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JP2002231209A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

Info

Publication number
JP2002231209A
JP2002231209A JP2001024691A JP2001024691A JP2002231209A JP 2002231209 A JP2002231209 A JP 2002231209A JP 2001024691 A JP2001024691 A JP 2001024691A JP 2001024691 A JP2001024691 A JP 2001024691A JP 2002231209 A JP2002231209 A JP 2002231209A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
aqueous electrolyte
secondary battery
battery
electrolyte secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001024691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Mifuji
靖彦 美藤
Kiyomi Kouzuki
きよみ 神月
Yoshiaki Nitta
芳明 新田
Nobuo Eda
信夫 江田
Shozo Takahashi
庄三 高橋
Satoshi Kuranaka
聡 倉中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001024691A priority Critical patent/JP2002231209A/en
Publication of JP2002231209A publication Critical patent/JP2002231209A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子微多孔膜からなる、特に薄型のセパレ
ータを用いた非水電解液二次電池の過充電過程での温度
上昇を抑制し、過充電時の安全性を向上させる。 【解決手段】 100〜170℃、長手方向に30〜6
0kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状態で100〜
120℃、あるいは幅方向に固定した状態で120〜1
40℃で加熱処理した後の透気抵抗度が50〜700秒
/100mlのセパレータを用いた非水電解液二次電
池。
PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a temperature rise in an overcharge process of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a particularly thin separator made of a polymer microporous membrane, thereby improving safety during overcharge. Improve. SOLUTION: 100 to 170 ° C, 30 to 6 in the longitudinal direction.
100 kg / cm 2 with a tensile load of 100 kg / cm 2
120 ° C, or 120-1 with the width fixed
A non-aqueous electrolyte secondary battery using a separator having a gas permeability resistance of 50 to 700 seconds / 100 ml after heat treatment at 40 ° C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電
池、特にセパレータを改良した非水電解液二次電池に関
するものである。
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery having an improved separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウムを負極活物質とする非水電解液
二次電池(リチウム二次電池)は、エネルギー密度が大
きく、可燃物を内臓するため、例えば、過充電や外部短
絡などの異常な使用状況においても高度な安全性が求め
られている。これに対応するために多くの安全対策が工
夫されており、これらの対策は、電池容器や電源パック
内、あるいは機器内に安全装置を組み込む方法と、電池
の発電要素自体に耐過充電特性を持たせる方法に大別さ
れる。
2. Description of the Related Art A non-aqueous electrolyte secondary battery using lithium as a negative electrode active material (lithium secondary battery) has a high energy density and contains flammable substances. A high degree of safety is also required in use. To cope with this, many safety measures have been devised.These measures include the method of incorporating safety devices in the battery container, power pack, or equipment, and the overcharging resistance of the power generation element itself of the battery. It is roughly divided into the method of giving.

【0003】発電要素自体に耐過充電特性を持たせる方
法の例として、セパレータに関しても多くの改良が試み
られてきた。セパレータには電池の保存中や通常使用時
の正極と負極の間の短絡を防止し、自己放電を阻止する
基本的な役割がある。非水電解液二次電池のセパレータ
に特有の機能として、外部短絡や過大電流での過充電な
どにより電池温度が著しく上昇した場合、ポリオレフィ
ン樹脂などからなる多孔質セパレータを軟化させること
により、実質的に無孔質に変化させて電流を遮断する、
いわゆるシャットダウン機能がある。
[0003] As an example of a method for providing the power generating element itself with overcharge resistance, many improvements have been made on the separator. The separator has a basic role of preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode during storage or normal use of the battery and preventing self-discharge. As a function unique to the separator of a non-aqueous electrolyte secondary battery, when the battery temperature rises significantly due to an external short circuit or overcharging with an excessive current, etc., the porous separator made of a polyolefin resin or the like is substantially softened. Cut off the current by changing to non-porous
There is a so-called shutdown function.

【0004】しかし、シャットダウン後にさらに電池の
温度が上昇すると、セパレータが溶融して大きな穴が生
じて正負極間に大きな短絡電流が流れて電池が発熱す
る、いわゆるメルトダウンが発生する。このメルトダウ
ン発生時の温度が高いほど安全性が高いと言える。しか
し、現実には、セパレータのシャットダウン機能を強化
するために、熱溶融性を高めるとメルトダウン発生温度
が低くなり、安全性が低下する結果となる。
However, if the temperature of the battery further rises after the shutdown, the separator melts to form a large hole, and a large short-circuit current flows between the positive and negative electrodes, causing the battery to generate heat, that is, a so-called meltdown occurs. It can be said that the higher the temperature when the meltdown occurs, the higher the safety. However, in reality, if the thermal fusibility is increased in order to enhance the shutdown function of the separator, the temperature at which meltdown occurs is lowered, resulting in reduced safety.

【0005】上記の問題の解決のために、主としてポリ
オレフィン樹脂の多孔質体と耐熱性の多孔質体とを組み
合わせたセパレータも検討されている。例えば、特開平
8−87995号公報には、ポリオレフィン樹脂の多孔
質体とポリフェニレンサルファイドの多孔質体との積層
構造のセパレータが提案されている。また、特開平9−
161757号公報には、正極板と負極板のそれぞれを
ポリオレフィン樹脂のセパレータで覆い、さらにこのセ
パレータの間に耐熱性樹脂の多孔膜を配置する電池構造
が開示されている。また、特開平9−27311号公報
には、繊維径が1μm以下のフィブリル化された有機繊
維からなる不織布をセパレータとして用いることが提案
されている。しかし、これらの方法では薄型のセパレー
タを得ることが工法的に困難であり、例えば厚さ20μ
m未満では均質なものが得られないという問題があっ
た。
[0005] In order to solve the above-mentioned problem, a separator mainly combining a porous body of a polyolefin resin and a heat-resistant porous body has been studied. For example, JP-A-8-87995 proposes a separator having a laminated structure of a porous body of a polyolefin resin and a porous body of polyphenylene sulfide. Also, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent No. 161775 discloses a battery structure in which each of a positive electrode plate and a negative electrode plate is covered with a polyolefin resin separator, and a porous film of a heat-resistant resin is disposed between the separators. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-27311 proposes using a nonwoven fabric made of fibrillated organic fibers having a fiber diameter of 1 μm or less as a separator. However, it is technically difficult to obtain a thin separator by these methods.
If it is less than m, there is a problem that a homogeneous product cannot be obtained.

【0006】近年、非水電解液二次電池の高容量化競争
がますます高まり、電極の活物質などの改良とともに、
活物質以外の電池構成部材の占有容積を少なくして、電
池内に収容できる活物質量を多くするための電池構造の
改良が行われている。そのため、セパレータの薄型化が
ますます要求されているが、セパレータを薄くすると内
部短絡を起こし易くなる。さらに活物質の量を多くする
と電池に内蔵されているエネルギー量が増大する。これ
らの理由から、セパレータを薄型化すると安全性確保が
一層困難になる。また、近年の機器の急速な普及にとも
なって、ユーザーの利便性の向上を図るため、短時間充
電(急速充電)の要望も強くなっている。この要望に応
えるためには、仮に充電器の故障が発生して電池が過大
電流で過充電された時でも、電池の温度上昇を確実に抑
制して安全性を確保することが必要となる。
[0006] In recent years, competition for higher capacity of non-aqueous electrolyte secondary batteries has increased more and more.
Improvements in battery structures have been made to reduce the occupied volume of battery components other than the active material and increase the amount of active material that can be accommodated in the battery. Therefore, thinner separators are increasingly required. However, thinner separators tend to cause internal short circuits. When the amount of the active material is further increased, the amount of energy contained in the battery increases. For these reasons, when the thickness of the separator is reduced, it becomes more difficult to ensure safety. Also, with the rapid spread of devices in recent years, demands for short-time charging (rapid charging) have been increasing in order to improve user convenience. In order to meet this demand, it is necessary to secure the safety by reliably suppressing the temperature rise of the battery even when the battery is overcharged with an excessive current due to the failure of the charger.

【0007】しかし、薄いセパレータを使用した電池が
大電流で過充電された時の安全性確保は、セパレータの
シャットダウンにより電池の内部抵抗を高くし、過充電
電流を遮断する従来の方法のみでは困難である。即ち、
セパレータが薄い場合には、従来の方法でシャットダウ
ンすることはできても、これに続いて発生するメルトダ
ウンにより極めて大きな穴が発生し易い。これにより、
大きな内部短絡電流が電池内に流れて電池温度をさらに
高める結果となり、過充電時の電池の安全性確保が困難
となる。
However, it is difficult to secure safety when a battery using a thin separator is overcharged with a large current only by the conventional method of increasing the internal resistance of the battery by shutting down the separator and cutting off the overcharge current. It is. That is,
When the separator is thin, even if it can be shut down by a conventional method, an extremely large hole is likely to be generated due to the subsequent meltdown. This allows
As a result, a large internal short-circuit current flows into the battery to further increase the battery temperature, which makes it difficult to ensure the safety of the battery during overcharge.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に薄いセ
パレータを使用した非水電解液二次電池の安全性に関す
る上記の問題点を解決し、過充電時の電池温度の過度な
上昇が抑制された高容量の非水電解液二次電池を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems relating to the safety of a non-aqueous electrolyte secondary battery particularly using a thin separator, and suppresses an excessive rise in battery temperature during overcharge. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high capacity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の非水電解
液二次電池は、正極、負極、リチウム塩を含む非水電解
液、および高分子微多孔膜からなるセパレータを備え、
前記高分子微多孔膜が、大気中で100〜170℃の温
度範囲で15〜20分間の加熱処理を施された後に、5
0〜700秒/100mlの透気抵抗度を有することを
特徴とするものである。
A first non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a separator comprising a polymer microporous membrane.
After the polymer microporous membrane has been subjected to a heat treatment in the atmosphere at a temperature of 100 to 170 ° C. for 15 to 20 minutes,
It has an air resistance of 0 to 700 seconds / 100 ml.

