高粘度溶媒であるので、よりイオ
ン導電性を高め、さらに安定化するために式1で表され
るR・R’型アルキルカーボネート(R=R’も含む)
をも含有する事が望ましい。R及びR’はCn2n+ 1
示されるアルキル基で、n=1、2、3、4、5の場合
に特にイオン導電性が高く、低粘度であり好ましい。中
でも、式1中のR及びR’がメチル基(n=1)やエチ
ル基(n=2)である、ジメチルカーボネート(DM
C)、ジエチルカーボネート(DEC)やメチルエチル
カーボネート等がより好ましい。さらに、ECと式1で
表されるR・R’型アルキルカーボネートで該電解液の
溶媒を構成する事が望ましく、ECとR・R’型アルキ
ルカーボネートの混合比が体積比約1:1においてイオ
ン導電率が最大となるため、混合比は体積比約3:1〜
1:3とすることが特に好ましい。また、電解液中の支
持電解質としては前述した通り、溶媒中でLi+イオン
を解離する塩で負極・正極と直接化学反応しないもので
あれば良いが、例えばLiClO4,LiPF6,LiB
4,LiCF3SO 3、Li(CF3SO22N等が良
い。
As the electrolyte, γ-butyrolactone,
Propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene
Carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate
Bonate, methylformate, 1,2-dimethoxye
Tan, tetrahydrofuran, dioxolan, dimethyl
Organic solvent such as formamide alone or mixed solvent
LiClO as decompositionFour, LiPF6, LiBFFour, Li
CFThreeSOThreeNon-aqueous solution containing lithium ion dissociable salts such as
(Organic) electrolyte, polyethylene oxide or polyphosph
The lithium salt was dissolved in a polymer such as a crosslinked azene.
Polymer solid electrolyte or LiThreeInorganic solids such as N and LiI
Lithium ion conductive non-aqueous electrolyte such as body electrolyte
Or non-aqueous electrolysis containing ethylene carbonate (EC)
Liquid can be used. EC has a high freezing point,
It is expected that the volume ratio should be 80% or less based on the total solvent of the solution.
Good. Also, since EC is a high viscosity solvent,
Equation 1 is used to increase conductivity and further stabilize
R · R′-type alkyl carbonate (including R = R ′)
It is also desirable to contain R and R 'are CnH2n + 1so
In the case where n = 1, 2, 3, 4, 5
In particular, ionic conductivity is particularly high and low viscosity is preferable. During ~
However, R and R 'in Formula 1 are methyl groups (n = 1) or ethyl.
Dimethyl carbonate (DM)
C), diethyl carbonate (DEC) or methyl ethyl
Carbonate and the like are more preferred. In addition, EC and Equation 1
R & R'-type alkyl carbonate represented by
It is desirable to constitute a solvent, and EC and R-R'-type alkyl
When the mixing ratio of the carbonate is about 1: 1 by volume,
The mixing ratio is about 3: 1 to 1% by volume because
It is particularly preferred that the ratio be 1: 3. In addition, the support in the electrolyte
As described above, Li + ion in the solvent
Is a salt that does not directly react with the anode / cathode.
It is good, but for example, LiClOFour, LiPF6, LiB
FFour, LiCFThreeSO Three, Li (CFThreeSOTwo)TwoN etc. are good
No.

【0027】図1は、本発明に依る非水電解質二次電池
の活物質の充放電特性評価に用いたテストセルの一例を
示す断面図である。図において、1は負極端子を兼ねる
負極ケースであり、外側片面をNiメッキしたステンレ
ス鋼製の板を絞り加工したものである。3は負極ペレッ
トであり、その負極ペレット上に所定厚みのリチウムフ
ォイルを円形に打ち抜いたものを圧着し、2は炭素を含
む導電性接着剤からなる作用極集電体であり、負極5と
負極ケース1とを接着し電気的に接続していて、これら
を負極ユニットとした。7は外側片面をNiメッキした
ステンレス鋼製の正極ケースであり、正極端子を兼ねて
いる。5は正極ペレットであり、6は炭素を含む導電性
接着剤からなる作用極集電体であり、正極5と正極ケー
ス7とを接着し電気的に接続していて、これらを正極ユ
ニットとした。4はガラス繊維材からなるセパレータで
あり、電解液9が含浸されている。8はポリプロピレン
を主体とするガスケットであり、負極ケース1と正極ケ
ース7の間に介在し、負極と正極との間の電気的絶縁性
を保つと同時に、正極ケース開口縁が内側に折り曲げら
れカシメられることに依って、電池内容物を密封、封止
している。電解質はエチレンカーボネートとエチルメチ
ルカーボネートの体積比1:1混合溶媒に六フッ化燐酸
リチウムLiPF6を1モル/l溶解したものを用い
た。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a test cell used for evaluating the charge / discharge characteristics of the active material of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a negative electrode case also serving as a negative electrode terminal, which is formed by drawing a stainless steel plate having one outer surface Ni-plated. Reference numeral 3 denotes a negative electrode pellet, a circularly punched lithium foil having a predetermined thickness is pressed on the negative electrode pellet, and 2 is a working electrode current collector made of a conductive adhesive containing carbon. The case 1 was bonded and electrically connected, and these were used as a negative electrode unit. Reference numeral 7 denotes a stainless steel positive electrode case in which one outer surface is Ni-plated, and also serves as a positive electrode terminal. Reference numeral 5 denotes a positive electrode pellet, 6 denotes a working electrode current collector made of a conductive adhesive containing carbon, and bonds and electrically connects the positive electrode 5 and the positive electrode case 7 to form a positive electrode unit. . Reference numeral 4 denotes a separator made of a glass fiber material, which is impregnated with an electrolyte 9. Reference numeral 8 denotes a gasket mainly composed of polypropylene, which is interposed between the negative electrode case 1 and the positive electrode case 7 to maintain the electrical insulation between the negative electrode and the positive electrode, and at the same time, the opening edge of the positive electrode case is bent inward and caulked. The battery contents are hermetically sealed. The electrolyte used was one in which lithium hexafluorophosphate LiPF 6 was dissolved at 1 mol / l in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate at a volume ratio of 1: 1.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明は、リチウムを含有するケ
イ素の酸化物もしくはケイ酸塩と電子導電性の粉末状の
炭素と樹脂結着剤からなる負極と、遷移金属を構成元素
として含む金属酸化物を活物質とする正極と、セパレー
タとしてガラス繊維を用いることを提起するものであ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to a negative electrode comprising lithium-containing silicon oxide or silicate, electronically conductive carbon powder and a resin binder, and a metal containing a transition metal as a constituent element. The present invention proposes to use a positive electrode using an oxide as an active material and glass fiber as a separator.

