JP6992362B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery.
近年、携帯電話やパソコン等の電子機器の小型化、コードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として小型、軽量で高エネルギー密度を有する二次電池への要求が高くなっている。また、このような状況下において、充放電容量が大きく、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が注目されている。 In recent years, electronic devices such as mobile phones and personal computers have been rapidly miniaturized and cordless, and there is an increasing demand for a secondary battery that is compact, lightweight, and has a high energy density as a power source for driving them. Further, under such a situation, a lithium ion secondary battery having a large charge / discharge capacity and a high energy density is attracting attention.
現在、リチウムイオン二次電池等の電気化学デバイスの負極活物質として、黒鉛等の炭素材料より充放電容量の大きいシリコンや酸化シリコン等の合金系負極活物質が数多く研究されている。しかし、負極活物質としてこのような材料を用いた場合、負極活物質が充放電に伴って膨張収縮するため、充放電を繰り返すことによりバインダーが伸長し、活物質粒子と集電体との間の導電経路が分断されることから、サイクル特性が炭素材料に比べて著しく低下する。 Currently, many alloy-based negative electrode active materials such as silicon and silicon oxide, which have a larger charge / discharge capacity than carbon materials such as graphite, are being studied as negative electrode active materials for electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries. However, when such a material is used as the negative electrode active material, the negative electrode active material expands and contracts with charge and discharge, so that the binder expands by repeating charging and discharging, and between the active material particles and the current collector. Since the conductive path of the material is divided, the cycle characteristics are significantly deteriorated as compared with the carbon material.
そこで、合金系負極活物質の表面を弾性に富んだ無機化合物で被覆することで膨張収縮を抑え、サイクル特性の向上を図る技術が報告されている。(特許文献1) Therefore, a technique has been reported in which the surface of an alloy-based negative electrode active material is coated with an inorganic compound rich in elasticity to suppress expansion and contraction and improve cycle characteristics. (Patent Document 1)
しかしながら、従来技術の方法では負極活物質の膨張収縮を完全に抑えることはできず、サイクル特性の更なる改善が求められている。 However, the expansion and contraction of the negative electrode active material cannot be completely suppressed by the method of the prior art, and further improvement of the cycle characteristics is required.
筆者らは鋭意研究の結果、サイクルに伴い負極活物質が膨張収縮を繰り返した際、電極の空孔分布が不均一となって電解液が均等に浸透しないことが、サイクル悪化の原因の一つとなっていることを見出した。 As a result of diligent research, the authors have found that when the negative electrode active material repeatedly expands and contracts with the cycle, the pore distribution of the electrodes becomes non-uniform and the electrolyte does not penetrate evenly, which is one of the causes of the cycle deterioration. I found that it was.
本発明は上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、サイクル特性を改善することが可能なリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery capable of improving cycle characteristics.
上記課題を解決するため、本発明に係るリチウムイオン二次電池は、正極活物質層と正極集電体から成る正極と、負極活物質層と負極集電体から成る負極と、上記正極と上記負極の間に位置するセパレータと、電解液とを備えるリチウムイオン二次電池であって、上記負極活物質層がケイ素またはケイ素の化合物を含み、上記負極活物質層の多孔度が25%以上38%以下であって、上記電解液がフッ化炭酸エステルを0.1体積%以上5.0体積%以下と、カルボン酸エステルとを含み、上記正極活物質層および上記負極活物質層の合計質量に対する上記電解液の質量が30質量%以上45質量%以下であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the lithium ion secondary battery according to the present invention has a positive electrode composed of a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector, a negative electrode composed of a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector, and the positive electrode and the above. A lithium ion secondary battery including a separator located between the negative electrodes and an electrolytic solution, wherein the negative electrode active material layer contains silicon or a silicon compound, and the porosity of the negative electrode active material layer is 25% or more 38. % Or less, and the electrolytic solution contains fluorinated carbonate ester in an amount of 0.1% by volume or more and 5.0% by volume or less and a carboxylic acid ester, and the total mass of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. The weight of the electrolytic solution is 30% by mass or more and 45% by mass or less.
これによれば、負極活物質層の多孔度を25%以上38%以下、正極活物質層および負極活物質層の合計質量に対する電解液の質量を30質量%以上45質量%以下とし、粘度が低く、濡れ性の高いカルボン酸エステルを用いることで、サイクル後であっても電解液を電極に均一に浸透させることができる。更に、フッ化炭酸エステルによってカルボン酸エステルの還元分解が抑制され、電解液の消費を防止することができ、サイクル特性が改善する。 According to this, the porosity of the negative electrode active material layer is 25% or more and 38% or less, the mass of the electrolytic solution with respect to the total mass of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is 30% by mass or more and 45% by mass or less, and the viscosity is high. By using a low and highly wettable carboxylic acid ester, the electrolytic solution can be uniformly permeated into the electrode even after the cycle. Further, the fluorinated carbonic acid ester suppresses the reductive decomposition of the carboxylic acid ester, the consumption of the electrolytic solution can be prevented, and the cycle characteristics are improved.
