JPH09283178A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

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JPH09283178A
JPH09283178A JP8095160A JP9516096A JPH09283178A JP H09283178 A JPH09283178 A JP H09283178A JP 8095160 A JP8095160 A JP 8095160A JP 9516096 A JP9516096 A JP 9516096A JP H09283178 A JPH09283178 A JP H09283178A
Authority
JP
Japan
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battery case
battery
electrode
aqueous electrolyte
electrolyte secondary
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8095160A
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Japanese (ja)
Inventor
Tokuo Komaru
篤雄 小丸
Akira Yamaguchi
晃 山口
Masayuki Nagamine
政幸 永峰
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH09283178A publication Critical patent/JPH09283178A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery which has such a construction as enhancing battery capacity by heightening energy density. SOLUTION: A nonaqueous electrolyte secondary battery is formed by containing an electrode element 20 which is formed by layering a positive electrode 2 and a negative electrode 1 via a separator 3 and winding the same into spiral in a cylindrical battery case 5, and by filling nonaqueous electrolyte into the same. By setting the outer diameter dimension of the electrode element 20 to 0.8 to 1.3 times of the inner diameter dimension of the battery case 5, the expansions of respective electrodes 1, 2 produced by initial charge are regulated. In order to make the inner pressure of the battery case proper, it is favorable that the ratio of the maximum value of the outer dimension of the battery case and the minimum value of the outer dimension is also made to be proper.

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、電池ケース内に、
正極電極と負極電極とがセパレータを介して積層されて
なる電極素子が収納された非水電解液二次電池に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery case,
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery that accommodates an electrode element in which a positive electrode and a negative electrode are laminated with a separator interposed therebetween.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯用電子機器の小型軽量化、高性能化
に伴い、使用される電源にも、小型化、高容量化、高エ
ネルギー密度化、高信頼性が求められている。このた
め、このような要求に応える携帯可能なポータブル電源
として二次電池が脚光を浴び、さらに高いエネルギー密
度を得るために活発な研究開発がなされている。
2. Description of the Related Art As portable electronic devices have become smaller and lighter and have higher performance, power supplies to be used have been required to have smaller size, higher capacity, higher energy density and higher reliability. For this reason, secondary batteries have been spotlighted as a portable power source that can meet such demands, and active research and development have been conducted to obtain higher energy density.

【0003】中でも、非水電解液を用いたリチウムイオ
ン二次電池は、鉛電池、ニッケルカドミウム電池等の水
系電解液電池よりも高いエネルギー密度を有するもので
ある。実際のリチウムイオン二次電池としては、長尺状
に成形された電極を渦巻状に巻回して円筒型の電池ケー
スに収納した円筒型電池、折り込んだ電極や矩形状の電
極を積層したもの、また、長尺状の電極を楕円形に巻回
したものを角型の電池ケースに収納した角型電池が挙げ
られる。
Among them, a lithium ion secondary battery using a non-aqueous electrolyte has a higher energy density than an aqueous electrolyte battery such as a lead battery or a nickel cadmium battery. As an actual lithium-ion secondary battery, a cylindrical battery in which a long-shaped electrode is spirally wound and housed in a cylindrical battery case, one in which folded electrodes and rectangular electrodes are laminated, Further, a rectangular battery in which a long electrode wound in an elliptical shape is housed in a rectangular battery case can be given.

【0004】このような非水電解液二次電池において
は、正極材料として、LiCoO2 なるリチウム複合合
金酸化物が実用化されているが、このLiCoO2 は、
充電時にリチウムが引き抜かれて結晶格子の膨張が起こ
り、放電時にリチウムが挿入されて結晶格子の収縮が起
こるという特徴がある。
[0004] In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, as a cathode material, lithium composite alloy oxide LiCoO 2 made have been in practical use, this LiCoO 2 is
It is characterized in that lithium is extracted during charge and the crystal lattice expands, and during discharge lithium is inserted and the crystal lattice contracts.

【0005】一方、負極材料としては、リチウムの吸蔵
/放出が可能な炭素材料が実用化されている。この炭素
材料として、有機材料を比較的低温で熱処理した難黒鉛
化性炭素材料と、易黒鉛化性炭素材料があり、最近で
は、易黒鉛化性炭素材料をさらに高温で熱処理した人造
黒鉛材料や、鉱石として産出した材料から不純物を除去
した天然黒鉛材料も使用されるようになってきた。
On the other hand, as a negative electrode material, a carbon material capable of inserting and extracting lithium has been put into practical use. This carbon material includes a non-graphitizable carbon material obtained by heat-treating an organic material at a relatively low temperature and an easily graphitizable carbon material. Recently, an artificial graphite material obtained by heat-treating an easily graphitizable carbon material at a higher temperature and However, natural graphite materials obtained by removing impurities from materials produced as ores have also come to be used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな炭素材料よりなる負極は、リチウム黒鉛層間化化合
物の生成過程と同様に、充電時にリチウムが挿入されて
結晶格子の膨張が起こり、放電時にリチウムが引き抜か
れて結晶格子の収縮が起こる。特に、易黒鉛化性炭素材
料と黒鉛材料はX線回折法で得られる(002)面間隔
が小さいため、充放電により層間にリチウムが挿入脱す
るに伴い結晶格子の大きな膨張収縮が起こる。
By the way, in the negative electrode made of the carbon material as described above, lithium is inserted at the time of charging and the crystal lattice expands at the time of discharging, similarly to the process of forming the lithium graphite intercalation compound. Lithium is extracted and the crystal lattice contracts. In particular, since the graphitizable carbon material and the graphite material have a small (002) plane spacing obtained by an X-ray diffraction method, a large expansion / contraction of the crystal lattice occurs as lithium is inserted / extracted between layers due to charge / discharge.

【0007】このため、このような炭素材料を負極に、
LiCoO2 を正極に用いた非水電解液二次電池におい
ては、初充電時に起こる正極および負極の膨張が非常に
大きく、電極に歪みをきたし、クーロン効率の低下が起
こってしまう。これは、充放電によって電極の膨張/収
縮が起こると、そのストレスのために活物質の粒子間の
結着性が悪化し、活物質が電極から脱落して電気伝導性
が低下し、電池の内部抵抗が高くなるためであると考え
られる。そして、電池の内部抵抗が上昇すると、充放電
に関与できる活物質が減少して、活物質単位重量当たり
の充放電容量が低下する。また、内部抵抗の上昇により
負荷特性が低下し、充電されても放電することができ
ず、実質的な電池容量が減少する。このため、上述のよ
うな非水電解液二次電池は、活物質単位重量当たりの充
放電容量が低く、電池内に充填された活物質が十分には
利用できないものであった。
Therefore, such a carbon material is used as the negative electrode,
In a non-aqueous electrolyte secondary battery using LiCoO 2 as the positive electrode, the expansion of the positive electrode and the negative electrode that occurs at the time of initial charging is very large, which causes the electrode to be distorted and the Coulombic efficiency to decrease. This is because when the electrode expands / contracts due to charging / discharging, the stress deteriorates the binding property between the particles of the active material, and the active material falls off from the electrode, resulting in a decrease in electrical conductivity. This is probably because the internal resistance becomes high. When the internal resistance of the battery increases, the active material that can participate in charging / discharging decreases and the charging / discharging capacity per unit weight of the active material decreases. In addition, the load characteristic is deteriorated due to the increase of the internal resistance, the battery cannot be discharged even if it is charged, and the substantial battery capacity is reduced. Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery as described above, the charge / discharge capacity per unit weight of the active material is low, and the active material filled in the battery cannot be fully utilized.

【0008】なお、負極に難黒鉛化性炭素材料を用いた
場合には、負極の電極構造変化は小さいが、正極の膨張
が大きいために同様の問題が生じてしまう。
When a non-graphitizable carbon material is used for the negative electrode, the change in the electrode structure of the negative electrode is small, but the same problem occurs due to the large expansion of the positive electrode.

【0009】そこで、本発明においては、エネルギー密
度を高めることにより、電池容量を向上させることがで
きるような構成を有する非水電解液二次電池を提供する
ことを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having a structure in which the battery capacity can be improved by increasing the energy density.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明者が鋭意検討を重ねた結果、電極素子の寸法
とこれを収納する電池ケースの寸法を適正化することに
より、初充電によって生じる電極寸法の変化が抑制さ
れ、電池容量を高められるようになることを見い出し
た。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies by the present inventors in order to achieve the above-mentioned object, the size of the electrode element and the size of the battery case accommodating the electrode element are optimized to achieve the initial charging. It has been found that the change in electrode size caused by the above is suppressed and the battery capacity can be increased.

【0011】即ち、本発明は、電池ケース内に、正極電
極と負極電極とがセパレータを介して積層されてなる電
極素子が収納されるとともに、非水電解液が注入されて
なる非水電解液二次電池において、電極素子の外寸法
が、電池ケースの内寸法に対して、電極素子を電池ケー
スに収納する前の状態で、0.8〜1.5倍となされて
いるものである。
That is, according to the present invention, an electrode element in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator is housed in a battery case, and a non-aqueous electrolytic solution is prepared by injecting a non-aqueous electrolytic solution. In the secondary battery, the outer dimension of the electrode element is 0.8 to 1.5 times the inner dimension of the battery case before the electrode element is housed in the battery case.

【0012】ここで、電極素子が長尺状の電極が渦巻状
に巻回されて円柱状となされたものであり、電池ケース
が円筒型であるときには、電極素子の外径の寸法が、電
池ケースの内径の寸法に対して、0.8〜1.3倍とな
されて好適である。また、電極素子が矩形状の電極が複
数積層されて直方体となされたものであり、電池ケース
が角型であるときには、電極素子における電極の積層方
向(即ち、各電極が延在する面に対して直交する方向)
の外寸法が、電池ケースにおける積層方向に対応する内
寸法に対して、0.95〜1.5倍となされて好適であ
る。
[0012] Here, the electrode element is formed by winding a long electrode in a spiral shape into a columnar shape, and when the battery case is a cylindrical type, the outer diameter of the electrode element is equal to that of the battery. It is preferable that it is 0.8 to 1.3 times the inner diameter of the case. Further, the electrode element is a rectangular parallelepiped formed by laminating a plurality of rectangular electrodes, and when the battery case is rectangular, the electrode element stacking direction in the electrode element (that is, with respect to the surface on which each electrode extends) Direction orthogonal to each other)
It is preferable that the outer dimension is 0.95 to 1.5 times the inner dimension corresponding to the stacking direction in the battery case.

【0013】このようにして、電極素子の寸法とこれを
収納する電池ケースの寸法を適正化すると、初充電によ
って生じる電極の膨張を規制できる。そして、これによ
り、活物質の粒子間の結着性が良好に維持されるため、
電池の内部抵抗の上昇が抑制され、活物質の利用率を高
めることができるようになる。また、初充電後の放電に
おいても十分な容量を得ることができるようになる。
By thus optimizing the size of the electrode element and the size of the battery case accommodating the electrode element, expansion of the electrode caused by initial charging can be restricted. And, because of this, since the binding property between the particles of the active material is favorably maintained,
The increase of the internal resistance of the battery is suppressed, and the utilization rate of the active material can be increased. In addition, a sufficient capacity can be obtained even in the discharge after the initial charge.

【0014】なお、電池ケースの内寸法に対する電極素
子の外寸法の比が上述した範囲より大きいと、電極素子
を電池ケースに挿入しにくくなり、最悪の場合、電極素
子が破壊されてしまう。逆に電池ケースの内寸法に対す
る電極素子の外寸法の比が上述した範囲より小さいと、
充電による電極素子の膨張を十分に規制できなくなって
しまう。なお、電極素子の外寸法が電池ケースの内寸法
よりも大きい場合には、電池ケースの開口部付近におけ
る内寸法を電池ケースの底部等における内寸法よりも大
きくしておき、電極素子を挿入してから、電池ケースの
開口部付近を加工して、この内寸法が電池ケースの底部
等における内寸法と等しくなるようにしてもよい。
If the ratio of the outer dimension of the electrode element to the inner dimension of the battery case is larger than the above range, it becomes difficult to insert the electrode element into the battery case, and in the worst case, the electrode element is destroyed. On the contrary, if the ratio of the outer dimension of the electrode element to the inner dimension of the battery case is smaller than the above range,
The expansion of the electrode element due to charging cannot be regulated sufficiently. If the outer dimension of the electrode element is larger than the inner dimension of the battery case, make the inner dimension near the opening of the battery case larger than the inner dimension of the bottom of the battery case, and insert the electrode element. Then, the vicinity of the opening of the battery case may be processed so that the inner size becomes equal to the inner size at the bottom of the battery case.