【0029】<負極>本発明のリチウム二次電池で用い
る負極には、リチウム又はリチウムを吸蔵放出可能な物
質を用いる。例えば、リチウム金属、リチウム/ケイ
素、リチウム/ケイ素酸化物、電気化学的にリチウムイ
オンを吸蔵放出する炭素系材料等が例示される。
<Negative Electrode> For the negative electrode used in the lithium secondary battery of the present invention, lithium or a substance capable of inserting and extracting lithium is used. For example, lithium metal, lithium / silicon, lithium / silicon oxide, and a carbon-based material electrochemically absorbing and releasing lithium ions are exemplified.

【0030】負極活物質としては、リチウム、リチウム
合金またはリチウムイオンの吸蔵および放出が可能な炭
素材料が利用されている。これらの電池系の中で、リチ
ウムやリチウム合金を負極活物質として利用した場合に
は、サイクル数を繰り返すことによって、リチウムの溶
解、析出反応が繰り返され、やがて針状のデンドライト
リチウムが形成され、隔膜の貫通による短絡、集電体か
らの離脱による容量劣化、あるいは電解液との反応によ
る容量劣化等の問題があった。そのため、これらのデン
ドライトの形成を根本的に排除する目的で、リチウムイ
オンの吸蔵、放出が可能な炭素材料を負極活物質に利用
する検討がなされ、一部実用化されている。
As the negative electrode active material, lithium, lithium alloy or a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions is used. In these battery systems, when lithium or a lithium alloy is used as a negative electrode active material, by repeating the cycle number, the dissolution and precipitation reaction of lithium is repeated, and eventually needle-like dendritic lithium is formed, There have been problems such as short circuit due to penetration of the diaphragm, capacity deterioration due to detachment from the current collector, and capacity deterioration due to reaction with the electrolyte. Therefore, for the purpose of fundamentally eliminating the formation of these dendrites, the use of a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material has been studied, and some of them have been put to practical use.

【0031】負極を構成するケイ素粉末は、粉砕やによ
り作製したものを用いることができる。また、ケイ素を
電池組立後電池内で、または電池製造工程の途上の電池
内もしくは電池外で、ケイ素の酸化物とリチウムもしく
はリチウムを含有する物質との電気化学的反応に依り還
元したものを用いることも有効な手段である。負極原料
としては、ケイ素とケイ素酸化物を混合して用いても一
向にかまわない。
As the silicon powder constituting the negative electrode, one prepared by pulverization or the like can be used. In addition, silicon that is reduced by electrochemical reaction between silicon oxide and lithium or a substance containing lithium in the battery after battery assembly or in or outside the battery during the battery manufacturing process is used. This is also an effective means. As the negative electrode raw material, a mixture of silicon and silicon oxide may be used.

【0032】本発明のケイ素粉末に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II
−B族に属する元素)や周期律表第IV−B族の元素、
アルカリ金属(周期律表のI−A、第II−Aの元素)
やP、Cl、Br、I、Fを含ませケイ素合金粉末とす
ることもできる。添加する化合物の量は0〜20モル%
が好ましい。
Various compounds can be included in the silicon powder of the present invention. For example, transition metals (fourth of the periodic table,
5th and 6th period elements from groups III-A to II
An element belonging to Group B), an element belonging to Group IV-B of the Periodic Table,
Alkali metal (elements IA and II-A of the periodic table)
Alternatively, P, Cl, Br, I, and F may be included to form a silicon alloy powder. The amount of the compound to be added is 0 to 20 mol%
Is preferred.

【0033】ケイ素を用いた場合負極でのリチウム挿入
の当量は2〜4.5当量がよい。SiOを用いた場合は
2.5〜6.5当量がよい。本発明のケイ素またはケイ
素の酸化物にリチウムをドープする物質としては、リチ
ウム金属、リチウム合金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などが
ある。上記リチウム金属やリチウム合金の併用目的は、
ケイ素の酸化物を還元したり、リチウムを電池内ですず
にドープさせるためのものである。
When silicon is used, the equivalent of lithium insertion at the negative electrode is preferably 2 to 4.5 equivalents. When SiO is used, 2.5 to 6.5 equivalents are preferred. Examples of the substance of the present invention for doping silicon or silicon oxide with lithium include lithium metal, lithium alloy, and the like, and calcined carbonaceous compounds capable of inserting and extracting lithium ions or lithium metal. The purpose of using the above lithium metal or lithium alloy together is
The purpose is to reduce silicon oxide and dope lithium in the battery.

【0034】<正極>正極物質の具体例としては、アル
カリ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲン
(硫化鉄、二硫化チタン、二硫化モリブデンなど)など
の無機化合物、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、
ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリピロー
ル、ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジスルフィド
結合を有する架橋高分子、塩化チオニルなど、通常の二
次電池において用いられる正極を挙げることができる。
これらの中で、リチウム塩を含む非水電解液を用いた二
次電池の場合には、コバルト、マンガン、モリブデン、
バナジウム、クロム、鉄、銅、チタンなどの遷移金属酸
化物や遷移金属カルコゲンが好ましく用いられる。Li
CoO2 、LiNiO2 は、電圧が高く、エネルギー密
度も大きいために、最も好ましく使用される。
<Positive Electrode> Specific examples of the positive electrode material include inorganic compounds such as transition metal oxides containing alkali metals and transition metal chalcogens (iron sulfide, titanium disulfide, molybdenum disulfide, etc.), polyacetylene, polyparaphenylene, and the like.
Examples of the positive electrode used in ordinary secondary batteries include conjugated polymers such as polyphenylenevinylene, polyaniline, polypyrrole, and polythiophene, crosslinked polymers having disulfide bonds, and thionyl chloride.
Among these, in the case of a secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, cobalt, manganese, molybdenum,
Transition metal oxides such as vanadium, chromium, iron, copper, and titanium, and transition metal chalcogens are preferably used. Li
CoO 2 and LiNiO 2 are most preferably used because of their high voltage and high energy density.

