JP2017091813A - Solid electrolyte having ion conductivity and electrochemical device using the same - Google Patents

Solid electrolyte having ion conductivity and electrochemical device using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolyte including a plastic crystal capable of exhibiting characteristics as a plastic crystal in a wide temperature region and showing a high ion conductivity; and an electrochemical device using such a solid electrolyte.SOLUTION: A solid electrolyte has ion conductivity and comprises a plastic crystal including: at least one kind of cations selected from a group consisting of tetra methyl ammonium cations, trimethyl ethylammonium cations, dimethyl diethylammonium cations, methyl triethylammonium cations and tetraethylammonium cations; and a bis(fluorosulfonyl)imide anion. An electrochemical device comprises the solid electrolyte. The solid electrolyte further comprises a lithium salt by 0.1-20 mol% to the plastic crystal.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、イオン伝導性を有する固体電解質およびこれを用いた電気化学デバイスに関する。   The present invention relates to a solid electrolyte having ion conductivity and an electrochemical device using the same.

近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池などの電気化学デバイスの開発が盛んに行われている。   In recent years, in order to cope with air pollution and global warming, reduction of the amount of carbon dioxide has been strongly desired. In the automobile industry, there are high expectations for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). Electrochemicals such as secondary batteries for motor drive that hold the key to commercialization of these vehicles. Device development is actively underway.

モータ駆動用二次電池としては、携帯電話やノートパソコン等に使用される民生用リチウムイオン二次電池と比較して極めて高い出力特性、および高いエネルギーを有することが求められている。したがって、全ての電池の中で最も高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。   As a secondary battery for driving a motor, it is required to have extremely high output characteristics and high energy as compared with a consumer lithium ion secondary battery used in a mobile phone, a notebook personal computer or the like. Therefore, lithium ion secondary batteries having the highest theoretical energy among all the batteries are attracting attention, and are currently being developed rapidly.

リチウムイオン二次電池は、一般に、バインダを用いて正極活物質等を正極集電体の両面に塗布した正極と、バインダを用いて負極活物質等を負極集電体の両面に塗布した負極とが、電解質層を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している。   Generally, a lithium ion secondary battery includes a positive electrode in which a positive electrode active material or the like is applied to both surfaces of a positive electrode current collector using a binder, and a negative electrode in which a negative electrode active material or the like is applied to both surfaces of a negative electrode current collector using a binder. However, it has the structure connected through an electrolyte layer and accommodated in a battery case.

リチウムイオン二次電池では、航続距離を伸ばすために、貯蔵するエネルギー量がさらに増大する傾向にある。そのため、従来のガソリン車と同等の商品性を兼ね備えたＥＶの実現には、高いエネルギー容量の保持が必要となり、そのため電池は高性能を備えつつ、高い技術水準で安全性を確保することも求められている。   Lithium ion secondary batteries tend to further increase the amount of energy stored in order to increase the cruising distance. Therefore, in order to realize an EV that has the same merchantability as a conventional gasoline vehicle, it is necessary to maintain a high energy capacity. Therefore, the battery is required to have high performance and ensure safety at a high technical level. It has been.

これまでのリチウムイオン二次電池では、電解質として主に液体電解質またはゲル電解質が用いられている。これらの電解質を用いる場合、電解質層に由来する電解液が漏れだすことにより、異なる単電池（セル）の電極間で短絡（液絡）が発生する虞がある。   In conventional lithium ion secondary batteries, a liquid electrolyte or a gel electrolyte is mainly used as an electrolyte. When these electrolytes are used, there is a possibility that a short circuit (liquid junction) may occur between electrodes of different unit cells (cells) due to leakage of the electrolyte solution derived from the electrolyte layer.

そこで、電解質を固体化することで、液漏れを防止することが試みられてきている。また、電解液自身に不燃性の特性を持たせることで、電気化学デバイス自体の安全性を向上する試みがなされている。固体化された電解質の例としては、ポリマー電解質、イオンゲル電解質、無機系電解質、柔粘性結晶等が例示される。   Therefore, attempts have been made to prevent liquid leakage by solidifying the electrolyte. In addition, attempts have been made to improve the safety of the electrochemical device itself by giving the electrolyte solution itself non-flammable characteristics. Examples of solidified electrolytes include polymer electrolytes, ion gel electrolytes, inorganic electrolytes, and plastic crystals.

ポリマー電解質としては、ポリエチレンオキシドなどエーテル系ポリマーを媒体とし、これにＬｉ塩をドープすることでイオン伝導性を備えたポリマー電解質が代表的なものとして挙げられる。イオン伝導性は、ポリマー自身の分子運動性に相関することから、イオン伝導性の温度依存性が極めて強く、特にポリマー鎖のセグメント運動が抑制される低温条件では低いイオン伝導性が問題となる。   Typical examples of the polymer electrolyte include polymer electrolytes having ion conductivity by using an ether-based polymer such as polyethylene oxide as a medium and doping a Li salt therein. Since the ionic conductivity correlates with the molecular mobility of the polymer itself, the temperature dependence of the ionic conductivity is extremely strong, and low ionic conductivity becomes a problem particularly under low temperature conditions in which the segment motion of the polymer chain is suppressed.

イオンゲル電解質は、イオン液体をゲル化したものであり、イオン伝導性は良好であるものの、実用に適したイオン液体は少ないと言える。   The ionic gel electrolyte is obtained by gelling an ionic liquid and has good ionic conductivity, but it can be said that there are few ionic liquids suitable for practical use.

無機系電解質は、セラミックス電解質、ガラス電解質が例示され、セラミックス電解質は、ＮＡＳＩＣＯＮ型、ペロブスカイト型セラミックスが代表的である。しかしながら、活物質自身が固体であることから、活物質と電解質との界面の密着が困難であるという問題がある。ガラス電解質は、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）やＰ２Ｓ５などが代表例となるが、硫黄を含む電解質が多く、水と接触すると硫化水素を発生する問題がある。 Examples of inorganic electrolytes include ceramic electrolytes and glass electrolytes. Typical examples of ceramic electrolytes are NASICON type and perovskite type ceramics. However, since the active material itself is solid, there is a problem that it is difficult to adhere to the interface between the active material and the electrolyte. Typical examples of the glass electrolyte include lithium sulfide (Li 2 S) and P 2 S 5 , but there are many electrolytes containing sulfur, and there is a problem that hydrogen sulfide is generated when contacted with water.

上記で示した固体化された電解質の問題点を鑑み、近年、固体（結晶）と液体との中間の状態である柔粘性結晶を固体電解質として用いる検討がなされている。   In view of the problems of the solidified electrolyte described above, studies have been made in recent years to use a plastic crystal, which is an intermediate state between a solid (crystal) and a liquid, as a solid electrolyte.

例えば、非特許文献１では、ピロリジニウムカチオンとビス（トリフルオロメタン）スルホニルイミド（ＴＦＳＩ）アニオンとから構成される柔粘性結晶がリチウムイオン二次電池用電解質として適用できることが開示されている。また、特許文献１では、第四級アンモニウムカチオンとトリフルオロメチルトリフルオロボレートアニオンとからなる柔粘性結晶を固体電解質として用いる電気化学デバイスが開示されている。さらに、特許文献２では、少なくとも、（Ａ）窒素、酸素、燐及び硫黄原子の群から選ばれる原子を１〜３個含有する電子供与性有機化合物、または（Ｂ）窒素、燐及び硫黄原子の群から選ばれる原子を少なくとも１個含有する環状構造を有するアニオン、のいずれか１種を含有する、イオン伝導性固体電解質が開示されている。   For example, Non-Patent Document 1 discloses that a plastic crystal composed of a pyrrolidinium cation and a bis (trifluoromethane) sulfonylimide (TFSI) anion can be applied as an electrolyte for a lithium ion secondary battery. Patent Document 1 discloses an electrochemical device using a plastic crystal composed of a quaternary ammonium cation and a trifluoromethyl trifluoroborate anion as a solid electrolyte. Furthermore, in Patent Document 2, at least (A) an electron-donating organic compound containing 1 to 3 atoms selected from the group of nitrogen, oxygen, phosphorus and sulfur atoms, or (B) nitrogen, phosphorus and sulfur atoms. An ion conductive solid electrolyte containing any one of anions having a cyclic structure containing at least one atom selected from the group is disclosed.

特許第４９９７６１０号公報Japanese Patent No. 4997610 特開２０１３−２１４５１０号公報JP2013-214510A

Ｄｏｕｇｌａｓ Ｒ． ＭａｃＦａｒｌａｎｅ ｅｔ ａｌ， Ｎａｔｕｒｅ， Ｖｏｌ．４０２， １６， Ｄｅｃｅｍｂｅｒ， １９９９， ｐ７９２Douglas R.D. MacFarlane et al, Nature, Vol. 402, 16, December, 1999, p792.

しかしながら、上記特許文献および非特許文献に記載の柔粘性結晶は、柔粘性結晶としての特性を発揮することができる温度領域が狭く、イオン伝導性に関しても実用性が求められるレベルと比較すると不十分であるという問題があった。   However, the plastic crystals described in the above-mentioned patent documents and non-patent documents have a narrow temperature range in which the characteristics as the plastic crystals can be exhibited, and are insufficient as compared with a level that requires practicality with respect to ion conductivity. There was a problem of being.

そこで、本発明は、広い温度領域で柔粘性結晶としての特性を発揮することができ、かつ高いイオン伝導性を発揮することができる柔粘性結晶を含む固体電解質を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the solid electrolyte containing the plastic crystal which can exhibit the characteristic as a plastic crystal in a wide temperature range, and can exhibit high ion conductivity.

本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意研究を行った。その結果、特定の構造を有する柔粘性結晶を含むイオン伝導性を有する固体電解質により、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research. As a result, it has been found that the above problem can be solved by a solid electrolyte having ion conductivity including a plastic crystal having a specific structure, and has completed the present invention.

本発明によれば、広い温度領域で柔粘性結晶としての特性を発揮することができ、かつ高いイオン伝導性を発揮することができる柔粘性結晶を含むイオン伝導性を有する固体電解質が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid electrolyte which has the ion conductivity containing the plastic crystal which can exhibit the characteristic as a plastic crystal in a wide temperature range and can exhibit high ionic conductivity is provided. .

