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JP2015011922A - Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery Download PDF

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JP2015011922A
JP2015011922A JP2013137989A JP2013137989A JP2015011922A JP 2015011922 A JP2015011922 A JP 2015011922A JP 2013137989 A JP2013137989 A JP 2013137989A JP 2013137989 A JP2013137989 A JP 2013137989A JP 2015011922 A JP2015011922 A JP 2015011922A
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negative electrode
ion secondary
lithium ion
secondary battery
active material
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達哉 江口
Tatsuya Eguchi
達哉 江口
仁 愛清
Hitoshi Aikiyo
仁 愛清
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery, exhibiting excellent cycle characteristics and excellent charge/discharge capacity when used in high temperatures and high voltages.SOLUTION: A negative electrode for a lithium ion secondary battery includes: a collector; a negative electrode active material layer disposed on a surface of the collector and containing a negative electrode active material and a binder; and a coating layer disposed on a surface of the negative electrode active material layer. The coating layer contains insulating inorganic powder and a coating binder. When a copper foil is pressed to a surface of the coating layer at a pressure of 1.96×10N/φ16 mm to measure an electric resistance between the copper foil and the collector, the value of resistance is higher than 3×10Ω/φ16 mm and 2×10Ω/φ16 mm or less.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用負極及びその負極を有するリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a negative electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery having the negative electrode.

近年、携帯電話やノート型パソコンなどのポータブル電子機器の発達や、電気自動車の実用化などに伴い、小型軽量でかつ高容量の二次電池が必要とされている。現在、高容量二次電池としては、正極材料としてコバルト酸リチウム(LiCoO)、負極材料として炭素系材料を用いたリチウムイオン二次電池が商品化されている。 In recent years, along with the development of portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, and the practical application of electric vehicles, secondary batteries with small and light weight and high capacity are required. Currently, lithium ion secondary batteries using lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode material and a carbon-based material as a negative electrode material are commercialized as high capacity secondary batteries.

リチウムイオン二次電池の安全性を高めるために、負極活物質層の表面に絶縁層を設けて内部短絡の防止を図ることが検討されている。しかしながら、絶縁層が設けられることによって電極抵抗が増加し、電池容量が下がる。そこで、絶縁層に起因する内部抵抗の増加を抑制することが検討されている。特許文献1には、負極活物質層上に絶縁層を負極活物質層に露出部があるように設けることによって、内部抵抗の増加を抑制する技術が開示されている。ここで、特許文献1に記載の技術では、低温環境下における急速放電性能を向上させるために、絶縁層に起因する内部抵抗の増加を抑えている。   In order to improve the safety of the lithium ion secondary battery, it has been studied to prevent an internal short circuit by providing an insulating layer on the surface of the negative electrode active material layer. However, the provision of the insulating layer increases the electrode resistance and decreases the battery capacity. Therefore, it has been studied to suppress an increase in internal resistance due to the insulating layer. Patent Document 1 discloses a technique for suppressing an increase in internal resistance by providing an insulating layer on a negative electrode active material layer so that the negative electrode active material layer has an exposed portion. Here, in the technique described in Patent Document 1, an increase in internal resistance due to the insulating layer is suppressed in order to improve rapid discharge performance in a low temperature environment.

ところで、リチウムイオン二次電池は高温、高電圧で駆動された場合、サイクル特性が極端に悪化するという問題があった。このため、高温、高電圧使用環境下においても高性能を発揮するリチウムイオン二次電池が要望されている。本明細書では4.3V以上の電圧で使用することを高電圧使用と定義する。   By the way, when the lithium ion secondary battery is driven at a high temperature and a high voltage, there is a problem that the cycle characteristics are extremely deteriorated. Therefore, there is a demand for a lithium ion secondary battery that exhibits high performance even under high temperature and high voltage use environments. In this specification, use at a voltage of 4.3 V or higher is defined as high voltage use.

しかし負極活物質層上に絶縁層を設けて内部短絡の防止を図ったリチウムイオン二次電池について、高温、高電圧使用環境下におけるサイクル特性の劣化を抑制することについては今まで検討されていなかった。   However, for lithium ion secondary batteries in which an insulating layer is provided on the negative electrode active material layer to prevent internal short-circuiting, it has not been studied so far to suppress deterioration of cycle characteristics under high temperature and high voltage use environment. It was.

特開2010−192365号公報JP 2010-192365 A

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、負極活物質層上に絶縁層を設けて内部短絡の防止を図ったリチウムイオン二次電池について、高温、高電圧の使用環境下においても優れたサイクル特性を発揮させることを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a lithium ion secondary battery provided with an insulating layer on the negative electrode active material layer to prevent internal short circuit is used in a high temperature, high voltage use environment. The purpose is to exhibit excellent cycle characteristics even underneath.

本発明者等が鋭意検討した結果、負極活物質層の表面に、絶縁性の無機粉末と被覆層用バインダーとを有する被覆層を配置し、負極の抵抗値をある一定の範囲とすることによって高温、高電圧の使用環境下において優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池用負極とすることができることを見いだした。   As a result of intensive studies by the present inventors, by arranging a coating layer having an insulating inorganic powder and a coating layer binder on the surface of the negative electrode active material layer, the resistance value of the negative electrode is set within a certain range. It has been found that a negative electrode for a lithium ion secondary battery having excellent cycle characteristics in a high temperature and high voltage use environment can be obtained.

すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、集電体と、集電体の表面に配置され、負極活物質及び結着剤を含む負極活物質層と、負極活物質層の表面に配置される被覆層と、を有し、被覆層は、絶縁性の無機粉末と、被覆層用バインダーと、を有し、被覆層の表面に1.96×10N/φ16mmの圧力で銅箔を押しつけて、銅箔と、集電体との間の電気抵抗を測定した場合における抵抗値が3×10Ω/φ16mmより大きく2×10Ω/φ16mm以下であることを特徴とする。 That is, the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is disposed on the surface of the current collector, the current collector, the negative electrode active material layer including the negative electrode active material and the binder, and the surface of the negative electrode active material layer. A coating layer disposed on the surface of the coating layer at a pressure of 1.96 × 10 2 N / φ16 mm. The coating layer includes an insulating inorganic powder and a binder for the coating layer. When the electric resistance between the copper foil and the current collector is measured by pressing the foil, the resistance value is greater than 3 × 10 3 Ω / φ16 mm and 2 × 10 6 Ω / φ16 mm or less. .

抵抗値は6×10Ω/φ16mm以上1.5×10Ω/φ16mm以下であることが好ましい。 The resistance value is preferably 6 × 10 3 Ω / φ16 mm or more and 1.5 × 10 6 Ω / φ16 mm or less.

被覆層の厚みは2μm以上で負極活物質層の厚みの20%以下であることが好ましい。   The thickness of the coating layer is preferably 2 μm or more and 20% or less of the thickness of the negative electrode active material layer.

無機粉末の平均粒径D50は100nm以上1μm以下であることが好ましい。 It is preferable that the average particle size D 50 of the inorganic powder is 100nm or more 1μm or less.

無機粉末は、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び窒化珪素から選ばれる少なくとも1つからなることが好ましい。   The inorganic powder is preferably made of at least one selected from boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride.

被覆層用バインダーは、ケイ素元素、アルミニウム元素及びジルコニウム元素から選ばれる少なくとも1種を含む無機バインダーであることが好ましい。   The coating layer binder is preferably an inorganic binder containing at least one selected from silicon element, aluminum element and zirconium element.

本発明のリチウムイオン二次電池は、上記リチウムイオン二次電池用負極を有することを特徴とする。   The lithium ion secondary battery of this invention has the said negative electrode for lithium ion secondary batteries, It is characterized by the above-mentioned.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、負極活物質層の表面に、絶縁性の無機粉末と、被覆層用バインダーと、を有する被覆層が配置されるため、被覆層によって負極活物質層の表面が保護される。このような負極を有する本発明のリチウムイオン二次電池は高温、高電圧の使用環境下においても優れたサイクル特性を発揮できる。   In the negative electrode for a lithium ion secondary battery according to the present invention, a coating layer having an insulating inorganic powder and a coating layer binder is disposed on the surface of the negative electrode active material layer. The surface of is protected. The lithium ion secondary battery of the present invention having such a negative electrode can exhibit excellent cycle characteristics even in a high temperature and high voltage use environment.

本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the negative electrode for lithium ion secondary batteries of this embodiment. 実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池のサイクル試験結果を表すグラフである。3 is a graph showing cycle test results of laminated lithium ion secondary batteries of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG.