【0035】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。
本発明で用いられる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Mn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IIAの元素)、及びまたはAl、G
a、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、
Bなどを混合してもよい。混合量は遷移金属に対して0
〜30モル%が好ましい。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(ここで遷移金属と
は、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、
Wから選ばれる少なくとも1種)の合計のモル比が0.
2〜3.0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特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(ここで遷移金属とは、V、Cr、Mn、F
e、Co、Niから選ばれる少なくとも1種)の合計の
モル比が0.2〜3.0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特に好ましいリチウ
ム含有遷移金属酸化物正極活物質とは、LixMnOy
(ここでは主として、Mnを含む遷移金属)、x=0.
2〜1.2、y=1.4〜3)であることが好ましい。
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。
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 is particularly preferably a lithium-containing transition metal oxide.
As a preferable lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention, an oxide containing lithium-containing Mn is exemplified. Alkali metals other than lithium (elements IA and IIA of the periodic table) and / or Al, G
a, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P,
B or the like may be mixed. The mixing amount is 0 with respect to the transition metal.
~ 30 mol% is preferred. More preferred lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention,
Lithium compound / transition metal compound (here, transition metal is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo,
W) is a total molar ratio of 0.1.
It is preferable to mix and synthesize so as to be 2 to 3.0. Particularly preferred lithium-containing transition metal oxide positive electrode active materials used in the present invention include lithium compounds / transition metal compounds (where transition metals are V, Cr, Mn, F
It is preferable to mix and synthesize such that the total molar ratio of at least one selected from e, Co, and Ni) is 0.2 to 3.0. Particularly preferred lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention is Li x MnO y
(Here, a transition metal mainly containing Mn), x = 0.
2 to 1.2, y = 1.4 to 3).
Here, the above-mentioned x value is a value before the start of charge / discharge, and increases / decreases due to charge / discharge.

【0036】本発明の正極活物質は一種以上の遷移金属
元素、典型元素、希土類元素を含んで、複合金属酸化物
または混合物としてを形成して良い。特に好ましいドー
パントはP,Co,Ni,Ti,V,Zr,Nb,M
o,W,Fe,Crなどである。本発明で用いる正極活
物質の平均粒子サイズは、500μm以下が好ましく、
より好ましくは100μm以下、特に50〜0.1μm
が良い。活物質の形態は、平均粒径0.1ミクロン以上
2.5ミクロン以下の一次粒子が集合して成る平均粒径
1ミクロン以上20ミクロン以下の一次粒子集合体から
なることが好ましく、特に好ましくは、平均粒径0.1
ミクロン以上2.5ミクロン以下の一次粒子が集合して
成る平均粒径3.5ミクロン以上9.5ミクロン以下の
一次粒子集合体からなることが好ましい。更に、上記一
次粒子集合体において全体積の80%以上が粒径1ミク
ロン以上15ミクロン以下であることが好ましく、更に
好ましくは全体積の85%以上であり、更に好ましく全
体積の90%以上である。比表面積は0.05〜100
2/gが好ましく、より好ましくは0.1〜50m2
g、特に0.1〜30m2/gが良い。
The positive electrode active material of the present invention may contain one or more transition metal elements, typical elements, and rare earth elements to form a composite metal oxide or a mixture. Particularly preferred dopants are P, Co, Ni, Ti, V, Zr, Nb, M
o, W, Fe, Cr and the like. The average particle size of the positive electrode active material used in the present invention is preferably 500 μm or less,
More preferably 100 μm or less, especially 50 to 0.1 μm
Is good. The form of the active material is preferably a primary particle aggregate having an average particle diameter of 1 μm to 20 μm, in which primary particles having an average particle diameter of 0.1 μm or more and 2.5 μm or less are aggregated, and particularly preferably. , Average particle size 0.1
It is preferable to form a primary particle aggregate having an average particle size of 3.5 μm to 9.5 μm in which primary particles having a size of not less than 2.5 μm and not more than 2.5 μm are aggregated. Further, it is preferable that 80% or more of the total volume of the primary particle aggregate has a particle size of 1 micron or more and 15 microns or less, more preferably 85% or more of the total volume, and still more preferably 90% or more of the total volume. is there. Specific surface area is 0.05-100
m 2 / g, more preferably 0.1 to 50 m 2 /
g, especially 0.1 to 30 m 2 / g.

【0037】また、本発明の正極活物質は2種類以上を
混合して用いることもできる。使用する電圧範囲を変え
たり、容量の残量を電圧により検出する場合に応用でき
る。 <電極形状・形成方法>電極形状は、目的とする電池に
より、板状、フィルム状、円柱状、あるいは、金属箔上
に成形するなど、種々の形状をとることが出来る。上記
炭素繊維と電極板を一体化する方法も特に限定されるも
のではないが、例えば、まず、炭素繊維を一軸方向に引
きそろえることによりシート状にし、ロールプレス等に
よってシート状となった炭素繊維を金属箔に圧着する方
法、また、結着剤を用いてシート状となった炭素繊維を
金属箔に接着する方法等がある。
Further, two or more kinds of the positive electrode active materials of the present invention can be used as a mixture. The present invention can be applied to a case where the voltage range to be used is changed or the remaining capacity is detected by the voltage. <Electrode Shape / Forming Method> The electrode shape can take various shapes such as a plate shape, a film shape, a column shape, or a shape formed on a metal foil, depending on a target battery. The method of integrating the carbon fiber and the electrode plate is not particularly limited. For example, first, the carbon fiber is formed into a sheet by uniaxially aligning the carbon fiber, and the carbon fiber formed into a sheet by a roll press or the like. And a method of bonding sheet-like carbon fibers to the metal foil using a binder.

【0038】<セパレータ>従来のセパレーターは、電
解液或は電極活物質等に対し、耐久性のある連通気孔を
有する電子伝導性のない多孔体であり、ポリエチレン或
はポリプロピレン等からなる布、不織布或は多孔性絶縁
膜が用いられる。セパレーターの孔径は、一般に電池用
として用いられる。
<Separator> A conventional separator is a porous material having a continuous air-permeable hole having no electron conductivity with respect to an electrolytic solution or an electrode active material, and is made of a cloth or nonwoven cloth made of polyethylene or polypropylene. Alternatively, a porous insulating film is used. The pore size of the separator is generally used for batteries.

【0039】本発明で用いるセパレータは、織布状、不
織布状或いは多孔体であるガラス繊維であり重量が60
〜80g/m2、厚さが0.10〜0.30mm、透気度が
10〜25sec、引張り強度が400g以上/15mm
幅、加熱減量5〜15%、の範囲の材料が好ましい。セ
パレータは電池ケース内に実用上問題が生じないように
固定される。
The separator used in the present invention is a glass fiber in the form of a woven fabric, a nonwoven fabric or a porous material, and has a weight of 60%.
To 80 g / m 2, a thickness of 0.10 to 0.30 mm, air permeability of 10~25Sec, tensile strength 400g or more / 15 mm
Materials having a width and a loss on heating of 5 to 15% are preferred. The separator is fixed in the battery case so as not to cause a practical problem.