【0015】上述したように、本発明では、電極素子の
寸法とこれを収納する電池ケースの寸法を適正化するこ
とによって、初充電によって生じる電極の膨張を規制す
る。このため、完成された非水電解液二次電池の電池ケ
ースは、その内部から所定の圧力を受けて、電極素子の
電極の積層方向に直交するの側面が外方向に膨らみ、外
寸法が大きくなる傾向にある。但し、電池ケースの側面
のうち底部に近い部分においては、その外寸法が底部の
外周によってほぼ固定されており、また、電池ケースの
側面のうち電極素子を挿入するための開口部に近い部分
においても、後にこの開口部が電池蓋によって封口され
るため、その外寸法の変化が小さい。このため、電池ケ
ースがその内部から受ける圧力が大きいほど、あるい
は、電池ケースの硬度が小さいほど、電池ケースの外寸
法の最大値と該外寸法の最小値との差が大きくなる。
As described above, in the present invention, the size of the electrode element and the size of the battery case accommodating the electrode element are optimized so that the expansion of the electrode caused by the initial charge is regulated. Therefore, the battery case of the completed non-aqueous electrolyte secondary battery receives a predetermined pressure from the inside thereof, the side surface orthogonal to the stacking direction of the electrodes of the electrode element bulges outward, and the outer dimension is large. Tends to become. However, in the part of the side surface of the battery case near the bottom, the outer dimensions are almost fixed by the outer circumference of the bottom part, and in the part of the side surface of the battery case near the opening for inserting the electrode element. However, since this opening is later sealed by the battery lid, the change in the outer dimension is small. Therefore, the greater the pressure that the battery case receives from the inside or the smaller the hardness of the battery case, the greater the difference between the maximum value of the outer dimensions of the battery case and the minimum value of the outer dimensions.

【0016】したがって、上述したような非水電解液二
次電池においては、電池ケースの内圧を適正化するため
に、電池ケースの外寸法の最大値と該外寸法の最小値と
の比をも適正化して好適である。具体的には、電池ケー
スの外寸法の最大値が、該外寸法の最小値に対して、電
極素子を電池ケースに収納後の状態で、1.01〜1.
35倍となされて好適である。
Therefore, in the non-aqueous electrolyte secondary battery as described above, in order to optimize the internal pressure of the battery case, the ratio between the maximum value of the outer dimension of the battery case and the minimum value of the outer dimension is also set. It is suitable and suitable. Specifically, the maximum value of the outer dimensions of the battery case is 1.01 to 1 ... with respect to the minimum value of the outer dimensions after the electrode element is housed in the battery case.
It is preferably 35 times.

【0017】ここで、電極素子が長尺状の電極が渦巻状
に巻回されて円柱状となされたものであり、電池ケース
が円筒型であるときには、電池ケースの外径の最大値
が、該外径の最小値に対して、1.01〜1.14倍と
なされて好適である。また、電極素子が矩形状の電極が
複数積層されて直方体となされたものであり、電池ケー
スが角型であるときには、電池ケースにおける電極の積
層方向に対応する外寸法の最大値が、該外寸法の最小値
に対して、1.04〜1.35倍となされて好適であ
る。
Here, the electrode element is formed by winding a long electrode in a spiral shape into a columnar shape, and when the battery case is cylindrical, the maximum outer diameter of the battery case is It is preferable that the minimum value of the outer diameter is 1.01 to 1.14 times. Further, when the electrode element is a rectangular parallelepiped formed by laminating a plurality of rectangular electrodes, and the battery case is rectangular, the maximum value of the outer dimension corresponding to the electrode stacking direction in the battery case is It is preferable to be 1.04 to 1.35 times the minimum size.

【0018】これにより、電池体積当たりの容量を向上
させることも可能となる。なお、電池ケースの外寸法の
最小値に対する該外寸法の最大値の比が上述の範囲より
大きい場合、電池容量は大きくなるが、電池体積当たり
の容量が上昇するとは限らず、また、電池形状が大きく
歪むこととなるため、この非水電解液二次電池を電源と
して利用する機器の設計上の問題も生ずる。逆に、電池
ケースの外寸法の最小値に対する該外寸法の最大値の比
が上述の範囲より小さい場合、電池ケースが電極素子の
膨張による圧力を殆ど受けていないわけであるから、電
池体積当たりの容量も小さくなる。
This makes it possible to improve the capacity per battery volume. When the ratio of the maximum value of the outer dimension to the minimum value of the outer dimension of the battery case is larger than the above range, the battery capacity increases, but the capacity per battery volume does not always increase. Is greatly distorted, which causes a problem in designing a device that uses the non-aqueous electrolyte secondary battery as a power source. On the contrary, when the ratio of the maximum value of the outer dimension to the minimum value of the outer dimension of the battery case is smaller than the above range, the battery case receives almost no pressure due to the expansion of the electrode element, so that Will also be smaller.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.

【0020】第1の実施の形態 ここでは、本発明を図1に示されるような円筒型の非水
電解液二次電池に適用した。
First Embodiment Here, the present invention is applied to a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery as shown in FIG.

【0021】この非水電解液二次電池は、負極電極1と
正極電極2とがセパレータ3を介して重ね合わせらて巻
回されてなる渦巻状の電極素子20が、円筒型の電池ケ
ース5内に収納されてなるものである。
In this non-aqueous electrolyte secondary battery, a spirally wound electrode element 20 formed by stacking a negative electrode 1 and a positive electrode 2 with a separator 3 in between is wound into a cylindrical battery case 5. It is housed inside.

【0022】ここで、上述の負極電極1は、負極集電体
10の両面に負極活物質粉体と結着剤とを含有する塗膜
(以下、負極活物質含有塗膜と称す。)15が形成され
てなるものであり、正極電極2は、正極集電体11の両
面に正極活物質粉体と結着剤とを含有する塗膜(以下、
正極活物質含有塗膜と称す。)16が形成されてなるも
のである。
Here, the above-mentioned negative electrode 1 is a coating film containing negative electrode active material powder and a binder on both surfaces of the negative electrode current collector 10 (hereinafter referred to as negative electrode active material-containing coating film) 15. The positive electrode 2 has a coating film containing positive electrode active material powder and a binder on both surfaces of the positive electrode current collector 11 (hereinafter,
It is referred to as a positive electrode active material-containing coating film. ) 16 is formed.

【0023】正極2に用いられる正極活物質としては、
リチウムイオンを可逆的に脱挿入可能な物質が使用され
る。例えば、TiS2 、MoS2 、V2 5 、V
6 13、MnO2 等も使用できるが、十分な量のリチウ
ムを含むものであって好適であり、一般式LiMx y
(但し、MはCo、Ni、Mn、Fe、Al、V、Ti
より選ばれる少なくとも1種を表す。)にて示されるリ
チウムと遷移金属とからなる複合金属酸化物や、Liを
含んだ層間化合物等を用いて好適である。粉体状で用い
られる正極活物質には、一般的に、集電体との電子電導
を確保するため導電剤が添加される。この導電剤として
は、特に限定されないが、金属粉、炭素粉等が用いられ
る。例えば、カーボンブラック等の熱分解炭素、および
その黒鉛化品、人造あるいは天然の鱗片状黒鉛粉、炭素
繊維とその黒鉛化品等の炭素粉を用いて好適である。ま
た、これら炭素の混合品も使用可能である。
As the positive electrode active material used for the positive electrode 2,
A substance that can reversibly insert and remove lithium ions is used. For example, TiS 2 , MoS 2 , V 2 O 5 , V
6 O 13 , MnO 2 and the like can be used, but they are preferable because they contain a sufficient amount of lithium and have the general formula LiM x O y.
(However, M is Co, Ni, Mn, Fe, Al, V, Ti
Represents at least one selected from The composite metal oxide composed of lithium and a transition metal represented by the above) or an intercalation compound containing Li is suitable. A conductive agent is generally added to the positive electrode active material used in powder form in order to ensure electron conduction with the current collector. The conductive agent is not particularly limited, but metal powder, carbon powder, or the like is used. For example, pyrolytic carbon such as carbon black, and graphitized products thereof, artificial or natural scaly graphite powder, carbon fibers and carbon powders such as graphitized products are preferred. Also, a mixture of these carbons can be used.

【0024】また、負極電極1に用いられる負極活物質
としては、リチウム金属や、リチウム金属とAl、P
b、In等とを合金化したものが使用可能である。ま
た、リチウムを吸蔵放出可能な炭素材料を負極活物質と
して用いることにより、さらにサイクル寿命の優れた電
池を得ることができる。この負極用炭素材料としては、
特に限定されないが、種々の有機化合物の熱分解または
焼成炭化により得られるもの(いわゆる難黒鉛化性炭素
材料)や、これらの黒鉛化品、天然に産出する天然黒鉛
も使用できるが、本実施の形態においては、難黒鉛化性
炭素材料を用いる。
As the negative electrode active material used for the negative electrode 1, lithium metal or lithium metal and Al, P
An alloy of b, In and the like can be used. Further, by using a carbon material capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material, it is possible to obtain a battery having further excellent cycle life. As the carbon material for the negative electrode,
Although not particularly limited, those obtained by thermal decomposition or calcining carbonization of various organic compounds (so-called non-graphitizable carbon materials), these graphitized products, and naturally occurring natural graphite can also be used. In the form, a non-graphitizable carbon material is used.

【0025】難黒鉛化性炭素材料は、重量あたりの充放
電量能力が大きく、サイクル特性に優れる。出発原料と
なる有機材料としては、フェノール樹脂、アクリル樹
脂、ハロゲン化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミ
ドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセチレン、ポリ
パラフェニレン等の共役系樹脂、セルロースおよびその
誘導体、任意の有機高分子系化合物を使用することがで
きる。その他、ナフタレン、フェナントレン、アントラ
セン、トリフェニレン、ピレン、ペリレン、ペンタフェ
ン、ペンタセン等の縮合多環炭化水素化合物、その誘導
体(例えばこれらのカルボン酸、カルボン酸無水物、カ
ルボン酸イミド等)、前記各化合物の混合物を主成分と
する各種ピッチ、アセナフチレン、インドール、イソイ
ンドール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、フ
タラジン、カルバゾール、アクリジン、フェナジン、フ
ェナントリジン等の縮合複素環化合物、その誘導体も使
用可能である。
The non-graphitizable carbon material has a large charge / discharge capacity per weight and is excellent in cycle characteristics. Examples of the organic material as a starting material include phenol resins, acrylic resins, vinyl halide resins, polyimide resins, polyamideimide resins, polyamide resins, polyacetylene, conjugated resins such as polyparaphenylene, cellulose and its derivatives, and any organic compounds. Molecular compounds can be used. In addition, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, perylene, pentaphene and pentacene, derivatives thereof (for example, carboxylic acids thereof, carboxylic acid anhydrides, carboxylic acid imides and the like), It is also possible to use various pitches containing a mixture as a main component, acenaphthylene, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, phenanthridine and the like, and derivatives thereof.

【0026】また、特にフルフリルアルコールあるいは
フルフラールのホモポリマー、コポリマーよりなるフラ
ン樹脂を出発原料として用いて好適である。具体的に
は、フルフラール+フェノール、フルフリルアルコール
+ジメチロール尿素、フルフリルアルコール、フルフリ
ルアルコール+ホルムアルデヒド、フルフリルアルコー
ル+フルフラール、フルフラール+ケトン類等よりなる
重合体が挙げられる。これらフラン樹脂を炭素化した炭
素質材料は、(002)面の面間隔が0.370nm以
上、真密度1.70g/cm3 未満であり、且つ空気気
流中における示差熱分析で700℃以上に発熱ピークを
有しないものであり、電池の負極材料として非常に良好
な特性を示す。
Further, furan resin composed of furfuryl alcohol or furfural homopolymer or copolymer is particularly preferably used as a starting material. Specific examples thereof include polymers composed of furfural + phenol, furfuryl alcohol + dimethylol urea, furfuryl alcohol, furfuryl alcohol + formaldehyde, furfuryl alcohol + furfural, furfural + ketones and the like. The carbonaceous materials obtained by carbonizing these furan resins have a (002) plane spacing of 0.370 nm or more, a true density of less than 1.70 g / cm 3 , and a differential thermal analysis of 700 ° C. or more in an air stream. It has no exothermic peak and exhibits very good characteristics as a negative electrode material for batteries.

【0027】これら有機材料を焼成する温度としては、
出発原料によっても異なり、通常は500〜2000℃
とされる。
The temperature for firing these organic materials is
Depends on the starting material, usually 500-2000 ° C
It is said.