本発明の一実施形態に係る、高出力（低抵抗）で高容量の非双極型のリチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に表した断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a high output (low resistance) and high capacity non-bipolar lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る、高出力（低抵抗）で高容量の双極型のリチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に表した断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of a high output (low resistance) and high capacity bipolar lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明における、実施例１、実施例６、実施例７ならびに比較例９のＤＳＣ測定結果を示す図である。It is a figure which shows the DSC measurement result of Example 1, Example 6, Example 7, and Comparative Example 9 in this invention. 本発明における、実施例５、実施例７および比較例９のイオン伝導度測定結果を示す。The ion conductivity measurement result of Example 5, Example 7, and Comparative Example 9 in this invention is shown. 本発明における、比較例８、比較例１０、比較例１１および比較例１２のイオン伝導度測定結果を示す図である。It is a figure which shows the ionic conductivity measurement result of the comparative example 8, the comparative example 10, the comparative example 11, and the comparative example 12 in this invention. 本発明における、Ｌｉ塩添加によるイオン伝導性向上の効果を相対的に示す図である。It is a figure which shows relatively the effect of the ionic conductivity improvement by Li salt addition in this invention. 本発明の一実施形態に係る、実施例１５で試作を行った電極シートの外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the electrode sheet which made the trial manufacture in Example 15 based on one Embodiment of this invention. 本発明における、実施例１５で得られた正極の充放電挙動を示す図である。It is a figure which shows the charging / discharging behavior of the positive electrode obtained in Example 15 in the present invention. 本発明における、実施例１６で得られた負極の充放電挙動を示す図である。It is a figure which shows the charging / discharging behavior of the negative electrode obtained in Example 16 in the present invention. 本発明における、実施例１７で得られた正極−負極を組み合わせた電池の充放電挙動を示す図である。It is a figure which shows the charging / discharging behavior of the battery which combined the positive electrode-negative electrode obtained in Example 17 in this invention. 本発明に係る、実施例７で得られた固体電解質をプレス成型したものの外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of what press-molded the solid electrolyte obtained in Example 7 based on this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明のイオン伝導性を有する固体電解質（以下、単に「固体電解質」、「本発明の固体電解質」とも称する）、ならびにこれを用いてなる電気化学デバイス、組電池、および車両の実施形態を説明する。但し、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみには制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, with reference to the drawings, the solid electrolyte having ion conductivity of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “solid electrolyte” or “solid electrolyte of the present invention”), and an electrochemical device and an assembled battery using the same An embodiment of the vehicle will be described. However, the technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following modes. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

以下、本発明の固体電解質が適用され得る電気化学デバイスの基本的な構成を、図面を用いて説明する。本実施形態では、電気化学デバイスとしてリチウムイオン二次電池を例示して説明する。なお、本発明において「電極層」とは、負極活物質、導電助剤、およびバインダを含む合剤層を意味するが、本明細書の説明では「負極活物質層」とも称することがある。同様に、正極側の電極層を「正極活物質層」とも称する。   Hereinafter, a basic configuration of an electrochemical device to which the solid electrolyte of the present invention can be applied will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a lithium ion secondary battery will be exemplified and described as an electrochemical device. In the present invention, the “electrode layer” means a mixture layer containing a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder, but may be referred to as a “negative electrode active material layer” in the description of this specification. Similarly, the electrode layer on the positive electrode side is also referred to as a “positive electrode active material layer”.

まず、本発明の固体電解質およびこれを用いてなるリチウムイオン二次電池では、セル（単電池層）の電圧が大きく、高エネルギー密度、高出力密度が達成できる。そのため本実施形態の固体電解質を用いてなるリチウムイオン二次電池では、車両の駆動電源用や補助電源用として優れている。その結果、車両の駆動電源用等のリチウムイオン二次電池として好適に利用できる。このほかにも、携帯電話などの携帯機器向けのリチウムイオン二次電池にも十分に適用可能である。   First, in the solid electrolyte of the present invention and the lithium ion secondary battery using the same, the voltage of the cell (single battery layer) is large, and high energy density and high output density can be achieved. Therefore, the lithium ion secondary battery using the solid electrolyte of the present embodiment is excellent as a vehicle driving power source or an auxiliary power source. As a result, it can be suitably used as a lithium ion secondary battery for a vehicle driving power source or the like. In addition to this, the present invention can be sufficiently applied to lithium ion secondary batteries for portable devices such as mobile phones.

すなわち、本実施形態の対象となるリチウムイオン二次電池は、以下に説明する本実施形態の固体電解質を用いてなるものであればよく、他の構成要件に関しては、特に制限されるべきものではない。   In other words, the lithium ion secondary battery that is the subject of the present embodiment may be any battery that uses the solid electrolyte of the present embodiment described below, and other structural requirements should not be particularly limited. Absent.

例えば、上記リチウムイオン二次電池を形態・構造で区別した場合には、積層型（扁平型）電池、巻回型（円筒型）電池など、従来公知のいずれの形態・構造にも適用し得るものである。積層型（扁平型）電池構造を採用することで簡単な熱圧着などのシール技術により長期信頼性を確保でき、コスト面や作業性の点では有利である。   For example, when the lithium ion secondary battery is distinguished by form / structure, it can be applied to any conventionally known form / structure such as a stacked (flat) battery or a wound (cylindrical) battery. Is. By adopting a stacked (flat) battery structure, long-term reliability can be secured by a sealing technique such as simple thermocompression bonding, which is advantageous in terms of cost and workability.

また、リチウムイオン二次電池内の電気的な接続形態（電極構造）で見た場合、非双極型（内部並列接続タイプ）電池および双極型（内部直列接続タイプ）電池のいずれにも適用し得るものである。   Moreover, when viewed in terms of electrical connection form (electrode structure) in a lithium ion secondary battery, it can be applied to both non-bipolar (internal parallel connection type) batteries and bipolar (internal series connection type) batteries. Is.

［電気化学デバイス］
本実施形態に係る電気化学デバイスは、典型的にはリチウムイオン二次電池が挙げられる。すなわち、リチウムイオンを挿入・脱離可能な正極活物質を含有する正極と、リチウムイオンを挿入・脱離可能な負極活物質を含有する負極と、前記正極および前記負極の間に介在する電解質層とを備える電気化学デバイスである。以下の説明では、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。 [Electrochemical devices]
The electrochemical device according to the present embodiment typically includes a lithium ion secondary battery. That is, a positive electrode containing a positive electrode active material capable of inserting / extracting lithium ions, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of inserting / extracting lithium ions, and an electrolyte layer interposed between the positive electrode and the negative electrode And an electrochemical device. In the following description, a lithium ion secondary battery will be described as an example, but the present invention is not limited to this.

図１は、本発明の一実施形態に係る、高出力（低抵抗）で高容量の並列に積層したリチウムイオン二次電池（以下、単に「並列積層型電池」とも称する）の全体構造を模式的に表した断面概略図である。図１に示すように、本実施形態の並列積層型電池１０ａは、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素１７が、電池外装材であるラミネートフィルム２２の内部に封止された構造を有する。詳しくは、高分子−金属複合ラミネートフィルムを電池外装材として用いて、その周辺部の全部を熱融着にて接合することにより、発電要素１７を収納し密封した構成を有している。   FIG. 1 schematically illustrates the overall structure of a lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “parallel stacked battery”) stacked in parallel with a high output (low resistance) and high capacity according to an embodiment of the present invention. FIG. As shown in FIG. 1, the parallel laminated battery 10a of the present embodiment has a structure in which a substantially rectangular power generation element 17 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate film 22 that is a battery exterior material. Have Specifically, the power generation element 17 is housed and sealed by using a polymer-metal composite laminate film as a battery exterior material and joining all of its peripheral parts by thermal fusion.

発電要素１７は、負極集電体１１の両面（発電要素の最下層用および最上層用は片面のみ）に負極活物質層１２が配置された負極と、電解質層１３と、正極集電体１４の両面に正極活物質層１５が配置された正極とを積層した構成を有している。具体的には、１つの負極活物質層１２とこれに隣接する正極活物質層１５とが、電解質層１３を介して対向するようにして、負極、電解質層１３、正極がこの順に積層されている。正極活物質層には、後述するように、特定の組成および構造の正極活物質を使用する。   The power generation element 17 includes a negative electrode in which the negative electrode active material layer 12 is disposed on both sides of the negative electrode current collector 11 (only one side for the lowermost layer and the uppermost layer of the power generation element), an electrolyte layer 13, and a positive electrode current collector 14. And a positive electrode in which the positive electrode active material layer 15 is disposed on both sides. Specifically, the negative electrode, the electrolyte layer 13 and the positive electrode are laminated in this order so that one negative electrode active material layer 12 and the positive electrode active material layer 15 adjacent to the negative electrode active material layer 15 face each other with the electrolyte layer 13 therebetween. Yes. As described later, a positive electrode active material having a specific composition and structure is used for the positive electrode active material layer.

これにより、隣接する負極、電解質層１３、および正極は、１つの単電池層１６を構成する。したがって、本実施形態の並列積層型電池１０は、単電池層１６が複数積層されることで、電気的に並列接続されてなる構成を有するといえる。また、単電池層１６の外周には、隣接する負極集電体１１と正極集電体１４との間を絶縁するためのシール部（絶縁層）（図示せず）が設けられていてもよい。発電要素１７の両最外層に位置する最外層負極集電体１１ａには、いずれも片面のみに負極活物質層１２が配置されている。なお、図１とは負極および正極の配置を逆にすることで、発電要素１７の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片面のみに正極活物質層が配置されているようにしてもよい。   Thus, the adjacent negative electrode, electrolyte layer 13 and positive electrode constitute one single cell layer 16. Therefore, it can be said that the parallel stacked battery 10 of the present embodiment has a configuration in which a plurality of single battery layers 16 are stacked and electrically connected in parallel. Further, a seal portion (insulating layer) (not shown) for insulating between the adjacent negative electrode current collector 11 and the positive electrode current collector 14 may be provided on the outer periphery of the unit cell layer 16. . The negative electrode active material layer 12 is disposed only on one side of the outermost layer negative electrode current collector 11 a located in both outermost layers of the power generation element 17. 1, the arrangement of the negative electrode and the positive electrode is reversed so that the outermost positive electrode current collector is positioned on both outermost layers of the power generation element 17, and the positive electrode is provided only on one side of the outermost positive electrode current collector. An active material layer may be arranged.

負極集電体１１および正極集電体１４には、各電極（負極および正極）と導通される負極集電板１８および正極集電板１９がそれぞれ取り付けられ、ラミネートフィルム２２の端部に挟まれるようにラミネートフィルム２２の外部に導出される構造を有している。負極集電板１８および正極集電板１９は、必要に応じて負極端子リード２０および正極端子リード２１を介して、各電極の負極集電体１１および正極集電体１４に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられていてもよい（図１にはこの形態を示す）。ただし、負極集電体１１が延長されて負極集電板１８とされ、ラミネートフィルム２２から導出されていてもよい。同様に、正極集電体１４が延長されて正極集電板１９とされ、同様に電池外装材２２から導出される構造としてもよい。   The negative electrode current collector 11 and the positive electrode current collector 14 are attached with a negative electrode current collector plate 18 and a positive electrode current collector plate 19 that are electrically connected to the respective electrodes (negative electrode and positive electrode), and are sandwiched between ends of the laminate film 22. Thus, it has a structure led out of the laminate film 22. The negative electrode current collector 18 and the positive electrode current collector 19 are connected to the negative electrode current collector 11 and the positive electrode current collector 14 of each electrode by ultrasonic welding or resistance via a negative electrode terminal lead 20 and a positive electrode terminal lead 21 as necessary. It may be attached by welding or the like (this form is shown in FIG. 1). However, the negative electrode current collector 11 may be extended to form the negative electrode current collector plate 18 and may be led out from the laminate film 22. Similarly, the positive electrode current collector 14 may be extended to form a positive electrode current collector plate 19, which may be similarly derived from the battery exterior material 22.