【0040】<導電剤>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。導電剤の種類
は特に限定されず、金属粉末でもよいが、炭素系のもの
が特に好ましい。炭素材料はもっとも一般的で、天然黒
鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など)、人工黒
鉛、カーボンブラック、チャンネルブラック、サーマル
ブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、
ケッチェンブラック、炭素繊維等が使われる。また、金
属では、銅、ニッケル、銀等の金属粉、金属繊維が用い
られる。導電性高分子も使用される。混合比は活物質の
電気伝導度、電極形状等により異なるが、活物質に対し
て2〜40%加えるのが適当である。
<Conductive Agent> A conductive agent, a binder, a filler, and the like can be added to the electrode mixture. The type of the conductive agent is not particularly limited, and may be a metal powder, but a carbon-based material is particularly preferable. The most common carbon materials are natural graphite (scale graphite, flake graphite, earth graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, channel black, thermal black, furnace black, acetylene black,
Ketjen black, carbon fiber, etc. are used. As the metal, metal powder such as copper, nickel, and silver, and metal fibers are used. Conducting polymers are also used. The mixing ratio varies depending on the electric conductivity of the active material, the shape of the electrode, and the like, but it is appropriate to add 2 to 40% to the active material.

【0041】<結着剤>結着剤は、電解液に不溶のもの
が好ましいが特に限定されるもではない。通常、ポリア
クリル酸およびポリアクリル酸中和物、ポリビニルアル
コール、カルボキシメチルセルロース、でんぷん、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、ポリフッ化ビニリデ
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E
PDM、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、ポリイミド、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂などの多糖類、熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂、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。 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
い。特に、リチウムの吸蔵量が大きい活物質に用いる場
合は充放電により構造変化や体積変化を伴うため多めの
5〜40重量%が好ましい。
<Binder> The binder is preferably insoluble in the electrolytic solution, but is not particularly limited. Usually, polyacrylic acid and neutralized polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene -Propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated E
PDM, styrene butadiene rubber, polybutadiene, fluoro rubber, polyethylene oxide, polyimide, epoxy resin, polysaccharides such as phenol resin, thermoplastic resin,
A thermosetting resin, a polymer having rubber elasticity, or the like is used as one type or a mixture thereof. The amount of the binder added is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight. In particular, when the active material is used for an active material having a large lithium storage capacity, a large amount of 5 to 40% by weight is preferable because a structural change and a volume change are caused by charge and discharge.

【0042】<フィラー>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。
<Filler> As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the constructed battery can be used. Usually, fibers such as olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. The amount of the filler added is not particularly limited, but is preferably 0 to 30% by weight.

【0043】<電解液>電解液は、特に限定されること
なく従来の非水二次電池に用いられている有機溶媒が用
いられる。上記有機溶媒には、環状エステル類、鎖状エ
ステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類等が用いら
れ、具体的には、プロピレンカーボネート(PC)、エ
チレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート
(BC)、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、γ−
ブチロラクトン(γBL)、2メチル‐γ‐ブチロラク
トン、アセチル‐γ‐ブチロラクトン、γ‐バレロラク
トン、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,2‐
エトキシエタン、ジエチルエーテル、エチレングリコー
ルジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキ
ルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテ
ル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、ジ
プロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メ
チルブチルカーボネート、メチルプロピルカーボネー
ト、エチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボ
ネート、ブチルプロピルカーボネート、プロピオン酸ア
ルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸ア
ルキルエステル、テトラヒドロフラン(THF)、アル
キルテトラヒドロフラン、ジアルキルアルキルテトラヒ
ドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコ
キシテトラヒドロフラン、1,3‐ジオキソラン、アル
キル‐1,3‐ジオキソラン、1,4‐ジオキソラン、
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などの有機溶
媒およびこれらの誘導体や混合物などが好ましく用いら
れる。
<Electrolyte> The electrolyte is not particularly limited, and an organic solvent used in a conventional nonaqueous secondary battery is used. As the organic solvent, cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, chain ethers, and the like are used. Specifically, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC) , Vinylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), γ-
Butyrolactone (γBL), 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-
Ethoxyethane, diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, tetraethylene glycol dialkyl ether, dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl butyl carbonate, ethyl propyl carbonate Butylpropyl carbonate, alkyl propionate, dialkyl malonate, alkyl acetate, tetrahydrofuran (THF), alkyltetrahydrofuran, dialkylalkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolan, alkyl-1,3- Geo SORUN, 1,4-dioxolane,
2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolan, formamide, dimethylformamide, dioxolan, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate,
Organic solvents such as ethyl propionate and phosphoric acid triester, and derivatives and mixtures thereof are preferably used.

【0044】溶媒の還元分解反応を抑える観点から、炭
酸ガス(CO2)を溶解した電解液を用いると、容量と
サイクル寿命の向上に効果的である。前記混合溶媒(非
水溶媒)中に存在する主な不純物としては、水分と、有
機過酸化物(例えばグリコール類、アルコール類、カル
ボン酸類)などが挙げられる。前記各不純物は、黒鉛化
物の表面に絶縁性の被膜を形成し、電極の界面抵抗を増
大させるものと考えられる。したがって、サイクル寿命
や容量の低下に影響を与える恐れがある。また高温(6
0℃以上)貯蔵時の自己放電も増大する恐れがある。こ
のようなことから、非水溶媒を含む電解液においては前
記不純物はできるだけ低減されることが好ましい。具体
的には、水分は50ppm以下、有機過酸化物は100
0ppm以下であることが好ましい <固体電解質>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。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ー、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ー、リン
酸エステルポリマー等が有効である。 無機と有機固体
電解質を併用する方法も知られている。
From the viewpoint of suppressing the reductive decomposition reaction of the solvent, use of an electrolytic solution in which carbon dioxide (CO 2 ) is dissolved is effective in improving the capacity and cycle life. Main impurities present in the mixed solvent (non-aqueous solvent) include water and organic peroxides (eg, glycols, alcohols, carboxylic acids). It is considered that each of the impurities forms an insulating film on the surface of the graphitized material and increases the interfacial resistance of the electrode. Therefore, there is a possibility that the cycle life and capacity may be reduced. In addition, high temperature (6
(0 ° C. or higher) Self-discharge during storage may increase. For this reason, it is preferable that the impurities be reduced as much as possible in the electrolytic solution containing the non-aqueous solvent. Specifically, the water content is 50 ppm or less, and the organic peroxide content is 100 ppm.
It is preferably 0 ppm or less <Solid electrolyte> In addition to the electrolytic solution, the following solid electrolyte can be used. Solid electrolytes are classified into inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes. Well-known inorganic solid electrolytes include nitrides, halides, and oxyacid salts of Li. As the organic solid electrolyte, a polyethylene oxide derivative or a polymer containing the derivative, a polypropylene oxide derivative or a polymer containing the derivative, a phosphate polymer, or the like is effective. A method using both an inorganic and an organic solid electrolyte is also known.