【0010】本発明の第2の非水電解液二次電池は、正
極、負極、リチウム塩を含む非水電解液、および高分子
微多孔膜からなる長方形のセパレータを備え、前記高分
子微多孔膜が、長手方向に30〜60kg/cm2の引
っ張り荷重を与えた状態で、大気中で100〜120℃
の温度範囲で15〜20分間の加熱処理を施された後
に、50〜700秒/100mlの透気抵抗度を有する
ことを特徴とするものである。
A second non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a rectangular separator comprising a microporous polymer membrane. The film is subjected to a tensile load of 30 to 60 kg / cm < 2 >
After a heat treatment for 15 to 20 minutes in the above temperature range, it has an air resistance of 50 to 700 seconds / 100 ml.

【0011】本発明の第3の非水電解液二次電池は、正
極、負極、リチウム塩を含む非水電解液、および高分子
微多孔膜からなる長方形のセパレータを備え、前記高分
子微多孔膜が、幅方向に固定され、大気中で120〜1
40℃の温度範囲で15〜20分間の加熱処理を施され
た後に、50〜700秒/100mlの透気抵抗度を有
することを特徴とするものである。
The third non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a rectangular separator comprising a microporous polymer membrane. The film is fixed in the width direction, and is
After being subjected to a heat treatment in a temperature range of 40 ° C. for 15 to 20 minutes, it has an air resistance of 50 to 700 seconds / 100 ml.

【0012】本発明の第4の非水電解液二次電池は、正
極、負極、リチウム塩を含む非水電解液、および高分子
微多孔膜からなる長方形のセパレータを備え、前記高分
子微多孔膜が、長手方向に30〜60kg/cm2の引
っ張り荷重を与えた状態で、大気中で100〜120℃
の温度範囲で15〜20分間の加熱処理を施された後
に、90%孔径(D90)が0.05〜0.5μmである
孔径分布を有することを特徴とするものである。
A fourth non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a rectangular separator comprising a microporous polymer membrane. The film is subjected to a tensile load of 30 to 60 kg / cm < 2 >
After a heat treatment for 15 to 20 minutes in a temperature range of 90 to 90% pore diameter (D 90 ) of 0.05 to 0.5 μm.

【0013】本発明の第5の非水電解液二次電池は、正
極、負極、リチウム塩を含む非水電解液、および高分子
微多孔膜からなる長方形のセパレータを備え、前記高分
子微多孔膜が、幅方向に固定され、大気中で120〜1
40℃の温度範囲で15〜20分間の加熱処理を施され
た後に、90%孔径(D90)が0.05〜0.5μmで
ある孔径分布を有することを特徴とするものである。
A fifth non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a rectangular separator comprising a microporous polymer membrane. The film is fixed in the width direction, and is
After a heat treatment in a temperature range of 40 ° C. for 15 to 20 minutes, a 90% pore size (D 90 ) has a pore size distribution of 0.05 to 0.5 μm.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明は、過充電の比較的に早い
段階で適度な大きさの内部短絡電流を発生させることに
より、電池が過大な電流で過充電された時の実質的な過
充電電流を減少させるものである。これによって過充電
時の電池の過度の昇温を抑制し、安全性に優れた非水電
解液二次電池を提供することができる。本発明の第1の
非水電解液二次電池は、大気中で100〜170℃の温
度範囲で15〜20分間加熱処理した後の透気抵抗度が
50〜700秒/100mlであるという物性を有する
高分子微多孔膜を、セパレータの材料として用いたもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a substantial overshoot when a battery is overcharged with excessive current by generating a moderate amount of internal short-circuit current at a relatively early stage of overcharge. This is to reduce the charging current. As a result, it is possible to suppress the excessive temperature rise of the battery at the time of overcharging, and to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in safety. The first non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a physical property of having an air permeability resistance of 50 to 700 seconds / 100 ml after being subjected to a heat treatment in the temperature range of 100 to 170 ° C. for 15 to 20 minutes. Is used as a separator material.

【0015】非水電解液二次電池が過充電状態が進行す
ると、電解液などが分解または活物質などと反応し、な
んらかの導電性物質が正極あるいは負極に生成すると考
えられる。過充電状態が進行すると、上記の導電性物質
がセパレータの細孔内部にまで成長し、ついには、セパ
レータを貫通して内部短絡を引き起こす。本発明におけ
る過充電時の電池の昇温抑制のメカニズムは充分には解
明されていないが、セパレータの細孔の状態を適度に管
理することにより、上記の内部短絡電流の大きさを適度
にコントロールし、過充電過程の比較的早い段階から正
極と負極の充電深度を必要以上に過度な状態に到達させ
ないことにより、過充電時の昇温が抑制され、電池の過
熱による危険性を抑制できたものと考えられる。
When the non-aqueous electrolyte secondary battery is overcharged, it is considered that the electrolyte or the like decomposes or reacts with the active material, and some conductive material is formed on the positive electrode or the negative electrode. As the overcharge state progresses, the conductive substance grows inside the pores of the separator and eventually penetrates through the separator to cause an internal short circuit. Although the mechanism of suppressing the temperature rise of the battery during overcharging in the present invention has not been sufficiently elucidated, the magnitude of the internal short-circuit current is appropriately controlled by appropriately managing the state of the pores of the separator. However, by preventing the depth of charge of the positive electrode and the negative electrode from reaching an unnecessarily excessive state from a relatively early stage of the overcharge process, the temperature rise during overcharge was suppressed, and the danger due to overheating of the battery was suppressed. It is considered something.

【0016】セパレータの細孔が過度に多い場合、つま
り透気抵抗度が小さ過ぎる場合は、上記の過充電の際に
発生する内部短絡電流が大きくなり易く、この内部短絡
電流による発熱で却って電池温度が上昇して危険な状況
になる。逆にセパレータの細孔が少ない場合は、つまり
透気抵抗度が大きい場合、内部短絡電流が少なくなり、
過充電状態がさらに進行してしまう。この場合、セパレ
ータが薄くてシャットダウン機能が十分に働かないと、
過充電状態が危険な状況に進行してしまう。したがっ
て、過充電により適度な大きさの内部短絡電流を発生さ
せ、電池温度の上昇を抑制するためには、セパレータの
透気抵抗度を適度な範囲に管理する必要がある。
If the separator has too many pores, that is, if the air permeability is too small, the internal short-circuit current generated during the above-mentioned overcharging tends to be large, and the heat generated by the internal short-circuit current rather causes the battery The temperature rises to a dangerous situation. Conversely, when the separator has few pores, that is, when the air resistance is large, the internal short-circuit current decreases,
The overcharge state progresses further. In this case, if the separator is thin and the shutdown function does not work enough,
The overcharge state progresses to a dangerous situation. Therefore, in order to generate an appropriate amount of internal short-circuit current due to overcharging and to suppress a rise in battery temperature, it is necessary to control the air permeability resistance of the separator to an appropriate range.

【0017】セパレータ材料は一般的に高温に曝される
と収縮し、多孔度が減少する。上記の適度な透気抵抗度
は、過充電時に電池内のセパレータが曝される温度にお
ける透気抵抗度により管理されることが重要であり、こ
の透気抵抗度は一般的に常温での透気抵抗度より小さ
い。本発明者らは100〜170℃で加熱処理した後の
セパレータ材料の透気抵抗度と過充電時の電池の温度上
昇の関係を鋭意検討し、100〜170℃で加熱処理し
た後の透気抵抗度が50〜700秒/100mlである
高分子微多孔膜を非水電解液二次電池のセパレータ材料
として用いることが好適であることを見出した。
[0017] The separator material generally shrinks when exposed to high temperatures, reducing its porosity. It is important that the above-mentioned appropriate air resistance is controlled by the air resistance at the temperature to which the separator in the battery is exposed at the time of overcharge, and this air resistance is generally the air resistance at room temperature. Less than air resistance. The present inventors diligently studied the relationship between the air resistance of the separator material after heat treatment at 100 to 170 ° C. and the temperature rise of the battery at the time of overcharging, and found that the air permeability after heat treatment at 100 to 170 ° C. It has been found that it is preferable to use a polymer microporous membrane having a resistance of 50 to 700 seconds / 100 ml as a separator material of a nonaqueous electrolyte secondary battery.

【0018】即ち、加熱処理後の透気抵抗度が50秒/
100ml未満の値を示すセパレータ材料を用いた場合
には、過充電時のセパレータの細孔が過度に多いために
過度の内部短絡電流が発生し、過充電時に急激な電池の
昇温が生じる。一方、上記の透気抵抗度が700秒/1
00mlより大きな値を示すセパレータ材料を用いた場
合には、過充電時の内部短絡電流が小さく、過充電電流
を内部短絡によって充分に減少させるにはいたらず、急
激に電池温度が上昇する。さらに、上記処理後の透気抵
抗度が50〜700秒/100mlであるセパレータ材
料を用いた場合には、過充電時に適度な内部短絡電流が
生じ、電池の過度な温度上昇が防止できる。
That is, the air resistance after the heat treatment is 50 seconds /
When a separator material having a value of less than 100 ml is used, excessive internal short-circuit current occurs due to excessively large pores of the separator at the time of overcharge, and a rapid temperature rise of the battery occurs at the time of overcharge. On the other hand, the above air resistance is 700 seconds / 1.
When a separator material having a value larger than 00 ml is used, the internal short-circuit current at the time of overcharge is small, and the overcharge current does not sufficiently decrease due to the internal short-circuit, but the battery temperature rises rapidly. Furthermore, when a separator material having an air resistance after the above treatment of 50 to 700 seconds / 100 ml is used, an appropriate internal short-circuit current occurs at the time of overcharging, and an excessive temperature rise of the battery can be prevented.