【0028】あるいは、出発原料として水素/炭素原子
比0.6〜0.8の石油ピッチを用い、これに酸素を含
む官能基を導入し、いわゆる酸素架橋を施して酸素含有
量10〜20重量%の前駆体とした後、焼成して得られ
る炭素質材料も、フラン樹脂より得られる炭素質材料と
同様、電池の負極材料として非常に良好な特性を示す。
なお、石油ピッチは、コールタール、エチレンボトム
油、原油等の高温熱分解で得られるタール類、アスファ
ルト等より蒸留(真空蒸留、常圧蒸留、スチーム蒸
留)、熱重縮合、抽出、化学重縮合等の操作によって得
ることができる。また、これらの石油ピッチに酸素を含
む官能基を導入する具体的な手段は限定されないが、例
えば、硝酸、混酸、硫酸、次亜塩素酸等の水溶液による
湿式法、あるいは酸化性ガス(空気、酸素)による乾式
法、さらに硫黄、硫酸アンモニア、過硫酸アンモニア、
塩化第二鉄等の固体試薬による反応等が用いられる。こ
のような手法により石油ピッチに酸素を導入した場合、
炭素化の過程(400℃以上)で溶融することなく固相
状態で最終の炭素質材料が得られ、これは難黒鉛化炭素
の生成過程に類似する。
Alternatively, a petroleum pitch having a hydrogen / carbon atom ratio of 0.6 to 0.8 is used as a starting material, a functional group containing oxygen is introduced into the petroleum pitch, and so-called oxygen cross-linking is performed to obtain an oxygen content of 10 to 20% by weight. %, The carbonaceous material obtained by firing the precursor, as well as the carbonaceous material obtained from the furan resin, shows very good characteristics as a negative electrode material of a battery.
Petroleum pitch is distilled (vacuum distillation, atmospheric distillation, steam distillation), thermal polycondensation, extraction, chemical polycondensation from tars, asphalt, etc. obtained by high-temperature pyrolysis of coal tar, ethylene bottom oil, crude oil, etc. It can be obtained by an operation such as. Further, the specific means for introducing a functional group containing oxygen into these petroleum pitches is not limited, but for example, nitric acid, mixed acid, sulfuric acid, a wet method using an aqueous solution of hypochlorous acid, or an oxidizing gas (air, Oxygen) dry method, further sulfur, ammonium sulfate, ammonium persulfate,
A reaction with a solid reagent such as ferric chloride is used. When oxygen is introduced into the petroleum pitch by such a method,
The final carbonaceous material is obtained in the solid state without melting during the carbonization process (400 ° C. or higher), which is similar to the process of forming non-graphitizable carbon.

【0029】これら有機材料を用いて炭素質材料を得る
場合、例えば、窒素気流中、300〜700℃にて炭化
した後、窒素気流中、昇温速度毎分1〜20℃、到達温
度900〜1300℃、到達温度での保持時間0〜5時
間程度の条件で焼成すればよい。もちろん、場合によっ
ては炭化操作を省略してもよい。
When a carbonaceous material is obtained by using these organic materials, for example, after carbonizing at 300 to 700 ° C. in a nitrogen stream, the temperature rising rate is 1 to 20 ° C. per minute in the nitrogen stream, and the reached temperature is 900 to The firing may be performed under the conditions of 1300 ° C. and a holding time of 0 to 5 hours at the ultimate temperature. Of course, the carbonization operation may be omitted in some cases.

【0030】さらには、前述したフラン樹脂や石油ピッ
チ等を炭素化する際、リン化合物あるいはホウ素化合物
を添加することにより、リチウムに対するドープ量を大
きなものとした炭素質材料も使用可能である。リン化合
物としては、五酸化リン等のリンの酸化物や、オルトリ
ン酸等のオキソ酸やその塩等が挙げられるが、取扱いや
すさ等の点から、リン酸化物およびリン酸を用いて好適
である。添加するリン化合物の量は、有機材料もしくは
炭素質材料に対してリン換算で0.2〜30重量%、好
ましくは0.5〜15重量%、また負極材料中に残存す
るリンの割合は0.2〜9.0重量%、好ましくは0.
3〜5重量%とする。また、ホウ素化合物としては、ホ
ウ素の酸化物あるいはホウ酸を水溶液の形で添加するこ
とができる。添加するホウ素化合物の量は、有機材料も
しくは炭素質材料に対してホウ換算で0.2〜30重量
%、好ましくは0.5〜15重量%、また負極材料中に
残存するホウ素の割合は0.2〜9.0重量%、好まし
くは0.3〜5重量%とする。
Further, a carbonaceous material having a large doping amount with respect to lithium by adding a phosphorus compound or a boron compound when carbonizing the above-mentioned furan resin, petroleum pitch or the like can also be used. Examples of the phosphorus compound include phosphorus oxides such as phosphorus pentoxide and oxo acids such as orthophosphoric acid and salts thereof. However, from the viewpoint of ease of handling, it is preferable to use phosphorus oxide and phosphoric acid. is there. The amount of the phosphorus compound to be added is 0.2 to 30% by weight, preferably 0.5 to 15% by weight in terms of phosphorus based on the organic material or the carbonaceous material, and the proportion of phosphorus remaining in the negative electrode material is 0. 0.2 to 9.0% by weight, preferably 0.1.
3 to 5% by weight. Further, as the boron compound, boron oxide or boric acid can be added in the form of an aqueous solution. The amount of the boron compound to be added is 0.2 to 30% by weight, preferably 0.5 to 15% by weight, in terms of boro, with respect to the organic material or the carbonaceous material, and the proportion of boron remaining in the negative electrode material is 0. 2 to 9.0% by weight, preferably 0.3 to 5% by weight.

【0031】また、上述したような負極活物質粉体ある
いは前述したような正極活物質粉体を各極集電体10、
11に保持させるに際しては、結着剤や溶媒と混合され
て塗料化されたものが塗布されるが、ここで用いる結着
剤としては、通常この種の非水電解液電池において結着
剤として用いられているものがいずれも使用できる。例
示するならば、ポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素ゴム
等のフッ素樹脂、スチレンブタジエンゴム、スチレンブ
タジエンラテックス、カルボキシメチルセルロース(C
MC)等の有機重合体が用いられる。その中でもPVD
Fは、化学的安定性が高く、また、良好なスラリー性状
により高い生産性が得られるため、非水電解液電池の結
着剤として良く用いられている。
In addition, the negative electrode active material powder as described above or the positive electrode active material powder as described above is used for each current collector 10,
When it is held at No. 11, it is mixed with a binder or a solvent and applied as a paint. The binder used here is usually used as a binder in a non-aqueous electrolyte battery of this type. Any of those used can be used. For example, polytetrafluoroethylene (PTF
E), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluororesins such as fluororubber, styrene butadiene rubber, styrene butadiene latex, carboxymethyl cellulose (C
An organic polymer such as MC) is used. PVD among them
Since F has high chemical stability and high productivity due to good slurry properties, it is often used as a binder for non-aqueous electrolyte batteries.

【0032】また、負極集電体10としては、厚さ5〜
20μmの銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔等が使用で
きる。一方、正極集電体11としては、厚さ10〜40
μmのアルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケル箔等が
使用できる。なお、いずれの集電体10、11において
も、箔状に限られず、メッシュ状や、エキスパンドメタ
ル等よりなる網状のものも使用可能である。
The negative electrode current collector 10 has a thickness of 5 to 5.
20 μm copper foil, stainless steel foil, nickel foil, etc. can be used. On the other hand, the positive electrode current collector 11 has a thickness of 10 to 40.
Aluminum foil, stainless steel foil, nickel foil or the like having a thickness of μm can be used. Note that any of the current collectors 10 and 11 is not limited to the foil shape, and a mesh shape or a mesh shape made of expanded metal or the like can be used.

【0033】さらに、上述したような負極電極1と正極
電極2との間に介在させるセパレータ3としては、特に
限定されないが、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等が
挙げられる。薄型で大面積の電極を用いる場合には、合
成樹脂微多孔膜、特にポリオレフィン系微多孔膜を用い
て好適である。具体的には、ポリエチレンおよびポリプ
ロピレン製微多孔膜、またはこれらを複合した微多孔膜
が用いられる。
Further, the separator 3 to be interposed between the negative electrode 1 and the positive electrode 2 as described above is not particularly limited, and examples thereof include woven cloth, non-woven cloth, and synthetic resin microporous film. When a thin electrode having a large area is used, a synthetic resin microporous film, particularly a polyolefin microporous film is preferably used. Specifically, a microporous membrane made of polyethylene and polypropylene, or a microporous membrane obtained by combining these is used.

【0034】そして、上述したような負極電極1、セパ
レータ3、正極電極2とは、この順に重ね合わせて、セ
ンターピン14を中心として巻回され、渦巻状の電極素
子20を構成する。
The negative electrode 1, the separator 3 and the positive electrode 2 as described above are superposed in this order and wound around the center pin 14 to form a spiral electrode element 20.

【0035】また、この渦巻状の電極素子20が収納さ
れる電池ケース5としては、鉄、ニッケル、ステンレ
ス、アルミ等よりなる円筒状のケースが使用される。な
お、電池作動上において非水電解液中で電気化学的な腐
食が起こる場合には適宜メッキ等を施せばよい。また、
この電池ケース5は、その硬度が高いほど各極電極1、
2の膨張を抑制できるが、硬度が高すぎると加工性が劣
化し工業的に製造することが困難となるため、適正な硬
度を有する材料より形成されて好適である。
A cylindrical case made of iron, nickel, stainless steel, aluminum or the like is used as the battery case 5 in which the spiral electrode element 20 is housed. If electrochemical corrosion occurs in the non-aqueous electrolyte during battery operation, appropriate plating or the like may be performed. Also,
As the hardness of the battery case 5 increases, each electrode 1
Although the expansion of No. 2 can be suppressed, if the hardness is too high, the workability deteriorates and it becomes difficult to industrially manufacture, and thus it is preferable that the material is formed of a material having an appropriate hardness.

【0036】そして、この電池ケース5に渦巻状の電極
素子20を収納するに際しては、その上下両面に絶縁板
4が配設されると共に、負極集電体10から導出した負
極リード12が電池ケース5の底部に電気的に接続さ
れ、また、正極集電体11から導出した正極リード13
が安全弁装置8を介して電池蓋7に電気的に接続され
る。
When accommodating the spiral-shaped electrode element 20 in the battery case 5, the insulating plates 4 are arranged on both upper and lower surfaces thereof, and the negative electrode lead 12 led out from the negative electrode current collector 10 is placed in the battery case. 5, a positive electrode lead 13 electrically connected to the bottom of the positive electrode current collector 5 and led out from the positive electrode current collector 11.
Are electrically connected to the battery lid 7 via the safety valve device 8.

【0037】なお、電池ケース5内には、有機溶媒に電
解質を溶解させてなる非水電解液が注入されており、電
池蓋7は、アスファルトが塗布された絶縁封口ガスケッ
ト6を介してかしめられて固定されている。
A non-aqueous electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte in an organic solvent is injected into the battery case 5, and the battery lid 7 is crimped via an insulating sealing gasket 6 coated with asphalt. It is fixed.

【0038】ここで、非水電解液に含有される電解質と
しては、この種の電池に用いられるものであればいずれ
も使用可能である。例えば、LiPF6 の他、LiCl
4、LiAsF6 、LiPF6 、LiBF4 、LiB
(C6 5 4 、LiCl、LiBr、LiSO3 CH
3 、LiSO3 CF3 、LiN(SO2 CF3 2 、L
iC(SO2 CF3 3 等が挙げられる。
Here, as the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte, any electrolyte can be used as long as it is used in this type of battery. For example, in addition to LiPF 6 , LiCl
O 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB
(C 6 H 5 ) 4 , LiCl, LiBr, LiSO 3 CH
3 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , L
iC (SO 2 CF 3) 3 and the like.

【0039】有機溶媒としては、特に限定されないが、
エチレンカーボネート等の比較的誘電率が高いものを主
溶媒として用い、これに複数の低粘度溶媒を添加して好
適である。高誘電率溶媒としては、エチレンカーボネー
ト、プロピレンンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ビニレンカーボネート、スルホラン類、ブチロラク
トン類、バレロラクトン類等を用いて好適である。低粘
度溶媒としては、ジエチルカーボネート、ジメチルカー
ボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピル
カーボネート等の対称あるいは非対称の鎖状炭酸エステ
ルを用いて好適であり、さらに2種以上の低粘度溶媒を
混合して用いても良好な結果が得られる。特に、負極活
物質粉体として黒鉛材料を用いる場合には、有機溶媒の
主溶媒として、エチレンカーボネートの他、エチレンカ
ーボネートの水素をハロゲン元素で置換した構造の化合
物を用いて好適である。
The organic solvent is not particularly limited,
It is preferable to use a solvent having a relatively high dielectric constant such as ethylene carbonate as a main solvent, and to which a plurality of low-viscosity solvents are added. As the high dielectric constant solvent, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, sulfolanes, butyrolactones, valerolactones and the like are preferably used. As the low-viscosity solvent, symmetrical or asymmetrical chain carbonic acid ester such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and methyl propyl carbonate is preferably used, and two or more low-viscosity solvents are mixed and used. Also gives good results. In particular, when a graphite material is used as the negative electrode active material powder, a compound having a structure in which hydrogen of ethylene carbonate is replaced with a halogen element is suitable as the main solvent of the organic solvent, in addition to ethylene carbonate.

【0040】また、この主溶媒の一部をごく少量の第2
成分溶媒で置換することによっても良好な特性が得られ
る。この第2成分溶媒としては、プロピレンンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジエトキシエタン、1,3−ジメトキシプ
ロパン、ジエチルエーテル、γ−ブチロラクトン、バレ
ロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒ
ドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,
3−ジオキソラン、スルホラン、メチルスルホラン等が
使用可能であり、その添加量としては10体積%未満と
して好適である。
Further, a part of this main solvent is used as a small amount of the second solvent.
Good characteristics can also be obtained by substituting the component solvents. As the second component solvent, propylene carbonate, butylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, diethyl ether, γ-butyrolactone, valerolactone, tetrahydrofuran, 2 -Methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,
3-dioxolane, sulfolane, methylsulfolane and the like can be used, and the addition amount thereof is preferably less than 10% by volume.