<リチウムイオン二次電池用負極>
本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、集電体と、集電体の表面に配置され、負極活物質及び結着剤を含む負極活物質層と、負極活物質層の表面に配置される被覆層と、を有し、被覆層は、絶縁性の無機粉末と、被覆層用バインダーと、を有する。
<Anode for lithium ion secondary battery>
The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is disposed on the surface of a current collector, a negative electrode active material layer including a negative electrode active material and a binder, and disposed on the surface of the current collector. The coating layer has an insulating inorganic powder and a binder for the coating layer.

集電体は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子高伝導体をいう。集電体に用いることのできる材料として、例えば、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅などの金属材料または導電性樹脂を挙げることができる。また集電体は、箔、シート、フィルムなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体の厚みは10μm〜100μmであることが好ましい。   The current collector refers to a chemically inert electronic high conductor that keeps a current flowing through an electrode during discharge or charging of a lithium ion secondary battery. Examples of materials that can be used for the current collector include metal materials such as stainless steel, titanium, nickel, aluminum, and copper, or conductive resins. The current collector can take the form of a foil, a sheet, a film, or the like. Therefore, metal foils, such as copper foil, nickel foil, aluminum foil, stainless steel foil, can be used suitably as a collector. The thickness of the current collector is preferably 10 μm to 100 μm.

負極活物質層は、負極活物質、結着剤を含み、必要に応じて導電助剤を含む。   A negative electrode active material layer contains a negative electrode active material and a binder, and contains a conductive support agent as needed.

負極活物質としては、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料、リチウムと合金化可能な元素、リチウムと合金化可能な元素を有する化合物、あるいは高分子材料などを用いることができる。   As the negative electrode active material, a carbon-based material that can occlude and release lithium, an element that can be alloyed with lithium, a compound that includes an element that can be alloyed with lithium, a polymer material, or the like can be used.

炭素系材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭あるいはカーボンブラック類が挙げられる。ここで、有機高分子化合物焼成体とは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。   Examples of the carbon-based material include non-graphitizable carbon, artificial graphite, coke, graphite, glassy carbon, organic polymer compound fired body, carbon fiber, activated carbon, or carbon black. Here, the organic polymer compound fired body refers to a material obtained by firing and carbonizing a polymer material such as phenols and furans at an appropriate temperature.

リチウムと合金化可能な元素は、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Ti、Ag、Zn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Biの少なくとも1種である。中でも、リチウムと合金化可能な元素は、珪素(Si)または錫(Sn)であるとよい。   Elements that can be alloyed with lithium are Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn. , Pb, Sb, Bi. Among them, the element that can be alloyed with lithium is preferably silicon (Si) or tin (Sn).

リチウムと合金化可能な元素を有する化合物としては、例えば、ZnLiAl、AlSb、SiB、SiB、MgSi、MgSn、NiSi、TiSi、MoSi、CoSi、NiSi、CaSi、CrSi、CuSi、FeSi、MnSi、NbSi、TaSi、VSi、WSi、ZnSi、SiC、Si、SiO、SiO(0<v≦2)、SnO(0<w≦2)、SnSiO、LiSiOあるいはLiSnOが使用できる。リチウムと合金化可能な元素を有する化合物としては、珪素化合物または錫化合物が好ましい。珪素化合物としては、SiO(0.5≦x≦1.5)が好ましい。錫化合物としては、例えば、スズ合金(Cu−Sn合金、Co−Sn合金等)が好ましい。 Examples of the compound having an element that can be alloyed with lithium include ZnLiAl, AlSb, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , and CaSi. 2, CrSi 2, Cu 5 Si , FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N 4, Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO or LiSnO can be used. As the compound having an element that can be alloyed with lithium, a silicon compound or a tin compound is preferable. As the silicon compound, SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.5) is preferable. As the tin compound, for example, a tin alloy (Cu—Sn alloy, Co—Sn alloy, etc.) is preferable.

高分子材料としては、ポリアセチレン、ポリピロールが使用できる。   As the polymer material, polyacetylene or polypyrrole can be used.

負極活物質は粉末形状であることが好ましい。負極活物質が粉末形状の場合、負極活物質の平均粒径D50は0.1μm以上30μm以下であることが好ましく、0.2μm以上20μm以下であることがより好ましい。負極活物質の平均粒径D50が0.1μmより小さいと、負極活物質の粉末の比表面積が大きくなり、負極活物質の粉末と電解液との接触面積が大きくなって、電解液の分解が進んでしまい、サイクル特性が悪くなる。また、負極活物質の平均粒径D50が30μmより大きいと、電極全体の導電性が不均一になり、充放電特性が低下する。平均粒径D50は、粒度分布測定法によって計測できる。平均粒径D50とはレーザー回析法による粒度分布測定における体積分布の積算値が50%に相当する粒子径のことである。つまり、平均粒径D50とは、体積基準で測定したメディアン径を意味する。 The negative electrode active material is preferably in powder form. When the negative electrode active material is in a powder form, the average particle diameter D 50 of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm or more and 30 μm or less, and more preferably 0.2 μm or more and 20 μm or less. The average particle diameter D 50 of the negative electrode active material 0.1μm smaller, the specific surface area of the powder of the negative electrode active material is increased, the contact area of the powder of the anode active material and the electrolyte solution is increased, the decomposition of the electrolyte solution Advances and the cycle characteristics deteriorate. Further, the average particle diameter D 50 of the negative electrode active material is larger than 30 [mu] m, the conductivity of the whole electrode becomes uneven, charging and discharging characteristics are degraded. The average particle diameter D 50 can be measured by particle size distribution measurement method. The average particle diameter D 50 is that the particle size cumulative value of the volume distribution in the particle size distribution measurement by laser diffraction method is equivalent to 50%. That is, the average particle diameter D 50 means the median size measured by volume.

結着剤は、上記負極活物質及び導電助剤を集電体に繋ぎ止める役割を果たす。結着剤として、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びフッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリ酢酸ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリイミド及びポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、並びにスチレンブタジエンゴム(SBR)等のゴムを用いることができる。   The binder plays a role of connecting the negative electrode active material and the conductive additive to the current collector. As the binder, for example, fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene, polyethylene and polyvinyl acetate resins, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxy Silyl group-containing resins and rubbers such as styrene butadiene rubber (SBR) can be used.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために必要に応じて負極活物質層に添加される。導電助剤として、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(登録商標)(KB)、気相法炭素繊維(VGCF)等を単独でまたは二種以上組み合わせて使用することができる。導電助剤の使用量については、特に限定的ではないが、例えば、負極に含有される活物質100質量部に対して、1質量部〜30質量部程度とすることができる。   A conductive additive is added to the negative electrode active material layer as necessary in order to increase the conductivity of the electrode. Carbon black, graphite, acetylene black (AB), ketjen black (registered trademark) (KB), vapor grown carbon fiber (VGCF), etc., which are carbonaceous fine particles, are used alone or in combination of two or more as conductive aids. Can be used. The amount of the conductive auxiliary agent used is not particularly limited, but can be, for example, about 1 part by mass to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material contained in the negative electrode.

負極活物質層を集電体の表面に配置するには、負極活物質及び結着剤、並びに必要に応じて導電助剤を含む負極活物質層形成用組成物を調製し、さらにこの組成物に適当な溶剤を加えてペースト状にしてから、集電体の表面に塗布後、乾燥することによって行うことができる。なお、必要に応じて電極密度を高めるべく負極活物質層を配置された集電体を圧縮してもよい。   In order to dispose the negative electrode active material layer on the surface of the current collector, a composition for forming a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material, a binder, and, if necessary, a conductive additive is prepared. An appropriate solvent is added to form a paste, which is then applied to the surface of the current collector and then dried. In addition, you may compress the electrical power collector in which the negative electrode active material layer is arrange | positioned so that an electrode density may be raised as needed.

負極活物質層形成用組成物の塗布方法としては、ロールコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いればよい。   As a method for applying the composition for forming a negative electrode active material layer, a conventionally known method such as a roll coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method may be used.

粘度調整のための溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、メタノール、メチルイソブチルケトン(MIBK)などが使用可能である。   As a solvent for adjusting the viscosity, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methanol, methyl isobutyl ketone (MIBK) and the like can be used.