【0019】本発明でいう透気抵抗度は、日本工業規格
(JIS P8117―1998、以下、これをJIS
と呼ぶ)に規定されている測定装置と測定方法に準拠し
て測定された透気抵抗度であり、23℃±1℃で面積6
42mm2の高分子微多孔膜あるいは高分子微多孔膜か
らなるセパレータの表裏に、1.23kPaの空気圧力
差を与えた時に、空気100mlが通過する時間(秒/
100ml)で表す。この値はガーレー数とも呼ばれ、
この値が小さいもの程、前記の層が空気を通し易いとい
うことになる。
The air resistance referred to in the present invention is determined by the Japanese Industrial Standards (JIS P8117-1998, hereinafter referred to as JIS).
Air resistance measured in accordance with a measuring device and a measuring method specified in the above.
When a pressure difference of 1.23 kPa is applied to the front and back of a polymer microporous membrane of 42 mm 2 or a separator made of a polymer microporous membrane, the time required for 100 ml of air to pass (sec / sec)
100 ml). This value is also called the Gurley number,
The smaller the value, the easier the layer is to allow air to pass.

【0020】さらに、本発明の第2および第3の非水電
解液二次電池は、これに用いるセパレータが高分子微多
孔膜を長方形に加工されたものであって、長手方向に3
0〜60kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状態で大
気中で100〜120℃の温度範囲で15〜20分間の
加熱処理後、または、幅方向に固定した状態で大気中で
120〜140℃の温度範囲で15〜20分間の加熱処
理後、前記JISに準拠した方法で測定した透気抵抗度
が50〜700秒/100mlという物性を備えたもの
である。さらに、前記透気抵抗度は300〜600秒/
100mlであることが好ましい。
Further, in the second and third non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present invention, the separator used in the second and third non-aqueous electrolyte secondary batteries is obtained by processing a polymer microporous membrane into a rectangular shape, and has three
After a heat treatment for 15 to 20 minutes in a temperature range of 100 to 120 ° C. in a state where a tensile load of 0 to 60 kg / cm 2 is applied, or 120 to 140 ° C. in a state of being fixed in the width direction in the air After the heat treatment for 15 to 20 minutes in the above temperature range, the air permeability resistance measured by the method according to the JIS is 50 to 700 seconds / 100 ml. Further, the air resistance is 300 to 600 seconds /
Preferably it is 100 ml.

【0021】同じ高温の環境温度に曝された場合でも、
セパレータにかかる応力により、その熱収縮の状況が変
わり、透気抵抗度も変化する。電池の過充電状態におい
て極板群内のセパレータにかかる応力の状態を正確にシ
ミュレーションするのは困難である。そこで、本発明者
らは、加熱処理後に透気抵抗度を再現性良く測定できる
加熱処理条件として、セパレータを長さ方向に30〜6
0kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状態で大気中で
100〜120℃の温度範囲で15〜20分間保持する
か、または、セパレータを幅方向に固定した状態で12
0〜140℃の温度範囲で15〜20分間保持するのが
好適であることを実験的に見出した。
Even when exposed to the same high environmental temperature,
The stress applied to the separator changes the state of the heat shrinkage, and also changes the air resistance. It is difficult to accurately simulate the state of the stress applied to the separator in the electrode group when the battery is overcharged. Therefore, the present inventors set the separator as 30 to 6 in the length direction as a heating condition under which the air resistance can be measured with good reproducibility after the heating.
In a state where a tensile load of 0 kg / cm 2 is applied, the temperature is maintained in the temperature range of 100 to 120 ° C. for 15 to 20 minutes, or 12 seconds with the separator fixed in the width direction.
It has been found experimentally that it is preferable to hold the solution in a temperature range of 0 to 140 ° C. for 15 to 20 minutes.

【0022】さらに、上記好適な条件での加熱処理後の
セパレータの透気抵抗度と過充電時の電池温度との関係
を調べた結果、透気抵抗度が50〜700秒/100m
lのセパレータを用いた場合に、過充電時の電池温度の
上昇が抑制され、この透気抵抗度範囲を外れたセパレー
タを用いた場合には、過充電時に電池温度が急激に上昇
することを見出した。
Further, as a result of examining the relationship between the air resistance of the separator after the heat treatment under the above preferable conditions and the battery temperature at the time of overcharging, the air resistance was found to be 50 to 700 seconds / 100 m.
In the case of using a separator of l, the rise in battery temperature during overcharge is suppressed, and in the case of using a separator out of the range of air permeability, the battery temperature suddenly rises during overcharge. I found it.

【0023】本発明の第4および第5の非水電解液二次
電池は、これに用いるセパレータが高分子微多孔膜を長
方形に加工されたものであって、長さ方向に30〜60
kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状態で大気中で1
00〜120℃の温度で15〜20分間の加熱処理を施
した後、または、幅方向に固定した状態で大気中120
〜140℃の温度で15〜20分間の加熱処理を施した
後の孔径分布において、90%孔径(D90)が0.05
〜0.5μmであるセパレータを用いたものである。
According to the fourth and fifth nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention, the separator used is a polymer microporous membrane processed into a rectangular shape, and has a length of 30 to 60 in the longitudinal direction.
1 kg / cm 2 in air with a tensile load applied
After performing a heat treatment at a temperature of 00 to 120 ° C. for 15 to 20 minutes, or in a state of being fixed in the width direction,
In the pore size distribution after a heat treatment at a temperature of 140 ° C. for 15 to 20 minutes, the 90% pore size (D 90 ) is 0.05%.
A separator having a thickness of about 0.5 μm is used.

【0024】上記加熱処理後のD90が0.05μm未満
のセパレータを用いた電池では、過充電時に内部短絡が
起こりにくく、過充電状態がさらに進行して過度に温度
上昇が進み、危険な状況となる。上記のD90が0.5μ
mより大きなセパレータを用いた電池では、過充電時に
内部短絡電流が多くなり、危険な状況になる。上記のD
90が0.05〜0.5μmであるセパレータを用いた電
池では、過充電時に適度な短絡電流が発生し、電池の温
度上昇を効果的に抑制することができる。さらに、上記
のD90が0.08〜0.3μmである場合により優れた
効果がある。ここでいう孔径分布は、水銀ポロシメータ
法で測定されたものであり、D90はこの孔径分布図の小
さい孔径側から大きい孔径側にかけての面積を積算し、
その積算面積が全面積の90%になる時の孔径である。
In a battery using a separator having a D 90 of less than 0.05 μm after the above heat treatment, an internal short circuit is unlikely to occur at the time of overcharging, and the overcharging state further progresses, and the temperature rises excessively. Becomes The D 90 of 0.5μ
In a battery using a separator larger than m, the internal short-circuit current increases at the time of overcharging, resulting in a dangerous situation. D above
In a battery using a separator whose 90 is 0.05 to 0.5 μm, an appropriate short-circuit current occurs at the time of overcharging, and the temperature rise of the battery can be effectively suppressed. Further, when D 90 is 0.08 to 0.3 μm, a more excellent effect is obtained. The pore size distribution referred to here is measured by the mercury porosimeter method, and D 90 is an integrated value of the area from the small pore size side to the large pore size side of the pore size distribution diagram,
The hole diameter when the integrated area becomes 90% of the total area.

【0025】また、この孔径分布において、平均孔径
(D50)が0.1μmより大きいセパレータを用いた電
池の場合には、過充電時の内部短絡電流が多くなり、逆
にD50が0.01μm未満の場合には、内部短絡電流が
少ないため、過充電状態がさらに進行し、いずれの場合
も危険な状況にまで電池温度が上昇する。上記のD50
0.01から0.1μmである場合には、電池の過充電
時に適度の内部短絡電流が発生し、電池の過度な温度上
昇を効果的に抑制できる。ここでいうD50は、前記孔径
分布図の小さい孔径側から大きい孔径側にかけての面積
を積算し、その積算面積が全面積の50%になる時の孔
径である。
In this pore size distribution, in the case of a battery using a separator having an average pore size (D 50 ) of more than 0.1 μm, the internal short-circuit current at the time of overcharge increases, and conversely, the D 50 becomes 0. If it is less than 01 μm, the internal short-circuit current is small, so that the overcharge state further progresses, and in any case, the battery temperature rises to a dangerous state. When the above D 50 is 0.1μm 0.01 is moderate internal short circuit current is generated during overcharging of the battery, it can be effectively suppressed excessive temperature rise of the battery. The term D 50 integrates the area subjected large pore diameter from a small diameter side of the pore size distribution diagram, a pore diameter at which the accumulated area reaches 50% of the total area.

【0026】本発明の非水電解液二次電池におけるセパ
レータ材料としては、大きなイオン透過度と適度な機械
的強度を備えた電子絶縁性の高分子微多孔性膜を用いる
ことが好ましい。具体的には、ポリプロピレン樹脂、ポ
リエチレン樹脂の単独、またはこれらを積層したものや
複合化したものなど、耐有機溶剤性と有機溶媒との親和
性に優れた高分子の微多孔性膜、さらには耐熱性の観点
からアラミド樹脂などからなる微多孔性フィルムや不織
布を用いることが好ましい。また、セパレータの厚み
は、通常は5〜100μmのものを用いることができる
が、特に厚み5〜20μmの薄型セパレータを用いた場
合に本発明の顕著な効果が得られ、安全性の高い高容量
の非水電解液電池を提供することができる。また、セパ
レータ材料の空孔率は、イオンの透過性や電解液の粘度
などの物性、あるいはセパレ−タ自身の強度や伸びなど
の機械的物性に応じて決定されるが、一般的には20〜
80%であることが望ましい。
As a separator material in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is preferable to use an electronically insulating polymer microporous membrane having high ion permeability and appropriate mechanical strength. Specifically, such as polypropylene resin, polyethylene resin alone, or a laminate or composite of these, such as a polymer microporous membrane excellent in organic solvent resistance and affinity with the organic solvent, furthermore From the viewpoint of heat resistance, it is preferable to use a microporous film or nonwoven fabric made of an aramid resin or the like. The thickness of the separator can be usually 5 to 100 μm. Particularly, when a thin separator having a thickness of 5 to 20 μm is used, the remarkable effects of the present invention are obtained, and a high-capacity high-capacity capacitor is obtained. Can be provided. The porosity of the separator material is determined according to physical properties such as ion permeability and viscosity of the electrolyte, or mechanical properties such as the strength and elongation of the separator itself. ~
Desirably, it is 80%.