【0041】さらに、上述した主溶媒に対して、あるい
は、主溶媒と第2成分溶媒との混合溶媒に対して、第3
の溶媒を添加し、導電率の向上、エチレンカーボネート
の分解抑制、低温特性の改善を図るとともに、リチウム
金属との反応性を低下させ、安全性を改善するようにし
てもよい。第3成分の溶媒としては、ジエチルカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、メチルプロピルカーボネート等の対称あるいは非対
称の鎖状炭酸エステルを用いて好適である。これら第3
成分の溶媒の混合比は、体積比で、(主溶媒あるいは主
溶媒と第2成分溶媒との混合溶媒):(第3成分)=1
5:85〜40:60とされて好適であり、18:82
〜35:65とされてさらに好適である。なお、第3成
分の溶媒は、ジエチルカーボネートとジメチルカーボネ
ートとの混合溶媒であってもよい。この混合比は、体積
比で、(ジメチルカーボネート)/(ジエチルカーボネ
ート)=1:9〜8:2とされて好適である。また、こ
の混合溶媒と、主溶媒あるいは主溶媒と第2成分溶媒と
の混合溶媒との混合比は、体積比で、(ジエチルカーボ
ネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒):(主溶
媒あるいは主溶媒と第2成分溶媒との混合溶媒)=3:
10〜9:10とされて好適であり、5:10〜8:1
0とされたさらに好適である。
Further, with respect to the above-mentioned main solvent or a mixed solvent of the main solvent and the second component solvent,
The solvent may be added to improve the conductivity, suppress the decomposition of ethylene carbonate, improve the low temperature characteristics, and reduce the reactivity with lithium metal to improve the safety. As the solvent of the third component, symmetrical or asymmetrical chain ester carbonate such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate is preferably used. These third
The mixing ratio of the solvent of the components is, by volume ratio, (main solvent or mixed solvent of main solvent and second component solvent): (third component) = 1
It is preferable to be 5:85 to 40:60, and it is 18:82.
It is more preferable to be set to 35:65. The solvent of the third component may be a mixed solvent of diethyl carbonate and dimethyl carbonate. This mixing ratio is preferably a volume ratio of (dimethyl carbonate) / (diethyl carbonate) = 1: 9 to 8: 2. In addition, the mixing ratio of this mixed solvent and the main solvent or the mixed solvent of the main solvent and the second component solvent is (volume ratio of mixed solvent of diethyl carbonate and dimethyl carbonate): (main solvent or main solvent and Mixed solvent with second component solvent) = 3:
10 to 9:10 is preferable, and 5:10 to 8: 1.
0 is more preferable.

【0042】そして、本実施の形態においては、前述し
た渦巻状の電極素子20の外径の寸法が、電池ケース5
の内径の寸法に対して、該電極素子20を電池ケース5
に収納する前の状態で、0.8〜1.3倍となされてい
る。
In the present embodiment, the outer diameter of the spiral electrode element 20 described above is determined by the battery case 5.
The inner diameter of the electrode element 20 to the battery case 5
It is 0.8 to 1.3 times that before it is stored.

【0043】このようにして、電極素子20の寸法とこ
れを収納する電池ケース5の寸法を適正化すると、初充
電によって生じる各極電極1、2の膨張を規制できる。
そして、これにより、各極活物質粉体間の結着性が良好
に維持されるため、電池の内部抵抗の上昇が抑制され、
活物質の利用率を高めることができるようになる。ま
た、初充電後の放電においても十分な容量を得ることが
できるようになる。
By thus optimizing the size of the electrode element 20 and the size of the battery case 5 accommodating the same, expansion of the electrode electrodes 1 and 2 caused by initial charging can be restricted.
And, because of this, since the binding property between the respective active material powders is favorably maintained, the increase in the internal resistance of the battery is suppressed,
The utilization rate of the active material can be increased. In addition, a sufficient capacity can be obtained even in the discharge after the initial charge.

【0044】また、本実施の形態においては、電池ケー
ス5の外径の最大値が、該外径の最小値に対して、1.
01〜1.14倍となされている。
Further, in the present embodiment, the maximum value of the outer diameter of the battery case 5 is 1.
It is set to 01 to 1.14 times.

【0045】このようにして、電池ケース5の外寸法の
最大値と該外寸法の最小値との比をも適正化すると、電
池ケース5の内圧を適正化することができ、電池体積当
たりの容量を向上させることも可能となる。
In this way, if the ratio between the maximum value of the outer dimensions of the battery case 5 and the minimum value of the outer dimensions is also optimized, the internal pressure of the battery case 5 can be optimized, and the internal pressure per battery volume can be adjusted. It is also possible to improve the capacity.

【0046】第2の実施の形態 本実施の形態においては、負極電極1に用いられる負極
活物質を黒鉛類とした以外は、第1の実施の形態と同様
の構成を有するものについて説明する。
Second Embodiment In the present embodiment, a material having the same structure as that of the first embodiment will be described except that the negative electrode active material used for the negative electrode 1 is graphite.

【0047】黒鉛類は、真密度が高く、電極充填性が高
められるため、高容量の電池を得るのに好ましい。使用
可能な黒鉛材料としては、より高い負極合剤充填性を得
るために、真比重は2.10g/cm3 以上であること
が必要であり、2.18g/cm3 以上であることがよ
り好ましい。このような真比重を得るには、X線回折法
で得られる(002)面の面間隔が0.335nm〜
0.34nmであることが必要であり、0.335nm
〜0.337nmであることがより好ましい。C軸方向
の結晶子厚みは16.0nm以上であることが好まし
く、300nm以上であることがより好ましい。
Graphites are preferable for obtaining a high capacity battery because they have a high true density and an improved electrode filling property. As the usable graphite material, the true specific gravity needs to be 2.10 g / cm 3 or more, and 2.18 g / cm 3 or more is more preferable in order to obtain higher negative electrode mixture filling property. preferable. In order to obtain such a true specific gravity, the plane spacing of the (002) plane obtained by the X-ray diffraction method is 0.335 nm to
Must be 0.34 nm, 0.335 nm
More preferably, it is about 0.337 nm. The crystallite thickness in the C-axis direction is preferably 16.0 nm or more, more preferably 300 nm or more.

【0048】なお、さらに負極活物質として実用的な黒
鉛材料は、JIS−K1469によって求められた嵩比
重が0.4g/cm3 以上とされる。このように嵩比重
が大きな黒鉛材料は負極合剤中で比較的均一に分散され
るため、これを用いた非水電解液二次電池においてはサ
イクル特性が改善される。また、黒鉛材料粒子形状の扁
平度を表す平均形状パラメータ(X)が、x≦125と
されると、一層のサイクル特性が改善される。さらに黒
鉛材料の比表面積を9m2 /g以下とすると、黒鉛粒子
に付着したサブミクロンの微粒子が少なくなり、嵩密度
を高めることにつながる。
Further, the graphite material practically used as the negative electrode active material has a bulk specific gravity of 0.4 g / cm 3 or more determined by JIS-K1469. Since the graphite material having a large bulk specific gravity is dispersed relatively uniformly in the negative electrode mixture, the cycle characteristics are improved in the non-aqueous electrolyte secondary battery using the same. Further, when the average shape parameter (X) representing the flatness of the graphite material particle shape is set to x ≦ 125, the cycle characteristics are further improved. Furthermore, if the specific surface area of the graphite material is 9 m 2 / g or less, the number of submicron fine particles attached to the graphite particles is reduced, which leads to an increase in bulk density.

【0049】また、レーザ回折法により求められる粒度
分布において、累積10%粒径が3μm以上であり、且
つ累積50%粒径が10μm以上であり、且つ累積90
%粒径が70μm以下である黒鉛粉末を用いることによ
り安全性、信頼性の高い非水電解液二次電池が得られ
る。粒度の小さい粒子は比表面積が大きくなるが、この
含有率を制限することにより、比表面積の大きい粒子に
よる過充電時等の異常発熱を抑制するとともに、粒度の
大きい粒子の含有率を制限することにより、初充電時に
おける粒子の膨張に伴う内部ショートを抑制することが
でき、高い安全性、信頼性を有する実用的な非水電解液
二次電池を得ることができる。さらに、粒子の破壊強度
の平均値が6.0kgf/mm2 以上である黒鉛粉末を
用いることにより、電極中に非水電解液電池を含有させ
るための空孔を多く存在させることができ、負荷特性の
良好な非水電解液二次電池を得ることができる。
In the particle size distribution obtained by the laser diffraction method, the cumulative 10% particle size is 3 μm or more, the cumulative 50% particle size is 10 μm or more, and the cumulative 90%.
By using graphite powder having a% particle size of 70 μm or less, a safe and reliable non-aqueous electrolyte secondary battery can be obtained. Particles with a small particle size have a large specific surface area, but by limiting this content rate, it is possible to suppress abnormal heat generation such as overcharging due to particles with a large specific surface area, and to limit the content rate of particles with a large particle size. As a result, it is possible to suppress an internal short circuit due to the expansion of particles at the time of initial charging, and it is possible to obtain a practical non-aqueous electrolyte secondary battery having high safety and reliability. Furthermore, by using graphite powder having an average breaking strength of particles of 6.0 kgf / mm 2 or more, many pores for containing the non-aqueous electrolyte battery can be present in the electrode, and the load can be increased. A non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent characteristics can be obtained.

【0050】また、レーザー・ラマン分光法は炭素材料
の結晶構造の振動に関する情報が高感度に反映される測
定法であるが、ラマンスペクトルより求められるG値は
ミクロな構造欠陥を評価する有効な指標の一つである。
G値は炭素材料中の非晶質構造に由来するラマンバンド
の面積強度に対する、完全な黒鉛構造に由来するラマン
バンドの面積強度の比で表され、G値は2.5以上が好
ましい。G値が2.5未満の場合には2.1g/cm3
以上の真比重が得られない場合がある。
The laser Raman spectroscopy is a measurement method in which the information on the vibration of the crystal structure of the carbon material is reflected with high sensitivity, but the G value obtained from the Raman spectrum is effective for evaluating microscopic structural defects. It is one of the indicators.
The G value is represented by the ratio of the area intensity of the Raman band derived from the complete graphite structure to the area intensity of the Raman band derived from the amorphous structure in the carbon material, and the G value is preferably 2.5 or more. 2.1 g / cm 3 when G value is less than 2.5
The true specific gravity may not be obtained.

【0051】上述したような特性を有する黒鉛を人工的
に生成するには、出発原料として石炭やピッチが使用で
きる。ピッチとしては、コールタール、エチレンボトム
油、原油等の高温熱分解で得られるタール類、アスファ
ルト等より蒸留(真空蒸留、常圧蒸留、スチーム蒸
留)、熱重縮合、抽出、化学重縮合等の操作によって得
られるものや、その他、木材乾留時に生成するピッチ等
がある。さらに、ピッチとなる出発原料としては、ポリ
塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリビニルブ
チラート、3,5−ジメチルフェノール樹脂等がある。
To artificially produce graphite having the above-mentioned characteristics, coal or pitch can be used as a starting material. As pitch, tars obtained by high-temperature thermal decomposition of coal tar, ethylene bottom oil, crude oil, etc., distillation from asphalt, etc. (vacuum distillation, atmospheric distillation, steam distillation), thermal polycondensation, extraction, chemical polycondensation, etc. In addition to those obtained by operation, there are pitches generated during carbonization of wood. Further, as the starting material for the pitch, there are polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetate, polyvinyl butyrate, 3,5-dimethylphenol resin and the like.

【0052】これら石炭、ピッチは、炭素化の途中最高
400℃程度で液状で存在し、その温度で保持すること
で芳香環同士が縮合、多環化して積層配向した状態とな
り、その後、500℃程度以上の温度になると固体の炭
素前駆体、即ちセミコークスを形成する。このような過
程を液層炭素化過程と呼び、易黒鉛化炭素の典型的な生
成過程である。
These coals and pitches exist in a liquid state at a maximum temperature of about 400 ° C. during carbonization, and when kept at that temperature, the aromatic rings are condensed and polycyclic to be in a laminated orientation, and then 500 ° C. At a temperature above about a certain degree, a solid carbon precursor, that is, a semi-coke is formed. Such a process is called a liquid layer carbonization process, and is a typical process of forming graphitizable carbon.