被覆層は負極活物質層の表面に配置される。負極活物質層の表面が被覆層によって被覆されるので、負極活物質は電解液と直接接触しにくい。そのため、負極活物質による電解液の分解反応が抑制される。そのためサイクル特性が悪化するのを抑制できる。また電解液中に含まれる金属成分の溶出物や電解液の分解物を被覆層で物理的にトラップできるので、負極活物質の表面に分解物等が堆積するのを抑制できる。その結果としてリチウムイオン二次電池のサイクル特性が悪化するのを抑制できる。   The coating layer is disposed on the surface of the negative electrode active material layer. Since the surface of the negative electrode active material layer is covered with the coating layer, the negative electrode active material is difficult to directly contact with the electrolytic solution. Therefore, the decomposition reaction of the electrolytic solution by the negative electrode active material is suppressed. Therefore, it can suppress that cycling characteristics deteriorate. Moreover, since the eluate of the metal component contained in the electrolytic solution and the decomposed product of the electrolytic solution can be physically trapped by the coating layer, it is possible to suppress the deposition of the decomposed material on the surface of the negative electrode active material. As a result, deterioration of the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be suppressed.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極は、被覆層の表面に1.96×10N/φ16mmの圧力で銅箔を押しつけて、銅箔と、集電体との間の電気抵抗を測定した場合における抵抗値が3×10Ω/φ16mmより大きく2×10Ω/φ16mm以下である。上記抵抗値は6×10Ω/φ16mm以上1.5×10Ω/φ16mm以下であることが好ましい。 The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention measures the electrical resistance between the copper foil and the current collector by pressing the copper foil against the surface of the coating layer with a pressure of 1.96 × 10 2 N / φ16 mm. In this case, the resistance value is larger than 3 × 10 3 Ω / φ16 mm and equal to or less than 2 × 10 6 Ω / φ16 mm. The resistance value is preferably 6 × 10 3 Ω / φ16 mm or more and 1.5 × 10 6 Ω / φ16 mm or less.

また上記抵抗値が上記範囲内にあれば、リチウムイオン二次電池としたときのサイクル特性の劣化を抑制できる。抵抗値が3×10Ω/φ16mmより大きいと、被覆層により負極活物質層が良好に保護され、負極活物質による電解液の分解が抑制される。そのためサイクル特性の劣化を抑制できる。 Moreover, if the said resistance value exists in the said range, deterioration of cycling characteristics when it is set as a lithium ion secondary battery can be suppressed. When the resistance value is larger than 3 × 10 3 Ω / φ16 mm, the negative electrode active material layer is well protected by the coating layer, and decomposition of the electrolytic solution by the negative electrode active material is suppressed. Therefore, deterioration of cycle characteristics can be suppressed.

上記抵抗値が2×10Ω/φ16mm以下であれば、リチウムイオン二次電池としたときに、セル抵抗(Ω)があまり大きくならない。セル抵抗は、例えば、SOC(State of charge)20%時の電圧(3.6V)にて3Cレート、10秒放電にて測定した値である。セル抵抗の測定値が小さい方がリチウムイオン二次電池の内部損失が少ないことを示す。セル抵抗があまり大きくならなければ、リチウムイオン二次電池の充放電容量が減少しにくい。 When the resistance value is 2 × 10 6 Ω / φ16 mm or less, the cell resistance (Ω) does not increase so much when a lithium ion secondary battery is used. The cell resistance is, for example, a value measured at a 3C rate for 10 seconds at a voltage (3.6 V) at 20% SOC (State of charge). A smaller measured value of cell resistance indicates less internal loss of the lithium ion secondary battery. If the cell resistance does not become too large, the charge / discharge capacity of the lithium ion secondary battery is unlikely to decrease.

なお、上記抵抗値は、リチウムイオン二次電池用負極の製造直後の負極を測定したものでもよいし、充放電済みのリチウムイオン二次電池の負極を測定した値でもよい。充放電済みのリチウムイオン二次電池の負極の抵抗値を測定する場合は、電池を分解して負極を取り出し、負極活物質層や被覆層に影響しない溶媒、例えばジメチルカーボネートで負極を洗浄後、乾燥させてから、前述と同様に測定すればよい。   The resistance value may be a value obtained by measuring the negative electrode immediately after the production of the negative electrode for a lithium ion secondary battery, or may be a value obtained by measuring the negative electrode of a charged / discharged lithium ion secondary battery. When measuring the resistance value of the negative electrode of a charged and discharged lithium ion secondary battery, disassemble the battery and take out the negative electrode, and after washing the negative electrode with a solvent that does not affect the negative electrode active material layer or the coating layer, such as dimethyl carbonate, After drying, measurement may be performed in the same manner as described above.

また被覆層の厚みは2μm以上で負極活物質層の厚みの20%以下であることが好ましい。被覆層の厚みが2μm未満では、高温、高電圧の使用環境下でリチウムイオン二次電池のサイクル特性の劣化を抑制することができないおそれがある。被覆層の厚みが負極活物質層の厚みの20%を超えると、負極における負極活物質の質量割合の低下により、リチウムイオン二次電池の充放電容量が低下するおそれがある。   The thickness of the coating layer is preferably 2 μm or more and 20% or less of the thickness of the negative electrode active material layer. When the thickness of the coating layer is less than 2 μm, there is a possibility that deterioration of the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery cannot be suppressed under a high temperature and high voltage use environment. When the thickness of the coating layer exceeds 20% of the thickness of the negative electrode active material layer, the charge / discharge capacity of the lithium ion secondary battery may be reduced due to a decrease in the mass ratio of the negative electrode active material in the negative electrode.

また被覆層は絶縁性の無機粉末と、被覆層用バインダーと、を有する。負極活物質層の表面に絶縁性の無機粉末を含む被覆層が配置されることにより、正極と負極とが短絡するのを抑制できる。   The coating layer includes an insulating inorganic powder and a binder for the coating layer. By arranging the coating layer containing the insulating inorganic powder on the surface of the negative electrode active material layer, it is possible to suppress a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.

また被覆層用バインダーは無機粉末同士及び無機粉末と負極活物質層とを結着させている。そのため被覆層は負極活物質層から剥離しにくい。そのためサイクルを重ねても上記被覆層の効果が持続しやすい。   Moreover, the binder for coating layers binds inorganic powders and inorganic powder and a negative electrode active material layer. Therefore, the coating layer is difficult to peel from the negative electrode active material layer. Therefore, the effect of the coating layer is likely to persist even after repeated cycles.

被覆層における被覆層用バインダーの含有量は、無機粉末100質量部に対して3質量部以上50質量部以下が好ましい。被覆層用バインダーの含有量が過剰であると、無機粉末による負極活物質層の保護効果が少なくなる。被覆層用バインダーの含有量が過少であると、被覆層用バインダーの結着効果が得にくくなる。   The content of the binder for the coating layer in the coating layer is preferably 3 parts by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic powder. When the content of the binder for the coating layer is excessive, the protective effect of the negative electrode active material layer by the inorganic powder is reduced. When the content of the binder for the coating layer is too small, it becomes difficult to obtain the binding effect of the binder for the coating layer.

絶縁性の無機粉末として、例えば、窒化物、炭化物、金属酸化物が使用できる。窒化物としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素及び窒化炭素が例示できる。炭化物としては炭化珪素、炭化ホウ素が例示できる。金属酸化物としては、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムが例示できる。   As the insulating inorganic powder, for example, a nitride, a carbide, or a metal oxide can be used. Examples of the nitride include boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, and carbon nitride. Examples of the carbide include silicon carbide and boron carbide. Examples of the metal oxide include silica, alumina, magnesium oxide, zirconium oxide, and hafnium oxide.

特に無機粉末は熱的に安定であるものが好ましい。その理由から、無機粉末は窒化物であることが好ましい。一般的に窒化物は1500℃程度まで熱的に安定である。1500℃はリチウムイオン二次電池の熱暴走範囲より十分に高い温度であるので、窒化物はリチウムイオン二次電池が熱暴走する温度範囲でも安定的に存在する。   In particular, the inorganic powder is preferably thermally stable. For this reason, the inorganic powder is preferably a nitride. In general, nitride is thermally stable up to about 1500 ° C. Since 1500 ° C. is a temperature sufficiently higher than the thermal runaway range of the lithium ion secondary battery, the nitride exists stably even in the temperature range where the lithium ion secondary battery runs out of heat.

また一般的に窒化物は化学的な安定性が高く、電池反応に伴う余分な副反応を起こすことがない。中でも、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び窒化珪素は、絶縁性が高く、電気的に不活性でかつ有機溶媒耐性の高い材料であるため、無機粉末は、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び窒化珪素から選ばれる少なくとも1つからなることが好ましい。   In general, nitrides have high chemical stability and do not cause excessive side reactions accompanying battery reactions. Among them, boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride are highly insulating, electrically inactive, and highly resistant to organic solvents. Therefore, the inorganic powder is at least selected from boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride. It preferably consists of one.