図２は、本発明の一実施形態に係る、高出力（低抵抗）で高容量の直列に積層した双極型のリチウムイオン二次電池（以下、単に「直列積層型電池」とも称する）の全体構造を模式的に表した断面概略図である。図２に示す直列積層型電池１０ｂは、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素１７が、電池外装材であるラミネートフィルム２２の内部に封止された構造を有する。   FIG. 2 shows an overall configuration of a bipolar lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “series stacked battery”) having a high output (low resistance) and a high capacity stacked in series according to an embodiment of the present invention. It is the cross-sectional schematic which represented the structure typically. The series stacked battery 10b shown in FIG. 2 has a structure in which a substantially rectangular power generation element 17 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate film 22 that is a battery exterior material.

図２に示すように、直列積層型電池１０ｂの発電要素１７は、集電体２３の一方の面に電気的に結合した正極活物質層１５が形成され、集電体１１の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層１２が形成された複数の双極型電極２４を有する。正極活物質層には、後述するように、特定の組成および構造の正極活物質を使用する。各双極型電極２４は、電解質層１３を介して積層されて発電要素１７を形成する。なお、電解質層１３は、基材としてのセパレータの面方向中央部に電解質が保持されてなる構成を有する。この際、一の双極型電極２４の正極活物質層１５と前記一の双極型電極２４に隣接する他の双極型電極２４の負極活物質層１２とが電解質層１３を介して向き合うように、各双極型電極２４および電解質層１３が交互に積層されている。すなわち、一の双極型電極２４の正極活物質層１５と前記一の双極型電極２４に隣接する他の双極型電極２４の負極活物質層１２との間に電解質層１３が挟まれて配置されている。   As shown in FIG. 2, the power generation element 17 of the series stacked battery 10 b has a positive electrode active material layer 15 electrically coupled to one surface of the current collector 23, and the surface on the opposite side of the current collector 11. A plurality of bipolar electrodes 24 each having a negative electrode active material layer 12 electrically coupled thereto. As described later, a positive electrode active material having a specific composition and structure is used for the positive electrode active material layer. Each bipolar electrode 24 is laminated via the electrolyte layer 13 to form the power generation element 17. The electrolyte layer 13 has a configuration in which an electrolyte is held at the center in the surface direction of a separator as a base material. At this time, the positive electrode active material layer 15 of one bipolar electrode 24 and the negative electrode active material layer 12 of another bipolar electrode 24 adjacent to the one bipolar electrode 24 face each other through the electrolyte layer 13. Each bipolar electrode 24 and the electrolyte layer 13 are alternately laminated. That is, the electrolyte layer 13 is sandwiched between the positive electrode active material layer 15 of one bipolar electrode 24 and the negative electrode active material layer 12 of another bipolar electrode 24 adjacent to the one bipolar electrode 24. ing.

隣接する正極活物質層１５、電解質層１３、および負極活物質層１２は、一つの単電池層１６を構成する。したがって、本実施形態の直列積層型電池１０ｂは、単電池層１６が複数積層されることで、電気的に直列接続されてなる構成を有するといえる。また、電解質層１３からの電解液の漏れによる液絡を防止する目的で、単電池層１６の外周部にはシール部（絶縁部）２５が配置されている。なお、発電要素１７の最外層に位置する正極側の最外層集電体２３ａには、片面のみに正極活物質層１５が形成されている。また、発電要素１７の最外層に位置する負極側の最外層集電体２３ｂには、片面のみに負極活物質層１２が形成されている。ただし、正極側の最外層集電体２３ａの両面に正極活物質層１５が形成されてもよい。同様に、負極側の最外層集電体２３ｂの両面に負極活物質層１２が形成されてもよい。   The adjacent positive electrode active material layer 15, electrolyte layer 13, and negative electrode active material layer 12 constitute one unit cell layer 16. Therefore, it can be said that the serially stacked battery 10b of the present embodiment has a configuration in which a plurality of single battery layers 16 are stacked and electrically connected in series. Further, for the purpose of preventing liquid junction due to leakage of the electrolyte from the electrolyte layer 13, a seal portion (insulating portion) 25 is disposed on the outer peripheral portion of the unit cell layer 16. The positive electrode active material layer 15 is formed on only one side of the positive electrode outermost layer current collector 23 a located in the outermost layer of the power generation element 17. The negative electrode active material layer 12 is formed only on one side of the negative electrode side outermost current collector 23b located in the outermost layer of the power generation element 17. However, the positive electrode active material layer 15 may be formed on both surfaces of the outermost layer current collector 23a on the positive electrode side. Similarly, the negative electrode active material layer 12 may be formed on both surfaces of the outermost current collector 23b on the negative electrode side.

さらに、図２に示す直列積層型電池１０ｂでは、正極側の最外層集電体２３ａに隣接するように正極集電板１９が配置され、これが延長されて電池外装材であるラミネートフィルム２２から導出している。一方、負極側の最外層集電体２３ｂに隣接するように負極集電板１８が配置され、同様にこれが延長されて電池の外装であるラミネートフィルム２２から導出している。   Further, in the series laminated battery 10b shown in FIG. 2, the positive electrode current collector plate 19 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 23a on the positive electrode side, and this is extended and led out from the laminate film 22 which is a battery exterior material. doing. On the other hand, the negative electrode current collector plate 18 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 23b on the negative electrode side, and similarly, this is extended and led out from the laminate film 22 which is an exterior of the battery.

図２に示す直列積層型電池１０ｂにおいては、通常、各単電池層１６の周囲に絶縁部２５が設けられる。この絶縁部２５は、電池内で隣り合う集電体２３どうしが接触したり、発電要素１７における単電池層１６の端部の僅かな不揃いなどに起因する短絡が起こったりするのを防止する目的で設けられる。かような絶縁部２５の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質の直列積層型電池１０ｂが提供されうる。   In the series stacked battery 10 b shown in FIG. 2, the insulating portion 25 is usually provided around each single cell layer 16. The insulating portion 25 is intended to prevent the adjacent current collectors 23 in the battery from contacting each other and the occurrence of a short circuit due to a slight irregularity of the end portions of the unit cell layer 16 in the power generation element 17. Is provided. By installing such an insulating portion 25, long-term reliability and safety can be ensured, and a high-quality series stacked battery 10b can be provided.

なお、単電池層１６の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、直列積層型電池１０ｂでは、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、単電池層１６の積層回数を少なくしてもよい。直列積層型電池１０ｂでも、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止する必要がある。よって、発電要素１７を電池外装材であるラミネートフィルム２２に減圧封入し、正極集電板１９および負極集電板１８をラミネートフィルム２２の外部に取り出した構造とするのがよい。   Note that the number of stacks of the unit cell layers 16 is adjusted according to a desired voltage. Further, in the serially stacked battery 10b, the number of times the single battery layers 16 are stacked may be reduced if a sufficient output can be ensured even if the battery is made as thin as possible. Even in the case of the serially stacked battery 10b, it is necessary to prevent external impact and environmental degradation during use. Therefore, the power generation element 17 is preferably sealed in a laminate film 22 that is a battery exterior material, and the positive electrode current collector plate 19 and the negative electrode current collector plate 18 are taken out of the laminate film 22.

上記で説明したリチウムイオン二次電池は、固体電解質に特徴を有する。以下、当該固体電解質を含めた電池の主要な構成部材について、さらに詳細に説明する。   The lithium ion secondary battery described above is characterized by a solid electrolyte. Hereinafter, the main components of the battery including the solid electrolyte will be described in more detail.

［正極］
正極は、負極とともにリチウムイオンの授受により電気エネルギーを生み出す機能を有する。正極は、集電体および正極活物質層を必須に含み、集電体の表面に正極活物質層が形成されてなる。 [Positive electrode]
The positive electrode has a function of generating electrical energy by transferring lithium ions together with the negative electrode. The positive electrode essentially includes a current collector and a positive electrode active material layer, and the positive electrode active material layer is formed on the surface of the current collector.

（集電体）
集電体は導電性材料から構成され、その一方の面または両面に正極活物質層が配置される。集電体を構成する材料に特に制限はなく、例えば、金属や、導電性高分子材料または非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された導電性を有する樹脂が採用されうる。 (Current collector)
The current collector is made of a conductive material, and a positive electrode active material layer is disposed on one side or both sides thereof. There is no particular limitation on the material constituting the current collector, and for example, a conductive resin in which a conductive filler is added to a metal or a conductive polymer material or a non-conductive polymer material may be employed.

金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン、銅などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。これらのうち、導電性や電池作動電位の観点からは、アルミニウム、ステンレス鋼、または銅を用いることが好ましい。   Examples of the metal include aluminum, nickel, iron, stainless steel (SUS), titanium, and copper. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil by which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Of these, aluminum, stainless steel, or copper is preferably used from the viewpoint of conductivity and battery operating potential.

また、導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、およびポリオキサジアゾールなどが挙げられる。かような導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、製造工程の容易化または集電体の軽量化の点において有利である。   Examples of the conductive polymer material include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxadiazole. Since such a conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of facilitating the manufacturing process or reducing the weight of the current collector.

非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ；高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ））、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、およびポリスチレン（ＰＳ）などが挙げられる。かような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性または耐溶媒性を有しうる。   Examples of non-conductive polymer materials include polyethylene (PE; high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE)), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide ( PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), Examples include polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), and polystyrene (PS). Such a non-conductive polymer material may have excellent potential resistance or solvent resistance.

上記の導電性高分子材料または非導電性高分子材料には、必要に応じて導電性フィラーが添加されうる。特に、集電体の基材となる樹脂が非導電性高分子のみからなる場合は、樹脂に導電性を付与するために必然的に導電性フィラーが必須となる。導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性、またはリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属および導電性カーボンなどが挙げられる。金属としては、特に制限されないが、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、およびＫからなる群から選択される少なくとも１種の金属もしくはこれらの金属を含む合金または金属酸化物を含むことが好ましい。また、導電性カーボンとしては、特に制限されないが、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、およびフラーレンからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。導電性フィラーの添加量は、集電体に十分な導電性を付与できる量であれば特に制限はなく、一般的には、５〜３５質量％程度である。   A conductive filler may be added to the conductive polymer material or the non-conductive polymer material as necessary. In particular, when the resin used as the base material of the current collector is made of only a non-conductive polymer, a conductive filler is inevitably necessary to impart conductivity to the resin. The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a substance having conductivity. For example, metals, conductive carbon, etc. are mentioned as a material excellent in electroconductivity, electric potential resistance, or lithium ion barrier | blocking property. The metal is not particularly limited, but at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K, or these metals. It is preferable to include an alloy or metal oxide. Further, the conductive carbon is not particularly limited, but is at least one selected from the group consisting of acetylene black, vulcan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanoballoon, and fullerene. Preferably it contains seeds. The amount of the conductive filler added is not particularly limited as long as it is an amount capable of imparting sufficient conductivity to the current collector, and is generally about 5 to 35% by mass.