【0053】その他、ナフタレン、フェナントレン、ア
ントラセン、トリフェニレン、ピレン、ペリレン、ペン
タフェン、ペンタセン等の縮合多環炭化水素化合物、そ
の誘導体(例えばこれらのカルボン酸、カルボン酸無水
物、カルボン酸イミド等)、前記各化合物の混合物、ア
セナフチレン、インドール、イソインドール、キノリ
ン、イソキノリン、キノキサリン、フタラジン、カルバ
ゾール、アクリジン、フェナジン、フェナントリジン等
の縮合複素環化合物、その誘導体も出発原料として使用
可能である。
In addition, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, perylene, pentaphene and pentacene, derivatives thereof (for example, carboxylic acids thereof, carboxylic acid anhydrides, carboxylic acid imides, etc.), A mixture of each compound, a condensed heterocyclic compound such as acenaphthylene, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine and phenanthridine, and derivatives thereof can also be used as a starting material.

【0054】以上のような出発原料から所望の人造黒鉛
を生成するには、例えば、窒素等の不活性ガス気流中、
300〜700℃で炭化した後、不活性ガス気流中、昇
温速度毎分1〜100℃、到達温度900〜1500
℃、到達温度での保持時間0〜30時間程度の条件で仮
焼し、さらに2000℃以上、好ましくは2500℃以
上で熱処理する。もちろん、場合によっては炭化や仮焼
操作を省略してもよい。なお、高温で熱処理された炭素
材料あるいは黒鉛材料は、粉砕、分級して負極材料に供
されるが、この粉砕は炭化、仮焼、高温熱処理の前後あ
るいは昇温過程のいずれの時点で行ってもよい。
To produce desired artificial graphite from the above starting materials, for example, in an inert gas stream such as nitrogen,
After carbonization at 300 to 700 ° C., in an inert gas stream, the temperature rising rate is 1 to 100 ° C. per minute, and the reached temperature is 900 to 1500.
Calcination is carried out under the conditions of holding time at 0 ° C. and reaching temperature for about 0 to 30 hours, and further heat treatment at 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher. Of course, in some cases, the carbonization and calcination operations may be omitted. The carbon material or graphite material that has been heat-treated at a high temperature is crushed and classified to be used as a negative electrode material. This crushing may be performed before or after carbonization, calcination, high-temperature heat treatment, or at a temperature raising process. Good.

【0055】なお、本実施の形態に係る非水電解液二次
電池おいては、負極活物質の材料が異なる以外は、第1
の実施の形態と同様の構成を有しており、渦巻状の電極
素子20の外径の寸法が、電池ケース5の内径の寸法に
対して、該電極素子20を電池ケース5に収納する前の
状態で、0.8〜1.3倍となされている。また、電池
ケース5の外径の最大値が、該外径の最小値に対して、
1.01〜1.14倍となされている。
In addition, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment, the first embodiment is different except that the material of the negative electrode active material is different.
The embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, and the outer diameter of the spiral electrode element 20 is smaller than the inner diameter of the battery case 5 before the electrode element 20 is housed in the battery case 5. In this state, it is 0.8 to 1.3 times. In addition, the maximum value of the outer diameter of the battery case 5 is
It is 1.01 to 1.14 times.

【0056】したがって、初充電によって生じる各極電
極1、2の膨張を規制でき、これにより、各極活物質粉
体間の結着性が良好に維持されるため、電池の内部抵抗
の上昇が抑制され、活物質の利用率を高めることができ
るようになる。また、初充電後の放電においても十分な
容量を得ることができるようになる。さらに、電池ケー
ス5の内圧を適正化することができ、電池体積当たりの
容量を向上させることも可能となる。
Therefore, the expansion of the electrode electrodes 1 and 2 caused by the initial charge can be regulated, and the binding property between the electrode active material powders can be maintained well, so that the internal resistance of the battery can be increased. It is suppressed, and the utilization rate of the active material can be increased. In addition, a sufficient capacity can be obtained even in the discharge after the initial charge. Furthermore, the internal pressure of the battery case 5 can be optimized, and the capacity per battery volume can be improved.

【0057】第3の実施の形態 本実施の形態においては、本発明を図2に示されるよう
な角型の非水電解液二次電池に適用した。
Third Embodiment In the present embodiment, the present invention is applied to a prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery as shown in FIG.

【0058】この非水電解液二次電池は、矩形状の負極
電極21と矩形状の正極電極22とがセパレータ23を
介して複数積層されてなる直方体の電極素子40が、角
型の電池ケース25内に収納されてなるものである。
This non-aqueous electrolyte secondary battery has a rectangular battery case in which a rectangular parallelepiped electrode element 40 formed by laminating a plurality of rectangular negative electrodes 21 and rectangular positive electrodes 22 with a separator 23 in between is a rectangular battery case. It is housed in 25.

【0059】ここで、上述の負極電極21は、負極集電
体30の両面に負極活物質粉体と結着剤とを含有する塗
膜(以下、負極活物質含有塗膜と称す。)35が形成さ
れてなり、正極電極22は、正極集電体31の両面に正
極活物質粉体と結着剤とを含有する塗膜(以下、正極活
物質含有塗膜と称す。)36が形成されてなる。なお、
各極電極21、22を構成する材料としては、第1の実
施の形態に示したものと同様のものが使用できる。
Here, the above-mentioned negative electrode 21 has a coating film (hereinafter referred to as a negative electrode active material-containing coating film) 35 containing the negative electrode active material powder and a binder on both surfaces of the negative electrode current collector 30. The positive electrode 22 is formed with a coating film (hereinafter referred to as a positive electrode active material-containing coating film) 36 containing a positive electrode active material powder and a binder on both surfaces of the positive electrode current collector 31. It will be done. In addition,
The same materials as those shown in the first embodiment can be used as the materials for forming the respective pole electrodes 21, 22.

【0060】そして、上述したような負極電極21、セ
パレータ23、正極電極22が、この順に複数積層され
て直方体の電極素子40が構成されている。
A plurality of the negative electrode 21, the separator 23, and the positive electrode 22 as described above are laminated in this order to form a rectangular parallelepiped electrode element 40.

【0061】また、電極素子40を収納する電池ケース
25としては、第1の実施の形態に示したと同様の材料
よりなる角型のケースが使用される。
As the battery case 25 for housing the electrode element 40, a rectangular case made of the same material as that shown in the first embodiment is used.

【0062】そして、この電池ケース25に電極素子4
0を収納するに際しては、その底面に絶縁板24が配設
されると共に、負極集電体30から導出した負極リード
32が電池蓋27上に設けられる図示しない負極端子に
電気的に接続され、正極集電体31から導出した正極リ
ード33も電池蓋27上に設けられる正極端子37に電
気的に接続される。
Then, the electrode element 4 is placed in the battery case 25.
When storing 0, the insulating plate 24 is disposed on the bottom surface thereof, and the negative electrode lead 32 led out from the negative electrode current collector 30 is electrically connected to a negative electrode terminal (not shown) provided on the battery lid 27, The positive electrode lead 33 led out from the positive electrode current collector 31 is also electrically connected to the positive electrode terminal 37 provided on the battery lid 27.

【0063】なお、電池ケース25内には、有機溶媒に
電解質を溶解させてなる非水電解液が注入されており、
電池蓋27は、レーザ溶接により電池ケース25に固定
されている。
In the battery case 25, a non-aqueous electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte in an organic solvent is injected,
The battery lid 27 is fixed to the battery case 25 by laser welding.

【0064】ここで、非水電解液に含有される電解質、
有機溶媒としては、第1の実施の形態に示されたものが
同様に使用可能である。
Here, the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte,
As the organic solvent, those shown in the first embodiment can be similarly used.

【0065】そして、本実施の形態においては、電極素
子40における電極の積層方向(即ち、各極電極21、
22が延在する面に対して直交する方向。図2中、xに
て示す。)の外寸法が、電池ケース25における積層方
向xに対応する内寸法に対して、該電極素子40を電池
ケース25に収納する前の状態で、0.95〜1.5倍
となされている。
Further, in the present embodiment, the electrode stacking direction in the electrode element 40 (that is, each electrode 21,
The direction orthogonal to the plane in which 22 extends. It is indicated by x in FIG. The outer dimension of) is 0.95 to 1.5 times the inner dimension of the battery case 25 corresponding to the stacking direction x before the electrode element 40 is housed in the battery case 25. .

【0066】このようにして、電極素子40の寸法とこ
れを収納する電池ケース25の寸法を適正化すると、初
充電によって生じる各極電極21、22の膨張を規制で
きる。そして、これにより、各極活物質粉体間の結着性
が良好に維持されるため、電池の内部抵抗の上昇が抑制
され、活物質の利用率を高めることができるようにな
る。また、初充電後の放電においても十分な容量を得る
ことができるようになる。
By thus optimizing the size of the electrode element 40 and the size of the battery case 25 accommodating the electrode element 40, expansion of the electrode electrodes 21 and 22 caused by initial charging can be restricted. As a result, the binding property between the active material powders is maintained well, so that the increase in the internal resistance of the battery is suppressed and the utilization rate of the active material can be increased. In addition, a sufficient capacity can be obtained even in the discharge after the initial charge.

【0067】また、本実施の形態においては、電池ケー
ス25における積層方向xに対応する外寸法の最大値
が、該外寸法の最小値に対して、1.04〜1.35倍
となされている。
Further, in the present embodiment, the maximum value of the outer dimension corresponding to the stacking direction x in the battery case 25 is 1.04 to 1.35 times the minimum value of the outer dimension. There is.

【0068】このようにして、電池ケース25の外寸法
の最大値と該外寸法の最小値との比をも適正化すると、
電池ケース25の内圧を適正化することができ、電池体
積当たりの容量を向上させることも可能となる。
In this way, if the ratio between the maximum value of the outer dimensions of the battery case 25 and the minimum value of the outer dimensions is also optimized,
The internal pressure of the battery case 25 can be optimized, and the capacity per battery volume can be improved.

【0069】なお、本実施の形態のように、電池ケース
25が角型である場合、その偏平率(積層方向xに対応
する寸法)/(積層方向xに対して直交する方向での寸
法)が大きいほど、上述した効果が大きく発揮される。
通常、偏平率が大きくなるほど、電池ケース25におけ
る幅広の側面の面積が大きくなり、ここに電池の内圧が
集中しやすくなるからである。
When the battery case 25 has a rectangular shape as in the present embodiment, its flatness (the dimension corresponding to the stacking direction x) / (the dimension in the direction orthogonal to the stacking direction x) The larger the value, the greater the above-mentioned effect.
This is because, generally, as the flatness ratio increases, the area of the wide side surface of the battery case 25 increases, and the internal pressure of the battery tends to concentrate there.

【0070】第4の実施の形態 本実施の形態においては、負極電極21に用いられる負
極活物質を、黒鉛類とした以外は第3の実施の形態と同
様の構成を有するものについて説明する。
Fourth Embodiment In the present embodiment, description will be given of one having the same configuration as that of the third embodiment except that the negative electrode active material used for the negative electrode 21 is graphite.

【0071】黒鉛類は、真密度が高く、電極充填性が高
められるため、高容量の電池を得るのに好ましい。この
黒鉛類としては、第2の実施の形態にて示したものがい
ずれも使用可能である。
Graphites are preferred for obtaining a high capacity battery because they have a high true density and an improved electrode filling property. As the graphites, any of those shown in the second embodiment can be used.

【0072】そして、本実施の形態に係る非水電解液二
次電池おいては、負極活物質の材料が異なる以外は、第
3の実施の形態と同様の構成を有しているため、電極素
子40における電極の積層方向xの外寸法が、電池ケー
ス25における積層方向xに対応する内寸法に対して、
該電極素子40を電池ケース25に収納する前の状態
で、0.95〜1.5倍となされている。また、電池ケ
ース25における積層方向xに対応する外寸法の最大値
が、該外寸法の最小値に対して、1.04〜1.35倍
となされている。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment has the same structure as that of the third embodiment except that the material of the negative electrode active material is different. The outer dimension of the electrode of the element 40 in the stacking direction x is compared with the inner dimension of the battery case 25 corresponding to the stacking direction x,
It is 0.95 to 1.5 times that before the electrode element 40 is housed in the battery case 25. Further, the maximum value of the outer dimension corresponding to the stacking direction x in the battery case 25 is 1.04 to 1.35 times the minimum value of the outer dimension.

【0073】したがって、初充電によって生じる各極電
極21、22の膨張を規制でき、これにより、各極活物
質粉体間の結着性が良好に維持されるため、電池の内部
抵抗の上昇が抑制され、活物質の利用率を高めることが
できるようになる。また、初充電後の放電においても十
分な容量を得ることができるようになる。さらに、電池
ケース25の内圧を適正化することができ、電池体積当
たりの容量を向上させることも可能となる。
Therefore, the expansion of the electrode electrodes 21 and 22 caused by the initial charge can be regulated, and the binding property between the electrode active material powders can be maintained well, which increases the internal resistance of the battery. It is suppressed, and the utilization rate of the active material can be increased. In addition, a sufficient capacity can be obtained even in the discharge after the initial charge. Furthermore, the internal pressure of the battery case 25 can be optimized, and the capacity per battery volume can be improved.

【0074】以上、本発明を適用した非水電解液二次電
池の実施の形態について説明したが、本発明が上述した
実施の形態に限定されるものではないことは言うまでも
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形変更が
可能である。
Although the embodiments of the non-aqueous electrolyte secondary battery to which the present invention is applied have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the gist of the present invention is not limited thereto. Modifications and changes can be appropriately made without departing from the above.