【0027】また、本発明の非水電解液二次電池におけ
る正極材料としては、リチウム含有遷移金属酸化物、例
えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、L
xCoyNi1-y2、LixCoy1-yz、LixNi
1-yyz、LixMn24、LixMn2-yy4など
(MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、N
i、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、Bの群から
選ばれた少なくとも一種、0≦x≦1.2、0≦y≦
0.9、2.0≦z≦2.3)を用いることができる。
ここで、上記のx値は、充放電開始前の値であり、充電
により減少し、放電により増大する。また、複数の異な
った正極材料を混合して用いることも可能である。通常
上記の正極材料は粉体状のものが用いられ、その粒径は
特に限定されないが、平均粒径が1〜30μmであるも
のが好ましい。
As the positive electrode material in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a lithium-containing transition metal oxide, for example, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , L x
i x Co y Ni 1-y O 2, Li x Co y M 1-y O z, Li x Ni
1-y M y O z, Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y M y O 4 , etc. (M is Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, N
at least one selected from the group consisting of i, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B, 0 ≦ x ≦ 1.2, 0 ≦ y ≦
0.9, 2.0 ≦ z ≦ 2.3) can be used.
Here, the above-mentioned x value is a value before the start of charge / discharge, and decreases by charging and increases by discharging. It is also possible to use a mixture of a plurality of different positive electrode materials. Usually, the above-mentioned positive electrode material is used in the form of a powder, and its particle size is not particularly limited, but preferably has an average particle size of 1 to 30 μm.

【0028】本発明の非水電解液二次電池における正極
用導電剤としては、正極材料の充放電電位において化学
変化を起こさない電子伝導性材料、例えば、鱗片状黒鉛
などの天然黒鉛、人造黒鉛などのグラファイト類、アセ
チレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラ
ック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマル
ブラックなどのカ−ボンブラック類、炭素繊維、金属繊
維などの導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウム
などの金属粉末類、酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの
導電性ウィスカー類、酸化チタンなどの導電性金属酸化
物、あるいはポリフェニレン誘導体などの有機導電性材
料などを単独または混合して用いることができる。これ
らの導電剤のなかで、人造黒鉛、アセチレンブラックが
特に好ましい。導電剤の添加量は、特に限定されない
が、正極材料に対して1〜30重量%であることが好ま
しい。
As the conductive agent for the positive electrode in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, an electron conductive material which does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode material, for example, natural graphite such as flake graphite, artificial graphite Such as graphite, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, etc., conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber, carbon fluoride, aluminum etc. Metal powders, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives can be used alone or in combination. Among these conductive agents, artificial graphite and acetylene black are particularly preferred. The amount of the conductive agent is not particularly limited, but is preferably 1 to 30% by weight based on the positive electrode material.

【0029】本発明の非水電解液二次電池における正極
結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれ
であってもよく、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリ
プロピレン(PP)、ポリテトラフルオロエチレン(P
TFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレ
ンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフ
ルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリ
フルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロ
エチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフ
ルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペ
ンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラ
フルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフル
オロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデ
ン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレ
ン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビ
ニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチ
レン−アクリル酸共重合体またはそのNaイオン架橋
体、エチレン−メタクリル酸共重合体またはそのNaイ
オン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体また
はそのNaイオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチ
ル共重合体またはそのNaイオン架橋体などの材料を単
独または混合物として用いることができる。これらの材
料の中でより好ましい材料はPVDFおよびPTFEで
ある。
The positive electrode binder in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polypropylene. Tetrafluoroethylene (P
TFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), fluorine Vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoro Propylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethylvinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or its Na ion Materials such as a cross-linked product, an ethylene-methyl acrylate copolymer or its Na ion cross-linked product, an ethylene-methyl methacrylate copolymer or its Na ion cross-linked material can be used alone or as a mixture. Among these materials, more preferred materials are PVDF and PTFE.

【0030】本発明の非水電解液二次電池における正極
用集電体の材料としては、正極材料の充放電電位におい
て化学変化を起こさない電子伝導体であればよく、例え
ば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、炭素、導電
性樹脂などの他に、アルミニウムやステンレス鋼をカー
ボンあるいはチタンで表面処理したものを用いることが
でき、特に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が
好ましい。また、上記の各材料の表面を酸化させたもの
や、表面処理により表面に凹凸を付けたものを用いるこ
とができる。集電体の形状としては、フォイルの他、フ
ィルム、シート、ネット、パンチされたもの、あるいは
ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群、不織布体の成形体
などを用いることができ、厚みは、特に限定されない
が、通常は1〜500μmのものを用いることができ
る。
The material of the current collector for the positive electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be an electronic conductor that does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode material. In addition to titanium, carbon, conductive resin, and the like, aluminum or stainless steel surface-treated with carbon or titanium can be used, and aluminum or an aluminum alloy is particularly preferable. In addition, a material obtained by oxidizing the surface of each of the above materials or a material having a surface with irregularities by surface treatment can be used. As the shape of the current collector, in addition to a foil, a film, a sheet, a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foam, a fiber group, a molded article of a nonwoven fabric, or the like can be used. Is not particularly limited, but usually a particle having a thickness of 1 to 500 μm can be used.

【0031】本発明の非水電解液二次電池における負極
の材料としては、充電放電により可逆的にリチウムイオ
ンなどのカチオンを吸蔵・放出可能な炭素材料の他に、
アルミニウムやアルミニウムを主体とする種々の合金や
金属リチウム、さらにはSnO2などの種々の金属酸化
物を用いることができる。また、負極用結着剤は、熱可
塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、例え
ば、PE、PP、PTFE、PVDF、スチレンブタジ
エンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエ
チレン共重合体、FEP、PFA、フッ化ビニリデン−
ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ETFE樹脂、P
CTFE、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレ
ン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重
合体、ECTFE、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロ
プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化
ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テト
ラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共
重合体またはそNaイオン架橋体、エチレン−メタクリ
ル酸共重合体またはそのNaイオン架橋体、エチレン−
アクリル酸メチル共重合体またはそのNaイオン架橋
体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体またはその
Naイオン架橋体などの材料を単独または混合して用い
ることができる。これらの中でより好ましい材料は、ス
チレンブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン、エチレ
ン−アクリル酸共重合体またはそのNaイオン架橋体、
エチレン−メタクリル酸共重合体またはそのNaイオン
架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体またはそ
のNaイオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共
重合体またはそのNaイオン架橋体である。
As the material of the negative electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, in addition to a carbon material capable of reversibly storing and releasing cations such as lithium ions by charge and discharge,
Aluminum, various alloys mainly composed of aluminum, metal lithium, and various metal oxides such as SnO 2 can be used. Further, the binder for the negative electrode may be any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin, for example, PE, PP, PTFE, PVDF, styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, FEP, PFA, vinylidene fluoride
Hexafluoropropylene copolymer, ETFE resin, P
CTFE, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ECTFE, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethylvinyl ether-tetrafluoro Ethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-
Materials such as a methyl acrylate copolymer or a cross-linked Na ion thereof, an ethylene-methyl methacrylate copolymer or a cross-linked Na ion material can be used alone or in combination. Among these, more preferred materials are styrene butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, ethylene-acrylic acid copolymer or a cross-linked Na ion thereof,
An ethylene-methacrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, an ethylene-methyl acrylate copolymer or its Na ion crosslinked product, an ethylene-methyl methacrylate copolymer or its Na ion crosslinked product.

【0032】本発明の非水電解液二次電池における負極
用集電体の材料としては、負極材料の充放電電位におい
て化学変化を起こさない電子伝導性材料であればよく、
例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、炭素、
導電性樹脂などの他に、銅やステンレス鋼をカーボン、
ニッケルあるいはチタンで表面処理したものや表面酸化
させたものなどを用いることができ、特に、銅あるいは
銅合金を用いることが好ましい。また、集電体表面に
は、表面処理により凹凸部を設けることが好ましい。集
電体の形状としては、フォイルの他、フィルム、シー
ト、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質
体、発泡体、繊維群の成形体などが用いられ、厚みは、
特に限定されないが、通常1〜500μmのものを用い
る。
The material of the current collector for the negative electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be an electron conductive material which does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the negative electrode material.
For example, stainless steel, nickel, copper, titanium, carbon,
In addition to conductive resin, copper and stainless steel are converted to carbon,
Those surface-treated with nickel or titanium, those oxidized on the surface, and the like can be used. In particular, copper or a copper alloy is preferably used. In addition, it is preferable to provide an uneven portion on the surface of the current collector by surface treatment. As the shape of the current collector, other than a foil, a film, a sheet, a net, a punched one, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like are used.
Although it is not particularly limited, a material having a thickness of 1 to 500 μm is usually used.

【0033】本発明の非水電解液二次電池における非水
電解液としては、非水溶媒と、これに溶解するリチウム
塩とから構成されている。非水溶媒としては、例えば、
エチレンカーボネ−ト(EC)、プロピレンカ−ボネ−
ト(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレン
カーボネート(VC)などの環状カーボネート類、ジメ
チルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート
(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジ
プロピルカーボネート(DPC)などの鎖状カーボネー
ト類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、
プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル
類、γ−ブチロラクトンなどのγ−ラクトン類、1,2
−ジメトキシエタン(DME)、1,2−ジエトキシエ
タン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)な
どの鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、2−メチル
テトラヒドロフランなどの環状エーテル類、ジメチルス
ルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ア
セトアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、ア
セトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチ
ルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメ
タン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホ
ラン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、3−
メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネー
ト誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテ
ル、1,3−プロパンサルトン、アニソール、ジメチル
スルホキシド、N−メチルピロリドン、などの非プロト
ン性有機溶媒を用いることができる。これらの非水溶媒
の単独または二種以上を混合したものを、リチウム塩を
溶解させる溶媒として使用する。なかでも環状カーボネ
ートと鎖状カーボネートとの混合溶媒、または環状カー
ボネートと鎖状カーボネートおよび脂肪族カルボン酸エ
ステルとの混合溶媒を用いることが好ましい。
The non-aqueous electrolyte in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a non-aqueous solvent and a lithium salt dissolved therein. As the non-aqueous solvent, for example,
Ethylene carbonate (EC), propylene carbonate
(PC), cyclic carbonates such as butylene carbonate (BC) and vinylene carbonate (VC), chains such as dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dipropyl carbonate (DPC) Carbonates, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate,
Aliphatic carboxylic acid esters such as ethyl propionate, γ-lactones such as γ-butyrolactone, 1,2
Chain ethers such as dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DEE) and ethoxymethoxyethane (EME); cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; dimethyl sulfoxide; Dioxolane, formamide, acetamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone , 3-
An aprotic organic solvent such as methyl-2-oxazolidinone, a propylene carbonate derivative, a tetrahydrofuran derivative, ethyl ether, 1,3-propanesultone, anisole, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, and the like can be used. A single or a mixture of two or more of these non-aqueous solvents is used as a solvent for dissolving the lithium salt. Among them, it is preferable to use a mixed solvent of a cyclic carbonate and a chain carbonate, or a mixed solvent of a cyclic carbonate, a chain carbonate and an aliphatic carboxylic acid ester.