集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はないが、通常は１〜１００μｍ程度である。   The size of the current collector is determined according to the intended use of the battery. For example, if it is used for a large battery that requires a high energy density, a current collector having a large area is used. Although there is no restriction | limiting in particular also about the thickness of a collector, Usually, it is about 1-100 micrometers.

（正極活物質層）
正極活物質層は、活物質と導電助剤とを必須に含み、この活物質と導電助剤との間のゼータ（ζ）電位が所定の範囲にあることを特徴とするものである。前記正極活物質層は、活物質と導電助剤の他に、バインダ、電解質（ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など）、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含んでもよい。 (Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer essentially includes an active material and a conductive additive, and a zeta (ζ) potential between the active material and the conductive additive is in a predetermined range. In addition to the active material and the conductive auxiliary agent, the positive electrode active material layer includes other additives such as a binder, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolyte, etc.), and a lithium salt for increasing ion conductivity. Further, it may be included.

＜正極活物質＞
正極活物質は、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸蔵できる組成を有する。正極活物質としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ２およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム遷移金属複合酸化物、リン酸鉄リチウム等のリチウム遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、２種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム遷移金属複合酸化物またはリチウム遷移金属リン酸化合物が、正極活物質として用いられる。さらに、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ２およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの（以下、単に「ＮＭＣ複合酸化物」とも称する）も用いられうる。ＮＭＣ複合酸化物は、リチウム原子層と遷移金属（Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏが秩序正しく配置）原子層とが酸素原子層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を持ち、遷移金属Ｍの１原子あたり１個のＬｉ原子が含まれ、取り出せるＬｉ量が、スピネル系リチウムマンガン酸化物の２倍、つまり供給能力が２倍になり、高い容量を持つことができる。 <Positive electrode active material>
The positive electrode active material has a composition capable of releasing lithium ions during charging and occluding lithium ions during discharging. Examples of the positive electrode active material include lithium transition such as LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li (Ni—Mn—Co) O 2, and a part of these transition metals substituted with other elements. Examples thereof include metal composite oxides, lithium transition metal phosphate compounds such as lithium iron phosphate, and lithium-transition metal sulfate compounds. In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination. Preferably, from the viewpoint of capacity and output characteristics, a lithium transition metal composite oxide or a lithium transition metal phosphate compound is used as the positive electrode active material. Furthermore, Li (Ni—Mn—Co) O 2 and those obtained by replacing a part of these transition metals with other elements (hereinafter also simply referred to as “NMC composite oxide”) can be used. The NMC composite oxide has a layered crystal structure in which a lithium atomic layer and a transition metal (Mn, Ni, and Co are arranged in order) are stacked alternately via an oxygen atomic layer. One Li atom is contained, and the amount of Li that can be taken out is twice that of the spinel lithium manganese oxide, that is, the supply capacity is doubled, so that a high capacity can be obtained.

ＮＭＣ複合酸化物は、上述したように、遷移金属元素の一部が他の金属元素により置換されている複合酸化物も含む。その場合の他の元素としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｙ、Ｓｎ、Ｖ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎなどが挙げられ、好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒであり、より好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒであり、サイクル特性向上の観点から、さらに好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒである。   As described above, the NMC composite oxide includes a composite oxide in which a part of the transition metal element is substituted with another metal element. Other elements in that case include Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, Cr, Fe, B, Ga, In, Si, Mo, Y, Sn, V, Cu , Ag, Zn, etc., preferably Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, Cr, more preferably Ti, Zr, P, Al, Mg, From the viewpoint of improving cycle characteristics, Ti, Zr, Al, Mg, and Cr are more preferable.

ＮＭＣ複合酸化物は、理論放電容量が高いことから、好ましくは、一般式（１）：ＬｉａＮｉｂＭｎｃＣｏｄＭｘＯ２（但し、式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘは、０．９≦ａ≦１．２、０＜ｂ＜１、０＜ｃ≦０．５、０＜ｄ≦０．５、０≦ｘ≦０．３、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１を満たす。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒから選ばれる元素で少なくとも１種類である）で表される組成を有する。ここで、ａは、Ｌｉの原子比を表し、ｂは、Ｎｉの原子比を表し、ｃは、Ｍｎの原子比を表し、ｄは、Ｃｏの原子比を表し、ｘは、Ｍの原子比を表す。サイクル特性の観点からは、一般式（１）において、０．４≦ｂ≦０．６であることが好ましい。なお、各元素の組成は、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析法により測定できる。 Since the NMC composite oxide has a high theoretical discharge capacity, it is preferable that the general formula (1): Li a Ni b Mn c Co d M x O 2 (where a, b, c, d, x Satisfies 0.9 ≦ a ≦ 1.2, 0 <b <1, 0 <c ≦ 0.5, 0 <d ≦ 0.5, 0 ≦ x ≦ 0.3, and b + c + d = 1. And at least one element selected from Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, and Cr. Here, a represents the atomic ratio of Li, b represents the atomic ratio of Ni, c represents the atomic ratio of Mn, d represents the atomic ratio of Co, and x represents the atomic ratio of M. Represents. From the viewpoint of cycle characteristics, it is preferable that 0.4 ≦ b ≦ 0.6 in the general formula (1). The composition of each element can be measured by, for example, inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry.

一般に、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）およびマンガン（Ｍｎ）は、材料の純度向上および電子伝導性向上という観点から、容量および出力特性に寄与することが知られている。Ｔｉ等は、結晶格子中の遷移金属を一部置換するものである。サイクル特性の観点からは、遷移元素の一部が他の金属元素により置換されていることが好ましく、特に一般式（１）において０＜ｘ≦０．３であることが好ましい。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、ＳｒおよびＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種が固溶することにより結晶構造が安定化されるため、その結果、充放電を繰り返しても電池の容量低下が防止でき、優れたサイクル特性が実現し得ると考えられる。   In general, nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn) are known to contribute to capacity and output characteristics from the viewpoint of improving the purity of materials and improving electronic conductivity. Ti or the like partially replaces the transition metal in the crystal lattice. From the viewpoint of cycle characteristics, it is preferable that a part of the transition element is substituted with another metal element, and it is particularly preferable that 0 <x ≦ 0.3 in the general formula (1). Since at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, and Cr is dissolved, the crystal structure is stabilized. It is considered that the battery capacity can be prevented from decreasing even if the above is repeated, and that excellent cycle characteristics can be realized.

より好ましい実施形態としては、一般式（１）において、ｂ、ｃおよびｄが、０．４４≦ｂ≦０．５１、０．２７≦ｃ≦０．３１、０．１９≦ｄ≦０．２６であることが、容量と耐久性とのバランスに優れる点で好ましい。   As a more preferable embodiment, in the general formula (1), b, c and d are 0.44 ≦ b ≦ 0.51, 0.27 ≦ c ≦ 0.31, 0.19 ≦ d ≦ 0.26. It is preferable that it is excellent in balance between capacity and durability.

なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。   Of course, positive electrode active materials other than those described above may be used.

正極活物質層に含まれるそれぞれの活物質の平均粒子径は特に制限されないが、高出力化の観点からは、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１〜３０μｍである。さらに好ましくは１０〜３０μｍであり、大面積電極を取扱う高出力（低抵抗）で高容量な電池とする上で望ましい。   The average particle diameter of each active material contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 30 μm from the viewpoint of increasing output. More preferably, the thickness is 10 to 30 μm, which is desirable for a high output (low resistance) and high capacity battery that handles a large area electrode.

＜導電助剤＞
導電助剤は、活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、特に制限されないが、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、グラファイト等のカーボン粉末や、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ；登録商標）等の種々の炭素繊維、膨張黒鉛などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。 <Conductive aid>
The conductive auxiliary agent is an additive blended to improve the conductivity of the active material layer. Although it does not restrict | limit especially as a conductive support agent, Carbon powder, such as acetylene black, Ketjen black, furnace black, carbon powder, such as channel black, thermal black, a graphite, vapor growth carbon fiber (VGCF; registered trademark), etc. Various carbon fibers, carbon materials such as expanded graphite. When the active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.

正極活物質層中に含まれる導電助剤の含有量は、活物質の導電性を向上させることができる量であれば特に限定されるものではなく、正極活物質層に対して、好ましくは０．５〜１５質量％の範囲である。より好ましくは１〜１０質量％であり、さらに好ましくは２〜８質量％であり、特に好ましくは３〜７質量％の範囲である。   The content of the conductive additive contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is an amount that can improve the conductivity of the active material, and is preferably 0 with respect to the positive electrode active material layer. It is the range of 5-15 mass%. More preferably, it is 1-10 mass%, More preferably, it is 2-8 mass%, Most preferably, it is the range of 3-7 mass%.

正極活物質層は、上記活物質および導電助剤のほかに、必要に応じて、バインダ、電解質（ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など）、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含みうる。   In addition to the active material and the conductive auxiliary agent, the positive electrode active material layer includes a binder, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolytic solution, etc.), a lithium salt for increasing ion conductivity, and the like as necessary. Other additives may further be included.

＜バインダ＞
バインダは、活物質層中の構成部材同士または活物質層と集電体とを結着させて電極構造を維持する目的で添加される。正極活物質層に用いられるバインダとしては、特に限定されないが、例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびその塩、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ化ビニリデン系共重合体（変性ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのバインダは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。 <Binder>
The binder is added for the purpose of maintaining the electrode structure by binding the constituent members in the active material layer or the active material layer and the current collector. Although it does not specifically limit as a binder used for a positive electrode active material layer, For example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC) and its salts, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber (SBR) ), Isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof, styrene / isoprene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof Thermoplastic polymers such as products, polyvinylidene fluoride (PVdF), vinylidene fluoride copolymer (modified PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene Rene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene- Fluoropolymers such as chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) and polyvinyl fluoride (PVF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene fluororubber (VDF-HFP fluoropolymer), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetra Fluoroethylene fluoro rubber (VDF-HFP-TFE fluoro rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluoro rubber (VDF-PFP fluoro rubber), vinylidene fluoride-pe Tafluoropropylene-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFP-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFMVE-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride -Vinylidene fluoride-based fluororubber such as chlorotrifluoroethylene-based fluororubber (VDF-CTFE-based fluororubber), epoxy resin and the like. These binders may be used independently and may use 2 or more types together.