本発明に係るリチウムイオン二次電池はさらに、上記負極活物質層の多孔度が30%以上35%以下であることが好ましい。 Further, in the lithium ion secondary battery according to the present invention, the porosity of the negative electrode active material layer is preferably 30% or more and 35% or less.
これによれば、負極活物質層の多孔度として好適であり、サイクル特性が更に改善する。 According to this, it is suitable as the porosity of the negative electrode active material layer, and the cycle characteristics are further improved.
本発明に係るリチウムイオン二次電池はさらに、上記カルボン酸エステルが、下記化学式(1)で表されることが好ましい。
(ここで、R1およびR2は炭素数1~4の直鎖状または分岐状のアルキル基または置換アルキル基であり、R1とR2の炭素数の合計が5以下である。)
Further, in the lithium ion secondary battery according to the present invention, it is preferable that the carboxylic acid ester is represented by the following chemical formula (1).
(Here, R 1 and R 2 are linear or branched alkyl groups or substituted alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, and the total number of carbon atoms of R 1 and R 2 is 5 or less.)
これによれば、カルボン酸エステルとして好適であり、高温保存特性が更に改善する。 According to this, it is suitable as a carboxylic acid ester, and the high temperature storage property is further improved.
本発明に係るリチウムイオン二次電池はさらに、上記カルボン酸エステルが、プロピオン酸エステルまたは酢酸エステルであることが好ましい。 Further, in the lithium ion secondary battery according to the present invention, it is preferable that the carboxylic acid ester is a propionic acid ester or an acetic acid ester.
これによれば、カルボン酸エステルとして好適であり、高温保存特性が更に改善する。 According to this, it is suitable as a carboxylic acid ester, and the high temperature storage property is further improved.
本発明に係るリチウムイオン二次電池はさらに、上記カルボン酸エステルが、前記電解液中に50体積%以上90体積%以下含まれることが好ましい。 Further, in the lithium ion secondary battery according to the present invention, it is preferable that the carboxylic acid ester is contained in the electrolytic solution in an amount of 50% by volume or more and 90% by volume or less.
これによれば、カルボン酸エステルの比率として好適であり、高温保存特性が更に改善する。 According to this, the ratio of the carboxylic acid ester is suitable, and the high temperature storage property is further improved.
本発明に係るリチウムイオン二次電池はさらに、上記リチウムバナジウム化合物がLiVOPO4であることが好ましい。 Further, in the lithium ion secondary battery according to the present invention, it is preferable that the lithium vanadium compound is LiVOPO 4 .
本発明によれば、サイクル特性を改善することが可能なリチウムイオン二次電池が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a lithium ion secondary battery capable of improving cycle characteristics is provided.
以下、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。 Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, the components described below include those easily conceived by those skilled in the art and those substantially the same. Further, the components described below can be combined as appropriate.
<リチウムイオン二次電池>
図1に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、互いに対向する板状の負極20及び板状の正極10と、負極20と正極10との間に隣接して配置される板状のセパレータ18と、を備える積層体30と、リチウムイオンを含む電解質溶液と、これらを密閉した状態で収容するケース50と、負極20に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケースの外部に突出されるリード62と、正極10に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケースの外部に突出されるリード60とを備える。
<Lithium-ion secondary battery>
As shown in FIG. 1, the lithium ion
正極10は、正極集電体12と、正極集電体12上に形成された正極活物質層14と、を有する。また、負極20は、負極集電体22と、負極集電体22上に形成された負極活物質層24と、を有する。セパレータ18は、負極活物質層24と正極活物質層14との間に位置している。
The
<正極>
本実施形態に係る正極は、正極活物質層と正極集電体から構成されるものである。
<Positive electrode>
The positive electrode according to the present embodiment is composed of a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector.
(正極集電体)
正極集電体12は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム又はそれらの合金、ステンレス等の金属薄板(金属箔)を用いることができる。
(Positive current collector)
The positive electrode
(正極活物質層)
正極活物質層14は、正極活物質、正極用バインダー、および正極用導電助剤から主に構成されるものである。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode
(正極活物質)
正極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、PF6
-)のドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の電極活物質を使用できる。例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、リチウムマンガンスピネル(LiMn2O4)、及び、化学式:LiNixCoyMnzMaO2(x+y+z+a=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦a≦1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物Lia(M)b(PO4)c(ただし、M=VOまたはV、かつ、0.9≦a≦3.3、0.9≦b≦2.2、0.9≦c≦3.3)、オリビン型LiMPO4(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素又はVOを示す)、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、LiNixCoyAlzO2(0.9<x+y+z<1.1)等の複合金属酸化物が挙げられる。
(Positive electrode active material)
As the positive electrode active material, the storage and release of lithium ions, the desorption and insertion (intercalation) of lithium ions, or the doping and dedoping of the counter anion of the lithium ions (for example, PF 6- ) are reversibly performed. A known electrode active material can be used without particular limitation as long as it can be advanced. For example, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and chemical formula: LiNi x Coy Mn z MaO 2 (x + y + z + a = 1, 0 ≦ x ≦ 1). , 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ a ≦ 1, M is one or more elements selected from Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn, and Cr). Material, Lithium vanadium compound Li a (M) b (PO 4 ) c (However, M = VO or V, and 0.9 ≦ a ≦ 3.3, 0.9 ≦ b ≦ 2.2, 0.9 ≦ c ≦ 3.3), olivine type LiMPO 4 (where M indicates one or more elements or VO selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, Zr), titanium Examples thereof include composite metal oxides such as lithium acid (Li 4 Ti 5 O 12 ) and LiNi x Coy Al z O 2 (0.9 <x + y + z <1.1).