【0045】<導電塩>電解液に含まれる電解質として
は、アルカリ金属、特にリチウムのハロゲン化物、過塩
素酸塩、チオシアン塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、
砒素フッ化塩、アルミニウムフッ化塩、トリフルオロメ
チル硫酸塩などが好ましく用いられる。支持塩としては
過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リ
チウム(LiPF6)、ホウフッ化リチウム(LiB
4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフ
ルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビ
ストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[Li
N(CF3SO22]などのリチウム塩(電解質)など
の1種以上の塩を用いることができる。非水溶媒に対す
る溶解量は、0.5〜3.0モル/1とすることが望ま
しい。
<Conductive Salt> Examples of the electrolyte contained in the electrolytic solution include alkali metal, especially lithium halide, perchlorate, thiocyanate, borofluoride, and phosphorus fluoride.
Arsenic fluoride, aluminum fluoride, trifluoromethyl sulfate and the like are preferably used. As the supporting salt, lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borofluoride (LiB
F 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [Li
One or more salts such as lithium salts (electrolytes) such as N (CF 3 SO 2 ) 2 ] can be used. The amount dissolved in the non-aqueous solvent is desirably 0.5 to 3.0 mol / 1.

【0046】特に、EC、DECおよびLiClO4
含むものは高温保存での膨らみが少なく、γ−BL、E
C、DMEとLiClO4を含むものは、内部抵抗が小
さくサイクル特性が良好であった。EC,EMCにLi
PF6を加えたものもおよびPC,EC,DMEにLi
ClO4を加えたものも内部抵抗が小さくサイクル特性
が良好であった。
In particular, those containing EC, DEC and LiClO 4 have little swelling at high temperature storage, and
Those containing C, DME and LiClO 4 had low internal resistance and good cycle characteristics. Li for EC and EMC
PF 6 plus PC, EC, DME with Li
The sample to which ClO 4 was added also had low internal resistance and good cycle characteristics.

【0047】<電解液添加剤>また、放電や充放電特性
を改良する目的で、添加物を加えてもよい。活物質に直
接添加してもよいが、電解液に添加する方法がもっとも
一般的である。例えば、トルエン、ピリジン(特開昭4
9−108,525)、トリエチルフォスファイト(特
開昭47−4,376)、トリエタノ−ルアミン(特開
昭52−72,425)、環状エ−テル(特開昭57−
152,684)、エチレンジアミン(特開昭58−8
7,777)、n−グライム(特開昭58−87,77
8)、ヘキサリン酸トリアミド(特開昭58−87,7
79)、ニトロベンゼン誘導体(特開昭58−214,
281)、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59−154,778)、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。
<Electrolyte Additive> An additive may be added for the purpose of improving discharge and charge / discharge characteristics. Although it may be added directly to the active material, the most common method is to add it to the electrolytic solution. For example, toluene, pyridine (Japanese Unexamined Patent Publication No.
9-108, 525), triethylphosphite (JP-A-47-4,376), triethanolamine (JP-A-52-72,425), and cyclic ether (JP-A-57-425).
152,684), ethylenediamine (JP-A-58-8)
7,777), n-glyme (JP-A-58-87,77)
8), hexaphosphoric acid triamide (JP-A-58-877)
79), nitrobenzene derivatives (JP-A-58-214,
281), sulfur (JP-A-59-8,280), quinone imine dye (JP-A-59-68,184), N-substituted oxazolidinone and N, N'-substituted imidazolidinone (JP-A-59-154, 778), ethylene glycol dialkyl ether (JP-A-59-205,167), quaternary ammonium salts (JP-A-60-30,065), polyethylene glycol (JP-A-60-41,773), Pilo
(JP-A-60-79,677), 2-methoxyethanol (JP-A-60-89,075), AlCl3 (JP-A-61-88,466), a conductive polymer-electrode active material monomer -(JP-A-61-161,673), triethylene phosphoramide (JP-A-61,208,758), trialkylphosphine (JP-A-62-80,976),
Morpholine (JP-A-62-80977), aryl compounds having a carbonyl group (JP-A-62-8667)
3), hexamethylphosphoric triamide and 4-alkylmorpholine (JP-A-62-217575), bicyclic tertiary amine (JP-A-62-217578), oil (JP-A-62-217578) -287,580), quaternary phosphonium salts (JP-A-63-121268), tertiary sulfonium salts (JP-A-63-121269) and the like.

【0048】<不燃性耐高温添加剤>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) 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
ーやニトロメタン(特開昭48−36,633)、電解
液(特開昭57−124,870)を含ませる方法が知
られている。
<Non-flammable High Temperature Additive> A halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride chloride can be contained in the electrolyte to make the electrolyte non-flammable. (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 48-36,632) Further, in order to provide suitability for high-temperature storage, an electrolytic solution can contain carbon dioxide. (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 59-134,567) The mixture of the positive electrode and the negative electrode may contain an electrolytic solution or an electrolyte. For example, a method is known in which the ionic conductive polymer, nitromethane (JP-A-48-36,633), and an electrolytic solution (JP-A-57-124,870) are included.

【0049】<正極の表面改質>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55−163,77
9)したり、キレ−ト化剤で処理(特開昭55−16
3,780)、導電性高分子(特開昭58−163,1
88、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ーやポリアセ
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。
<Surface Modification of Positive Electrode> The surface of the positive electrode active material can be modified. For example, the surface of a metal oxide is treated with an esterifying agent (JP-A-55-16377).
9) or treatment with a chelating agent (JP-A-55-16)
3,780), a conductive polymer (JP-A-58-1631,1).
88, 59-14, 274) and polyethylene oxide (JP-A-60-97,561). Further, the surface of the negative electrode active material can be modified. For example, it is possible to provide an ion-conductive polymer or a polyacetylene layer (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-111,276), or to perform treatment with LiCl (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-142,771).