正極活物質層中に含まれるバインダの含有量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、正極活物質層に対して、好ましくは０〜３０質量％である。より好ましくは０．５〜１５質量％であり、さらに好ましくは１〜１０質量％であり、よりさらに好ましくは２〜８質量％であり、特に好ましくは３〜７質量％である。親水性の変性ＰＶｄＦ等のバインダ（有機溶媒系バインダ）は、その含有量を増加させることによって吸液速度が上がるが、エネルギー密度の観点では不利になる。また、多すぎるバインダ量は電池の抵抗を増加させてしまう。よって、正極活物質層中に含まれるバインダ量を上記範囲内とすることにより、活物質を効率よく結着することができ、本実施形態の効果をより一層高めることができる。   The content of the binder contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding the active material, but is preferably 0 to 30 mass with respect to the positive electrode active material layer. %. More preferably, it is 0.5-15 mass%, More preferably, it is 1-10 mass%, More preferably, it is 2-8 mass%, Most preferably, it is 3-7 mass%. The binder (organic solvent-based binder) such as hydrophilic modified PVdF increases the liquid absorption speed by increasing its content, but it is disadvantageous in terms of energy density. Also, an excessive amount of binder increases battery resistance. Therefore, by making the amount of the binder contained in the positive electrode active material layer within the above range, the active material can be bound efficiently, and the effect of this embodiment can be further enhanced.

＜リチウム塩＞
電解質塩（リチウム塩）としては、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等が挙げられる。 <Lithium salt>
Examples of the electrolyte salt (lithium salt) include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like.

＜イオン伝導性ポリマー＞
イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系およびポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）系のポリマーが挙げられる。 <Ion conductive polymer>
Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.

また、正極活物質層の空孔率は好ましくは２０〜３０％、より好ましくは２２〜２８％、さらに好ましくは２３〜２５％である。上記範囲内であれば、活物質層内への電解液の吸液速度が向上し、活物質層内のイオン伝導性が向上する。また十分なエネルギー密度を確保することができ、サイクル耐久性の向上にもつながる。   The porosity of the positive electrode active material layer is preferably 20 to 30%, more preferably 22 to 28%, and still more preferably 23 to 25%. If it is in the said range, the liquid absorption speed | rate of the electrolyte solution in an active material layer will improve, and the ionic conductivity in an active material layer will improve. In addition, a sufficient energy density can be secured, leading to an improvement in cycle durability.

正極活物質層および後述する負極活物質層中に含まれる成分の配合比は、特に規定していないものについては、限定されるものではなく、これらの配合量（配合比）は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。   The compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer to be described later is not particularly limited as long as it is not specified. It can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about the secondary battery.

正極活物質層および後述する負極活物質層の厚さについては、特に制限はなく、電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、各活物質層の厚さは、２〜１００μｍ程度である。   The thicknesses of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer described later are not particularly limited, and conventionally known knowledge about the battery can be appropriately referred to. For example, the thickness of each active material layer is about 2 to 100 μm.

正極（正極活物質層）は、通常のスラリーを塗布（コーティング）する方法のほか、混練法、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング法および溶射法のいずれかの方法によって形成することができる。   The positive electrode (positive electrode active material layer) can be applied by any one of a kneading method, a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, a PVD method, an ion plating method, and a thermal spraying method in addition to a method of applying (coating) a normal slurry. Can be formed.

［負極］
負極は、正極とともにリチウムイオンの授受により電気エネルギーを生み出す機能を有する。負極は、集電体および負極活物質層を必須に含み、集電体の表面に負極活物質層が形成されてなる。 [Negative electrode]
The negative electrode has a function of generating electrical energy by transferring lithium ions together with the positive electrode. The negative electrode essentially includes a current collector and a negative electrode active material layer, and the negative electrode active material layer is formed on the surface of the current collector.

（集電体）
負極に用いられうる集電体は、正極に用いられうる集電体と同様であるため、ここでは説明を省略する。 (Current collector)
Since the current collector that can be used for the negative electrode is the same as the current collector that can be used for the positive electrode, description thereof is omitted here.

（負極活物質層）
負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質層は、導電助剤、バインダ等の添加剤をさらに含んでもよい。 (Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material layer may further contain additives such as a conductive additive and a binder.

＜負極活物質＞
負極活物質は、放電時にリチウムイオンを脱離し、充電時にリチウムイオンを吸蔵できる組成を有する。負極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵脱離することができるものであれば特に制限されない。負極活物質の例としては、ＳｉやＳｎなどの金属、あるいはＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、もしくはＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｎＯ２などの金属酸化物、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２もしくはＬｉ７ＭｎＮなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物、Ｌｉ−Ｐｂ系合金、Ｌｉ−Ａｌ系合金、Ｌｉ、または炭素粉末、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、もしくはハードカーボンなどの炭素材料などが好ましく挙げられる。このうち、リチウムと合金化する元素を用いることにより、従来の炭素系材料に比べて高いエネルギー密度を有する高容量および優れた出力特性の電池を得ることが可能となる。上記負極活物質は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。上記のリチウムと合金化する元素としては、以下に制限されることはないが、具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｈ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｇａ、Ｔｌ、Ｃ、Ｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｌ等が挙げられる。 <Negative electrode active material>
The negative electrode active material has a composition that can desorb lithium ions during discharge and occlude lithium ions during charging. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly absorb and desorb lithium. Examples of the negative electrode active material include metals such as Si and Sn, or metal oxides such as TiO, Ti 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SiO, SnO 2 , Li 4 Ti 5 O 12, or Li 7 MnN. Composite oxides of lithium and transition metals such as Li-Pb alloy, Li-Al alloy, Li, or carbon powder, graphite (natural graphite, artificial graphite), carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft Carbon materials such as carbon or hard carbon are preferred. Among these, by using an element that forms an alloy with lithium, it becomes possible to obtain a battery having a high capacity and an excellent output characteristic having a higher energy density than that of a conventional carbon-based material. The negative electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more. The element alloying with lithium is not limited to the following, but specifically, Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, H, Ca, Sr, Ba, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Cd, Hg, Ga, Tl, C, N, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Cl, and the like.

上記負極活物質のうち、炭素材料、ならびに／またはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｉｎ、およびＺｎからなる群より選択される少なくとも１種以上の元素を含むことが好ましく、炭素材料、Ｓｉ、またはＳｎの元素を含むことがより好ましく、炭素材料またはＳｉを用いることが特に好ましい。   Among the negative electrode active materials, it is preferable to include a carbon material and / or at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn. Or Sn is more preferable, and it is particularly preferable to use a carbon material or Si.

また、負極活物質は、リチウム、炭素、アルミニウム、スズ、亜鉛、ニッケル、銅、チタン、バナジウムおよびマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含むシリコン化合物、シリコンを主成分として含有する純シリコン、ならびにホウ素、リン、およびアンチモンからなる群より選択される少なくとも１種のドーパントを含有する半導体シリコンからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。   The negative electrode active material includes a silicon compound containing at least one element selected from the group consisting of lithium, carbon, aluminum, tin, zinc, nickel, copper, titanium, vanadium and magnesium; It is preferably at least one selected from the group consisting of silicon and semiconductor silicon containing at least one dopant selected from the group consisting of boron, phosphorus, and antimony.

前記炭素材料としては、リチウム対比放電電位が低い炭素質粒子が好ましく、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、天然黒鉛と人造黒鉛とのブレンド、天然黒鉛に非晶質炭素をコートした材料、ソフトカーボン、ハードカーボン等を使用し得る。炭素質粒子の形状は、特に制限されず、塊状、球状、繊維状等のいずれの形状であってもよいが、鱗片状ではないことが好ましく、球状、塊状であることが好ましい。鱗片状でないものは、性能および耐久性の観点から好ましい。   As the carbon material, carbonaceous particles having a low lithium relative discharge potential are preferable, for example, natural graphite, artificial graphite, blends of natural graphite and artificial graphite, materials obtained by coating natural graphite with amorphous carbon, soft carbon, Hard carbon or the like can be used. The shape of the carbonaceous particles is not particularly limited and may be any shape such as a lump shape, a sphere shape, and a fiber shape, but is preferably not a scale shape, and preferably a sphere shape and a lump shape. Those that are not scaly are preferred from the viewpoints of performance and durability.

また、炭素質粒子は、その表面を非晶質炭素で被覆したものが好ましい。その際、非晶質炭素は、炭素質粒子の全表面を被覆していることがより好ましいが、一部の表面のみの被覆であってもよい。炭素質粒子の表面が非晶質炭素で被覆されていることにより、電池の充放電時に、黒鉛と電解液とが反応することを防止できる。黒鉛粒子の表面に非晶質炭素を被覆する方法としては、特に制限はない。例えば、非晶質炭素を溶媒に溶解、または分散させた混合溶液に核となる炭素質粒子（粉末）を分散・混合した後、溶媒を除去する湿式方式が挙げられる。他にも、炭素質粒子と非晶質炭素を固体同士で混合し、その混合物に力学エネルギーを加え非晶質炭素を被覆する乾式方式、ＣＶＤ法などの気相法等が挙げられる。炭素質粒子が非晶質炭素で被覆されていることは、レーザー分光法などの方法により確認することができる。   The carbonaceous particles are preferably those whose surfaces are coated with amorphous carbon. At that time, it is more preferable that the amorphous carbon covers the entire surface of the carbonaceous particles, but it may be a coating of only a part of the surface. By covering the surfaces of the carbonaceous particles with amorphous carbon, it is possible to prevent the graphite and the electrolytic solution from reacting during charging and discharging of the battery. The method for coating the surface of the graphite particles with amorphous carbon is not particularly limited. For example, there is a wet method in which carbonaceous particles (powder) serving as nuclei are dispersed and mixed in a mixed solution in which amorphous carbon is dissolved or dispersed in a solvent, and then the solvent is removed. Other examples include a dry method in which carbonaceous particles and amorphous carbon are mixed with each other, and mechanical energy is added to the mixture to coat the amorphous carbon, and a vapor phase method such as a CVD method. Whether the carbonaceous particles are coated with amorphous carbon can be confirmed by a method such as laser spectroscopy.

負極活物質のＢＥＴ比表面積は、０．８〜１．５ｍ２／ｇであることが好ましい。比表面積が前記範囲にあれば、非水電解質二次電池のサイクル特性が向上しうる。また、負極活物質のタップ密度は、０．９〜１．２ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。タップ密度が上記範囲であると、エネルギー密度の観点から好ましい。 The BET specific surface area of the negative electrode active material is preferably 0.8 to 1.5 m 2 / g. If the specific surface area is in the above range, the cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be improved. Moreover, it is preferable that the tap density of a negative electrode active material is 0.9-1.2 g / cm < 3 >. It is preferable from the viewpoint of energy density that the tap density is in the above range.

負極活物質の平均粒径は、特に制限されないが、負極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、１〜１００μｍであることが好ましく、１〜３０μｍであることがより好ましい。   The average particle size of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm and more preferably 1 to 30 μm from the viewpoint of high capacity, reactivity, and cycle durability of the negative electrode active material. preferable.