【0034】これらの非水溶媒に溶解させる電解質とし
ては、例えばLiClO4、LiBF4、LiPF6、L
iAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCl、L
iCF3 SO3、LiCF3CO2、Li(CF3SO2
2、LiAsF6、LiN(CF3SO22、LiB10
10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、Li
Br、LiI、クロロボランリチウム、四フェニルホウ
酸リチウムなどのリチウム塩やイミド類などを単独また
は二種以上を組み合わせて使用することができ、特にL
iPF6を含ませることがより好ましい。
As the electrolyte to be dissolved in these non-aqueous solvents, for example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LPF
iAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, L
iCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 )
2 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 C
l 10 , lithium lower aliphatic carboxylate, LiCl, Li
Lithium salts such as Br, LiI, lithium chloroborane, lithium tetraphenylborate, and imides can be used alone or in combination of two or more.
It is more preferable to include iPF 6.

【0035】本発明における特に好ましい非水電解液
は、少なくともECを含み、リチウム塩としてLiPF
6を含む電解液である。これら非水電解液を電池内に添
加する量は、特に限定されないが、正極材料や負極材料
の量や電池のサイズによって必要量を用いることができ
る。リチウム塩の非水溶媒に対する溶解量は、特に限定
されないが、通常は0.2〜2mol/lであり、特
に、0.5〜1.5mol/lとすることが好ましい。
A particularly preferred non-aqueous electrolyte in the present invention contains at least EC and contains LiPF as a lithium salt.
6 is an electrolytic solution. The amount of the nonaqueous electrolyte added to the battery is not particularly limited, but a required amount can be used depending on the amounts of the positive electrode material and the negative electrode material and the size of the battery. The amount of the lithium salt dissolved in the nonaqueous solvent is not particularly limited, but is usually 0.2 to 2 mol / l, and particularly preferably 0.5 to 1.5 mol / l.

【0036】さらに、充放電特性を改良する目的で、例
えば、トリエチルフォスファイト、トリエタノールアミ
ン、環状エーテル、エチレンジアミン、n−グライム、
ピリジン、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘
導体、クラウンエーテル類、第四級アンモニウム塩、エ
チレングリコールジアルキルエーテル、リン酸エステル
などの添加剤を電解液に添加することも有効である。
Further, for the purpose of improving the charge / discharge characteristics, for example, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glyme,
It is also effective to add additives such as pyridine, hexaphosphoric acid triamide, nitrobenzene derivatives, crown ethers, quaternary ammonium salts, ethylene glycol dialkyl ether, and phosphate esters to the electrolytic solution.

【0037】正負極の電極合剤への添加剤としては、フ
ィラー、分散剤、イオン伝導体、圧力増強剤などを用い
ることができる。フィラーは構成された電池において、
化学変化を起こさない材料であればよく、通常、ポリプ
ロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、
ガラス、炭素などの繊維を用いる。フィラーの添加量は
特に限定されないが、電極合剤に対して0〜30重量%
であることが好ましい。
As additives to the positive and negative electrode mixture, fillers, dispersants, ion conductors, pressure enhancers and the like can be used. The filler is a constituent battery
Any material that does not cause a chemical change may be used, and usually, olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene,
Fibers such as glass and carbon are used. The addition amount of the filler is not particularly limited, but is 0 to 30% by weight based on the electrode mixture.
It is preferred that

【0038】本発明はコイン型、ボタン型、シート型、
積層型、円筒型、偏平型、角型などの電池、電気自動車
などに用いる大型電池など、いずれの非水電解液二次電
池にも適用できる。本発明の非水電解液二次電池は、携
帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、
自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車など
に用いることができるが、特にこれらに限定されるわけ
ではない。
The present invention provides a coin type, a button type, a sheet type,
The present invention can be applied to any non-aqueous electrolyte secondary battery such as a battery of a stacked type, a cylindrical type, a flat type, a square type, and the like, and a large battery used for an electric vehicle and the like. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a portable information terminal, a portable electronic device, a small household power storage device,
It can be used for a motorcycle, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and the like, but is not particularly limited thereto.

【0039】[0039]

【実施例】本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
る。以下の各実施例では、加熱処理後の透気抵抗度や孔
径分布などの物性、あるいは厚さが異なる各種のセパレ
ータを作製し、これらのセパレータを用いて、図1に示
す構造の円筒形の非水電解液二次電池を作製した。これ
ら作製した非水電解液二次電池の過充電時の温度変化を
測定し、その電池表面の最高到達温度と前記加熱処理後
のセパレータの物性や厚みとの関連を明らかにした。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples. In each of the following examples, various separators having different physical properties such as air resistance and pore size distribution after heat treatment, or different thicknesses are produced, and these separators are used to form a cylindrical separator having a structure shown in FIG. A non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured. The temperature change during overcharging of the produced nonaqueous electrolyte secondary batteries was measured, and the relationship between the maximum temperature reached on the battery surface and the physical properties and thickness of the separator after the heat treatment was clarified.

【0040】図1において、正極11と負極12は長方
形のセパレータ13を介して渦巻き状に捲回され、これ
らにより極板群が構成されている。極板群はセパレータ
13の長手方向と一致した方向に捲回されている。この
極板群は非水溶媒にリチウム塩を溶解した非水電解液と
ともにステンレス鋼製のケース14に内蔵されており、
ケース14の開口部はガスケット17を介して封口板1
8で密閉されている。封口板18はステンレス鋼製の正
極端子板19とステンレス鋼製の裏蓋16とを重ね合わ
せて構成され、裏蓋16と正極11はリード片20を介
して、スポット溶接で接続されている。極板群とケース
14の内底面はポリプロピレン製の絶縁板15で絶縁さ
れている。極板群の最外周部は負極12であり、これを
ケース14の内側面を接触させることにより、負極12
をケース14に導通させている。なお、市販の円筒型非
水電解液二次電池では、封口板の正極端子板と裏板との
間には安全弁やPTC素子などの安全素子が組み込まれ
ているが、図1の電池は安全性評価を目的とするので、
封口板18にはこれら安全素子は組み込まれていない。
In FIG. 1, a positive electrode 11 and a negative electrode 12 are spirally wound via a rectangular separator 13 to form an electrode plate group. The electrode plate group is wound in a direction coinciding with the longitudinal direction of the separator 13. This electrode group is housed in a stainless steel case 14 together with a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent,
The opening of the case 14 is closed via the gasket 17 to the sealing plate 1.
Sealed at 8. The sealing plate 18 is configured by stacking a stainless steel positive electrode terminal plate 19 and a stainless steel back cover 16, and the back cover 16 and the positive electrode 11 are connected by spot welding via a lead piece 20. The electrode plate group and the inner bottom surface of the case 14 are insulated by an insulating plate 15 made of polypropylene. The outermost peripheral portion of the electrode plate group is a negative electrode 12.
Is connected to the case 14. In the case of a commercially available cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery, a safety element such as a safety valve or a PTC element is incorporated between the positive electrode terminal plate of the sealing plate and the back plate. For the purpose of sex evaluation,
These safety elements are not incorporated in the sealing plate 18.

【0041】正極11は、コバルト酸リチウム粉末85
重量%、導電剤の炭素粉末10重量%および結着剤のP
VDF樹脂5重量%を混合し、これらを脱水されたN−
2−メチルピロリドン(脱水NMP)に分散させてスラ
リーを調製し、これをアルミニウム箔からなる正極集電
体上に塗布し、乾燥後、圧延して作製した。負極12
は、負極材料としての人造黒鉛粉末95重量%、結着剤
のPVDF樹脂5重量%を混合し、これらを脱水NMP
に分散させてスラリーを調製し、これを銅箔からなる負
極集電体上に塗布し、乾燥後、圧延して作製した。
The positive electrode 11 is made of lithium cobalt oxide powder 85
% By weight, 10% by weight of carbon powder of conductive agent and P of binder
5% by weight of VDF resin was mixed and these were dehydrated N-
A slurry was prepared by dispersing in 2-methylpyrrolidone (dehydrated NMP), applied to a positive electrode current collector made of aluminum foil, dried, and then rolled. Negative electrode 12
Mixes 95% by weight of artificial graphite powder as a negative electrode material and 5% by weight of a PVDF resin as a binder and dehydrates them by NMP.
To prepare a slurry, which was coated on a negative electrode current collector made of a copper foil, dried, and then rolled.