無機粉末の平均粒径D50は、負極活物質の平均粒径D50よりも小さいことが好ましい。無機粉末の平均粒径D50が負極活物質の平均粒径D50よりも小さいと、無機粉末が負極活物質層の表面の凹凸に沿って配置されやすく、負極活物質層の表面に存在する負極活物質の表面が無機粉末を含む被覆層によって被覆されやすい。負極活物質の表面が無機粉末を含む被覆層で被覆されれば、負極活物質が電解液と直接接触することを抑制でき、電解液が負極活物質によって分解されるのを抑制できる。 The average particle diameter D 50 of the inorganic powder is preferably smaller than the average particle diameter D 50 of the negative electrode active material. When the average particle diameter D 50 of the inorganic powder is smaller than the average particle diameter D 50 of the negative electrode active material, the inorganic powder is easily disposed along the unevenness of the surface of the negative electrode active material layer is present on the surface of the anode active material layer The surface of the negative electrode active material is easily covered with a coating layer containing inorganic powder. If the surface of the negative electrode active material is coated with a coating layer containing an inorganic powder, the negative electrode active material can be prevented from coming into direct contact with the electrolytic solution, and the electrolytic solution can be prevented from being decomposed by the negative electrode active material.

無機粉末は、平均粒径D50が100nm以上1μm以下であることが好ましく、200nm以上800nm以下であることがより好ましい。無機粉末の平均粒径D50が100nm以上1μm以下であれば、無機粉末を含む被覆層が負極活物質層の表面をより確実に被覆するのに有利となる。 Inorganic powder preferably has an average particle diameter D 50 is 100nm or more 1μm or less, and more preferably 200nm or more 800nm or less. When the average particle diameter D 50 of the inorganic powder is 100nm or 1μm or less, the coating layer containing an inorganic powder is advantageous to reliably cover the surface of the negative electrode active material layer.

被覆層用バインダーとして、ケイ素元素、アルミニウム元素、ジルコニウム元素などの元素を含む無機バインダー、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはメラミン樹脂などが使用できる。   As the binder for the coating layer, an inorganic binder containing an element such as silicon element, aluminum element, zirconium element, phenol resin, polyimide resin, epoxy resin, or melamine resin can be used.

被覆層を簡便に形成するために、被覆層用バインダーとして、有機溶媒に溶解でき、有機溶媒が揮発したら室温で固化するバインダーを用いることが好ましい。このようなバインダーを用いれば、被覆層を形成するために電極を加熱する必要がない。被覆層用バインダーとして、例えば室温で固化させることのできる無機バインダーを用いることが好ましい。   In order to easily form the coating layer, it is preferable to use a binder that can be dissolved in an organic solvent and solidifies at room temperature when the organic solvent volatilizes. When such a binder is used, it is not necessary to heat the electrode in order to form the coating layer. For example, an inorganic binder that can be solidified at room temperature is preferably used as the binder for the coating layer.

また無機バインダーは化学的に安定であるため、安定的に電池反応に伴う電解液の分解反応を抑制することができる。被覆層用バインダーとしては、ケイ素元素、アルミニウム元素及びジルコニウム元素の少なくとも一つを含む無機バインダーであることが好ましい。また無機バインダーとしては、ジルコニウム元素、特に酸化ジルコニウムを含む無機バインダーを好ましく用いることができる。   In addition, since the inorganic binder is chemically stable, the decomposition reaction of the electrolytic solution accompanying the battery reaction can be stably suppressed. The binder for the coating layer is preferably an inorganic binder containing at least one of silicon element, aluminum element and zirconium element. Moreover, as an inorganic binder, the inorganic binder containing a zirconium element, especially a zirconium oxide can be used preferably.

無機バインダーとして、例えば、金属アルコキシド、リン酸塩が使用できる。金属アルコキシドとしては、例えば、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラメトキシシラン、ポリメトキシシロキサン、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムブトキシド、テトラ−n−ブトキシジルコニウム、テトラ−n−プロポキシジルコニウム、トリブトキシ・モノアセトナトジルコニウム、オクトキシ・トリデコキシジルコニウム、モノブトキシジルコニウム(IV)トリ−i−ステアレート、トリブトキシ・モノアセトナトジルコニウムが挙げられる。リン酸塩としては、例えば、リン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウムが挙げられる。   As the inorganic binder, for example, metal alkoxide and phosphate can be used. Examples of the metal alkoxide include tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrapropoxysilane, tetramethoxysilane, polymethoxysiloxane, aluminum triethoxide, aluminum isopropoxide, aluminum butoxide, tetra-n-butoxyzirconium, tetra-n. -Propoxy zirconium, tributoxy monoacetonato zirconium, octoxy tridecoxy zirconium, monobutoxy zirconium (IV) tri-i-stearate, tributoxy monoacetonato zirconium. Examples of the phosphate include aluminum phosphate and zirconium phosphate.

金属アルコキシドは大気中の水分や溶媒に含まれる水分により加水分解され簡便に固化する。そのため被覆層用バインダーとして金属アルコキシドを用いれば、被覆層を簡便に形成することができる。   Metal alkoxide is easily hydrolyzed and solidified by moisture in the atmosphere and moisture contained in the solvent. Therefore, if a metal alkoxide is used as the binder for the coating layer, the coating layer can be easily formed.

被覆層は負極活物質層の表面に配置される。被覆層と負極活物質層とが混合しないように被覆層は負極活物質層ができあがってから配置されることが望ましい。   The coating layer is disposed on the surface of the negative electrode active material layer. In order to prevent the coating layer and the negative electrode active material layer from being mixed, the coating layer is desirably disposed after the negative electrode active material layer is completed.

この負極活物質層へ被覆層を配置する方法は、特に限定されない。例えば、以下の方法で負極活物質層へ被覆層を配置できる。被覆層の材料を有機溶媒に溶かして溶液を作成し、噴霧器を用いて負極活物質層の塗布面に噴霧し、有機溶媒を揮発、除去することによって負極活物質層に被覆層を配置することができる。この場合の有機溶媒はエタノール、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、メタノール、ブタノール、メチルイソブチルケトン(MIBK)などが使用できる。   The method for disposing the coating layer on the negative electrode active material layer is not particularly limited. For example, the coating layer can be disposed on the negative electrode active material layer by the following method. Dissolving the material of the coating layer in an organic solvent to create a solution, spraying the coating surface of the negative electrode active material layer using a sprayer, volatilizing and removing the organic solvent, and placing the coating layer on the negative electrode active material layer Can do. In this case, ethanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methanol, butanol, methyl isobutyl ketone (MIBK), or the like can be used as the organic solvent.

また被覆層の材料を粘度調整のための有機溶媒に溶かしてペースト状の混合物を作成し、そのペースト状の混合物を負極活物質層上に塗布し、塗布後に乾燥することによって負極活物質層に被覆層を配置することができる。塗布方法としては、ロールコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いればよい。粘度調整のための有機溶媒としては、エタノール、NMP、メタノール、ブタノール、MIBKなどが使用可能である。   Also, the material of the coating layer is dissolved in an organic solvent for viscosity adjustment to create a paste-like mixture, the paste-like mixture is applied on the negative electrode active material layer, and dried after application to the negative electrode active material layer. A coating layer can be disposed. As a coating method, a conventionally known method such as a roll coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method may be used. As the organic solvent for adjusting the viscosity, ethanol, NMP, methanol, butanol, MIBK and the like can be used.

図1に本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極を説明する模式図を示す。図1において、集電体1の上に負極活物質3が結着剤2によって結着されている。負極活物質層4は、負極活物質3と結着剤2とからなる。被覆層5は負極活物質層4の上に配置される。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a negative electrode for a lithium ion secondary battery according to this embodiment. In FIG. 1, a negative electrode active material 3 is bound on a current collector 1 by a binder 2. The negative electrode active material layer 4 includes a negative electrode active material 3 and a binder 2. The coating layer 5 is disposed on the negative electrode active material layer 4.