負極活物質層は、必要に応じて、バインダ、導電助剤、電解質（ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など）、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。   The negative electrode active material layer further includes, as necessary, other additives such as a binder, a conductive auxiliary agent, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolytic solution, etc.), and a lithium salt for improving ion conductivity. .

＜導電助剤＞
負極活物質層に用いられうる導電助剤は、正極活物質層に用いられうる導電助剤と同様である。即ち、導電助剤とは、負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。 <Conductive aid>
The conductive auxiliary agent that can be used for the negative electrode active material layer is the same as the conductive auxiliary agent that can be used for the positive electrode active material layer. That is, the conductive auxiliary agent refers to an additive blended to improve the conductivity of the negative electrode active material layer. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon materials such as carbon black such as acetylene black, graphite, and carbon fiber. When the active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.

＜バインダ＞
負極活物質層に用いられうるバインダは、正極活物質層に用いられうるバインダと同様のものを用いることができる。即ち、活物質層中の構成部材同士または活物質層と集電体とを結着させて電極構造を維持する目的で添加される。負極活物質層に用いられるバインダとしては、特に限定されないが、例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびその塩、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ化ビニリデン系共重合体（変性ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのバインダは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。 <Binder>
As the binder that can be used for the negative electrode active material layer, the same binder as that used for the positive electrode active material layer can be used. That is, it is added for the purpose of maintaining the electrode structure by binding the constituent members in the active material layer or the active material layer and the current collector. Although it does not specifically limit as a binder used for a negative electrode active material layer, For example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC) and its salts, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber (SBR) ), Isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof, styrene / isoprene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof Thermoplastic polymers such as products, polyvinylidene fluoride (PVdF), vinylidene fluoride copolymer (modified PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene Rene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene- Fluoropolymers such as chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) and polyvinyl fluoride (PVF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene fluororubber (VDF-HFP fluoropolymer), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetra Fluoroethylene fluoro rubber (VDF-HFP-TFE fluoro rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluoro rubber (VDF-PFP fluoro rubber), vinylidene fluoride-pe Tafluoropropylene-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFP-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFMVE-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride -Vinylidene fluoride-based fluororubber such as chlorotrifluoroethylene-based fluororubber (VDF-CTFE-based fluororubber), epoxy resin and the like. These binders may be used independently and may use 2 or more types together.

負極活物質層中に含まれるバインダの含有量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは負極活物質層に対して、０〜３０質量％である。より好ましくは０．５〜１５質量％であり、さらに好ましくは１〜１０質量％であり、よりさらに好ましくは２〜８質量％、特に好ましくは３〜７質量％の範囲である。親水性の変性ＰＶｄＦ等のバインダ（有機溶媒系バインダ）は、その含有量を増加させることによって吸液速度が上がるが、エネルギー密度の観点では不利になる場合がある。また、多すぎるバインダ量は電池の抵抗を増加させてしまう虞がある。よって、負極活物質層中に含まれるバインダ量を上記範囲内とすることにより、活物質を効率よく結着することができ、本実施形態の効果をより一層高めることができる。   The content of the binder contained in the negative electrode active material layer is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding the active material, but preferably 0 to 30 mass with respect to the negative electrode active material layer. %. More preferably, it is 0.5-15 mass%, More preferably, it is 1-10 mass%, More preferably, it is 2-8 mass%, Most preferably, it is the range of 3-7 mass%. A binder (organic solvent-based binder) such as hydrophilic modified PVdF increases the liquid absorption speed by increasing its content, but it may be disadvantageous in terms of energy density. Also, an excessive amount of binder may increase the resistance of the battery. Therefore, by making the amount of the binder contained in the negative electrode active material layer within the above range, the active material can be bound efficiently, and the effect of this embodiment can be further enhanced.

さらに、負極活物質層は、水系バインダを含んでいてもよい。水系バインダは、原料としての水の調達が容易であることに加え、乾燥時に発生するのは水蒸気であるため、製造ラインへの設備投資が大幅に抑制でき、環境負荷の低減を図ることができるという利点がある。また、活物質を結着する結着力も高く、負極活物質層中のバインダの質量比を低減でき、その分、活物質の質量比を高めることができる。   Furthermore, the negative electrode active material layer may contain an aqueous binder. In addition to the easy procurement of water as a raw material, water-based binders can be greatly reduced in capital investment on the production line and can reduce the environmental burden because water is generated during drying. There is an advantage. Further, the binding force for binding the active material is high, and the mass ratio of the binder in the negative electrode active material layer can be reduced, and the mass ratio of the active material can be increased accordingly.

水系バインダとは水を溶媒または分散媒体とするバインダをいい、具体的には熱可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマー、水溶性高分子など、またはこれらの混合物が該当する。ここで、水を分散媒体とするバインダとは、ラテックスまたはエマルジョンと表現される全てを含み、水と乳化または水に懸濁したポリマーを指し、例えば自己乳化するような系で乳化重合したポリマーラテックス類が挙げられる。   The water-based binder refers to a binder using water as a solvent or a dispersion medium, and specifically includes a thermoplastic resin, a polymer having rubber elasticity, a water-soluble polymer, or a mixture thereof. Here, the binder containing water as a dispersion medium refers to a polymer that includes all expressed as a latex or an emulsion and is emulsified or suspended in water. Kind.

水系バインダとしては、具体的にはスチレン系高分子（スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル共重合体等）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエンゴム、（メタ）アクリル系高分子（ポリエチルアクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルアクリレート、ポリメチルメタクリレート（メタクリル酸メチルゴム）、ポリプロピルメタクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリイソプロピルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリヘキシルメタクリレート、ポリエチルヘキシルアクリレート、ポリエチルヘキシルメタクリレート、ポリラウリルアクリレート、ポリラウリルメタクリレート等）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブタジエン、ブチルゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエピクロルヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリビニルピリジン、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂；ポリビニルアルコール（平均重合度は、好適には２００〜４０００、より好適には、１０００〜３０００、ケン化度は好適には８０モル％以上、より好適には９０モル％以上）およびその変性体（エチレン／酢酸ビニル＝２／９８〜３０／７０モル比の共重合体の酢酸ビニル単位のうちの１〜８０モル％ケン化物、ポリビニルアルコールの１〜５０モル％部分アセタール化物等）、デンプンおよびその変性体（酸化デンプン、リン酸エステル化デンプン、カチオン化デンプン等）、セルロース誘導体（カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩等）、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸（塩）、ポリエチレングリコール、（メタ）アクリルアミドおよび／または（メタ）アクリル酸塩の共重合体［（メタ）アクリルアミド重合体、（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリル酸塩共重合体、（メタ）アクリル酸アルキル（炭素数１〜４）エステル−（メタ）アクリル酸塩共重合体など］、スチレン−マレイン酸塩共重合体、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性体、ホルマリン縮合型樹脂（尿素−ホルマリン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂等）、ポリアミドポリアミンもしくはジアルキルアミン−エピクロルヒドリン共重合体、ポリエチレンイミン、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白、並びにマンナンガラクタン誘導体等の水溶性高分子などが挙げられる。これらの水系バインダは１種単独で用いてもよいし、２種以上併用して用いてもよい。   Specific examples of water-based binders include styrene polymers (styrene-butadiene rubber, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-acrylic copolymer, etc.), acrylonitrile-butadiene rubber, methyl methacrylate-butadiene rubber, ) Acrylic polymers (polyethyl acrylate, polyethyl methacrylate, polypropyl acrylate, polymethyl methacrylate (methyl methacrylate rubber), polypropyl methacrylate, polyisopropyl acrylate, polyisopropyl methacrylate, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhexyl acrylate , Polyhexyl methacrylate, polyethylhexyl acrylate, polyethylhexyl methacrylate, polylauryl acrylate, polylauryl methacrylate Rate), polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polybutadiene, butyl rubber, fluororubber, polyethylene oxide, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polyacrylonitrile, polystyrene, ethylene-propylene-diene copolymer , Polyvinyl pyridine, chlorosulfonated polyethylene, polyester resin, phenol resin, epoxy resin; polyvinyl alcohol (average polymerization degree is preferably 200 to 4000, more preferably 1000 to 3000, and saponification degree is preferably 80. Mol% or more, more preferably 90 mol% or more) and a modified product thereof (saponified product of 1 to 80 mol% of vinyl acetate units of a copolymer of ethylene / vinyl acetate = 2/98 to 30/70 mol ratio) , Poly Nyl alcohol 1-50 mol% partially acetalized product), starch and modified products thereof (oxidized starch, phosphate esterified starch, cationized starch, etc.), cellulose derivatives (carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, And their salts), polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid (salt), polyethylene glycol, (meth) acrylamide and / or (meth) acrylate copolymer [(meth) acrylamide polymer, (meth) acrylamide- (Meth) acrylate copolymer, alkyl (meth) acrylate (1 to 4 carbon atoms) ester- (meth) acrylate copolymer, etc.], styrene-maleate copolymer, polyacrylamide Mannich Denatured body, Formalin condensation type resin (urea-formalin resin, melamine-formalin resin, etc.), polyamide polyamine or dialkylamine-epichlorohydrin copolymer, polyethyleneimine, casein, soy protein, synthetic protein, and water-soluble polymers such as mannangalactan derivatives Is mentioned. These aqueous binders may be used alone or in combination of two or more.

上記水系バインダは、結着性の観点から、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエンゴム、およびメタクリル酸メチルゴムからなる群から選択される少なくとも１つのゴム系バインダを含むことが好ましい。さらに、結着性が良好であることから、水系バインダはスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含むことが好ましい。また、本実施形態では、結着性に優れる反面、電解液の含浸が進みにくいＳＢＲを含むバインダを用いた負極を使用する場合でも、上記した正極、負極活物質層の吸液速度の比を適切な範囲（即ち、上記Ｔｃ／Ｔａ＝０．６〜１．３の範囲）にすることで、含浸が適切に進行する。その結果、初回充電工程での表面皮膜形成が均一に行われ、電池の抵抗が抑制でき、長期サイクル後の維持率も維持、向上できるなど十分な電池性能を発現できる点で特に優れている。   The water-based binder may include at least one rubber-based binder selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, methyl methacrylate-butadiene rubber, and methyl methacrylate rubber from the viewpoint of binding properties. preferable. Furthermore, since the binding property is good, the aqueous binder preferably contains styrene-butadiene rubber (SBR). Further, in this embodiment, the binding ratio of the positive electrode and the negative electrode active material layer described above is set even when a negative electrode using a binder containing SBR that is difficult to progress in impregnation with the electrolyte while being excellent in binding properties. The impregnation proceeds appropriately by setting it to an appropriate range (that is, the range of Tc / Ta = 0.6 to 1.3). As a result, surface film formation in the initial charging step is uniformly performed, battery resistance can be suppressed, and maintenance performance after a long-term cycle can be maintained and improved.