【0075】例えば、電極素子20、40の外寸法が電
池ケース5、25の内寸法よりも大きい場合には、電池
ケース5、25の開口部付近における内寸法を電池ケー
ス5、25の底部等における内寸法よりも大きくしてお
いてもよい。即ち、図3の上方に示されるように、角型
の非水電解液二次電池の電池ケース25においては、開
口部25b付近における内寸法bを底部25a等におけ
る内寸法aよりも大きくしておき、電極素子40を挿入
してから、開口部25b付近を加工して、図3の下方に
示されるように、この内寸法bが底部25a等における
内寸法aと等しくなるようにすればよい。
For example, when the outer dimensions of the electrode elements 20 and 40 are larger than the inner dimensions of the battery cases 5 and 25, the inner dimensions near the openings of the battery cases 5 and 25 are set to the bottom portions of the battery cases 5 and 25, etc. It may be larger than the inner dimension of. That is, as shown in the upper part of FIG. 3, in the battery case 25 of the rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery, the inner dimension b in the vicinity of the opening 25b is made larger than the inner dimension a in the bottom 25a and the like. Then, after inserting the electrode element 40, the vicinity of the opening 25b may be processed so that the inner dimension b becomes equal to the inner dimension a in the bottom portion 25a and the like as shown in the lower part of FIG. .

【0076】[0076]

【実施例】ここで、上述の実施の形態に示されるような
非水電解液二次電池を実際に作製し、特性の評価を行っ
た。
EXAMPLES Here, a non-aqueous electrolyte secondary battery as shown in the above-described embodiment was actually manufactured and its characteristics were evaluated.

【0077】実施例1 本実施例においては、第1の実施の形態に示される非水
電解液二次電池を作製した。
Example 1 In this example, the non-aqueous electrolyte secondary battery shown in the first embodiment was produced.

【0078】具体的には、先ず、石油ピッチに酸素を含
む官能基を10〜20重量%導入して酸素架橋を行った
後、不活性ガス気流中1000℃で焼成して、難黒鉛化
性炭素材料を得た。この難黒鉛化性炭素材料について、
粉末X線回折測定を行った結果、(002)面の面間隔
は0.376nmであった。また、ピクノメータ法によ
り真比重を測定したところ、1.58g/cm3 であっ
た。そして、この難黒鉛化性炭素材料を粉砕し、平均粒
径10μmの粉末とすることにより、負極活物質粉体を
得た。
Specifically, first, 10 to 20% by weight of a functional group containing oxygen is introduced into petroleum pitch to effect oxygen crosslinking, and then the mixture is fired at 1000 ° C. in an inert gas stream to prevent graphitization. A carbon material was obtained. About this non-graphitizable carbon material,
As a result of powder X-ray diffraction measurement, the spacing between (002) planes was 0.376 nm. The true specific gravity was measured by the pycnometer method and found to be 1.58 g / cm 3 . Then, this non-graphitizable carbon material was pulverized to obtain a powder having an average particle diameter of 10 μm, to obtain a negative electrode active material powder.

【0079】続いて、上述の負極活物質粉体90重量%
と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)1
0重量%を混合して負極合剤を得、溶剤であるN−メチ
ルピロリドン(NMP)に分散させてスラリーを調製し
た。
Subsequently, 90% by weight of the above-mentioned negative electrode active material powder
And polyvinylidene fluoride (PVDF) 1 as a binder
0% by weight was mixed to obtain a negative electrode mixture, which was dispersed in a solvent N-methylpyrrolidone (NMP) to prepare a slurry.

【0080】そして、厚さ10μmの帯状の銅箔よりな
る負極集電体10の表面に、上述のスラリーを塗布し、
乾燥した後、圧縮成形して負極活物質含有塗膜15を形
成することによって、負極電極1を作製した。
Then, the above-mentioned slurry is applied to the surface of the negative electrode current collector 10 made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 10 μm,
After drying, the negative electrode 1 was prepared by compression molding to form the negative electrode active material-containing coating film 15.

【0081】また、炭素リチウム0.5モルと炭素コバ
ルト1モルを混合し、900℃の空気中で5時間焼成し
た後、これを粉砕して、平均粒径が15μmのLiCo
2粉末よりなる正極活物質粉体を得た。なお、このL
iCoO2 粉末についてX線回折測定を行った結果、J
CPDSファイルに登録されたLiCoO2 のピークと
良く一致した。続いて、上述の正極活物質粉体91重量
%、導電剤としてグラファイト6重量%、結着剤として
PVDF3重量%を混合して正極合剤を得、NMPに分
散させてスラリーを調製した。
Further, 0.5 mol of lithium carbon and 1 mol of carbon cobalt were mixed and baked in air at 900 ° C. for 5 hours and then crushed to obtain LiCo having an average particle diameter of 15 μm.
A positive electrode active material powder consisting of O 2 powder was obtained. Note that this L
As a result of X-ray diffraction measurement of iCoO 2 powder, J
It was in good agreement with the LiCoO 2 peak registered in the CPDS file. Subsequently, 91% by weight of the positive electrode active material powder described above, 6% by weight of graphite as a conductive agent, and 3% by weight of PVDF as a binder were mixed to obtain a positive electrode mixture, which was dispersed in NMP to prepare a slurry.

【0082】そして、厚さ20μmの帯状のアルミニウ
ム箔よりなる正極集電体11の表面に、上述のスラリー
を塗布し、乾燥した後、圧縮成形して正極活物質含有塗
膜16を形成することによって、正極電極2を作製し
た。
Then, the above-mentioned slurry is applied to the surface of the positive electrode current collector 11 made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and then compression molded to form the positive electrode active material-containing coating film 16. Thus, the positive electrode 2 was produced.

【0083】次に、厚さ25μmの微多孔性ポリプロピ
レンフィルムよりなるセパレータ3を用意し、このセパ
レータ3、正極電極2、セパレータ3、負極電極1の順
に積層してから巻回し、最外周部をテープで固定して渦
巻状の電極素子20を作製した。なお、この電極素子2
0の外径は17.14mmであった。
Next, a separator 3 made of a microporous polypropylene film having a thickness of 25 μm was prepared, and the separator 3, the positive electrode 2, the separator 3 and the negative electrode 1 were laminated in this order and then wound, and the outermost peripheral portion was formed. A spiral electrode element 20 was manufactured by fixing with a tape. In addition, this electrode element 2
The outer diameter of 0 was 17.14 mm.

【0084】そして、上述の電極素子20を、外径18
mm、高さ65mmであり、内径17.38mm、缶肉
厚0.31mmである円筒型の電池ケース5内に収納し
た。なお、この電極素子20の上下には絶縁板4を配設
し、正極リード13を電池蓋7に、負極リード12を電
池ケース5の底面に溶接した。次いで、この電池ケース
5の中にプロピレンカーボネート50体積%、1,2−
ジメトキシエタン50体積%の混合溶媒にLiPF6
1モル/lなる濃度で溶解させた有機電解液を注入した
後、封口ガスケット6を介して電池ケース5をかしめる
ことにより電池蓋7を固定し、非水電解液二次電池を完
成した。
Then, the electrode element 20 described above is attached to the outer diameter 18
mm, the height was 65 mm, the inner diameter was 17.38 mm, and the can thickness was 0.31 mm. The insulating plates 4 were arranged above and below the electrode element 20, and the positive electrode lead 13 was welded to the battery lid 7 and the negative electrode lead 12 was welded to the bottom surface of the battery case 5. Then, in the battery case 5, 50% by volume of propylene carbonate, 1,2-
After injecting an organic electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent of 50% by volume of dimethoxyethane, the battery case 7 was fixed by caulking the battery case 5 through the sealing gasket 6. The non-aqueous electrolyte secondary battery was completed.

【0085】このようにして作製された非水電解液二次
電池においては、電極素子20を電池ケース5に挿入前
の状態で、(電極素子20の外径寸法)/(電池ケース
5の内径寸法)=0.986であった。また、充放電
時、(電池ケース5の外寸法の最大値)/(該外寸法の
最小値)=1.04であった。この非水電解液二次電池
を実施例1のサンプル電池とする。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery thus manufactured, the electrode element 20 is inserted into the battery case 5 before (electrode outer diameter dimension) / (battery case 5 inner diameter). Dimension) = 0.986. Further, during charging / discharging, (maximum outer dimension of battery case 5) / (minimum outer dimension) was 1.04. This non-aqueous electrolyte secondary battery will be referred to as a sample battery of Example 1.

【0086】実施例2 本実施例においては、第2の実施の形態に示される非水
電解液二次電池を作製した。
Example 2 In this example, the non-aqueous electrolyte secondary battery shown in the second embodiment was produced.

【0087】具体的には、先ず、フィラーとなる石炭系
コークス100重量%に対し、バインダーとなるコール
タール系ピッチ30重量%を加え、約100℃にて混合
した後、プレスにて圧縮成型し、炭素成型体の前駆体を
得た。この前駆体を1000℃以下で熱処理して得た炭
素材料成型体に、さらに200℃以下で溶融させたバイ
ンダーピッチを含浸し、1000℃以下で熱処理すると
いう、ピッチ含浸/焼成工程を数回繰り返した。その
後、この炭素成型体を不活性雰囲気下で2600℃にて
熱処理した後、粉砕、分級し、黒鉛材料粉末を得た。こ
の黒鉛材料粉末は、真密度が2.23g/cm3 、嵩比
重が0.83g/cm3 、平均形状パラメータxが1
0、比表面積が4.4m2 /g、平均粒径が31.2μ
m、累積10%粒径が12.3μm、累積50%粒径が
29.5μm、累積90%粒径が53.7μmであっ
た。そして、この黒鉛材料粉末を負極活物質粉体として
用いた以外は、実施例1と同様にして渦巻状の電極素子
20を作製した。なお、この電極素子20の外径は、実
施例1と同様、17.14mmであった。
Specifically, first, 30% by weight of coal tar pitch as a binder was added to 100% by weight of coal coke as a filler, mixed at about 100 ° C., and then compression molded by a press. A precursor of a carbon molded body was obtained. The pitch impregnation / firing process of impregnating the carbon material molded body obtained by heat-treating this precursor at 1000 ° C or lower with the binder pitch melted at 200 ° C or lower and heat-treating at 1000 ° C or lower is repeated several times. It was Then, this carbon molded body was heat-treated at 2600 ° C. in an inert atmosphere, then pulverized and classified to obtain a graphite material powder. This graphite material powder has a true density of 2.23 g / cm 3 , a bulk specific gravity of 0.83 g / cm 3 , and an average shape parameter x of 1.
0, specific surface area 4.4 m 2 / g, average particle size 31.2 μ
m, the cumulative 10% particle size was 12.3 μm, the cumulative 50% particle size was 29.5 μm, and the cumulative 90% particle size was 53.7 μm. Then, a spiral electrode element 20 was produced in the same manner as in Example 1 except that this graphite material powder was used as the negative electrode active material powder. The outer diameter of the electrode element 20 was 17.14 mm, as in Example 1.

【0088】その後、上述の電極素子20を、実施例1
と同様、外径18mm、高さ65mmであり、内径1
7.38mm、缶肉厚0.31mmである円筒型の電池
ケース5内に収納して非水電解液二次電池を完成した。
Thereafter, the above-mentioned electrode element 20 is used in the first embodiment.
Same as, outer diameter 18mm, height 65mm, inner diameter 1
The non-aqueous electrolyte secondary battery was completed by being housed in a cylindrical battery case 5 having a thickness of 7.38 mm and a can thickness of 0.31 mm.

【0089】この非水電解液二次電池においても、電極
素子20を電池ケース5に挿入前の状態で、(電極素子
20の外径寸法)/(電池ケース5の内径寸法)=0.
986であった。また、充放電時、(電池ケース5の外
寸法の最大値)/(該外寸法の最小値)=1.13であ
った。この非水電解液二次電池を実施例2のサンプル電
池とする。
Also in this non-aqueous electrolyte secondary battery, before the electrode element 20 was inserted into the battery case 5, (outer diameter dimension of the electrode element 20) / (inner diameter dimension of the battery case 5) = 0.
It was 986. Further, at the time of charging / discharging, (maximum outer dimension of battery case 5) / (minimum outer dimension) was 1.13. This non-aqueous electrolyte secondary battery is a sample battery of Example 2.

【0090】実施例3 本実施例においては、第3の実施の形態に示される非水
電解液二次電池を作製した。
Example 3 In this example, the non-aqueous electrolyte secondary battery shown in the third embodiment was produced.

【0091】具体的には、先ず、実施例1と同様にし
て、難黒鉛化性炭素材料よりなる負極活物質粉体を作製
し、これを用いたスラリーを厚さ10μmの帯状の銅箔
の両面に塗布し、乾燥、圧縮成形した後、切断して、矩
形状の負極電極21を作製した。
Specifically, first, a negative electrode active material powder made of a non-graphitizable carbon material was prepared in the same manner as in Example 1, and a slurry using this was made into a strip-shaped copper foil having a thickness of 10 μm. After coating on both surfaces, drying, compression molding, and cutting, a rectangular negative electrode 21 was produced.