図1の被覆層5において、複数の無機粉末51は負極活物質層4の表面の凹凸に沿って配置され、被覆層用バインダー52は無機粉末51同士の間及び無機粉末51と負極活物質層4との間に配置されている。被覆層用バインダー52によって、複数の無機粉末51同士また無機粉末51と負極活物質層4とが結着されている。本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極は、被覆層の表面に1.96×10N/φ16mmの圧力で銅箔を押しつけて、銅箔と、集電体との間の電気抵抗を測定した場合における抵抗値が3×10Ω/φ16mmより大きく2×10Ω/φ16mm以下である。図1に示すように、被覆層5には上記抵抗値を上記範囲より低くするような大きな空隙は存在していない。 In the coating layer 5 of FIG. 1, the plurality of inorganic powders 51 are arranged along the irregularities on the surface of the negative electrode active material layer 4, and the coating layer binder 52 is between the inorganic powders 51 and between the inorganic powder 51 and the negative electrode active material layer. 4 is arranged. The plurality of inorganic powders 51 or the inorganic powder 51 and the negative electrode active material layer 4 are bound together by the coating layer binder 52. The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment presses the copper foil against the surface of the coating layer with a pressure of 1.96 × 10 2 N / φ16 mm, thereby reducing the electrical resistance between the copper foil and the current collector. When measured, the resistance value is greater than 3 × 10 3 Ω / φ16 mm and less than or equal to 2 × 10 6 Ω / φ16 mm. As shown in FIG. 1, the coating layer 5 does not have such a large gap that makes the resistance value lower than the above range.

<リチウムイオン二次電池>
本発明のリチウムイオン二次電池は、上記リチウムイオン二次電池用負極を有することを特徴とする。上記リチウムイオン二次電池用負極を有するリチウムイオン二次電池は、高温、高電圧の使用環境下でも優れたサイクル性能を有する。
<Lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of this invention has the said negative electrode for lithium ion secondary batteries, It is characterized by the above-mentioned. The lithium ion secondary battery having the negative electrode for a lithium ion secondary battery has excellent cycle performance even in a high temperature and high voltage use environment.

本発明のリチウムイオン二次電池は、電池構成要素として、上記したリチウムイオン二次電池用負極に加えて、正極、セパレータ、電解液を有する。   The lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a separator, and an electrolytic solution as a battery component in addition to the above-described negative electrode for a lithium ion secondary battery.

正極は、集電体と、集電体の表面に結着させた正極活物質層を有する。正極活物質層は、正極活物質、結着剤を含み、必要に応じて導電助剤を含む。集電体、結着剤、導電助剤はリチウムイオン二次電池用負極で説明したものと同様である。   The positive electrode has a current collector and a positive electrode active material layer bound to the surface of the current collector. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and a binder, and includes a conductive additive as necessary. The current collector, binder, and conductive additive are the same as those described in the negative electrode for lithium ion secondary batteries.

正極活物質としては、リチウム含有化合物あるいは他の金属化合物よりなるものを用いることができる。リチウム含有化合物としては、例えば、層状構造を有するリチウムコバルト複合酸化物、層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物、スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、一般式: LiCoNiMn (Dは、Al、Mg、Ti、Sn、Zn、W、Zr、Mo、Fe及びNaから選択される少なくとも一種、p+q+r+s=1、0<p<1、0≦q<1、0≦r<1、0≦s<1、0.8≦a<2.0、−0.2≦x−(a+p+q+r+s)≦0.2)で表される層状構造を有するリチウムコバルト含有複合金属酸化物、一般式:LiMPOで示されるオリビン型リチウムリン酸複合酸化物(MはMn、Fe、Co及びNiのうちの少なくとも一種)、一般式:LiMPOFで示されるフッ化オリビン型リチウムリン酸複合酸化物(MはMn、Fe、Co及びNiのうちの少なくとも一種)、一般式:LiMSiOで示されるケイ酸塩系型リチウム複合酸化物(MはMn、Fe、Co及びNiのうちの少なくとも一種)を用いることができる。また他の金属化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウム若しくは二酸化マンガンなどの酸化物、または硫化チタン若しくは硫化モリブデンなどの硫化物が挙げられる。 As the positive electrode active material, a lithium-containing compound or another metal compound can be used. Examples of the lithium-containing compound, for example, lithium-cobalt composite oxide having a layered structure, the lithium nickel composite oxide having a layered structure, the lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by the general formula: Li a Co p Ni q Mn r D s O x (D is at least one selected from Al, Mg, Ti, Sn, Zn, W, Zr, Mo, Fe and Na, p + q + r + s = 1, 0 <p <1, 0 ≦ q <1, 0 ≦ r <1, 0 ≦ s <1, 0.8 ≦ a <2.0, −0.2 ≦ x− (a + p + q + r + s) ≦ 0.2) things, the general formula: olivine-type lithium phosphate compound oxide represented by LiMPO 4 (at least one of M is Mn, Fe, Co and Ni), the general formula: represented by Li 2 MPO 4 F Fluoride olivine-type lithium phosphate compound oxide (M is Mn, Fe, at least one of Co and Ni), the general formula: Li 2 MSiO silicate lithium composite oxide represented by 4 (M is one or more of Mn , Fe, Co, and Ni). Examples of other metal compounds include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide, and sulfides such as titanium sulfide and molybdenum sulfide.

また正極活物質は、化学式:LiMO(MはNi、Co及びMnから選択される少なくとも1つである)で表されるリチウム含有酸化物よりなることが好ましく、さらに一般式: LiCoNiMn (Dは、Al、Mg、Ti、Sn、Zn、W、Zr、Mo、Fe及びNaから選択される少なくとも一種、p+q+r+s=1、0<p<1、0≦q<1、0≦r<1、0≦s<1、0.8≦a<2.0、−0.2≦x−(a+p+q+r+s)≦0.2)で表される層状構造を有するリチウムコバルト含有複合金属酸化物よりなることが好ましい。 The positive electrode active material is preferably made of a lithium-containing oxide represented by the chemical formula: LiMO 2 (M is at least one selected from Ni, Co, and Mn), and further has a general formula: Li a Co p Ni q Mn r D s O x (D is, Al, Mg, Ti, Sn , Zn, W, Zr, Mo, at least one, p + q + r + s = 1,0 <p <1,0 ≦ selected from Fe and Na Lithium having a layered structure represented by q <1, 0 ≦ r <1, 0 ≦ s <1, 0.8 ≦ a <2.0, −0.2 ≦ x− (a + p + q + r + s) ≦ 0.2) It is preferably made of a cobalt-containing composite metal oxide.

リチウム含有酸化物としては、例えば、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiCoO、LiNi0.8Co0.2、LiCoMnOを用いることができる。中でもLiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi0.5Co0.2Mn0.3は、熱安定性の点で好ましい。 Examples of the lithium-containing oxide include LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0. 3 O 2 , LiCoO 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , LiCoMnO 2 can be used. Among these, LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 and LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 are preferable in terms of thermal stability.

正極活物質はその平均粒径D50が1μm〜20μmである粉末形状であることが好ましい。正極活物質の平均粒径D50が1μmより小さいと正極活物質の比表面積が大きくなり正極活物質と電解液との反応面積が増える。正極活物質の平均粒径D50が20μmより大きいとリチウムイオン二次電池の抵抗が大きくなり、リチウムイオン二次電池の出力特性が下がるおそれがある。 The positive electrode active material preferably has an average particle diameter D 50 is a powder shape is 1 m to 20 m. The average particle diameter D 50 of the positive electrode active material increases the reaction area of 1μm smaller than the specific surface area of the cathode active material increases the positive electrode active material and the electrolyte. The average particle diameter D 50 of the positive electrode active material becomes large 20μm greater than the resistance of the lithium ion secondary battery, there is a possibility that the output characteristics of the lithium ion secondary battery decreases.

セパレータは正極と負極とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータは、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、あるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミックス製の多孔質膜が使用できる。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. As the separator, for example, a porous film made of synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of ceramics can be used.

電解液は、溶媒とこの溶媒に溶解された電解質とを含んでいる。   The electrolytic solution includes a solvent and an electrolyte dissolved in the solvent.

溶媒として、例えば、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類が使用できる。環状エステル類として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンが使用できる。鎖状エステル類として、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、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が使用できる。エーテル類として、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンが使用できる。   As the solvent, for example, cyclic esters, chain esters, and ethers can be used. Examples of cyclic esters include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, gamma butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-gamma butyrolactone, acetyl-gamma butyrolactone, and gamma valerolactone. Examples of the chain esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetic acid alkyl ester. Examples of ethers that can be used include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane.

また上記電解液に溶解させる電解質として、例えば、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO等のリチウム塩を使用することができる。 Moreover, as an electrolyte dissolved in the electrolytic solution, for example, a lithium salt such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 can be used.