水系バインダとしてスチレン−ブタジエンゴムを用いる場合、塗工性向上の観点から、上記水溶性高分子を併用することが好ましい。スチレン−ブタジエンゴムと併用することが好適な水溶性高分子としては、ポリビニルアルコールおよびその変性体、デンプンおよびその変性体、セルロース誘導体（カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩等）、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸（塩）、またはポリエチレングリコールが挙げられる。中でも、バインダとして、スチレン−ブタジエンゴムと、カルボキシメチルセルロースとを組み合わせることが好ましい。スチレン−ブタジエンゴムと、水溶性高分子との含有質量比は、特に制限されるものではないが、スチレン−ブタジエンゴム：水溶性高分子＝１：０．２〜２が好ましく、１：０．５〜１であることがより好ましい。上記水溶性高分子は、水系バインダとは別に、増粘剤として分類される場合もある。この場合には、上記スチレン−ブタジエンゴム：水溶性高分子の混合比率は、水系バインダと増粘剤との混合比率と読み替えることができる。   When styrene-butadiene rubber is used as the aqueous binder, it is preferable to use the water-soluble polymer in combination from the viewpoint of improving the coatability. Water-soluble polymers suitable for use in combination with styrene-butadiene rubber include polyvinyl alcohol and modified products thereof, starch and modified products thereof, cellulose derivatives (carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose, hydroxyethylcellulose, and salts thereof, etc. ), Polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid (salt), or polyethylene glycol. Among them, it is preferable to combine styrene-butadiene rubber and carboxymethyl cellulose as a binder. The content mass ratio of the styrene-butadiene rubber and the water-soluble polymer is not particularly limited, but styrene-butadiene rubber: water-soluble polymer = 1: 0.2 to 2 is preferable, and 1: 0. More preferably, it is 5-1. The water-soluble polymer may be classified as a thickener separately from the aqueous binder. In this case, the mixing ratio of the styrene-butadiene rubber: water-soluble polymer can be read as the mixing ratio of the aqueous binder and the thickener.

水溶性高分子を増粘剤として分類した場合、当該水溶性高分子（ＣＭＣなど）の重量平均分子量は、好ましくは５０００〜１２０００００、より好ましくは６０００〜１１０００００、さらに好ましくは７０００〜１００００００の範囲である。水溶性高分子の重量平均分子量が５０００以上であれば、水系スラリーの粘度を適度に保つことができるなど、増粘剤を水に溶解した際に、水系スラリーの粘度を適度に保つことができる。その結果、負極の製造段階で増粘剤として有効に利用することができる点で有利である。水溶性高分子の重量平均分子量が１２０００００以下であれば、増粘剤を水等の水系溶媒に溶解した際にゲル状態となることなく、水系スラリーの粘度を適度に保つことができる。その結果、負極の製造段階で増粘剤として有効に利用することができる点で有利である。水溶性高分子の重量平均分子量の測定方法としては、例えば、金属−アミン錯体および／または金属−アルカリ錯体を含有する溶媒を移動相溶媒としたゲルパーミュエーションクロマトグラフィーを用いて水溶性高分子の分子量分布の測定を行なうことができる。かかる分子量分布から、水溶性高分子の重量平均分子量の分子量を算出することができる。なお、水溶性高分子の重量平均分子量の測定方法としては、上記方法に何ら制限されるものではなく、従来公知の方法により測定、算出することができる。   When the water-soluble polymer is classified as a thickener, the weight average molecular weight of the water-soluble polymer (CMC and the like) is preferably 5000 to 1200000, more preferably 6000 to 1100000, and still more preferably 7000 to 1000000. is there. If the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is 5000 or more, the viscosity of the aqueous slurry can be kept moderate when the thickener is dissolved in water, for example, the viscosity of the aqueous slurry can be kept moderate. . As a result, it is advantageous in that it can be effectively used as a thickener in the production stage of the negative electrode. If the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is 1200000 or less, the viscosity of the aqueous slurry can be kept moderate without becoming a gel state when the thickener is dissolved in an aqueous solvent such as water. As a result, it is advantageous in that it can be effectively used as a thickener in the production stage of the negative electrode. As a method for measuring the weight average molecular weight of the water-soluble polymer, for example, the water-soluble polymer is used by gel permeation chromatography using a solvent containing a metal-amine complex and / or a metal-alkali complex as a mobile phase solvent. The molecular weight distribution can be measured. From this molecular weight distribution, the molecular weight of the weight average molecular weight of the water-soluble polymer can be calculated. In addition, as a measuring method of the weight average molecular weight of water-soluble polymer, it does not restrict | limit at all to the said method, It can measure and calculate by a conventionally well-known method.

水溶性高分子を増粘剤として分類した場合、当該水溶性高分子の含有量は、負極活物質層の総量に対して、好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは０．５〜２質量％の範囲である。水溶性高分子の含有量が０．１質量％以上であれば、負極製造過程での増粘効果を十分に発現し、平坦で滑らかな表面の負極活物質層とすることができる。また、得られた負極の初回充電でのガス発生のみならず充放電効率の改善による容量の優れた負極を提供できる。また１０質量％以下であれば、優れた増粘効果により水系スラリーの粘度を適当に調整することができ、所望の負極活物質層とすることができる。また、得られた負極の初回充電でのガス発生のみならず充放電効率の改善による容量の優れた負極を提供できる。   When the water-soluble polymer is classified as a thickener, the content of the water-soluble polymer is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 0.5% based on the total amount of the negative electrode active material layer. The range is 2% by mass. When the content of the water-soluble polymer is 0.1% by mass or more, the thickening effect in the negative electrode production process is sufficiently exhibited, and the negative electrode active material layer having a flat and smooth surface can be obtained. Moreover, not only the gas generation by the first charge of the obtained negative electrode but the negative electrode excellent in capacity | capacitance by the improvement of charging / discharging efficiency can be provided. Moreover, if it is 10 mass% or less, the viscosity of a water-system slurry can be appropriately adjusted with the outstanding thickening effect, and it can be set as a desired negative electrode active material layer. Moreover, not only the gas generation by the first charge of the obtained negative electrode but the negative electrode excellent in capacity | capacitance by the improvement of charging / discharging efficiency can be provided.

負極活物質層に用いられるバインダのうち、水系バインダの含有量は８０〜１００質量％であることが好ましく、９０〜１００質量％であることがより好ましく、１００質量％であることがさらに好ましい。水系バインダ以外のバインダとしては、下記正極活物質層に用いられるバインダ（有機溶媒系バインダ）が挙げられる。   Of the binder used for the negative electrode active material layer, the content of the aqueous binder is preferably 80 to 100% by mass, more preferably 90 to 100% by mass, and even more preferably 100% by mass. Examples of the binder other than the water-based binder include binders (organic solvent-based binders) used in the following positive electrode active material layer.

負極活物質層中に含まれるバインダ量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは負極活物質層に対して、０．５〜１５質量％であり、より好ましくは１〜１０質量％であり、さらに好ましくは２〜５質量％である。   The amount of the binder contained in the negative electrode active material layer is not particularly limited as long as it can bind the active material, but it is preferably 0.5 to 15 mass with respect to the negative electrode active material layer. %, More preferably 1 to 10% by mass, and still more preferably 2 to 5% by mass.

また、水系バインダは結着力が高いことから、有機溶媒系バインダと比較して少量の添加で負極活物質層を形成できる。このことから、負極活物質層中に含まれる水系バインダの含有量は、負極活物質層に対して、好ましくは０．５〜１５質量％であり、より好ましくは１〜１０質量％であり、さらに好ましくは２〜５質量％である。負極活物質層中に含まれる水系バインダの含有量が上記範囲内であれば、集電体との界面に水系バインダが適量で存在することができる。そのため、上記した摩擦係数の範囲となり、外部より振動が入力されて活物質層がずれた際に凝集破壊を生じさせることなく、最適な密着性、耐剥離性、耐振動性を発現させることができる点で特に優れている。   Further, since the water-based binder has a high binding force, the negative electrode active material layer can be formed with a small amount of addition as compared with the organic solvent-based binder. From this, the content of the aqueous binder contained in the negative electrode active material layer is preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 1 to 10% by mass with respect to the negative electrode active material layer. More preferably, it is 2-5 mass%. When the content of the aqueous binder contained in the negative electrode active material layer is within the above range, an appropriate amount of the aqueous binder can be present at the interface with the current collector. Therefore, it becomes the range of the above-mentioned friction coefficient, and it is possible to express optimum adhesion, peeling resistance, and vibration resistance without causing cohesive failure when the active material layer is shifted due to vibration input from the outside. It is particularly excellent in that it can be done.

さらに、親水性の変性ＰＶｄＦ等のバインダ（有機溶媒系バインダ）は、その含有量を増加させることによって吸液速度が上がるが、エネルギー密度の観点では不利になる。また、多すぎるバインダ量は電池の抵抗を増加させてしまう。よって、負極活物質層中に含まれる水系バインダ量を上記範囲内とすることにより、活物質を効率よく結着することができ、上記した本発明の効果をより一層向上することができる。即ち、均質な皮膜形成と、エネルギー密度の高さと、良好なサイクル特性をより一層向上することができる。   Furthermore, a binder (organic solvent-based binder) such as hydrophilic modified PVdF increases the liquid absorption rate by increasing its content, but it is disadvantageous in terms of energy density. Also, an excessive amount of binder increases battery resistance. Therefore, by setting the amount of the aqueous binder contained in the negative electrode active material layer within the above range, the active material can be efficiently bound, and the above-described effects of the present invention can be further improved. That is, uniform film formation, high energy density, and good cycle characteristics can be further improved.

＜リチウム塩＞
負極活物質層に用いられうるリチウム塩は、正極活物質層に用いられうるリチウム塩と同様である。即ち、電解質塩（リチウム塩）としては、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等が挙げられる。 <Lithium salt>
The lithium salt that can be used for the negative electrode active material layer is the same as the lithium salt that can be used for the positive electrode active material layer. That is, examples of the electrolyte salt (lithium salt) include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like.

＜イオン伝導性ポリマー＞
負極活物質層に用いられうるイオン伝導性ポリマーは、正極活物質層に用いられうるイオン伝導性ポリマーと同様である。即ち、イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系およびポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）系のポリマーが挙げられる。 <Ion conductive polymer>
The ion conductive polymer that can be used for the negative electrode active material layer is the same as the ion conductive polymer that can be used for the positive electrode active material layer. That is, examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.