【0092】また、実施例1と同様にして、正極活物質
粉体を含むスラリーを厚さ20μmの帯状のアルミニウ
ム箔の両面に塗布し、乾燥、圧縮成形した後、切断し
て、矩形状の正極電極22を作製した。
Further, in the same manner as in Example 1, a slurry containing the positive electrode active material powder was applied to both sides of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and compression-molded, and then cut into a rectangular shape. The positive electrode 22 was produced.

【0093】次に、上述した負極電極21と正極電極2
2を、の微多孔性ポリプロピレンフィルムよりなるセパ
レータ23を介して多数層積層して直方体の電極素子4
0を作製した。なお、この電極素子40の積層方向xの
外寸法は7.54mmであった。
Next, the above-mentioned negative electrode 21 and positive electrode 2
2 is laminated in multiple layers with a separator 23 made of a microporous polypropylene film interposed therebetween to form a rectangular parallelepiped electrode element 4
0 was produced. The outer dimension of the electrode element 40 in the stacking direction x was 7.54 mm.

【0094】そして、上述の電極素子40を、積層方向
xに対応する外寸法(厚み)7.5mm、積層方向xに
直交する外寸法(幅)、高さ48mmであり、積層方向
xに対応する内寸法が7.05mmである角型の電池ケ
ース25内に収納した。なお、この電極素子40の下に
は絶縁板24を配設し、正極リード33、負極リード3
2をそれぞれ電池蓋27上の端子に溶接した。次いで、
この電池ケース25の中にプロピレンカーボネート50
体積%、ジメチルカーボネート50体積%の混合溶媒に
LiPF6 を1モル/lなる濃度で溶解させた有機電解
液を注入した後、レーザー溶接によって電池蓋27を電
池ケース25に固定し、非水電解液二次電池を完成し
た。
The above-mentioned electrode element 40 has an outer dimension (thickness) of 7.5 mm corresponding to the laminating direction x, an outer dimension (width) orthogonal to the laminating direction x, and a height of 48 mm, corresponding to the laminating direction x. The battery was housed in a rectangular battery case 25 having an inner size of 7.05 mm. An insulating plate 24 is provided below the electrode element 40, and the positive electrode lead 33 and the negative electrode lead 3 are provided.
2 was welded to the terminals on the battery lid 27, respectively. Then
Propylene carbonate 50 in the battery case 25
After injecting an organic electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent of 50% by volume of dimethyl carbonate and 50% by volume of dimethyl carbonate, the battery lid 27 was fixed to the battery case 25 by laser welding, and non-aqueous electrolysis was performed. A liquid secondary battery was completed.

【0095】このようにして作製された非水電解液二次
電池においては、電極素子40を電池ケース25に挿入
前の状態で、(電極素子40の積層方向xの外寸法)/
(電池ケース25の積層方向xに対応する内寸法)=
1.07であった。また、充放電時、(電池ケース25
の積層方向xに対応する外寸法の最大値)/(該外寸法
の最小値)=1.17であった。この非水電解液二次電
池を実施例3のサンプル電池とする。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery thus manufactured, the electrode element 40 was inserted into the battery case 25 before (the outer dimension of the electrode element 40 in the stacking direction x) /
(Internal dimensions corresponding to the stacking direction x of the battery case 25) =
It was 1.07. During charging / discharging, (the battery case 25
The maximum value of the outer dimension corresponding to the stacking direction x) / (the minimum value of the outer dimension) = 1.17. This non-aqueous electrolyte secondary battery is a sample battery of Example 3.

【0096】実施例4 本実施例においては、第4の実施の形態に示される非水
電解液二次電池を作製した。
Example 4 In this example, the non-aqueous electrolyte secondary battery shown in the fourth embodiment was produced.

【0097】具体的には、先ず、実施例2と同様にし
て、黒鉛材料粉末よりなる負極活物質粉体を作製し、こ
れを用いたスラリーを厚さ10μmの帯状の銅箔の両面
に塗布し、乾燥、圧縮成形した後、切断して、矩形状の
負極電極21を作製した。
Specifically, first, a negative electrode active material powder made of graphite material powder was prepared in the same manner as in Example 2, and a slurry using this was applied to both sides of a strip-shaped copper foil having a thickness of 10 μm. Then, after drying, compression molding, and cutting, a rectangular negative electrode 21 was produced.

【0098】また、実施例3と同様にして、矩形状の正
極電極22を作製し、これら負極電極21と正極電極2
2をセパレータ23を介して多数層積層して直方体の電
極素子40を作製した。なお、この電極素子40の積層
方向xの外寸法も7.54mmであった。
Further, a rectangular positive electrode 22 was prepared in the same manner as in Example 3, and these negative electrode 21 and positive electrode 2 were formed.
A large number of layers of 2 were laminated with the separator 23 in between to form a rectangular parallelepiped electrode element 40. The outer dimension of the electrode element 40 in the stacking direction x was 7.54 mm.

【0099】その後、実施例3と同様、積層方向xに対
応する外寸法(厚み)7.5mm、積層方向xに直交す
る外寸法(幅)、高さ48mmであり、積層方向xに対
応する内寸法が7.05mmである角型の電池ケース2
5内に上述の電極素子40を収納して非水電解液二次電
池を完成した。
Thereafter, as in Example 3, the outer dimension (thickness) of 7.5 mm corresponding to the laminating direction x, the outer dimension (width) orthogonal to the laminating direction x, and the height of 48 mm corresponded to the laminating direction x. Square battery case 2 with internal dimensions of 7.05 mm
The above-mentioned electrode element 40 was housed in 5 to complete the non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0100】この非水電解液二次電池においても、電極
素子40を電池ケース25に挿入前の状態で、(電極素
子40の積層方向xの外寸法)/(電池ケース25の積
層方向xに対応する内寸法)=1.07であった。ま
た、充放電時、(電池ケース25の積層方向xに対応す
る外寸法の最大値)/(該外寸法の最小値)=1.22
であった。この非水電解液二次電池を実施例4のサンプ
ル電池とする。
Also in this non-aqueous electrolyte secondary battery, in the state before the electrode element 40 is inserted into the battery case 25, (the outer dimension of the electrode element 40 in the stacking direction x) / (the stacking direction x of the battery case 25) Corresponding internal dimension) = 1.07. Further, during charging / discharging, (maximum value of outer dimension corresponding to stacking direction x of battery case 25) / (minimum value of outer dimension) = 1.22
Met. This non-aqueous electrolyte secondary battery is a sample battery of Example 4.

【0101】特性の評価 以下、上述のようにして作製された非水電解液二次電池
について、電池容量や良品率といった特性を評価する。
Evaluation of Characteristics Hereinafter, characteristics such as battery capacity and non-defective rate of the non-aqueous electrolyte secondary battery produced as described above will be evaluated.

【0102】先ず、電池ケース5の内径を種々に異なら
せた以外は、実施例1および実施例2と同様にして非水
電解液二次電池を作製した。また、電池ケース25の積
層方向xに対応する内寸法を種々に異ならせた以外は、
実施例3および実施例4と同様にして非水電解液二次電
池を作製した。
First, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 and Example 2 except that the inner diameter of the battery case 5 was variously changed. Further, except that the internal dimensions of the battery case 25 corresponding to the stacking direction x are variously changed,
Non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced in the same manner as in Example 3 and Example 4.

【0103】そして、このようにして作製された非水電
解液二次電池について、(電極素子20の外径)/(電
池ケース5の内径)、あるいは、(電極素子40の積層
方向xの外寸法)/(電池ケース25の積層方向xに対
応する内寸法)を算出すると共に、それぞれ初期容量と
良品率を調べた。
Regarding the non-aqueous electrolyte secondary battery thus produced, (outer diameter of electrode element 20) / (inner diameter of battery case 5) or (outer diameter of electrode element 40 in the stacking direction x) (Dimension) / (internal dimension corresponding to the stacking direction x of the battery case 25) was calculated, and the initial capacity and the non-defective rate were examined, respectively.

【0104】ここで、初期容量は、700mAの定電流
で2.75Vまで放電を行った状態で測定した。また、
良品率は、充電電流1A、最大充電電圧4.2Vにて4
時間、定電流定電圧充電を行い、その後、開回路状態で
放置し、12時間後に電池電圧を測定して、電圧低下が
小さく抑えられた電池(良品)の割合を算出したもので
ある。なお、これらの測定に際しては、同じ構成の電池
50個をそれぞれ用意した。
Here, the initial capacity was measured with a constant current of 700 mA discharged to 2.75 V. Also,
The non-defective rate is 4 at a charging current of 1A and a maximum charging voltage of 4.2V.
The battery is charged at a constant current and a constant voltage for a period of time, then left in an open circuit state, and after 12 hours, the battery voltage is measured to calculate the percentage of batteries (non-defective products) in which the voltage drop is suppressed to a small level. For these measurements, 50 batteries having the same structure were prepared.

【0105】この結果を表1〜表4および図4〜図7に
示す。なお、表1および図4には、電池ケース5の内径
が異なる以外は、実施例1と同様の構成を有する非水電
解液二次電池についての結果を示し、表2および図5に
は、電池ケース5の内径が異なる以外は、実施例2と同
様の構成を有する非水電解液二次電池についての結果を
示す。また、表3および図6には、電池ケース25の積
層方向xに対応する内寸法が異なる以外は、実施例3と
同様の構成を有する非水電解液二次電池についての結果
を示し、表4および図7には、電池ケース25の積層方
向xに対応する内寸法が異なる以外は、実施例4と同様
の構成を有する非水電解液二次電池についての結果を示
す。
The results are shown in Tables 1 to 4 and FIGS. 4 to 7. In addition, Table 1 and FIG. 4 show the results for the non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as in Example 1 except that the inner diameter of the battery case 5 was different. Table 2 and FIG. The results are shown for the non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as in Example 2 except that the inner diameter of the battery case 5 is different. In addition, Table 3 and FIG. 6 show the results for the non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as in Example 3 except that the inner dimension corresponding to the stacking direction x of the battery case 25 is different. 4 and FIG. 7 show the results for the non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that of Example 4 except that the inner dimensions of the battery case 25 corresponding to the stacking direction x are different.

【0106】[0106]

【表1】 [Table 1]

【0107】[0107]

【表2】 [Table 2]

【0108】[0108]

【表3】 [Table 3]

【0109】[0109]

【表4】 [Table 4]

【0110】表1〜表4および図4〜図7より、(電極
素子20の外径)/(電池ケース5の内径)、あるい
は、(電極素子40の積層方向xの外寸法)/(電池ケ
ース25の積層方向xに対応する内寸法)が大きすぎて
も、小さすぎても初期容量が低下してしまうことがわか
る。また、(電極素子20の外径)/(電池ケース5の
内径)、あるいは、(電極素子40の積層方向xの外寸
法)/(電池ケース25の積層方向xに対応する内寸
法)が大きすぎると、良品率が低下してしまうことがわ
かる。
From Tables 1 to 4 and FIGS. 4 to 7, (outer diameter of electrode element 20) / (inner diameter of battery case 5) or (outer dimension of electrode element 40 in stacking direction x) / (battery) It can be seen that if the inner dimension (corresponding to the stacking direction x) of the case 25 is too large or too small, the initial capacity will decrease. Further, (the outer diameter of the electrode element 20) / (the inner diameter of the battery case 5) or (the outer dimension of the electrode element 40 in the stacking direction x) / (the inner dimension corresponding to the stacking direction x of the battery case 25) is large. It can be seen that if it is too much, the non-defective rate decreases.

【0111】そして、表1,2、図4,5より、円筒型
の非水電解液二次電池においては、(電極素子20の外
径)/(電池ケース5の内径)を0.8〜1.3の範囲
とすることにより、初期容量、良品率ともに優れたもの
となることがわかる。また、表3,4、図6,7より、
角型の非水電解液二次電池においては、(電極素子40
の積層方向xの外寸法)/(電池ケース25の積層方向
xに対応する内寸法)を0.95〜1.5の範囲とする
ことにより、初期容量、良品率ともに優れたものとなる
ことがわかる。
From Tables 1, 2 and 4 and 5, in the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery, (outer diameter of electrode element 20) / (inner diameter of battery case 5) is 0.8 to It can be seen that when the range is 1.3, both the initial capacity and the yield rate are excellent. Also, from Tables 3 and 4 and FIGS.
In the rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery, (electrode element 40
Outer dimension in the stacking direction x) / (inner dimension corresponding to the stacking direction x of the battery case 25) is in the range of 0.95 to 1.5, whereby both the initial capacity and the non-defective rate are excellent. I understand.