上記正極活物質のうち、リチウムバナジウム化合物を用いた場合、本実施形態に係る負極および電解液と組み合わせた際に、サイクル特性の改善効果が強く得られる。リチウムバナジウム化合物の中でも、特にLiVOPO4でサイクル特性の改善効果がより強く得られる。上記作用の正確なメカニズムはいまだ不明であるが、バナジウムイオンがカルボン酸エステルと錯形成し、負極上で皮膜を形成しているものと推測される。 When a lithium vanadium compound is used among the positive electrode active materials, the effect of improving the cycle characteristics can be strongly obtained when combined with the negative electrode and the electrolytic solution according to the present embodiment. Among the lithium vanadium compounds, LiVOPO 4 has a stronger effect of improving the cycle characteristics. The exact mechanism of the above action is still unknown, but it is presumed that vanadium ions complex with the carboxylic acid ester to form a film on the negative electrode.
(正極用バインダー)
正極用バインダーは正極活物質同士を結合すると共に、正極活物質層14と正極用集電体12とを結合している。バインダーは、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂や、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を用いてもよい。また、バインダーとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン等が挙げられる。イオン伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物と、LiClO4、LiBF4、LiPF6等のリチウム塩とを複合化させたもの等が挙げられる。
(Binder for positive electrode)
The positive electrode binder binds the positive electrode active materials to each other, and also bonds the positive electrode
正極活物質層14中のバインダーの含有量は特に限定されないが、添加する場合には正極活物質の質量に対して0.5~5質量部であることが好ましい。
The content of the binder in the positive electrode
(正極用導電助剤)
正極用導電助剤としては、正極活物質層14の導電性を良好にするものであれば特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、黒鉛、カーボンブラック等の炭素系材料や、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。
(Conductive aid for positive electrode)
The conductive auxiliary agent for the positive electrode is not particularly limited as long as it improves the conductivity of the positive electrode
<負極>
本実施形態に係る負極は、負極活物質層と負極集電体から構成されるものであって、上記負極活物質層がケイ素またはケイ素の化合物を含み、多孔度が25%以上38%以下であるものである。
(負極集電体)
負極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、銅等の金属薄板(金属箔)を用いることができる。
<Negative electrode>
The negative electrode according to the present embodiment is composed of a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer contains silicon or a silicon compound and has a porosity of 25% or more and 38% or less. There is.
(Negative electrode current collector)
The negative electrode current collector 22 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate (metal leaf) such as copper can be used.
(負極活物質層)
負極活物質層24は、負極活物質、負極用バインダー、および負極用導電助剤から主に構成されるものである。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer 24 is mainly composed of a negative electrode active material, a negative electrode binder, and a negative electrode conductive auxiliary agent.
負極活物質層の多孔度は25%以上38%以下である。特に、30%以上35%以下であることが好ましい。上記多孔度の場合、本実施形態に係る電解液と組み合わせた際に、サイクル後であっても電解液を電極に均一に浸透させることができ、サイクル特性が改善する。 The porosity of the negative electrode active material layer is 25% or more and 38% or less. In particular, it is preferably 30% or more and 35% or less. In the case of the above porosity, when combined with the electrolytic solution according to the present embodiment, the electrolytic solution can be uniformly permeated into the electrode even after the cycle, and the cycle characteristics are improved.
ここで、負極活物質層の多孔度=負極活物質層の密度/使用した負極活物質の真密度×100[%]を示す。負極活物質層が負極活物質を2種類以上含む場合、それぞれの負極活物質の真密度を組成比に従って乗じ、それらを合計した値を多孔度とする。 Here, the porosity of the negative electrode active material layer = the density of the negative electrode active material layer / the true density of the used negative electrode active material × 100 [%]. When the negative electrode active material layer contains two or more types of negative electrode active materials, the true density of each negative electrode active material is multiplied according to the composition ratio, and the total value thereof is taken as the porosity.
(負極活物質)
負極活物質は、ケイ素またはケイ素の化合物を含む。例えば、金属シリコン(Si)や酸化シリコン(SiOx)が挙げられ、これらを任意の割合で含んでいても良い。上記負極活物質は充放電に伴って膨張収縮を繰り返すため、活物質に微細なクラックが生じる。本実施形態に係る電解液と組み合わせた際に、この微細なクラックの深部まで電解液が均等に浸透するため、サイクル特性が改善する。特に、ケイ素材料を5質量部以上、40質量部以下含むときに、上記の改善効果が顕著になる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material contains silicon or a compound of silicon. For example, metallic silicon (Si) and silicon oxide (SiO x ) may be mentioned, and these may be contained in an arbitrary ratio. Since the negative electrode active material repeats expansion and contraction with charge and discharge, fine cracks occur in the active material. When combined with the electrolytic solution according to the present embodiment, the electrolytic solution evenly permeates deep into the fine cracks, so that the cycle characteristics are improved. In particular, when the silicon material is contained in an amount of 5 parts by mass or more and 40 parts by mass or less, the above-mentioned improvement effect becomes remarkable.