【0050】<集電体>電極活物質の集電体としては、
電気抵抗の小さい金属板または金属箔が好まれる。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、タングステン、金、白金、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
が用いられる。ステンレス鋼は二相ステンレスが腐食に
対して有効である。コイン、ボタン電池の場合は電池の
外部になる方にニッケルめっきすることが行われる。処
理の方法としては、湿式めっき、乾式めっき、CVD、
PVD、圧着によるクラッド化、塗布等がある。
<Current Collector> As the current collector of the electrode active material,
A metal plate or a metal foil having low electric resistance is preferred. For example, for the positive electrode, in addition to materials such as stainless steel, nickel, aluminum, titanium, tungsten, gold, platinum, and calcined carbon, those obtained by treating the surface of aluminum or stainless steel with carbon, nickel, titanium, or silver are used. Used. For stainless steel, duplex stainless steel is effective against corrosion. In the case of coins and button batteries, nickel plating is performed on the outside of the battery. Processing methods include wet plating, dry plating, CVD,
Examples include PVD, cladding by pressure bonding, and coating.

【0051】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、タングステン、金、
白金、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。処理の方法とし
ては、湿式めっき、乾式めっき、CVD、PVD、圧着
によるクラッド化、塗布等がある。
For the negative electrode, stainless steel, nickel, copper, titanium, aluminum, tungsten, gold,
In addition to platinum, calcined carbon, and the like, those obtained by treating the surface of copper or stainless steel with carbon, nickel, titanium, or silver, an Al—Cd alloy, or the like is used. Examples of the processing method include wet plating, dry plating, CVD, PVD, cladding by pressure bonding, coating, and the like.

【0052】これらの材料の表面を酸化することもある
が、防錆処理としてベンゾトリアゾール、トリアジンチ
オール、アルキルチオール、フッ素系発水剤、シリコン
系発水剤等が用いられることもある。形状は、フォイル
の他、コインボタン電池の缶、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。コインボタン電池の缶の場合、基板に実装するた
め端子を抵抗溶接、レーザー溶接等により取り付けるこ
とも行われる。端子の材料としてはステンレス鋼、ステ
ンレス・ニッケルクラッド材、ステンレス鋼にニッケル
や金のめっきを施したもの等があり、金属であれば特に
限定されるものではない。
Although the surface of these materials may be oxidized, benzotriazole, triazine thiol, alkyl thiol, a fluorine-based water-producing agent, a silicon-based water-producing agent, or the like may be used as a rust preventive treatment. As the shape, a foil, a coin button battery can, a film, a sheet, a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like are used. The thickness is not particularly limited. In the case of a coin button battery can, terminals are mounted by resistance welding, laser welding, or the like to be mounted on a substrate. The material of the terminal includes stainless steel, stainless / nickel clad material, stainless steel plated with nickel or gold, etc., and is not particularly limited as long as it is a metal.

【0053】<導電性接着剤>電極活物質と集電体を導
電性の接着剤により固定することも可能である。導電性
の接着剤としては、溶剤に溶かした樹脂に炭素や金属の
粉末や繊維を添加したものや導電性高分子を溶解したも
の等が用いられる。ペレット状の電極の場合は、集電体
と電極ペレットの間に塗布し電極を固定する。この場合
の導電性接着剤には熱硬化型の樹脂が含まれる場合が多
い。シート状の場合の電極の場合は集電体と電極を物理
的に接着するというよりは、電気的に接続する目的で用
いられる。
<Conductive Adhesive> It is also possible to fix the electrode active material and the current collector with a conductive adhesive. As the conductive adhesive, a resin obtained by adding carbon or metal powder or fiber to a resin dissolved in a solvent, a conductive polymer dissolved, or the like is used. In the case of a pellet-shaped electrode, it is applied between the current collector and the electrode pellet to fix the electrode. In this case, the conductive adhesive often contains a thermosetting resin. In the case of a sheet-shaped electrode, it is used for the purpose of electrical connection rather than physically bonding the current collector and the electrode.

【0054】<ガスケット>コイン、ボタン電池として
用いる場合は、ガスケットとして、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリアミド樹脂、各種エンジニアリングプ
ラスチックが用いられる。通常は、ポリプロピレン製が
一般的であるが、電池を基板に実装する際のリフロー温
度に対応するため耐熱温度の高いエンジニアリングプラ
スチック等の材料を用いてもよい。
<Gasket> When used as a coin or a button battery, polypropylene, polyethylene, polyamide resin and various engineering plastics are used as the gasket. Usually, polypropylene is generally used, but a material such as engineering plastic having a high heat-resistant temperature may be used in order to cope with a reflow temperature when a battery is mounted on a substrate.

【0055】<シール剤>コイン、ボタン電池の場合ガ
スケットと正・負極缶の間にアスファルトピッチ、ブチ
ルゴム、フッ素系オイル、クロロスルホン化ポリエチレ
ン、エポキシ樹脂等の1種または混合物のシール剤が用
いられる。シール剤が透明の場合は着色して、塗布の有
無を明確にすることも行われる。シール剤の塗布法とし
ては、ガスケットへのシール剤の注入、正・負極缶への
塗布、ガスケットのシール剤溶液へのディッピング等が
ある。
<Sealant> In the case of coins and button batteries, a sealant of one or a mixture of asphalt pitch, butyl rubber, fluorinated oil, chlorosulfonated polyethylene, epoxy resin, etc. is used between the gasket and the positive / negative electrode can. . When the sealant is transparent, it is colored to clarify the presence or absence of application. Examples of the method of applying the sealant include injection of the sealant into the gasket, application to the positive and negative electrode cans, dipping of the gasket into the sealant solution, and the like.

【0056】<電池形状>電池の形状はコイン、ボタ
ン、シート、シリンダー、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。また、薄型のコインやボタンのときは、シ
ート状に成形した電極を打ち抜いて用いてもよい。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。
<Battery Shape> The shape of the battery can be applied to 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 mainly used after being compressed into a pellet shape. In the case of a thin coin or button, a sheet-shaped electrode may be punched and used. The thickness and diameter of the pellet are determined by the size of the battery.

【0057】また、電池の形状がシート、シリンダー、
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、
1〜2000μmが特に好ましい。ペレットやシートの
プレス法は、一般に採用されている方法を用いることが
できるが、特に金型プレス法やカレンダープレス法が好
ましい。プレス圧は、特に限定されないが、0.2〜3
t/cm2が好ましい。カレンダープレス法のプレス速度
は、0.1〜50m/分が好ましい。プレス温度は、室
温〜200℃が好ましい。
The shape of the battery is a sheet, a cylinder,
In the case of a corner, the mixture of the positive electrode active material and the negative electrode active material is mainly used after being coated on a current collector, dried, and compressed. The coat thickness, length and width are determined by the size of the battery, but the thickness of the coat is in a compressed state after drying,
1 to 2000 μm is particularly preferred. As a method for pressing pellets and sheets, a method generally used can be used, but a die pressing method and a calendar pressing method are particularly preferable. The pressing pressure is not particularly limited.
t / cm 2 is preferred. The press speed of the calender press method is preferably 0.1 to 50 m / min. The pressing temperature is preferably from room temperature to 200 ° C.