【0042】非水電解液には、体積比でEC:PC:D
EC=5:1:4で混合した溶媒にLiPF6を1mo
l/l溶解したものを用いた。作製した円筒形電池は直
径18mm、高さ65mmである。このサイズの通常の
市販電池の設計容量が1800mAhであるのに対し、
各実施例の電池では、市販電池よりも高容量化するため
に設計容量を2000mAhとした。その結果、各実施
例の電池ではセパレータの占有許容体積が市販電池の場
合よりも小さくなるため、市販電池のセパレータ厚み2
5〜27μmに対し、厚さ25μm未満の薄型のセパレ
ータを用いた。各実施例の電池の電解液量は3.8ml
とした。以下、各々の実施例について具体的に説明す
る。
The non-aqueous electrolyte has a volume ratio of EC: PC: D
1 mol of LiPF 6 was added to a solvent mixed at EC = 5: 1: 4.
1 / l was used. The produced cylindrical battery has a diameter of 18 mm and a height of 65 mm. While the design capacity of a normal commercial battery of this size is 1800 mAh,
In each of the batteries of the examples, the design capacity was set to 2000 mAh in order to increase the capacity compared to a commercially available battery. As a result, in the batteries of the examples, the occupied allowable volume of the separator is smaller than that of the commercially available battery.
For 5 to 27 μm, a thin separator having a thickness of less than 25 μm was used. The amount of the electrolyte of the battery in each example was 3.8 ml.
And Hereinafter, each embodiment will be specifically described.

【0043】《実施例1》本実施例では、物性の異なる
各種のポリエチレン(PE)の微多孔膜を作製し、これ
を所定寸法に裁断して各種のセパレータを作製した。P
Eの微多孔膜は以下に述べる方法で製造した。まず、重
量平均分子量50万のPE樹脂と重量平均分子量5万の
PE樹脂を用意し、それぞれの混合比を重量比で38:
2から2:38の間で変化させて混合して、各種の混合
樹脂原料を作製した。この混合樹脂原料40重量部に流
動パラフィン60重量部を混合し、この混合物を二軸押
出機内で溶融混練し、これをコートハンガーダイから冷
却ロール上に押出キャストすることにより厚み0.9m
mの各種高分子ゲルシートを作製した。さらにこの高分
子ゲルシートを同時二軸延伸機を用いて7×7倍の面積
になるように延伸し、この延伸した高分子ゲルシートを
塩化メチレン中に浸漬して流動パラフィンを抽出除去す
ることにより、厚さ5〜20μmに変化させ、厚みとP
E樹脂の混合比が異なる9種類の微多孔膜を作製した。
これを幅50mm、長さ120mmの寸法に切断して9
種類の長方形セパレータを作製した。この場合、セパレ
ータは、微多孔膜の作製過程での延伸方向がセパレータ
の長手方向と一致するように加工した。
Example 1 In this example, various microporous films of polyethylene (PE) having different physical properties were prepared, and cut into predetermined dimensions to prepare various separators. P
The microporous membrane of E was manufactured by the method described below. First, a PE resin having a weight average molecular weight of 500,000 and a PE resin having a weight average molecular weight of 50,000 were prepared, and the respective mixing ratios were 38:
Various mixed resin raw materials were produced by mixing and changing the ratio between 2: 2 and 2:38. 60 parts by weight of liquid paraffin is mixed with 40 parts by weight of the mixed resin raw material, and the mixture is melt-kneaded in a twin-screw extruder, and is extruded and cast from a coat hanger die onto a cooling roll to have a thickness of 0.9 m.
m of various polymer gel sheets were prepared. Further, the polymer gel sheet is stretched so as to have an area of 7 × 7 times using a simultaneous biaxial stretching machine, and the stretched polymer gel sheet is immersed in methylene chloride to extract and remove liquid paraffin. Change the thickness to 5-20 μm,
Nine types of microporous membranes having different mixing ratios of E resin were produced.
This is cut into dimensions of 50 mm in width and 120 mm in length, and 9
Various kinds of rectangular separators were produced. In this case, the separator was processed such that the stretching direction in the process of producing the microporous membrane coincided with the longitudinal direction of the separator.

【0044】次に、セパレータの種類毎に物性評価用の
試料を採取し、これらの試料について、加熱処理を行っ
た後、透気抵抗度を測定した。加熱処理は次に示す3種
類のなかのいずれかの条件で行った。 (a)試料を大気中で100℃または170℃で15分
間加熱する。 (b)試料を、長さ方向に30kg/cm2または60
kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状態で、大気中で
100℃または120℃で15分間加熱する。 (c)試料を、加熱による収縮変形を阻止するほどに強
く幅方向の両端部を固定して、大気中で120℃または
140℃で15分間加熱する。
Next, samples for evaluating physical properties were collected for each type of separator, and after heat treatment was performed on these samples, the air resistance was measured. The heat treatment was performed under any one of the following three conditions. (A) Heat the sample in air at 100 ° C. or 170 ° C. for 15 minutes. (B) The sample was placed in the longitudinal direction at 30 kg / cm 2 or 60 kg / cm 2.
Heating is performed at 100 ° C. or 120 ° C. in the atmosphere for 15 minutes while applying a tensile load of kg / cm 2 . (C) The sample is heated at 120 ° C. or 140 ° C. for 15 minutes in the air, fixing both ends in the width direction so strongly that shrinkage deformation due to heating is prevented.

【0045】透気抵抗度の測定は、前記加熱処理の後、
23℃に調温された実験室内でJISに準拠してA型測
定装置を用いて行った。次に、透気抵抗度を測定してい
ない前記9種類のセパレータを用いて、図1の円筒型電
池を作製し、これらの9種類の電池について、以下に述
べる方法で過充電試験を行った。
The air resistance was measured after the heat treatment.
The measurement was performed using a type A measuring device in a laboratory controlled at 23 ° C. in accordance with JIS. Next, the cylindrical batteries of FIG. 1 were prepared using the nine types of separators whose air permeability was not measured, and an overcharge test was performed on these nine types of batteries by the method described below. .

【0046】電池を1100mAの定電流で、充電電圧
4.2Vまで充電した後、1100mAの定電流で3.
0Vまで放電する充放電サイクルを10サイクル繰り返
した。この10サイクル目の放電容量を電池の初期容量
とする。その後、電池を充電電圧4.2Vまで1100
mAの定電流で充電し、さらに、1800mAの定電流
で3時間の過充電を行った。この過充電過程での電池の
表面温度の測定を行い、その最高到達温度を測定した。
充放電は20℃の恒温槽の中で行った。これらの結果を
表1〜3に示す。表1には、前記の3種類の加熱試験条
件(a)を適用した場合の試験結果を示す。
The battery was charged at a constant current of 1100 mA to a charging voltage of 4.2 V, and then charged at a constant current of 1100 mA.
A charge / discharge cycle of discharging to 0 V was repeated 10 times. The discharge capacity at the tenth cycle is defined as the initial capacity of the battery. Thereafter, the battery was charged to a charging voltage of 4.2 V by 1100.
The battery was charged at a constant current of mA and further overcharged for 3 hours at a constant current of 1800 mA. The surface temperature of the battery during the overcharge process was measured, and the maximum temperature was measured.
Charging and discharging were performed in a constant temperature bath at 20 ° C. Tables 1 to 3 show these results. Table 1 shows test results when the above three types of heating test conditions (a) were applied.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1から、種類1〜6のセパレータを用い
た電池では、いずれも、過充電時の電池表面の最高到達
温度が140〜152℃という比較的低い温度に抑制さ
れており、これらはいずれも、100℃または170℃
で加熱した後の透気抵抗度が50〜700秒/100m
lという物性を有するセパレータを用いた電池であるこ
とがわかる。また同時に、この物性を有するならば5〜
20μmという薄いセパレータを用いても安全性が高い
電池が得られることが分かる。一方、種類7〜9のセパ
レータを用いた電池では、いずれも、電池表面の最高到
達温度が200℃以上と異常に高く、これらはいずれ
も、加熱処理後の透気抵抗度は50秒/100ml未
満、または、700秒/100mlを越えるセパレータ
を用いた電池である。 表2には、前記の加熱試験条件
(b)を適用した場合の試験結果を示す。
As can be seen from Table 1, in the batteries using the separators of types 1 to 6, the maximum temperature reached on the battery surface during overcharge was suppressed to a relatively low temperature of 140 to 152 ° C. 100 ℃ or 170 ℃
Air resistance after heating at 50 to 700 seconds / 100m
It can be seen that the battery uses a separator having a physical property of 1. At the same time, if they have this property,
It can be seen that a battery with high safety can be obtained even with a separator as thin as 20 μm. On the other hand, in the batteries using the separators of types 7 to 9, the maximum attainable temperature of the battery surface was abnormally high at 200 ° C. or higher, and the air permeability resistance after the heat treatment was 50 seconds / 100 ml. Or a separator using a separator exceeding 700 seconds / 100 ml. Table 2 shows test results when the above-mentioned heating test condition (b) was applied.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】表2から、種類1〜6のセパレータを用い
た電池では、いずれも、過充電時の電池表面の最高到達
温度が140〜151℃という比較的低い温度に抑制さ
れており、これらは、いずれも、長さ方向に30kg/
cm2または60kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状
態で、大気中で100℃または120℃で加熱した後の
透気抵抗度が50〜700秒/100mlという物性を
有するセパレータを用いた電池であることが分かる。ま
た同時に、この物性を有するならば5〜20μmという
薄いセパレータを用いても安全性が高い電池が得られる
ことがわかる。一方、種類7〜9のセパレータを用いた
電池では、いずれも、電池表面の最高到達温度が200
℃以上と異常に高く、これらはいずれも、加熱処理後の
透気抵抗度は50秒/100ml未満、または、700
秒/100mlを越えるセパレータを用いた電池であ
る。表3には、前記の加熱試験条件の内の(c)を適用
した場合の試験結果を示す。
From Table 2, it can be seen that in the batteries using the separators of types 1 to 6, the maximum attainable temperature of the battery surface during overcharge was suppressed to a relatively low temperature of 140 to 151 ° C. , In each case, 30kg /
A battery using a separator having physical properties of 50 to 700 seconds / 100 ml after being heated at 100 ° C. or 120 ° C. in the air under a tensile load of cm 2 or 60 kg / cm 2. You can see that there is. At the same time, it can be seen that a battery with high safety can be obtained even if a separator as thin as 5 to 20 μm is used if it has these properties. On the other hand, in the batteries using separators of types 7 to 9, the maximum temperature reached on the battery surface was 200
° C or more, which are abnormally high, and all of them have an air resistance after heat treatment of less than 50 seconds / 100 ml or 700
It is a battery using a separator exceeding 100 seconds / 100 ml. Table 3 shows test results when (c) among the above-mentioned heating test conditions was applied.