電解液として、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの溶媒にLiClO、LiPF、LiBF、LiCFSOなどのリチウム塩を0.5mol/lから1.7mol/l程度の濃度で溶解させた溶液を使用することができる。 As an electrolytic solution, for example, a lithium salt such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 is added to a solvent such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, and the like from 0.5 mol / l to 1.7 mol / l. A solution dissolved at a certain concentration can be used.

上記リチウムイオン二次電池は車両に搭載することができる。上記リチウムイオン二次電池は、優れたサイクル性能を有するため、そのリチウムイオン二次電池を搭載した車両は、寿命、出力の面で高性能となる。   The lithium ion secondary battery can be mounted on a vehicle. Since the lithium ion secondary battery has excellent cycle performance, a vehicle equipped with the lithium ion secondary battery has high performance in terms of life and output.

車両としては、電池による電気エネルギーを動力源の全部または一部に使用する車両であればよく、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電動フォークリフト、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車が挙げられる。   The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a battery as a whole or a part of a power source. For example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, a hybrid railway vehicle, an electric forklift, an electric wheelchair, and an electric assist. Bicycles and electric motorcycles are examples.

以上、本発明のリチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of the negative electrode for lithium ion secondary batteries and lithium ion secondary battery of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention, with modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

<リチウムイオン二次電池用負極の作成>
(負極A)
平均粒径D50が10μmの黒鉛粉末97質量部と、導電助剤としてアセチレンブラック1質量部と、結着剤として、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)1質量部、カルボキシメチルセルロース(CMC)1質量部とを混合して混合物とした。この混合物を適量のイオン交換水に分散させてスラリーを作製した。このスラリーを負極用集電体である厚み20μmの銅箔にドクターブレードを用いて膜状になるように塗布した。スラリーを塗布した集電体を乾燥後プレスし、接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱した。所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、負極Aとした。負極Aの負極活物質層の厚みは50μm程度であった。
<Creation of negative electrode for lithium ion secondary battery>
(Negative electrode A)
97 parts by mass of graphite powder having an average particle diameter D 50 of 10 μm, 1 part by mass of acetylene black as a conductive additive, 1 part by mass of styrene-butadiene rubber (SBR) and 1 part by mass of carboxymethyl cellulose (CMC) as binders To make a mixture. This mixture was dispersed in an appropriate amount of ion-exchanged water to prepare a slurry. This slurry was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm, which is a negative electrode current collector, in a film shape using a doctor blade. The current collector coated with the slurry was dried and pressed, and the bonded product was heated with a vacuum dryer at 120 ° C. for 6 hours. A negative electrode A was obtained by cutting it into a predetermined shape (rectangular shape of 25 mm × 30 mm). The thickness of the negative electrode active material layer of the negative electrode A was about 50 μm.

(負極B)
絶縁性の無機粉末として、平均粒径D50が500nmの窒化ホウ素の粉末を準備した。被覆層用バインダーとしてテトラ−n−ブトキシジルコニウムを準備した。窒化ホウ素粉末とブタノールに溶解させたテトラ−n−ブトキシジルコニウムを質量比で3:2になるように秤量して混合して混合物とした。噴霧器を用いて上記したブタノールに分散した混合物を負極Aの表面に噴霧回数を1回として噴霧した。噴霧回数1回の噴霧時間は噴霧範囲における単位面積当たり5秒とした。ブタノールを揮発、除去し、金属アルコキシドの加水分解により負極Aの表面に窒化ホウ素粉末と被覆層用バインダーとからなる厚み1μmの被覆層を形成した。これを負極Bとする。負極Bの表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると被覆層は負極活物質層の表面に沿うように配置されていることが確認できた。これは窒化ホウ素粉末の平均粒径D50が500nmであり、負極活物質である黒鉛粉末の平均粒径D50が10μmであり、黒鉛粉末の表面の凹凸に沿って窒化ホウ素粉末が配置できたためと思われる。
(Negative electrode B)
As insulating inorganic powder, the average particle diameter D 50 was prepared powder of boron nitride 500 nm. Tetra-n-butoxyzirconium was prepared as a binder for the coating layer. Boron nitride powder and tetra-n-butoxyzirconium dissolved in butanol were weighed to a mass ratio of 3: 2 and mixed to obtain a mixture. The mixture dispersed in butanol as described above was sprayed on the surface of the negative electrode A using the sprayer as the number of sprays was one. The spraying time for one spraying was 5 seconds per unit area in the spraying range. Butanol was volatilized and removed, and a coating layer having a thickness of 1 μm composed of boron nitride powder and a coating layer binder was formed on the surface of the negative electrode A by hydrolysis of metal alkoxide. This is designated as negative electrode B. When the surface of the negative electrode B was observed with a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that the coating layer was disposed along the surface of the negative electrode active material layer. This is an average particle diameter D 50 of 500nm boron nitride powder, the average particle diameter D 50 of 10μm of graphite powder as a negative electrode active material, since the boron nitride powder was placed along the unevenness of the surface of the graphite powder I think that the.

(負極C)
噴霧回数を2回とした以外は負極Bと同様にして負極Aの表面に窒化ホウ素粉末と被覆層用バインダーとからなる厚み2μmの被覆層を形成した。これを負極Cとする。噴霧回数を2回としたとは具体的には、噴霧範囲全体に混合物を負極Bで記載した手法で1回噴霧し、1回目の噴霧した箇所に1回目の噴霧と同様に2回目の噴霧を再度行った。負極Cの表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると被覆層は負極活物質層の表面に沿うように配置されていることが確認できた。
(Negative electrode C)
A coating layer having a thickness of 2 μm composed of boron nitride powder and a coating layer binder was formed on the surface of the negative electrode A in the same manner as the negative electrode B, except that the number of sprays was changed to two. This is designated as negative electrode C. Specifically, when the number of sprays is set to 2 times, the mixture is sprayed once by the method described in the negative electrode B over the entire spray range, and the second spray is applied to the first sprayed portion in the same manner as the first spray. Went again. When the surface of the negative electrode C was observed with a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that the coating layer was disposed along the surface of the negative electrode active material layer.

(負極D)
噴霧回数を5回とした以外は負極Bと同様にして負極Aの表面に窒化ホウ素粉末と被覆層用バインダーとからなる厚み5μmの被覆層を形成した。これを負極Dとする。負極Dの表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると被覆層は負極活物質層の表面に沿うように配置されていることが確認できた。ここで被覆層の厚み5μmは負極活物質層の厚みの10%にあたる。
(Negative electrode D)
A coating layer having a thickness of 5 μm composed of boron nitride powder and a coating layer binder was formed on the surface of the negative electrode A in the same manner as the negative electrode B except that the number of sprays was changed to five. This is designated as negative electrode D. When the surface of the negative electrode D was observed with a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that the coating layer was disposed along the surface of the negative electrode active material layer. Here, the thickness of the coating layer of 5 μm corresponds to 10% of the thickness of the negative electrode active material layer.

<負極の電極抵抗測定>
負極A、負極B、負極C及び負極Dの電極抵抗を測定した。各負極の所定形状(25mm×30mmの矩形状)に切り出す前のシートを、直径16mmの円形状部分と、その円形の一辺から幅5mmの帯状に伸びる端子部分とを有する形状に切り出した。端子部分から負極活物質層及び被覆層を取り除き、負極用集電体を露出させた。これを試験片とした。厚み約15μmの銅箔を直径16mmよりもやや大きめの円形状部分とその正方形の一辺から幅5mmの帯状に伸びる端子部分とを有する形状に切り出した。試験片と上記形状の銅箔とを、円形状部分が重なり、かつ端子部分が円形の一端側と他端側に配置されるように重ね合わせた。円形状部分を治具で挟み20kgf(約1.96×10N)/φ16mmの力で圧縮して、被覆層と銅箔とを密着させ、この状態で各端子部分間の電気抵抗(以下、電極抵抗という)を測定した。得られた結果を表1に示す。
<Measurement of negative electrode resistance>
The electrode resistance of the negative electrode A, the negative electrode B, the negative electrode C, and the negative electrode D was measured. A sheet before cutting into a predetermined shape (25 mm × 30 mm rectangular shape) of each negative electrode was cut into a shape having a circular portion with a diameter of 16 mm and a terminal portion extending from one side of the circle into a strip shape with a width of 5 mm. The negative electrode active material layer and the coating layer were removed from the terminal portion to expose the negative electrode current collector. This was used as a test piece. A copper foil having a thickness of about 15 μm was cut into a shape having a circular part slightly larger than a diameter of 16 mm and a terminal part extending from one side of the square to a band shape having a width of 5 mm. The test piece and the copper foil of the above shape were overlapped so that the circular portions overlapped and the terminal portions were arranged on one end side and the other end side of the circle. The circular portion is sandwiched between jigs and compressed with a force of 20 kgf (about 1.96 × 10 2 N) / φ16 mm to bring the coating layer and the copper foil into close contact with each other. , Referred to as electrode resistance). The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2015011922
Figure 2015011922

表1の結果から、被覆層の膜厚が厚くなると電極抵抗が上がることがわかった。後述するが、これら負極を用いてリチウムイオン二次電池を作製した場合、そのセル抵抗はそれほど上がらなかった。   From the results in Table 1, it was found that the electrode resistance increases as the coating layer thickness increases. As will be described later, when a lithium ion secondary battery was produced using these negative electrodes, the cell resistance did not increase so much.