【0112】電極素子20、40の外寸法とこれを収納
する電池ケース5、25の内寸法を上述の範囲とするこ
とにより大きな初期容量が得られたのは、初充電によっ
て生じる電極の膨張を規制できたため、活物質の粒子間
の結着性が良好に維持され、電池の内部抵抗の上昇が抑
制されて、活物質の利用率を高めることができたからで
ある。また、電極素子20、40の外寸法とこれを収納
する電池ケース5、25の内寸法を上述の範囲とするこ
とにより良好な良品率を達成できたのは、電極素子2
0、40を電池ケース5、25に挿入するに際して、電
極素子20、40の破壊が防止されたからである。
A large initial capacity was obtained by setting the outer dimensions of the electrode elements 20, 40 and the inner dimensions of the battery cases 5, 25 accommodating the electrode elements within the above-mentioned ranges, because the expansion of the electrodes caused by the initial charge was obtained. This is because the regulation was able to maintain the binding property between the particles of the active material in a good state, suppress the increase in the internal resistance of the battery, and increase the utilization rate of the active material. Further, by setting the outer dimensions of the electrode elements 20, 40 and the inner dimensions of the battery cases 5, 25 accommodating the electrode elements within the above range, a good non-defective rate can be achieved.
This is because the electrode elements 20 and 40 were prevented from being broken when the 0 and 40 were inserted into the battery cases 5 and 25.

【0113】また、ここで、上述のようにして初期容
量、良品率ともに優れたものであると評価された非水電
解液二次電池について、充放電時の(電池ケース5の外
径の最大値)/(該外径の最小値)、あるいは、(電池
ケース25の積層方向xに対応する外寸法の最大値)/
(該外寸法の最小値)を算出すると共に、電池体積当た
りの容量、即ち、容量密度を調べた。
Further, regarding the non-aqueous electrolyte secondary battery evaluated as having excellent initial capacity and good product rate as described above, the maximum outer diameter of the battery case 5 during charging / discharging was confirmed. Value) / (minimum value of the outer diameter), or (maximum value of outer dimension corresponding to the stacking direction x of the battery case 25) /
(Minimum value of the outer dimension) was calculated, and the capacity per battery volume, that is, the capacity density was examined.

【0114】この結果を表5〜表8および図8〜図11
に示す。なお、表5および図8には、電池ケース5の内
径が異なる以外は、実施例1と同様の構成を有する非水
電解液二次電池についての結果を示し、表6および図9
には、電池ケース5の内径が異なる以外は、実施例2と
同様の構成を有する非水電解液二次電池についての結果
を示す。また、表7および図10には、電池ケース25
の積層方向xに対応する内寸法が異なる以外は、実施例
3と同様の構成を有する非水電解液二次電池についての
結果を示し、表8および図11には、電池ケース25の
積層方向xに対応する内寸法が異なる以外は、実施例4
と同様の構成を有する非水電解液二次電池についての結
果を示す。
The results are shown in Tables 5 to 8 and FIGS. 8 to 11.
Shown in Table 5 and FIG. 8 show the results for the non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that of Example 1 except that the inner diameter of the battery case 5 was different, and Table 6 and FIG.
Shows the results for the non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as in Example 2 except that the inner diameter of the battery case 5 was different. Further, in Table 7 and FIG.
The results for the non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as in Example 3 except that the internal dimensions corresponding to the stacking direction x are different are shown in Table 8 and FIG. Example 4 except that the inner dimension corresponding to x is different
The results for a non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as the above are shown.

【0115】[0115]

【表5】 [Table 5]

【0116】[0116]

【表6】 [Table 6]

【0117】[0117]

【表7】 [Table 7]

【0118】[0118]

【表8】 [Table 8]

【0119】表5〜表8および図8〜図11より、(電
池ケース5の外径の最大値)/(該外径の最小値)、あ
るいは、(電池ケース25の積層方向xに対応する外寸
法の最大値)/(該外寸法の最小値)が大きすぎても、
小さすぎても容量密度が低下する傾向があることがわか
る。
From Tables 5 to 8 and FIGS. 8 to 11, (maximum outer diameter of battery case 5) / (minimum outer diameter) or (stacking direction x of battery case 25). Even if (maximum value of outer dimension) / (minimum value of outer dimension) is too large,
It can be seen that the capacity density tends to decrease even if it is too small.

【0120】そして、表5,6、図8,9より、円筒型
の非水電解液二次電池においては、(電池ケース5の外
径の最大値)/(該外径の最小値)を1.01〜1.1
4の範囲とすることにより、高い容量密度が得られるこ
とがわかる。また、表7,8、図10,11より、角型
の非水電解液二次電池においては、(電池ケース25の
積層方向xに対応する外寸法の最大値)/(該外寸法の
最小値)を1.04〜1.35の範囲とすることによ
り、高い容量密度が得られることがわかる。
From Tables 5 and 6 and FIGS. 8 and 9, in the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery, (maximum outer diameter of battery case 5) / (minimum outer diameter) 1.01-1.1
It can be seen that by setting the range to 4, a high capacity density can be obtained. From Tables 7 and 8 and FIGS. 10 and 11, in the rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery, (maximum outer dimension corresponding to the stacking direction x of the battery case 25) / (minimum outer dimension) It can be seen that a high capacity density can be obtained by setting the value) in the range of 1.04 to 1.35.

【0121】[0121]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すると、初充電によって生じる電極の膨張を規
制でき、活物質の粒子間の結着性が良好に維持されるた
め、活物質の利用率を高めることができる。このため、
エネルギー密度が高く、初期容量の大きな非水電解液二
次電池を得ることができる。
As is apparent from the above description, when the present invention is applied, the expansion of the electrode caused by the initial charge can be regulated, and the binding property between the particles of the active material can be maintained satisfactorily. The utilization rate of substances can be increased. For this reason,
A non-aqueous electrolyte secondary battery having high energy density and large initial capacity can be obtained.

【0122】また、良品率にも優れているため、高性能
でありながら、信頼性、生産性の高い非水電解液二次電
池となる。
Further, since the non-defective product rate is also excellent, the non-aqueous electrolyte secondary battery has high performance and high reliability and productivity.

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

【図1】円筒状の非水電解液二次電池の一構成例を示す
模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery.

【図2】角状の非水電解液二次電池の一構成例を示す模
式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery.

【図3】電池ケースの内寸法より大きな電極素子を挿入
可能とするための電池ケースの構成を示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a battery case for allowing an electrode element larger than the inner dimension of the battery case to be inserted.

【図4】難黒鉛化材料を用いた負極電極を有する円筒状
の非水電解液二次電池について、(電極素子の外径)/
(電池ケースの内径)と、初期容量および良品率との関
係を示す特性図である。
FIG. 4 shows a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode using a non-graphitizable material (outer diameter of electrode element) /
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between (inner diameter of battery case) and initial capacity and non-defective rate.

【図5】黒鉛材料を用いた負極電極を有する円筒状の非
水電解液二次電池について、(電極素子の外径)/(電
池ケースの内径)と、初期容量および良品率との関係を
示す特性図である。
FIG. 5 shows the relationship between (outer diameter of electrode element) / (inner diameter of battery case) and initial capacity and non-defective rate for a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode using a graphite material. It is a characteristic view to show.

【図6】難黒鉛化材料を用いた負極電極を有する角状の
非水電解液二次電池について、(電極素子の積層方向の
外寸法)/(電池ケースの積層方向に対応する内寸法)
と、初期容量および良品率との関係を示す特性図であ
る。
FIG. 6 shows an angular non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode using a non-graphitizable material (outer dimension in the stacking direction of electrode elements) / (inner dimension corresponding to the stacking direction in the battery case).
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the initial capacity and the yield rate.

【図7】黒鉛材料を用いた負極電極を有する角状の非水
電解液二次電池について、(電極素子の積層方向の外寸
法)/(電池ケースの積層方向に対応する内寸法)と、
初期容量および良品率との関係を示す特性図である。
FIG. 7 shows a rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode using a graphite material, in which (outer dimension of electrode element in stacking direction) / (inner dimension corresponding to stacking direction of battery case):
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between an initial capacity and a non-defective rate.

【図8】難黒鉛化材料を用いた負極電極を有する円筒状
の非水電解液二次電池について、(電池ケースの外径の
最大値)/(該外径の最小値)と、容量密度との関係を
示す特性図である。
FIG. 8 shows a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode using a non-graphitizable material, (maximum outer diameter of battery case) / (minimum outer diameter) and capacity density. It is a characteristic view which shows the relationship with.

【図9】黒鉛材料を用いた負極電極を有する円筒状の非
水電解液二次電池について、(電池ケースの外径の最大
値)/(該外径の最小値)と、容量密度との関係を示す
特性図である。
FIG. 9 shows the relationship between (maximum value of outer diameter of battery case) / (minimum value of outer diameter) and capacity density of a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode using a graphite material. It is a characteristic view which shows a relationship.

【図10】難黒鉛化材料を用いた負極電極を有する角状
の非水電解液二次電池について、(電池ケースの積層方
向に対応する外寸法の最大値)/(該外寸法の最小値)
と、容量密度との関係を示す特性図である。
FIG. 10 shows the maximum non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode using a non-graphitizable material (maximum outer dimension corresponding to the stacking direction of battery cases) / (minimum outer dimension). )
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the capacitance density and the capacitance density.

【図11】黒鉛材料を用いた負極電極を有する角状の非
水電解液二次電池について、(電池ケースの積層方向に
対応する外寸法の最大値)/(該外寸法の最小値)と、
容量密度との関係を示す特性図である。
FIG. 11 shows a rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode using a graphite material, with (maximum outer dimension corresponding to the stacking direction of battery cases) / (minimum outer dimension) ,
It is a characteristic view which shows the relationship with capacity density.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 負極電極、 2,22 正極電極、 3,2
3 セパレータ、 5,25 電池ケース、 20,4
0 電極素子
1,21 Negative electrode, 2,22 Positive electrode, 3,2
3 Separator, 5,25 Battery case, 20, 4
0 electrode element

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電池ケース内に、正極電極と負極電極と
がセパレータを介して積層されてなる電極素子が収納さ
れるとともに、非水電解液が注入されてなる非水電解液
二次電池において、 前記電極素子の外寸法が、前記電池ケースの内寸法に対
して、前記電極素子を前記電池ケースに収納する前の状
態で、0.8〜1.5倍となされていることを特徴とす
る非水電解液電池。
1. A non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode element in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator is housed in a battery case and a non-aqueous electrolyte is injected. The outer dimension of the electrode element is 0.8 to 1.5 times the inner dimension of the battery case before the electrode element is housed in the battery case. Non-aqueous electrolyte battery.
【請求項2】 前記電極素子が長尺状の電極が渦巻状に
巻回されて円柱状となされたものであり、前記電池ケー
スが円筒型であるとき、 前記電極素子の外径の寸法が、前記電池ケースの内径の
寸法に対して、0.8〜1.3倍となされていることを
特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電池。
2. The electrode element is formed by winding a long electrode in a spiral shape into a columnar shape, and when the battery case is cylindrical, the outer diameter of the electrode element is The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the size of the inner diameter of the battery case is 0.8 to 1.3 times.
【請求項3】 前記電極素子が矩形状の電極が複数積層
されて直方体となされたものであり、前記電池ケースが
角型であるとき、 前記電極素子における前記電極の積層方向の外寸法が、
前記電池ケースにおける積層方向に対応する内寸法に対
して、0.95〜1.5倍となされていることを特徴と
する請求項1記載の非水電解液二次電池。
3. The electrode element is a rectangular parallelepiped formed by stacking a plurality of rectangular electrodes, and when the battery case is rectangular, the outer dimension of the electrode element in the electrode stacking direction is:
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the inner dimension corresponding to the stacking direction in the battery case is 0.95 to 1.5 times.
【請求項4】 前記電池ケースの外寸法の最大値が、該
外寸法の最小値に対して、前記電極素子を前記電池ケー
スに収納後の状態で、1.01〜1.35倍となされて
いることを特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電
池。
4. The maximum outer dimension of the battery case is 1.01 to 1.35 times the minimum outer dimension of the battery case after the electrode element is housed in the battery case. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記電極素子が長尺状の電極が渦巻状に
巻回されて円柱状となされたものであり、前記電池ケー
スが円筒型であるとき、 前記電池ケースの外径の最大値が、該外径の最小値に対
して、1.01〜1.14倍となされていることを特徴
とする請求項3記載の非水電解液二次電池。
5. The maximum value of the outer diameter of the battery case is obtained when the electrode element is a cylindrical electrode formed by winding a long electrode in a spiral shape, and the battery case is a cylindrical type. Is 1.01 to 1.14 times the minimum value of the outer diameter, The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein
【請求項6】 前記電極素子が矩形状の電極が複数積層
されて直方体となされたものであり、前記電池ケースが
角型であるとき、 前記電池ケースにおける前記電極の積層方向に対応する
外寸法の最大値が、該外寸法の最小値に対して、1.0
4〜1.35倍となされていることを特徴とする請求項
3記載の非水電解液二次電池。
6. The electrode element is a rectangular parallelepiped formed by stacking a plurality of rectangular electrodes, and when the battery case is rectangular, an outer dimension corresponding to a stacking direction of the electrodes in the battery case. The maximum value of 1.0 is 1.0 with respect to the minimum value of the outer dimension.
4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein the ratio is 4 to 1.35 times.
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