【0058】<電池アプリケーション>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。
<Battery Application> The application of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, when the non-aqueous secondary battery is mounted on an electronic device, a color notebook computer, a black-and-white notebook computer, a pen-input personal computer, a pocket (palmtop) ) PCs, notebook word processors, pocket word processors,
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 translators, car phones, transceivers, power tools,
Electronic organizer, calculator, memory card, tape recorder,
Radios, backup power supplies, memory cards, and the like. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game machines, road conditioners, irons, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.). Furthermore, it can be used for various military purposes and space applications. Further, it can be combined with a solar cell.

【0059】本発明の電極を用いた二次電池の用途とし
ては、軽量かつ高容量で高エネルギー密度の特徴を利用
して、ビデオカメラ、パソコン、ワープロ、ラジカセ、
携帯電話などの携帯用小型電子機器に広く利用可能であ
る。本発明の非水電解質二次電池の用途には、特に限定
されないが、例えば、携帯電話、ページャー等のバック
アップ電源。発電機能を有する腕時計の電源。以下、実
施例により本発明を更に詳細に説明する。
The secondary battery using the electrode of the present invention can be used for video cameras, personal computers, word processors, radio cassettes,
It can be widely used for portable small electronic devices such as mobile phones. The use of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, a backup power supply for a mobile phone, a pager, and the like. Power supply for wristwatch with power generation function. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

【0060】<パーツ乾燥>本発明の電池は除湿雰囲気
または、不活性ガス雰囲気で組み立てることが望まし
い。また、組み立てる部品も事前に乾燥するとこが好ま
しい。ペレットやシートおよびその他の部品の乾燥又は
脱水方法としては、一般に採用されている方法を利用す
ることができる。特に、熱風、真空、赤外線、遠赤外
線、電子線及び低湿風を単独あるいは組み合わせて用い
ることが好ましい。温度は80〜350℃の範囲が好ま
しく、特に100〜250℃の範囲が好ましい。含水量
は、電池全体で2000ppm以下が好ましく、正極合
剤、負極合剤や電解質ではそれぞれ50ppm以下にす
ることがサイクル性の点で好ましい。
<Parts Drying> The battery of the present invention is desirably assembled in a dehumidified atmosphere or an inert gas atmosphere. It is also preferable that the parts to be assembled are dried in advance. As a method for drying or dehydrating the pellets, sheets and other parts, a generally employed method can be used. In particular, it is preferable to use hot air, vacuum, infrared rays, far-infrared rays, electron beams and low-humidity air alone or in combination. The temperature is preferably in the range of 80 to 350C, particularly preferably in the range of 100 to 250C. The water content of the entire battery is preferably 2000 ppm or less, and the positive electrode mixture, the negative electrode mixture and the electrolyte are each preferably 50 ppm or less from the viewpoint of cycleability.

【0061】[0061]

【実施例】本実施例は、正極活物質として正極活物質と
してリチウム含有マンガン酸化物、負極活物質としてリ
チウム含有ケイ素酸化物を用いた場合である。下記のよ
うにして作製した正極、負極及び電解液を用いた。ま
た、電池の大きさは外径6.8mm、厚さ2.1mmで
あった。電池断面図を図1に示した。
EXAMPLE In this example, a lithium-containing manganese oxide was used as a positive electrode active material and a lithium-containing silicon oxide was used as a negative electrode active material. The positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte prepared as described below were used. The size of the battery was 6.8 mm in outer diameter and 2.1 mm in thickness. A cross-sectional view of the battery is shown in FIG.

【0062】正極は次の様にして作製した。 市販のL
i0.36MnO2.43(P入り)を粉砕したものに
導電剤としてグラファイトを、結着剤としてポリアクリ
ル酸を重量比88.5:9:2.5の割合で混合して正
極合剤とし、次にこの正極合剤を2ton/cm2で直
径4.05mmのペレットに加圧成形した。その後、こ
の様にして得られた正極ペレット5を炭素を含む導電性
樹脂接着剤からなる電極集電体6を用いて正極ケース7に
接着し一体化した後、150℃で8時間減圧加熱乾燥し
た。
The positive electrode was produced as follows. Commercial L
i0.36MnO2.43 (containing P) was ground and mixed with graphite as a conductive agent and polyacrylic acid as a binder in a weight ratio of 88.5: 9: 2.5 to form a positive electrode mixture. Next, this positive electrode mixture was pressure-formed at 2 ton / cm 2 into pellets having a diameter of 4.05 mm. Thereafter, the positive electrode pellet 5 thus obtained is bonded and integrated with the positive electrode case 7 using an electrode current collector 6 made of a conductive resin adhesive containing carbon, and then dried by heating under reduced pressure at 150 ° C. for 8 hours. did.

【0063】負極は、次の様にして作製した。市販のケ
イ素または酸化ケイ素SiOを自動乳鉢により粒径44
μm以下に粉砕整粒したものを負極の活物質として用い
た。この活物質に導電剤としてグラファイトを、結着剤
としてポリアクリル酸をそれぞれ重量比70.5:2
1.5:7の割合で混合して負極極合剤とし、次にこの
合剤を2ton/cm2で直径4.05mmのペレット
に加圧成形し、負極ペレット3とした。その後、この様
にして得られた負極ペレット3を炭素を導電性フィラー
とする導電性樹脂接着剤からなる電極集電体2を用いて
負極ケース1に接着し一体化した後、150℃で8時間
減圧加熱乾燥した。さらに、ペレット上にリチウムフォ
イル10を直径4mmに打ち抜いたものを圧着し、リチウ
ム−負極ペレット積層電極とした。
The negative electrode was manufactured as follows. Commercially available silicon or silicon oxide SiO is automatically mortared to a particle size of 44.
A material pulverized and sized to not more than μm was used as an active material of a negative electrode. Graphite as a conductive agent and polyacrylic acid as a binder were added to the active material in a weight ratio of 70.5: 2.
The mixture was mixed at a ratio of 1.5: 7 to form a negative electrode mixture. Then, the mixture was press-formed at 2 ton / cm 2 into a pellet having a diameter of 4.05 mm to obtain a negative electrode pellet 3. Thereafter, the negative electrode pellet 3 thus obtained is bonded and integrated with the negative electrode case 1 using an electrode current collector 2 made of a conductive resin adhesive containing carbon as a conductive filler. The mixture was dried by heating under reduced pressure for hours. Further, a punched lithium foil 10 having a diameter of 4 mm was pressed on the pellet to form a lithium-negative electrode pellet laminated electrode.