【0051】[0051]

【表3】 [Table 3]

【0052】表3から、種類1〜6のセパレータを用い
た電池では、いずれも、過充電時の電池表面の最高到達
温度が140〜153℃という比較的低い温度に抑制さ
れており、これらは、いずれも、幅方向に固定して12
0℃または140℃で15分間加熱した後の透気抵抗度
が50〜700秒/100mlという物性を有するセパ
レータを用いた電池であることが分かる。また同時に、
この物性を有するならば5〜20μmという薄いセパレ
ータを用いても安全性が高い電池が得られることがわか
る。一方、種類7〜9のセパレータを用いた電池では、
いずれも、電池表面の最高到達温度が200℃以上と異
常に高く、これらはいずれも、加熱処理後の透気抵抗度
は50秒/100ml未満、または、700秒/100
mlを越えるセパレータを用いた電池である。
As shown in Table 3, in the batteries using the separators of types 1 to 6, the maximum temperature reached on the battery surface during overcharge was suppressed to a relatively low temperature of 140 to 153 ° C. , Fixed in the width direction
It can be seen that the battery uses a separator having physical properties such that the air resistance after heating at 0 ° C. or 140 ° C. for 15 minutes is 50 to 700 seconds / 100 ml. At the same time,
It can be seen that a battery with high safety can be obtained even if a separator as thin as 5 to 20 μm is used if it has these properties. On the other hand, in batteries using separators of types 7 to 9,
In any case, the maximum temperature reached on the battery surface was abnormally high at 200 ° C. or higher, and all of them had air permeability resistance after heat treatment of less than 50 seconds / 100 ml or 700 seconds / 100 ml.
This is a battery using a separator having a capacity of more than 100 ml.

【0053】《実施例2》本実施例では、実施例1と同
様にして、9種類のセパレータを作製した。各種類のセ
パレ−タから採取した試料について、前述の加熱処理条
件(2)、あるいは(3)での加熱処理を施した後、水
銀ポロシメータ法で孔径分布を測定し、90%孔径(D
90)を求めた。その後、それぞれの種類のセパレ−タを
用い、実施例1と同様の電池を作製し、これらの電池に
ついて実施例1と全く同じ方法で過充電試験を行った。
表4には前記の加熱試験条件の内の(b)を適用した場
合、表5には(c)を適用した場合の試験結果をそれぞ
れ示す。
Example 2 In this example, nine types of separators were produced in the same manner as in Example 1. Samples collected from each type of separator were subjected to the heat treatment under the above-mentioned heat treatment conditions (2) or (3), and the pore size distribution was measured by a mercury porosimeter method, and the 90% pore size (D
90 ) asked. Thereafter, using the respective types of separators, batteries similar to those in Example 1 were manufactured, and these batteries were subjected to an overcharge test in exactly the same manner as in Example 1.
Table 4 shows the test results when (b) among the above-mentioned heating test conditions is applied, and Table 5 shows the test results when (c) is applied.

【0054】[0054]

【表4】 [Table 4]

【0055】[0055]

【表5】 [Table 5]

【0056】表4および5から、種類1〜6の電池で
は、いずれも、過充電時の電池表面の最高到達温度が1
52℃以下という比較的低い温度に抑制されており、こ
れらはいずれも、長さ方向に30kg/cm2または6
0kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状態で100℃
または120℃で加熱した後、あるいは、幅方向に固定
して120℃または140℃で15分間加熱した後のD
90が0.05〜0.5μmという物性を有するセパレー
タを用いた電池であることがわかる。また同時に、この
物性を有するならば5〜20μmという薄いセパレータ
を用いても安全性が高い電池が得られることが分かる。
一方、種類7〜9の電池では、いずれも、電池表面の最
高到達温度が200℃以上と異常に高く、これらはいず
れも、加熱処理後のD90が0.05μm未満、または、
0.5μmを越えるセパレータを用いた電池である。
As shown in Tables 4 and 5, for the batteries of types 1 to 6, the maximum temperature reached on the battery surface during overcharge was 1
The temperature is controlled to a relatively low temperature of 52 ° C. or less, and these are all 30 kg / cm 2 or 6 kg in the longitudinal direction.
100 ° C. under a tensile load of 0 kg / cm 2
Or after heating at 120 ° C., or after heating at 120 ° C. or 140 ° C. for 15 minutes with fixing in the width direction.
90 indicates that the battery uses a separator having physical properties of 0.05 to 0.5 μm. At the same time, it can be seen that a battery with high safety can be obtained even if a separator as thin as 5 to 20 μm is used if it has the above physical properties.
On the other hand, in all of the batteries of types 7 to 9, the maximum attained temperature of the battery surface is abnormally high at 200 ° C. or higher, and all of them have a D 90 after the heat treatment of less than 0.05 μm, or
This is a battery using a separator exceeding 0.5 μm.

【0057】《実施例3》本実施例では、実施例1と同
様にして、13種類のセパレータとこれらを用いた電池
を作製し、評価した。一方、各種類のセパレ−タから採
取した試料について、実施例2と同様に、2種類の加熱
処理条件での加熱処理を施した後、孔径分布を測定し、
平均孔径(D50)を求めた。表6には前記の加熱試験条
件の内の(b)、表7には(c)を各々適用した場合の
試験結果を示す。
Example 3 In this example, 13 types of separators and batteries using these were produced and evaluated in the same manner as in Example 1. On the other hand, the samples collected from each type of separator were subjected to heat treatment under two types of heat treatment conditions in the same manner as in Example 2, and the pore size distribution was measured.
To obtain an average pore diameter (D 50). Table 6 shows the test results when (b) among the above-mentioned heating test conditions, and Table 7 shows the test results when (c) was applied.

【0058】[0058]

【表6】 [Table 6]

【0059】[0059]

【表7】 [Table 7]

【0060】表6および7から、種類10〜13のセパ
レータを用いた電池では、いずれも、過充電時の電池表
面の最高到達温度が約150℃という比較的低い温度に
抑制されており、これらはいずれも、長さ方向に30k
g/cm2または60kg/cm2の引っ張り荷重を与え
た状態で100℃または120℃で加熱した後、また
は、幅方向に固定して120℃または140℃で15分
間加熱した後のD50が0.01〜0.1μmという物性
を有するセパレータを用いた電池であることがわかる。
また同時に、この物性を有するならば5〜20μmとい
う薄いセパレータを用いても安全性が高い電池が得られ
ることが分かる。一方、種類7〜9のセパレータを用い
た電池では、いずれも、電池表面の最高到達温度が20
0℃以上と異常に高く、これらはいずれも、加熱処理後
のD50が0.01μm未満、または、0.1μmを越え
るセパレータを用いた電池である。実施例1〜3では、
いずれも加熱処理時間を15分間としたが、処理時間を
20分とした場合にも、同一試料の加熱処理後のセパレ
ータの透気抵抗度は同じ値を示すことが確認されてお
り、本発明における処理時間は15〜20分とすること
が適切である。
As shown in Tables 6 and 7, in the batteries using the types 10 to 13 separators, the maximum temperature reached on the battery surface during overcharge was suppressed to a relatively low temperature of about 150 ° C. Is 30k in the length direction
After heating at 100 ° C. or 120 ° C. while applying a tensile load of g / cm 2 or 60 kg / cm 2 , or after heating at 120 ° C. or 140 ° C. for 15 minutes while fixing in the width direction, the D 50 is It can be seen that the battery uses a separator having physical properties of 0.01 to 0.1 μm.
At the same time, it can be seen that a battery with high safety can be obtained even if a separator as thin as 5 to 20 μm is used if it has the above physical properties. On the other hand, in the case of batteries using separators of types 7 to 9, the maximum temperature reached 20
Abnormally high at 0 ° C. or higher, all of these are batteries using a separator having a D 50 after heat treatment of less than 0.01 μm or more than 0.1 μm. In Examples 1 to 3,
In each case, the heat treatment time was set to 15 minutes. Even when the heat treatment time was set to 20 minutes, it was confirmed that the air permeability resistance of the same sample after the heat treatment showed the same value. The processing time is preferably 15 to 20 minutes.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明によれば、薄型のセパレータを用
いた場合でも過充電時の温度上昇を効果的に抑制するこ
とができる安全性に優れた高容量の非水電解液二次電池
を提供することができる。
According to the present invention, a high-capacity non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in safety which can effectively suppress a rise in temperature during overcharge even when a thin separator is used. Can be provided.

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

【図1】本発明の実施例で作製した円筒型非水電解液二
次電池の縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery manufactured in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 正極 12 負極 13 セパレータ 14 ケース 15 絶縁板 16 裏蓋 17 ガスケット 18 封口板 19 正極端子板 20 リード片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Positive electrode 12 Negative electrode 13 Separator 14 Case 15 Insulating plate 16 Back cover 17 Gasket 18 Sealing plate 19 Positive electrode terminal plate 20 Lead piece

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年3月6日(2001.3.6)[Submission date] March 6, 2001 (2001.3.6)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0002[Correction target item name] 0002

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウムを負極活物質とする非水電解液
二次電池(リチウム二次電池)は、エネルギー密度が大
きく、可燃物を内するため、例えば、過充電や外部短
絡などの異常な使用状況においても高度な安全性が求め
られている。これに対応するために多くの安全対策が工
夫されており、これらの対策は、電池容器や電源パック
内、あるいは機器内に安全装置を組み込む方法と、電池
の発電要素自体に耐過充電特性を持たせる方法に大別さ
れる。
BACKGROUND ART Nonaqueous electrolyte secondary battery using lithium as the negative electrode active material (lithium secondary battery), the high energy density, to a built-in combustibles, for example, abnormality such as overcharge or external short circuit A high degree of safety is required even in various usage situations. To cope with this, many safety measures have been devised.These measures include the method of incorporating safety devices in the battery container, power pack, or equipment, and the overcharging resistance of the power generation element itself of the battery. It is roughly divided into the method of giving.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0034[Correction target item name] 0034

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0034】これらの非水溶媒に溶解させる電解質とし
ては、例えばLiClO 4 、LiBF 4 、LiPF 6 、L
iAlCl 4 、LiSbF 6 、LiSCN、LiCl、L
iCF 3 SO 3 、LiCF 3 CO 2 、Li(CF 3
2 2 、LiAsF 6 、LiN(CF 3 SO 2 2 、LiB
10 Cl 10 、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、
LiBr、LiI、クロロボランリチウム、四フェニル
ホウ酸リチウムなどのリチウム塩やイミド類などを単独
または二種以上を組み合わせて使用することができ、特
にLiPF 6 を含ませることがより好ましい。
As the electrolyte to be dissolved in these non-aqueous solvents, for example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LPF
iAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, L
iCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 S
O 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB
10 Cl 10 , lithium lower aliphatic carboxylate, LiCl,
LiBr, LiI, lithium salts such as lithium chloroborane, lithium tetraphenylborate, imides, and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, it is more preferable to include LiPF 6 .