また、本実施形態に係る負極は、ケイ素またはケイ素の化合物以外のその他の負極活物質を含んでいても良い。その他の負極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)を可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の電極活物質を使用できる。例えば、グラファイト、ハードカーボン等の炭素系材料、チタン酸リチウム(LTO)等の金属酸化物、リチウム、スズ、亜鉛等の金属材料が挙げられる。 Further, the negative electrode according to the present embodiment may contain silicon or other negative electrode active material other than the silicon compound. The other negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly proceed with the occlusion and release of lithium ions and the desorption and insertion (intercalation) of lithium ions, and known electrode active materials can be used. Can be used. Examples thereof include carbon-based materials such as graphite and hard carbon, metal oxides such as lithium titanate (LTO), and metal materials such as lithium, tin and zinc.
(負極用バインダー)
負極用バインダーとしては特に限定は無く、上記で記載した正極用バインダーと同様のものを用いることができる。
(Binder for negative electrode)
The binder for the negative electrode is not particularly limited, and the same binder as the binder for the positive electrode described above can be used.
(負極用導電助剤)
負極用導電助剤としては特に限定は無く、上記で記載した正極用導電助剤と同様のものを用いることができる。
(Conductive aid for negative electrode)
The conductive auxiliary agent for the negative electrode is not particularly limited, and the same conductive auxiliary agent for the positive electrode described above can be used.
<電解液>
本実施形態に係る電解液は、フッ化炭酸エステルを0.1体積%以上5.0体積%以下と、カルボン酸エステルとを含むものである。また、上記正極活物質層および上記負極活物質層の合計質量に対する電解液の質量は30質量%以上45質量%である。
<Electrolytic solution>
The electrolytic solution according to the present embodiment contains a fluorinated carbonic acid ester of 0.1% by volume or more and 5.0% by volume or less, and a carboxylic acid ester. Further, the mass of the electrolytic solution with respect to the total mass of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is 30% by mass or more and 45% by mass.
これによれば、粘度が低く、濡れ性の高いカルボン酸エステルを用いることで、サイクル後であっても電解液を電極に均一に浸透させることができる。更に、フッ化炭酸エステルによってカルボン酸エステルの還元分解が抑制され、電解液の消費を防止することができ、サイクル特性が改善する。 According to this, by using a carboxylic acid ester having a low viscosity and a high wettability, the electrolytic solution can be uniformly permeated into the electrode even after the cycle. Further, the fluorinated carbonic acid ester suppresses the reductive decomposition of the carboxylic acid ester, the consumption of the electrolytic solution can be prevented, and the cycle characteristics are improved.
本実施形態に係る電解液はさらに、上記カルボン酸エステルが、化学式(1)で表されることが好ましく、プロピオン酸エステルまたは酢酸エステルであることがより好ましい。 In the electrolytic solution according to the present embodiment, the carboxylic acid ester is preferably represented by the chemical formula (1), and more preferably a propionic acid ester or an acetic acid ester.
これによれば、カルボン酸エステルとして好適であり、サイクル特性が更に改善する。 According to this, it is suitable as a carboxylic acid ester, and the cycle characteristics are further improved.
本実施形態に係る電解液はさらに、上記カルボン酸エステルが、電解液中に50体積%以上90体積%以下含まれることが好ましい。 In the electrolytic solution according to the present embodiment, it is preferable that the carboxylic acid ester is further contained in the electrolytic solution in an amount of 50% by volume or more and 90% by volume or less.
これによれば、カルボン酸エステルの比率として好適であり、サイクル特性が更に改善する。 According to this, the ratio of the carboxylic acid ester is suitable, and the cycle characteristics are further improved.
(その他の溶媒)
本実施形態に係る電解液は、上記カルボン酸エステル以外にも一般にリチウムイオン二次電池に用いられている溶媒を用いることが出来る。上記溶媒としては特に限定はなく、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等の環状カーボネート化合物、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネート化合物、等を任意の割合で混合して用いることができる。
(Other solvents)
As the electrolytic solution according to the present embodiment, a solvent generally used for a lithium ion secondary battery can be used in addition to the above carboxylic acid ester. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include cyclic carbonate compounds such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), and chain carbonate compounds such as diethyl carbonate (DEC) and ethyl methyl carbonate (EMC). Can be mixed and used in the ratio of.
(電解質)
電解質は、リチウムイオン二次電池の電解質として用いられるリチウム塩であれば特に限定は無く、例えば、LiPF6、LiBF4、リチウムビスオキサレートボラート等の無機酸陰イオン塩、LiCF3SO3、(CF3SO2)2NLi、(FSO2)2NLi等の有機酸陰イオン塩等を用いることができる。
(Electrolytes)
The electrolyte is not particularly limited as long as it is a lithium salt used as an electrolyte for a lithium ion secondary battery. For example, an inorganic acid anion salt such as LiPF 6 , LiBF 4 , lithium bisoxalate boronate, LiCF 3 SO 3 , and the like. Organic acid anionic salts such as (CF 3 SO 2 ) 2 NLi and (FSO 2 ) 2 NLi can be used.