<ラミネート型リチウムイオン二次電池作製>
(実施例1)
負極Cを負極として用いた実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池を次のようにして作製した。
<Production of laminated lithium-ion secondary battery>
Example 1
A laminate type lithium ion secondary battery of Example 1 using the negative electrode C as the negative electrode was produced as follows.

正極は以下のように作製した。正極活物質として平均粒径D50が5μmのLiNi0.5Co0.2Mn0.3と導電助剤としてアセチレンブラックと、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、それぞれ94質量部、3質量部、3質量部として混合し混合物とした。この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、スラリーを作製した。 The positive electrode was produced as follows. LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D 50 of 5 μm as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are each 94 The mixture was mixed as parts by mass, 3 parts by mass, and 3 parts by mass to obtain a mixture. This mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a slurry.

集電体として厚み20μmのアルミニウム箔を準備した。集電体にスラリーをのせ、ドクターブレードを用いてスラリーが膜状になるように塗布した。得られたシートを80℃で20分間乾燥してNMPを揮発させて除去した。その後、ロ−ルプレス機により、集電体と集電体上の塗布物を強固に密着接合させた。この時電極密度は3.2g/cmとなるようにした。接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱した。加熱後の接合物を、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、正極とした。正極活物質層の厚さは45μm程度であった。 An aluminum foil having a thickness of 20 μm was prepared as a current collector. The slurry was placed on the current collector, and applied using a doctor blade so that the slurry became a film. The obtained sheet was dried at 80 ° C. for 20 minutes to volatilize and remove NMP. Thereafter, the current collector and the coated material on the current collector were firmly and closely joined by a roll press. At this time, the electrode density was set to 3.2 g / cm 2 . The bonded product was heated in a vacuum dryer at 120 ° C. for 6 hours. The bonded product after heating was cut into a predetermined shape (rectangular shape of 25 mm × 30 mm) to obtain a positive electrode. The thickness of the positive electrode active material layer was about 45 μm.

上記正極及び負極Cを用いて、ラミネート型リチウムイオン二次電池を製作した。詳しくは、正極及び負極Cの間に、セパレータとしてポリプロピレン樹脂からなる矩形状シート(27×32mm、厚さ25μm)を挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネー(DEC)をEC:DEC=3:7(体積比)で混合した溶媒にLiPF6を1mol/lとなるように溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群及び電解液が密閉されたラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。なお、正極及び負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部はラミネート型リチウムイオン二次電池の外側に延出している。以上の工程で、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。 Using the positive electrode and the negative electrode C, a laminate type lithium ion secondary battery was manufactured. Specifically, a rectangular sheet (27 × 32 mm, thickness 25 μm) made of polypropylene resin as a separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode C to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a set of two laminated films, and the three sides were sealed, and then an electrolyte solution was injected into the bag-like laminated film. As an electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 at 1 mol / l in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) at EC: DEC = 3: 7 (volume ratio) was used. Thereafter, the remaining one side was sealed to obtain a laminate type lithium ion secondary battery in which the four sides were hermetically sealed and the electrode plate group and the electrolyte were sealed. Note that the positive electrode and the negative electrode each have a tab that can be electrically connected to the outside, and a part of the tab extends to the outside of the laminated lithium ion secondary battery. The laminated lithium ion secondary battery of Example 1 was produced through the above steps.

(実施例2)
実施例1における負極Cを負極Dに変更した以外は実施例1と同様にして実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Example 2)
A laminated lithium ion secondary battery of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode C in Example 1 was changed to the negative electrode D.

(比較例1)
実施例1における負極Cを負極Aに変更した以外は実施例1と同様にして比較例1のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode C in Example 1 was changed to the negative electrode A.

(比較例2)
実施例1における負極Cを負極Bに変更した以外は実施例1と同様にして比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode C in Example 1 was changed to the negative electrode B.

<セル抵抗評価>
実施例1〜2および比較例1〜2のラミネート型リチウムイオン二次電池のセル抵抗を測定した。セル抵抗(Ω)は、SOC(State of charge)20%時の電圧(3.6V)にて3Cレート、10秒放電にて測定した。セル抵抗の測定値が小さい方がリチウムイオン二次電池の内部損失が少ないことを示す。またセル抵抗は3Cレートで測定されているので、このセル抵抗の測定値は高レート特性を示す指標ともなる。結果を表2に示す。
<Cell resistance evaluation>
The cell resistance of the laminated lithium ion secondary batteries of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 was measured. The cell resistance (Ω) was measured at 3C rate for 10 seconds at a voltage (3.6 V) at 20% SOC (State of charge). A smaller measured value of cell resistance indicates less internal loss of the lithium ion secondary battery. Further, since the cell resistance is measured at a 3C rate, the measured value of the cell resistance is also an index indicating a high rate characteristic. The results are shown in Table 2.

Figure 2015011922
Figure 2015011922

表2の結果から、負極活物質層の表面に被覆層が配置されてもセル抵抗はそれほど上がらないことがわかった。   From the results in Table 2, it was found that the cell resistance did not increase so much even when the coating layer was disposed on the surface of the negative electrode active material layer.

<実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池のサイクル特性評価>
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池のサイクル特性を評価した。サイクル特性の評価としては、以下の条件で充放電を繰り返したサイクル試験を行い各サイクルの放電容量を測定した。充電の際は、60℃において1Cレート、電圧4.5VでCC充電(定電流充電)をした。放電の際は3.0V、1CレートでCC放電(定電流放電)を行った。この充放電を1サイクルとし、200サイクルまでサイクル試験を行った。この際の放電容量は、正極活物質の質量あたりの放電容量を計算して用いた。従って放電容量の単位はmAh/gである。
<Evaluation of cycle characteristics of laminated lithium ion secondary batteries of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2>
The cycle characteristics of the laminated lithium ion secondary batteries of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were evaluated. As an evaluation of the cycle characteristics, a cycle test in which charging and discharging were repeated under the following conditions was performed, and the discharge capacity of each cycle was measured. When charging, CC charging (constant current charging) was performed at 60 ° C. at a 1C rate and a voltage of 4.5V. When discharging, CC discharge (constant current discharge) was performed at 3.0 V and 1 C rate. This charging / discharging was made into 1 cycle, and the cycle test was done to 200 cycles. The discharge capacity at this time was used by calculating the discharge capacity per mass of the positive electrode active material. Therefore, the unit of discharge capacity is mAh / g.

なお、各サイクルの容量維持率は、各サイクルの容量維持率(%)=(各サイクルの放電容量/初期放電容量)×100で求めた。   The capacity retention rate of each cycle was determined by the capacity retention rate (%) of each cycle = (discharge capacity of each cycle / initial discharge capacity) × 100.

図2に実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池のサイクル数と容量維持率(%)の関係を示す。   FIG. 2 shows the relationship between the number of cycles and the capacity retention rate (%) of the laminated lithium ion secondary batteries of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

実施例1及び実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量は、比較例1及び比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量と同等か若干低かった。具体的には、比較例1のラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量が191.5mAh/g、比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量が193.2mAh/gに対して、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量が186.4mAh/g、実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量が183.7mAh/gであった。   The initial discharge capacities of the laminated lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 were equal to or slightly lower than the initial discharge capacities of the laminated lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Specifically, the initial discharge capacity of the laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 is 191.5 mAh / g, and the initial discharge capacity of the laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 is 193.2 mAh / g. On the other hand, the initial discharge capacity of the laminated lithium ion secondary battery of Example 1 was 186.4 mAh / g, and the initial discharge capacity of the laminated lithium ion secondary battery of Example 2 was 183.7 mAh / g. there were.