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0035[Correction target item name] 0035

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0035】本発明における特に好ましい非水電解液
は、少なくともECを含み、リチウム塩としてLiPF
6 を含む電解液である。これら非水電解液を電池内に添
加する量は、特に限定されないが、正極材料や負極材料
の量や電池のサイズによって必要量を用いることができ
る。リチウム塩の非水溶媒に対する溶解量は、特に限定
されないが、通常は0.2〜2mol/lであり、特
に、0.5〜1.5mol/lとすることが好ましい。
A particularly preferred non-aqueous electrolyte in the present invention contains at least EC and contains LiPF as a lithium salt.
6 is an electrolytic solution. The amount of the nonaqueous electrolyte added to the battery is not particularly limited, but a required amount can be used depending on the amounts of the positive electrode material and the negative electrode material and the size of the battery. The amount of the lithium salt dissolved in the nonaqueous solvent is not particularly limited, but is usually 0.2 to 2 mol / l, and particularly preferably 0.5 to 1.5 mol / l.

フロントページの続き (72)発明者 新田 芳明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 江田 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高橋 庄三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 倉中 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H021 AA06 BB01 CC04 EE02 EE04 HH00 HH03 HH06 5H029 AJ12 AK03 AK18 AL02 AL11 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ01 CJ02 CJ28 DJ04 DJ13 EJ12 HJ00 HJ04 HJ06 HJ14 Continued on the front page (72) Inventor Yoshiaki Nitta 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Inventor Shozo Takahashi 1006 Kazuma, Kazuma, Osaka Prefecture, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. EE02 EE04 HH00 HH03 HH06 5H029 AJ12 AK03 AK18 AL02 AL11 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ01 CJ02 CJ28 DJ04 DJ13 EJ12 HJ00 HJ04 HJ06 HJ14

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極、負極、リチウム塩を含む非水電解
液、および高分子微多孔膜からなるセパレータを備え、
前記高分子微多孔膜が、大気中で100〜170℃の温
度範囲で15〜20分間の加熱処理を施された後に、5
0〜700秒/100mlの透気抵抗度を有することを
特徴とする非水電解液二次電池。
1. A separator comprising a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a microporous polymer membrane,
After the polymer microporous membrane has been subjected to a heat treatment in the atmosphere at a temperature of 100 to 170 ° C. for 15 to 20 minutes,
A nonaqueous electrolyte secondary battery having an air resistance of 0 to 700 sec / 100 ml.
【請求項2】 正極、負極、リチウム塩を含む非水電解
液、および高分子微多孔膜からなる長方形のセパレータ
を備え、前記高分子微多孔膜が、長手方向に30〜60
kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状態で、大気中で
100〜120℃の温度範囲で15〜20分間の加熱処
理を施された後に、50〜700秒/100mlの透気
抵抗度を有することを特徴とする非水電解液二次電池。
2. A positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt, and a rectangular separator composed of a microporous polymer membrane, wherein the microporous polymer membrane has a length of 30 to 60 in the longitudinal direction.
After being subjected to a heat treatment in a temperature range of 100 to 120 ° C. for 15 to 20 minutes in a state where a tensile load of kg / cm 2 is applied, it has an air resistance of 50 to 700 seconds / 100 ml. Non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 正極、負極、リチウム塩を含む非水電解
液、および高分子微多孔膜からなる長方形のセパレータ
を備え、前記高分子微多孔膜が、幅方向に固定され、大
気中で120〜140℃の温度範囲で15〜20分間の
加熱処理を施された後に、50〜700秒/100ml
の透気抵抗度を有することを特徴とする非水電解液二次
電池。
3. A positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a rectangular separator composed of a polymer microporous membrane, wherein the polymer microporous membrane is fixed in the width direction, and After being subjected to a heat treatment for 15 to 20 minutes in a temperature range of 140140 ° C., 50 to 700 seconds / 100 ml
A non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by having a degree of air resistance.
【請求項4】 正極、負極、リチウム塩を含む非水電解
液、および高分子微多孔膜からなる長方形のセパレータ
を備え、前記高分子微多孔膜が、長手方向に30〜60
kg/cm2の引っ張り荷重を与えた状態で、大気中で
100〜120℃の温度範囲で15〜20分間の加熱処
理を施された後に、90%孔径(D90)が0.05〜
0.5μmである孔径分布を有することを特徴とする非
水電解液二次電池。
4. A rectangular separator comprising a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a microporous polymer membrane, wherein the microporous polymer membrane has a length of 30 to 60 in the longitudinal direction.
After applying a heat treatment for 15 to 20 minutes in a temperature range of 100 to 120 ° C. in the atmosphere under a tensile load of kg / cm 2 , the 90% pore diameter (D 90 ) is 0.05 to 0.05%.
A non-aqueous electrolyte secondary battery having a pore size distribution of 0.5 μm.
【請求項5】 正極、負極、リチウム塩を含む非水電解
液、および高分子微多孔膜からなる長方形のセパレータ
を備え、前記高分子微多孔膜が、幅方向に固定され、大
気中で120〜140℃の温度範囲で15〜20分間の
加熱処理を施された後に、90%孔径(D90)が0.0
5〜0.5μmである孔径分布を有することを特徴とす
る非水電解液二次電池。
5. A positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt, and a rectangular separator composed of a polymer microporous membrane, wherein the polymer microporous membrane is fixed in the width direction and has a thickness of 120 μm in air. after having been subjected to heat treatment in 15 to 20 minutes at a temperature range of to 140 ° C., 90% pore diameter (D 90) is 0.0
A non-aqueous electrolyte secondary battery having a pore size distribution of 5 to 0.5 μm.
【請求項6】 前記孔径分布において、平均孔径
(D50)が0.01〜0.1μmである請求項4または
5に記載の非水電解液二次電池。
6. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein an average pore size (D 50 ) in the pore size distribution is 0.01 to 0.1 μm.
【請求項7】 前記高分子微多孔膜が、ポリプロピレン
樹脂、ポリエチレン樹脂、およびアラミド樹脂からなる
群より選ばれた少なくとも1種からなる請求項1〜6の
いずれかに記載の非水電解液二次電池。
7. The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the polymer microporous membrane is made of at least one selected from the group consisting of a polypropylene resin, a polyethylene resin, and an aramid resin. Next battery.
【請求項8】 前記高分子微多孔膜が、ポリプロピレン
樹脂、ポリエチレン樹脂、およびアラミド樹脂からなる
群より選ばれた2種以上の樹脂の層を積層したものから
なる請求項1〜7のいずれかに記載の非水電解液二次電
池。
8. The polymer microporous membrane according to claim 1, wherein the polymer microporous membrane is formed by laminating two or more resin layers selected from the group consisting of a polypropylene resin, a polyethylene resin, and an aramid resin. 3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to 1.
【請求項9】 前記セパレータの厚さが5〜20μmで
ある請求項1〜8のいずれかに記載の非水電解液二次電
池。
9. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein said separator has a thickness of 5 to 20 μm.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005123091A (en) * 2003-10-17 2005-05-12 Yuasa Corp Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2006098216A1 (en) * 2005-03-17 2006-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2008234853A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous secondary battery separator and nonaqueous secondary battery equipped with the same
JP2009212086A (en) * 2008-02-06 2009-09-17 Sony Corp Separator and battery using the same
WO2011065307A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-03 日本電気硝子株式会社 Negative electrode material for an electrical storage device, and negative electrode using said material
US9190647B2 (en) 2005-03-17 2015-11-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery with high temperature and storage characteristics
JPWO2016152991A1 (en) * 2015-03-24 2018-01-18 日本電気株式会社 High safety and high energy density battery
KR20210046434A (en) 2019-10-18 2021-04-28 주식회사 엘지화학 Jelly-roll type Electrode Assembly Comprising Improved Safety Separator

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005123091A (en) * 2003-10-17 2005-05-12 Yuasa Corp Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2006098216A1 (en) * 2005-03-17 2006-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
US9190647B2 (en) 2005-03-17 2015-11-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery with high temperature and storage characteristics
JP2008234853A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous secondary battery separator and nonaqueous secondary battery equipped with the same
JP2009212086A (en) * 2008-02-06 2009-09-17 Sony Corp Separator and battery using the same
JP2014017261A (en) * 2008-02-06 2014-01-30 Sony Corp Separator and battery including the same
WO2011065307A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-03 日本電気硝子株式会社 Negative electrode material for an electrical storage device, and negative electrode using said material
JP2011134704A (en) * 2009-11-25 2011-07-07 Nippon Electric Glass Co Ltd Negative electrode material for electrical storage device, and negative electrode using the material
US9017870B2 (en) 2009-11-25 2015-04-28 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Negative electrode material for an electrical storage device, and negative electrode for an electrical storage device using the same
JPWO2016152991A1 (en) * 2015-03-24 2018-01-18 日本電気株式会社 High safety and high energy density battery
KR20210046434A (en) 2019-10-18 2021-04-28 주식회사 엘지화학 Jelly-roll type Electrode Assembly Comprising Improved Safety Separator

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