以上、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[実施例1]
(正極の作製)
LiVOPO450質量部、Li(Ni0.80Co0.15Al0.05)O235質量部、カーボンブラック5質量部、PVDF10質量部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させ、正極活物質層形成用のスラリーを調整した。このスラリーを、厚さ20μmのアルミ金属箔の一面に、正極活物質の塗布量が9.0mg/cm2となるように塗布し、100℃で乾燥することで正極活物質層を形成した。その後、ローラープレスによって加圧成形し、正極を作製した。
[Example 1]
(Preparation of positive electrode)
(負極の作製)
ケイ素材料としてSiO20質量部、天然黒鉛70質量部、カーボンブラック5質量部、PVDF5質量部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させ、負極活物質層形成用のスラリーを調整した。上記スラリーを、厚さ20μmの銅箔の一面に、負極活物質の塗布量が6.0mg/cm2となるように塗布し、100℃で乾燥することで負極活物質層を形成した。その後、ローラープレスによって負極活物質層の多孔度が32%となるように加圧成形し、負極を作製した。
(Manufacturing of negative electrode)
As a silicon material, 20 parts by mass of SiO, 70 parts by mass of natural graphite, 5 parts by mass of carbon black, and 5 parts by mass of PVDF were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a slurry for forming a negative electrode active material layer. The slurry was applied to one surface of a copper foil having a thickness of 20 μm so that the amount of the negative electrode active material applied was 6.0 mg / cm 2 , and dried at 100 ° C. to form a negative electrode active material layer. Then, the negative electrode was pressure-molded by a roller press so that the porosity of the negative electrode active material layer was 32%, and a negative electrode was produced.
(電解液の作製)
カルボン酸エステルとしてプロピオン酸エチルを用い、体積比でEC:プロピオン酸エチル=30:70の組成比となるように調整し、これに1.0mol/Lの濃度となるようにLiPF6を溶解させた。上記の通り調製した溶液に対し、フッ化炭酸エステルとしてフルオロエチレンカーボネート(FEC)を2.0wt%となるように添加し、電解液を作製した。
(Preparation of electrolytic solution)
Ethyl propionate was used as the carboxylic acid ester, and the volume ratio was adjusted to EC: ethyl propionate = 30:70, and LiPF 6 was dissolved therein so as to have a concentration of 1.0 mol / L. rice field. Fluoroethylene carbonate (FEC) as a fluorocarbonic acid ester was added to the solution prepared as described above so as to be 2.0 wt% to prepare an electrolytic solution.
(評価用リチウムイオン二次電池の作製)
上記で作製した正極および負極と、それらの間にポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを挟んでアルミラミネートパックに入れた。このアルミラミネートパックに、上記で作製した電解液を、正極活物質層および負極活物質層の合計質量に対して35質量%となるように注入した後、真空シールし、評価用リチウムイオン二次電池を作製した。なお、実施例2以降では、この電解液量を「注液量」と標記する。
(Manufacturing of lithium-ion secondary battery for evaluation)
The positive electrode and the negative electrode prepared above and a separator made of a polyethylene microporous film were sandwiched between them and placed in an aluminum laminate pack. The electrolytic solution prepared above is injected into this aluminum laminate pack so as to be 35% by mass with respect to the total mass of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, vacuum-sealed, and lithium ion secondary for evaluation. A battery was made. In the second and subsequent examples, this amount of electrolytic solution is referred to as "injection amount".
(300サイクル後容量維持率の測定)
上記で作製した評価用リチウムイオン二次電池について、二次電池充放電試験装置(北斗電工株式会社製)を用い、充電レート1.0C(25℃で定電流充電を行ったときに1時間で充電終了となる電流値)の定電流充電で電池電圧が4.2Vとなるまで充電を行い、放電レート1.0Cの定電流放電で電池電圧が2.8Vとなるまで放電を行った。上記充放電を1サイクルとし、続けて300サイクルの充放電を行い、300サイクル後容量維持率(300サイクル目放電容量/1サイクル目放電容量×100)を求めた。得られた結果を表1に示す。
(Measurement of capacity retention rate after 300 cycles)
For the evaluation lithium ion secondary battery manufactured above, a charging rate of 1.0 C (constant current charging at 25 ° C) was performed in 1 hour using a secondary battery charge / discharge test device (manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). The battery was charged until the battery voltage reached 4.2 V by constant current charging (current value at which charging ends), and discharged until the battery voltage reached 2.8 V by constant current discharge at a discharge rate of 1.0 C. The above charge / discharge was set as one cycle, and 300 cycles of charge / discharge were continuously performed to obtain the capacity retention rate after 300 cycles (300th cycle discharge capacity / 1st cycle discharge capacity × 100). The results obtained are shown in Table 1.