【0064】セパレータは4ガラス繊維不織布を直径4
mmに打ち抜いき、これをセパレータとした。このセパ
レータは正極と負極の間に配置される。電解液9は、エ
チレンカーボネートとジエチルカーボネートの体積比
1:2混合溶媒にLiClO4を1モル/l溶解したも
のを用いた。この様にして作製した電池を25μAの定電
流で、放電(D)の終止電圧2.0V、充電(C)の終
止電圧3.3V24時間保持の条件で充放電サイクルを
行ったときの放電特性を図2の図中に示した。
The separator is made of 4 glass fiber nonwoven fabric having a diameter of 4
mm, and this was used as a separator. This separator is disposed between the positive and negative electrodes. Electrolyte solution 9 used was one in which LiClO 4 was dissolved at 1 mol / l in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate at a volume ratio of 1: 2. Discharge characteristics when the battery thus prepared was subjected to a charge / discharge cycle at a constant current of 25 μA, a discharge (D) cutoff voltage of 2.0 V and a charge (C) cutoff voltage of 3.3 V for 24 hours. Is shown in FIG.

【0065】同様に従来のセパレータを用いた電池の放
電特性を図2の図中に示した。本発明の電池と従来の電
池は、長期サイクル性能において本発明の電池は安定し
たサイクルを繰り返し容量の落ち込みが少ないが、従来
電池は徐々にであるが容量が落ちてきて、顕著な差とな
ることが分かる。特に、100サイクルを越えるとその
差が大きくなる。
Similarly, the discharge characteristics of the battery using the conventional separator are shown in FIG. The battery of the present invention and the conventional battery have a long-term cycle performance.The battery of the present invention repeats a stable cycle and has a small drop in capacity. You can see that. In particular, when the number of cycles exceeds 100, the difference becomes large.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上詳述した様に、本発明は、非水電解
質二次電池の負極活物質として粉末状のケイ素またはケ
イ素合金と電子導電性の粉末状の炭素と樹脂結着剤から
なる負極と、遷移金属を構成元素として含む金属酸化物
を活物質とする正極と、セパレータとしてガラス繊維を
用いるものであり、優れた非水電解質二次電池を提供す
ることができる。
As described in detail above, the present invention comprises powdered silicon or a silicon alloy, electronically conductive powdered carbon, and a resin binder as a negative electrode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery. A negative electrode, a positive electrode using a metal oxide containing a transition metal as a constituent element as an active material, and a glass fiber as a separator can provide an excellent nonaqueous electrolyte secondary battery.

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

【図1】本発明の性能評価に用いた電池構造の一例を示
した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a battery structure used for performance evaluation of the present invention.

【図2】本発明による電池と従来の電池のサイクル特性
を示した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing cycle characteristics of a battery according to the present invention and a conventional battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 負極ケース 2 電極集電体 3 負極ペレット 4 セパレータ 5 正極ペレット 6 電極集電体 7 正極ケース 8 ガスケット 9 電解液 10 リチウムホイル REFERENCE SIGNS LIST 1 negative electrode case 2 electrode current collector 3 negative electrode pellet 4 separator 5 positive electrode pellet 6 electrode current collector 7 positive electrode case 8 gasket 9 electrolyte 10 lithium foil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01M 4/58 H01M 4/58 (72)発明者 田原 謙介 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 セ イコー電子工業株式会社内 (72)発明者 酒井 次夫 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 セ イコー電子工業株式会社内────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01M 4/58 H01M 4/58 (72) Inventor Kensuke Tahara 1-8-8 Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba Seiko Electronic Industry Co., Ltd. (72) Inventor Sagio Tsugio 1-8-1 Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba Seiko Electronic Industry Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムを含有するケイ素の酸化物もし
くはケイ酸塩と電子導電性の粉末状の炭素と樹脂結着剤
からなる負極と、遷移金属を構成元素として含む金属酸
化物を活物質とする正極と、セパレータとしてガラス繊
維材を用いたことを特徴とする非水電解質二次電池。
A negative electrode comprising lithium-containing silicon oxide or silicate, electron-conductive powdery carbon, and a resin binder; and a metal oxide containing a transition metal as a constituent element. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: a positive electrode; and a glass fiber material as a separator.
【請求項2】 負極活物質として組成式LixSiO
y(但し、x≧0、2>y>0)で示され、リチウムも
しくはリチウムを含有する物質との電気化学的反応に依
り還元したものであることを特徴とする請求項1記載の
非水電解質二次電池。
2. The composition formula Li x SiO as a negative electrode active material.
2. The non-aqueous solution according to claim 1, which is represented by y (where x ≧ 0, 2>y> 0), and which is reduced by an electrochemical reaction with lithium or a substance containing lithium. Electrolyte secondary battery.
【請求項3】 前記負極が、電池組立後電池内で、また
は電池製造工程の途上の電池内もしくは電池外で、リチ
ウムもしくはリチウムを含有する物質との電気化学的反
応に依りにケイ素の酸化物もしくはケイ酸塩にリチウム
を吸蔵させたリチウムを含有するケイ素の酸化物もしく
はケイ酸塩であることを特徴とする請求項1記載の非水
電解質二次電池。
3. The method according to claim 1, wherein the negative electrode is formed in a battery after battery assembly or in or outside the battery during the battery manufacturing process, by an electrochemical reaction with lithium or a substance containing lithium. 2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery is a lithium-containing silicon oxide or silicate obtained by storing lithium in silicate.
【請求項4】 前記正極がリチウム含有マンガン酸化物
LixMnOy(2<y<3)で充放電において正極に入
るリチウムの最大量が0.2<x<0.8の範囲であり使用
電圧範囲の中心が3.5から0.8Vであることを特徴とす
る請求項1記載の非水電解質二次電池。
4. The positive electrode is a lithium-containing manganese oxide Li x MnO y (2 <y <3), and the maximum amount of lithium entering the positive electrode during charging and discharging is in the range of 0.2 <x <0.8, and the operating voltage range 2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the center of the battery is 3.5 to 0.8 V.
【請求項5】 セパレータとして平均繊維径10μm以
下、厚み5〜300μm、目付重量1.0〜100g/
2、平均口径10μm以下のガラス繊維を用いることを
特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
5. A separator having an average fiber diameter of 10 μm or less, a thickness of 5 to 300 μm, and a basis weight of 1.0 to 100 g /
2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein glass fibers having m 2 and an average diameter of 10 μm or less are used.
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