このことから、窒化ホウ素粉末と被覆層用バインダーとからなる被覆層が負極活物質層の表面に配置される負極を用いたラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量は被覆層がない負極を用いたラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量と比べてほとんど変わらないことがわかった。また実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量と、実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の初回の放電容量がほとんど変わらないことから、被覆層の厚みが2μm〜5μmで、抵抗値は6×10Ω/φ16mm以上1.5×10Ω/φ16mm以下であれば、初回の放電容量はほとんど同じであることがわかった。 From this, the first discharge capacity of the laminated lithium ion secondary battery using the negative electrode in which the coating layer composed of the boron nitride powder and the coating layer binder is disposed on the surface of the negative electrode active material layer is the negative electrode without the coating layer. It was found that there was almost no change compared to the initial discharge capacity of the laminate type lithium ion secondary battery using. In addition, since the initial discharge capacity of the laminate type lithium ion secondary battery of Example 1 and the initial discharge capacity of the laminate type lithium ion secondary battery of Example 2 hardly change, the thickness of the coating layer is 2 μm to 5 μm. Thus, it was found that the initial discharge capacity was almost the same if the resistance value was 6 × 10 3 Ω / φ16 mm or more and 1.5 × 10 6 Ω / φ16 mm or less.

これは被覆層が平均粒径D50500nmの窒化ホウ素粉末と被覆層用バインダーとからなっているため、被覆層には窒化ホウ素粉末同士が形成する微細な空間が存在し、被覆層の厚みが厚くなっても微細な空間を通してリチウムイオンが被覆層内を移動できることによると推測される。 This is because the coating layer is composed of boron nitride powder having an average particle size D50 of 500 nm and a binder for the coating layer, and therefore there is a fine space formed between the boron nitride powders in the coating layer, and the coating layer is thick. Even so, it is presumed that lithium ions can move in the coating layer through a fine space.

また図2からわかるように、40サイクルまでは、実施例1及び実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の容量維持率は、比較例1及び比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の容量維持率とほぼ同等であった。40サイクル目以降は、実施例1及び実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の容量維持率は、比較例1及び比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の容量維持率より高くなった。   As can be seen from FIG. 2, the capacity retention rate of the laminated lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 is that of the laminated lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 up to 40 cycles. It was almost the same as the capacity maintenance rate. After the 40th cycle, the capacity retention rates of the laminated lithium ion secondary batteries of Example 1 and Example 2 were higher than the capacity retention ratios of the laminated lithium ion secondary batteries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. .

200サイクル目の放電容量を比較すると、比較例1のラミネート型リチウムイオン二次電池の200サイクル目の放電容量が95.9mAh/gに対して、比較例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の200サイクル目の放電容量が117.8mAh/g、実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池の200サイクル目の放電容量が118.8mAh/g、実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池の200サイクル目の放電容量が124.3mAh/gとなった。つまり200サイクル目の放電容量は比較例1<比較例2<実施例1<実施例2の順に高くなった。   Comparing the discharge capacity at the 200th cycle, the discharge capacity at the 200th cycle of the laminate type lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was 95.9 mAh / g, whereas the laminate type lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 was The discharge capacity at the 200th cycle was 117.8 mAh / g, the discharge capacity at the 200th cycle of the laminate type lithium ion secondary battery of Example 1 was 118.8 mAh / g, and the laminate type lithium ion secondary battery of Example 2 was The discharge capacity at the 200th cycle was 124.3 mAh / g. That is, the discharge capacity at the 200th cycle increased in the order of Comparative Example 1 <Comparative Example 2 <Example 1 <Example 2.

このことから被覆層の上記抵抗値が3×10Ω/φ16mmより大きく2.0×10Ω/φ16mm以下であれば、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が高いことがわかった。被覆層は、上記抵抗値を上記範囲より低くするような大きな空隙もないため、被覆層によって負極活物質層が全面的に被覆され、負極活物質による電解液の分解反応を抑制できる。被覆が不十分である場合は、抵抗が所定の値よりも低くなり、十分な保護効果を得られずに、サイクル特性の向上効果が小さくなると推測される。また被覆層は窒化ホウ素粉末と無機バインダーとを有する。窒化ホウ素は熱的にも化学的にも安定であり、無機バインダーも熱的にも化学的にも安定である。そのため窒化ホウ素粉末と無機バインダーによって被覆層が形成されているため、被覆層はより安定的に、電解液の分解反応を抑制していると推測される。 From this, it was found that when the resistance value of the coating layer was larger than 3 × 10 3 Ω / φ16 mm and not more than 2.0 × 10 6 Ω / φ16 mm, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery were high. Since the coating layer does not have a large gap that makes the resistance value lower than the above range, the negative electrode active material layer is entirely covered with the coating layer, and the decomposition reaction of the electrolytic solution by the negative electrode active material can be suppressed. When the coating is insufficient, the resistance becomes lower than a predetermined value, and it is presumed that the effect of improving the cycle characteristics is reduced without obtaining a sufficient protective effect. The coating layer includes boron nitride powder and an inorganic binder. Boron nitride is thermally and chemically stable, and the inorganic binder is also thermally and chemically stable. Therefore, since the coating layer is formed of the boron nitride powder and the inorganic binder, it is estimated that the coating layer more stably suppresses the decomposition reaction of the electrolytic solution.

上記の結果より、絶縁性の無機粉末と、被覆層用バインダーと、を有する被覆層を負極活物質層の表面に配置し、被覆層の抵抗値が上記範囲であると、リチウムイオン二次電池は、高温、高電圧の使用環境下においても優れたサイクル特性及び充放電容量を有することがわかった。   From the above results, when the coating layer having the insulating inorganic powder and the coating layer binder is disposed on the surface of the negative electrode active material layer, and the resistance value of the coating layer is within the above range, the lithium ion secondary battery Was found to have excellent cycle characteristics and charge / discharge capacity even under high temperature and high voltage use environments.

1:集電体、2:結着剤、3:負極活物質、4:負極活物質層、5:被覆層、51:無機粉末、52:被覆層用バインダー。   1: current collector, 2: binder, 3: negative electrode active material, 4: negative electrode active material layer, 5: coating layer, 51: inorganic powder, 52: binder for coating layer.

Claims (7)

集電体と、
該集電体の表面に配置され、負極活物質及び結着剤を含む負極活物質層と、
該負極活物質層の表面に配置される被覆層と、
を有し、
該被覆層は、絶縁性の無機粉末と、被覆層用バインダーと、を有し、
前記被覆層の表面に1.96×10N/φ16mmの圧力で銅箔を押しつけて、該銅箔と、前記集電体との間の電気抵抗を測定した場合における抵抗値が3×10Ω/φ16mmより大きく2×10Ω/φ16mm以下であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極。
A current collector,
A negative electrode active material layer disposed on a surface of the current collector and including a negative electrode active material and a binder;
A coating layer disposed on the surface of the negative electrode active material layer;
Have
The coating layer has an insulating inorganic powder and a coating layer binder,
When a copper foil is pressed against the surface of the coating layer at a pressure of 1.96 × 10 2 N / φ16 mm and the electrical resistance between the copper foil and the current collector is measured, the resistance value is 3 × 10. A negative electrode for a lithium ion secondary battery, wherein the negative electrode is larger than 3 Ω / φ16 mm and 2 × 10 6 Ω / φ16 mm or less.
前記抵抗値は6×10Ω/φ16mm以上1.5×10Ω/φ16mm以下である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 2. The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the resistance value is 6 × 10 3 Ω / φ16 mm or more and 1.5 × 10 6 Ω / φ16 mm or less. 前記被覆層の厚みは2μm以上で前記負極活物質層の厚みの20%以下である請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用負極。   3. The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the coating layer has a thickness of 2 μm or more and 20% or less of the thickness of the negative electrode active material layer. 前記無機粉末の平均粒径D50は100nm以上1μm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。 4. The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein an average particle diameter D 50 of the inorganic powder is 100 nm or more and 1 μm or less. 前記無機粉末は、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び窒化珪素から選ばれる少なくとも1つからなる請求項1〜4のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。   The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the inorganic powder is made of at least one selected from boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride. 前記被覆層用バインダーは、ケイ素元素、アルミニウム元素及びジルコニウム元素から選ばれる少なくとも1種を含む無機バインダーである請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用負極。   The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the coating layer binder is an inorganic binder containing at least one selected from a silicon element, an aluminum element, and a zirconium element. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用負極を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池。   It has a negative electrode for lithium ion secondary batteries as described in any one of Claims 1-6, The lithium ion secondary battery characterized by the above-mentioned.
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