[実施例2]
負極の作製において、負極活物質層の多孔度を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例2の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 2]
In the production of the negative electrode, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the negative electrode active material layer was changed as shown in Table 1.
[実施例3]
負極の作製において、負極活物質層の多孔度を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例3の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 3]
In the production of the negative electrode, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the negative electrode active material layer was changed as shown in Table 1.
[実施例4]
負極の作製において、負極活物質層の多孔度を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例4の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 4]
In the production of the negative electrode, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the negative electrode active material layer was changed as shown in Table 1.
[実施例5]
負極の作製において、負極活物質層の多孔度を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例5の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 5]
In the production of the negative electrode, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the negative electrode active material layer was changed as shown in Table 1.
[実施例6]
負極の作製において、負極活物質層形成用のスラリーの組成を、ケイ素材料としてSiO4質量部、天然黒鉛86質量部、カーボンブラック5質量部、PVDF5質量部とし、負極を作製した。それ以外は実施例1と同様として、実施例6の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 6]
In the production of the negative electrode, the composition of the slurry for forming the negative electrode active material layer was 4 parts by mass of SiO, 86 parts by mass of natural graphite, 5 parts by mass of carbon black, and 5 parts by mass of PVDF as the silicon material, and the negative electrode was produced. A lithium ion secondary battery for evaluation of Example 6 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
[実施例7]
負極の作製において、負極活物質層形成用のスラリーの組成を、ケイ素材料としてSiO5質量部、天然黒鉛85質量部、カーボンブラック5質量部、PVDF5質量部とし、負極を作製した。それ以外は実施例1と同様として、実施例7の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 7]
In the production of the negative electrode, the composition of the slurry for forming the negative electrode active material layer was 5 parts by mass of SiO, 85 parts by mass of natural graphite, 5 parts by mass of carbon black, and 5 parts by mass of PVDF as the silicon material, and the negative electrode was produced. A lithium ion secondary battery for evaluation of Example 7 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
[実施例8]
負極の作製において、負極活物質層形成用のスラリーの組成を、ケイ素材料としてSiO40質量部、天然黒鉛50質量部、カーボンブラック5質量部、PVDF5質量部とし、負極を作製した。それ以外は実施例1と同様として、実施例8の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 8]
In the production of the negative electrode, the composition of the slurry for forming the negative electrode active material layer was 40 parts by mass of SiO, 50 parts by mass of natural graphite, 5 parts by mass of carbon black, and 5 parts by mass of PVDF as the silicon material, and the negative electrode was produced. A lithium ion secondary battery for evaluation of Example 8 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
[実施例9]
負極の作製において、負極活物質層形成用のスラリーの組成を、ケイ素材料としてSiO41質量部、天然黒鉛49質量部、カーボンブラック5質量部、PVDF5質量部とし、負極を作製した。それ以外は実施例1と同様として、実施例9の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 9]
In the production of the negative electrode, the composition of the slurry for forming the negative electrode active material layer was 41 parts by mass of SiO, 49 parts by mass of natural graphite, 5 parts by mass of carbon black, and 5 parts by mass of PVDF as the silicon material, and the negative electrode was produced. A lithium ion secondary battery for evaluation of Example 9 was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
[実施例10]
評価用リチウムイオン二次電池の作製において、注液量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例10の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 10]
In the production of the lithium ion secondary battery for evaluation, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the injection amount was changed as shown in Table 1.
[実施例11]
評価用リチウムイオン二次電池の作製において、注液量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例11の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 11]
In the production of the lithium ion secondary battery for evaluation, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that the injection amount was changed as shown in Table 1.
[実施例12]
評価用リチウムイオン二次電池の作製において、注液量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例12の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 12]
In the production of the lithium ion secondary battery for evaluation, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 12 was produced in the same manner as in Example 1 except that the injection amount was changed as shown in Table 1.
[実施例13]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルの添加量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例13の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 13]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 13 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the fluorinated carbonic acid ester added was changed as shown in Table 1.
[実施例14]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルの添加量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例14の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 14]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 14 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the fluorinated carbonic acid ester added was changed as shown in Table 1.
[実施例15]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルの添加量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例15の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 15]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 15 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the fluorinated carbonic acid ester added was changed as shown in Table 1.
[実施例16]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルの添加量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例16の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 16]
A lithium ion secondary battery for evaluation of Example 16 was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of fluorinated carbonic acid ester added was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例17]
電解液の作製において、カルボン酸エステルを表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例17の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 17]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 17 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid ester was changed as shown in Table 1.
[実施例18]
電解液の作製において、カルボン酸エステルを表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例18の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 18]
The evaluation lithium ion secondary battery of Example 18 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid ester was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例19]
電解液の作製において、電解液の組成比を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例19の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 19]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 19 was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition ratio of the electrolytic solution was changed as shown in Table 1.
[実施例20]
電解液の作製において、電解液の組成比を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例20の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 20]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 20 was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition ratio of the electrolytic solution was changed as shown in Table 1.
[実施例21]
電解液の作製において、電解液の組成比を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例21の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 21]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 21 was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition ratio of the electrolytic solution was changed as shown in Table 1.
[実施例22]
電解液の作製において、電解液の組成比を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例22の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 22]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 22 was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition ratio of the electrolytic solution was changed as shown in Table 1.
[実施例23]
電解液の作製において、カルボン酸エステルを表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例23の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 23]
The evaluation lithium ion secondary battery of Example 23 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid ester was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例24]
電解液の作製において、カルボン酸エステルを表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例24の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 24]
The evaluation lithium ion secondary battery of Example 24 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid ester was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例25]
電解液の作製において、カルボン酸エステルを表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例25の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 25]
The evaluation lithium ion secondary battery of Example 25 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid ester was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例26]
電解液の作製において、電解液の組成比を表1に示した通りに変更した以外は実施例23と同様として、実施例26の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 26]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 26 was produced in the same manner as in Example 23 except that the composition ratio of the electrolytic solution was changed as shown in Table 1.
[実施例27]
電解液の作製において、電解液の組成比を表1に示した通りに変更した以外は実施例23と同様として、実施例27の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 27]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 27 was produced in the same manner as in Example 23 except that the composition ratio of the electrolytic solution was changed as shown in Table 1.
[実施例28]
電解液の作製において、電解液の組成比を表1に示した通りに変更した以外は実施例23と同様として、実施例28の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 28]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 28 was produced in the same manner as in Example 23 except that the composition ratio of the electrolytic solution was changed as shown in Table 1.
[実施例29]
電解液の作製において、電解液の組成比を表1に示した通りに変更した以外は実施例23と同様として、実施例29の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 29]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 29 was produced in the same manner as in Example 23 except that the composition ratio of the electrolytic solution was changed as shown in Table 1.
[実施例30]
電解液の作製において、カルボン酸エステルを表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例30の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 30]
The evaluation lithium ion secondary battery of Example 30 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid ester was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例31]
電解液の作製において、カルボン酸エステルを表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例31の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 31]
The evaluation lithium ion secondary battery of Example 31 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid ester was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例32]
電解液の作製において、カルボン酸エステルを表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例32の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 32]
The evaluation lithium ion secondary battery of Example 32 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carboxylic acid ester was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例33]
負極の作製において、ケイ素材料を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例33の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 33]
In the production of the negative electrode, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 33 was produced in the same manner as in Example 1 except that the silicon material was changed as shown in Table 1.
[実施例34]
負極の作製において、ケイ素材料を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、実施例34の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 34]
In the production of the negative electrode, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 34 was produced in the same manner as in Example 1 except that the silicon material was changed as shown in Table 1.
[実施例35]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルとしてジフルオロカーボネート(DFEC)を使用した以外は実施例1と同様として、実施例35の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 35]
The evaluation lithium ion secondary battery of Example 35 was prepared in the same manner as in Example 1 except that difluorocarbonate (DFEC) was used as the fluorocarbonic acid ester in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例36]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルの添加量を表1に示した通りに変更した以外は実施例35と同様として、実施例36の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 36]
A lithium ion secondary battery for evaluation of Example 36 was produced in the same manner as in Example 35 except that the amount of fluorinated carbonic acid ester added was changed as shown in Table 1 in the preparation of the electrolytic solution.
[実施例37]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルの添加量を表1に示した通りに変更した以外は実施例35と同様として、実施例37の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 37]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Example 37 was prepared in the same manner as in Example 35 except that the amount of fluorinated carbonic acid ester added was changed as shown in Table 1.
[比較例1]
負極の作製において、負極活物質層の多孔度を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、比較例1の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 1]
In the production of the negative electrode, the lithium ion secondary battery for evaluation of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the negative electrode active material layer was changed as shown in Table 1.
[比較例2]
負極の作製において、負極活物質層の多孔度を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、比較例2の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 2]
In the production of the negative electrode, the lithium ion secondary battery for evaluation of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the negative electrode active material layer was changed as shown in Table 1.
[比較例3]
評価用リチウムイオン二次電池の作製において、注液量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、比較例3の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 3]
In the production of the lithium ion secondary battery for evaluation, the lithium ion secondary battery for evaluation of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the injection amount was changed as shown in Table 1.
[比較例4]
評価用リチウムイオン二次電池の作製において、注液量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、比較例4の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 4]
In the production of the lithium ion secondary battery for evaluation, the lithium ion secondary battery for evaluation of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the injection amount was changed as shown in Table 1.
[比較例5]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルを添加しなかったこと以外は実施例1と同様として、比較例5の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 5]
A lithium ion secondary battery for evaluation of Comparative Example 5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that a fluorocarbonic acid ester was not added in the preparation of the electrolytic solution.
[比較例6]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルの添加量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、比較例6の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 6]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Comparative Example 6 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the fluorinated carbonic acid ester added was changed as shown in Table 1.
[比較例7]
負極の作製において、ケイ素材料および負極活物質層の多孔度を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、比較例7の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 7]
In the production of the negative electrode, the evaluation lithium ion secondary battery of Comparative Example 7 was produced in the same manner as in Example 1 except that the porosity of the silicon material and the negative electrode active material layer was changed as shown in Table 1.
[比較例8]
電解液の作製において、フッ化炭酸エステルの構造および添加量を表1に示した通りに変更した以外は実施例1と同様として、比較例8の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 8]
In the preparation of the electrolytic solution, the lithium ion secondary battery for evaluation of Comparative Example 8 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the structure and the amount of the fluorinated carbonic acid ester added were changed as shown in Table 1.
実施例2~37、および比較例1~8で作製した評価用リチウムイオン二次電池について、実施例1と同様に、300サイクル後容量維持率の測定を行った。結果を表1に示す。 For the evaluation lithium ion secondary batteries produced in Examples 2 to 37 and Comparative Examples 1 to 8, the capacity retention rate after 300 cycles was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
実施例1~37はいずれも、比較例1~8に対し、300サイクル後容量維持率が改善した。 In each of Examples 1 to 37, the capacity retention rate after 300 cycles was improved as compared with Comparative Examples 1 to 8.
実施例1~5、および比較例1~2より、負極活物質層の多孔度を最適化することで、300サイクル後容量維持率が改善することが確認された。 From Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2, it was confirmed that the porosity of the negative electrode active material layer was optimized to improve the capacity retention rate after 300 cycles.
実施例6~9より、負極におけるケイ素化合物の割合を5質量部以上40質量部以下とすることで、300サイクル後容量維持率がより改善することが確認された。 From Examples 6 to 9, it was confirmed that the capacity retention rate after 300 cycles was further improved by setting the ratio of the silicon compound in the negative electrode to 5 parts by mass or more and 40 parts by mass or less.
実施例10~12、および比較例3~4より、電解液の注液量を最適化することで、300サイクル後容量維持率が改善することが確認された。 From Examples 10 to 12 and Comparative Examples 3 to 4, it was confirmed that the capacity retention rate after 300 cycles was improved by optimizing the injection amount of the electrolytic solution.
実施例13~16、および比較例5~6より、フッ化炭酸エステルの添加量を最適化することで、300サイクル後容量維持率が改善することが確認された。 From Examples 13 to 16 and Comparative Examples 5 to 6, it was confirmed that the capacity retention rate after 300 cycles was improved by optimizing the addition amount of the fluorocarbonate ester.
実施例17~18、および実施例23~25の結果から、カルボン酸の総炭素数を5以下とすることで、300サイクル後容量維持率が改善することが確認された。 From the results of Examples 17 to 18 and Examples 23 to 25, it was confirmed that the capacity retention rate after 300 cycles was improved by setting the total carbon number of the carboxylic acid to 5 or less.
実施例19~22、および実施例26~29の結果から、電解液の組成を最適化することで、300サイクル後容量維持率が改善することが確認された。 From the results of Examples 19 to 22 and Examples 26 to 29, it was confirmed that the capacity retention rate after 300 cycles was improved by optimizing the composition of the electrolytic solution.
実施例30~32の結果から、カルボン酸エステルとしてプロピオン酸または酢酸エステルを使用することで、300サイクル後容量維持率が改善することが確認された。 From the results of Examples 30 to 32, it was confirmed that the use of propionic acid or acetic acid ester as the carboxylic acid ester improved the volume retention rate after 300 cycles.
本発明により、サイクル特性を改善することが可能なリチウムイオン二次電池が提供される。 The present invention provides a lithium ion secondary battery capable of improving cycle characteristics.
10…正極、12…正極集電体、14…正極活物質層、18…セパレータ、20…負極、22…負極集電体、24…負極活物質層、30…積層体、50…ケース、60,62…リード、100…リチウムイオン二次電池。 10 ... Positive electrode, 12 ... Positive electrode current collector, 14 ... Positive electrode active material layer, 18 ... Separator, 20 ... Negative electrode, 22 ... Negative electrode current collector, 24 ... Negative electrode active material layer, 30 ... Laminated body, 50 ... Case, 60 , 62 ... Lead, 100 ... Lithium ion secondary battery.
Claims (4)
前記負極活物質層がケイ素またはケイ素の化合物を含み、前記負極活物質層の多孔度が25%以上38%以下であって、
前記電解液がフッ化炭酸エステルを0.1体積%以上5.0体積%以下と、カルボン酸エステルとを含み、
前記カルボン酸エステルがプロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酪酸ブチル、吉草酸エチル及びピバル酸エチルから選択される1種以上を含み、
前記正極活物質層および前記負極活物質層の合計質量に対する前記電解液の質量が30質量%以上45質量%以下であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary comprising a positive electrode composed of a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector, a negative electrode composed of a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector, a separator located between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolytic solution. It ’s a battery,
The negative electrode active material layer contains silicon or a compound of silicon, and the porosity of the negative electrode active material layer is 25% or more and 38% or less.
The electrolytic solution contains fluorinated carbonic acid ester in an amount of 0.1% by volume or more and 5.0% by volume or less and a carboxylic acid ester.
The carboxylic acid ester comprises one or more selected from ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, ethyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate, butyl butyrate, ethyl valerate and ethyl pivalate.
A lithium ion secondary battery characterized in that the mass of the electrolytic solution is 30% by mass or more and 45% by mass or less with respect to the total mass of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.
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