また、負極活物質層の空孔率は好ましくは２５〜４０％、より好ましくは３０〜３５％、さらに好ましくは３２〜３３％である。上記範囲内であれば、活物質層内への電解液の吸液速度が向上し、活物質層内のイオン伝導性が向上する。また十分なエネルギー密度を確保することができ、サイクル耐久性の向上にもつながる。正極および負極活物質層の空孔率は、活物質層の原料の密度と最終製品の活物質層の密度から体積比として求められる値を採用する。例えば、原料の密度をρ、活物質層のかさ密度をρ’とすると、活物質層の空孔率＝１００×（１−ρ’／ρ）で表される。   The porosity of the negative electrode active material layer is preferably 25 to 40%, more preferably 30 to 35%, and still more preferably 32 to 33%. If it is in the said range, the liquid absorption speed | rate of the electrolyte solution in an active material layer will improve, and the ionic conductivity in an active material layer will improve. In addition, a sufficient energy density can be secured, leading to an improvement in cycle durability. As the porosity of the positive electrode and the negative electrode active material layer, a value obtained as a volume ratio from the density of the raw material of the active material layer and the density of the active material layer of the final product is adopted. For example, when the density of the raw material is ρ and the bulk density of the active material layer is ρ ′, the porosity of the active material layer = 100 × (1−ρ ′ / ρ).

負極（負極活物質層）も、正極（正極活物質層）と同様に、通常のスラリーを塗布（コーティング）する方法により形成することができる。このほか、混練法、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング法および溶射法のいずれかの方法によっても形成することができる。   Similarly to the positive electrode (positive electrode active material layer), the negative electrode (negative electrode active material layer) can also be formed by a method of applying (coating) a normal slurry. In addition, it can be formed by any one of a kneading method, a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, a PVD method, an ion plating method, and a thermal spraying method.

［固体電解質］
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、柔粘性結晶を含むイオン伝導性を有する固体電解質を含む。 [Solid electrolyte]
The lithium ion secondary battery of this embodiment includes a solid electrolyte having ion conductivity including a plastic crystal.

ここで、柔粘性結晶とは、規則的に整列した三次元結晶格子から構成されるが、分子種もしくは分子イオンのレベルでは配向的、回転的な無秩序さが存在する物質として定義される。   Here, the plastic crystal is composed of a regularly arranged three-dimensional crystal lattice, but is defined as a substance having an orientational and rotational disorder at the molecular species or molecular ion level.

本発明の一実施形態によれば、前記柔粘性結晶は、テトラメチルアンモニウムカチオン、トリメチルエチルアンモニウムカチオン、ジメチルジエチルアンモニウムカチオン、メチルトリエチルアンモニウムカチオン、およびテトラエチルアンモニウムカチオンからなる群より選択される少なくとも１種のカチオンと、ビスフルオロスルホニルイミド（ＦＳＩ）アニオンと、からなる柔粘性結晶を含むことが好ましい。これらの柔粘性結晶は、ＦＳＩアニオンと炭素鎖数が１〜２となる短いアルキル鎖を有するアンモニウムカチオンとから構成される。これにより、有機カチオンの回転運動性を阻害する回転障壁を低減することができるため、柔粘性結晶としての特性を発揮できる温度域を拡大でき、また高いイオン伝導性を発揮することができる。   According to an embodiment of the present invention, the plastic crystal is at least one selected from the group consisting of a tetramethylammonium cation, a trimethylethylammonium cation, a dimethyldiethylammonium cation, a methyltriethylammonium cation, and a tetraethylammonium cation. It is preferable to contain a plastic crystal composed of a cation of bisfluorosulfonylimide (FSI) anion. These plastic crystals are composed of an FSI anion and an ammonium cation having a short alkyl chain having 1 to 2 carbon chains. Thereby, since the rotation barrier which inhibits the rotational mobility of an organic cation can be reduced, the temperature range which can exhibit the characteristic as a plastic crystal can be expanded, and high ion conductivity can be exhibited.

これらの中でも、前記カチオンがテトラメチルアンモニウムカチオンまたはテトラエチルアンモニウムカチオンであることが好ましい。これにより、アンモニウムカチオンのアルキル鎖の炭素数を揃えることで、さらに特性の性能向上が可能となる。特に、全てをメチル基とすれば、柔粘性結晶の性質を発揮できる温度域を容易に拡張できる。一方、全てをエチル基にすれば、イオン伝導性を向上することが可能となる。   Among these, the cation is preferably a tetramethylammonium cation or a tetraethylammonium cation. Thereby, the performance of characteristics can be further improved by aligning the carbon number of the alkyl chain of the ammonium cation. In particular, if all are methyl groups, the temperature range in which the properties of the plastic crystal can be exhibited can be easily expanded. On the other hand, if all of them are ethyl groups, the ion conductivity can be improved.

また、前記カチオンが、トリメチルエチルアンモニウムカチオン、ジメチルジエチルアンモニウムカチオン、およびメチルトリエチルアンモニウムカチオンからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらカチオンは、アンモニウムカチオンを構成する４つのアルキル基のうち、少なくとも１つがメチル基である。これにより、有機カチオンの分子形状を球状に近づけることになるので、柔粘性結晶としての特性を発揮することが可能となる。なかでも、前記カチオンがメチルトリエチルアンモニウムカチオンであることが好ましい。これにより、上記のカチオンの中から、より好ましいカチオン分子形状を提供することができる。   The cation is preferably at least one selected from the group consisting of a trimethylethylammonium cation, a dimethyldiethylammonium cation, and a methyltriethylammonium cation. In these cations, at least one of the four alkyl groups constituting the ammonium cation is a methyl group. As a result, the molecular shape of the organic cation is made close to a sphere, so that the characteristics as a plastic crystal can be exhibited. Especially, it is preferable that the said cation is a methyltriethylammonium cation. Thereby, a more preferable cation molecular shape can be provided from the above cations.

また、本発明に係る柔粘性結晶は、Ｎ、Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオンおよびＮ、Ｎ−ジエチルピロリジニウムカチオンの少なくとも一方のカチオンと、ビスフルオロスルホニルイミドアニオンと、からなることが好ましい。このような柔粘性結晶は、ピロリジニウムカチオンに結合するアルキル鎖の炭素数が揃っており、特性に優れた柔粘性結晶を含む電解質を提供することができる。なかでも、前記カチオンがＮ、Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオンであることが好ましい。このカチオンは、短いアルキル鎖を含む形態であり、より望ましい特性を発揮することができる。   The plastic crystal according to the present invention is preferably composed of at least one cation of N, N-dimethylpyrrolidinium cation and N, N-diethylpyrrolidinium cation, and a bisfluorosulfonylimide anion. Such a plastic crystal has the same number of carbon atoms in the alkyl chain bonded to the pyrrolidinium cation, and can provide an electrolyte including a plastic crystal having excellent characteristics. Of these, the cation is preferably an N, N-dimethylpyrrolidinium cation. This cation is a form containing a short alkyl chain, and can exhibit more desirable characteristics.

さらに、前記カチオンがＮ、Ｎ−ジエチルピロリジニウムカチオンであることが好ましい。このカチオンでも、電解質としての優れた特性を発揮することができる。   Furthermore, the cation is preferably an N, N-diethylpyrrolidinium cation. Even this cation can exhibit excellent characteristics as an electrolyte.

本発明に係る柔粘性結晶は、炭素数１〜３のアルキル基を有するＮ−アルキル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムカチオンと、ビスフルオロスルホニルイミドアニオンと、からなることが好ましい。ピロリジニウムカチオンの含まれるアルキル鎖のうち、少なくとも１つをイソプロピル基とすることで、特性に優れた柔粘性結晶を提供することができる。前記Ｎ−アルキル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムカチオンは、Ｎ−イソプロピル−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオンであることが好ましい。このカチオンは、メチル基とイソプロピル基との組み合わせであり、より特性に優れた柔粘性結晶を限定できる。   The plastic crystal according to the present invention is preferably composed of an N-alkyl-N-isopropylpyrrolidinium cation having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and a bisfluorosulfonylimide anion. By setting at least one of the alkyl chains containing the pyrrolidinium cation to an isopropyl group, a plastic crystal having excellent characteristics can be provided. The N-alkyl-N-isopropylpyrrolidinium cation is preferably an N-isopropyl-N-methylpyrrolidinium cation. This cation is a combination of a methyl group and an isopropyl group, and can limit a plastic crystal having more excellent characteristics.

これらの柔粘性結晶は、従来の柔粘性結晶よりも広い温度域で柔粘性を示し、イオン伝導性も向上する。ＦＳＩアニオンの分子サイズはＴＦＳＩアニオンと比べて小さい。ＴＦＳＩは末端に嵩高いＣＦ３基を持っており、分子形状の異方性が高い。これに対し、よりコンパクトで球状形状に近いＦＳＩアニオンは、カチオンとの距離も近くなる。このように、より結晶性が向上するとともに分子形状が球状に近くなるため、分子の回転障壁が低く、結晶格子点に配列されながらも高速の分子の回転運動が保持されることから、柔粘性結晶としての特性が幅広い温度域で発現するとともに、分子の回転運動および結晶中の空隙を介して、キャリアーイオンを高速で移動することができる。 These plastic crystals show plastic viscosity in a wider temperature range than conventional plastic crystals, and also improve ionic conductivity. The molecular size of the FSI anion is small compared to the TFSI anion. TFSI has a bulky CF 3 group at the end and has a high molecular shape anisotropy. On the other hand, the FSI anion which is more compact and close to a spherical shape has a shorter distance from the cation. In this way, the crystallinity is improved and the molecular shape becomes nearly spherical, so the molecular rotation barrier is low, and high-speed molecular rotational movement is maintained while being arranged at the crystal lattice points. The characteristics as a crystal are manifested in a wide temperature range, and carrier ions can be moved at high speed through the rotational movement of molecules and voids in the crystal.

カチオンの回転運動の障壁を下げるためには、分子形状ができるだけ球状形状に近くなることが好ましい。さらには、回転半径が小さくなることも好ましい。球状形状に近づけるためには、窒素原子に結合する官能基のサイズができるだけ近しいモノが望ましく、同じ官能基である形態であればさらに好ましい。また、回転半径を小さくするためには、窒素原子に結合する官能基のサイズをできるだけ小さく、かつコンパクトにおさめることも好ましい。   In order to lower the barrier of cation rotational movement, the molecular shape is preferably as close to a spherical shape as possible. Furthermore, it is also preferable that the radius of rotation is small. In order to approximate a spherical shape, it is desirable that the functional group bonded to the nitrogen atom is as close as possible in size, and it is more preferable that the functional group has the same functional group. In order to reduce the rotation radius, it is also preferable to make the size of the functional group bonded to the nitrogen atom as small as possible and to be compact.

このように、本発明に係る柔粘性結晶は、結晶という固体形態をとりながら柔粘性を兼ね備えるため、電極と電解質との界面の微細な凹凸に応じた形態に変化でき、電極と電解質との密着した界面形成が可能となる。本発明に係る柔粘性結晶は、広い温度領域で柔粘性結晶としての特性を発揮することができ、かつ高いイオン伝導性を発揮することができる。したがって、本発明に係る柔粘性結晶を含む固体電解質を含む電気化学デバイスは、高いエネルギー容量の保持が可能となり、また高い技術水準で安全性を確保することが可能となる。   Thus, since the plastic crystal according to the present invention has a plasticity while taking a solid form called a crystal, it can be changed into a form corresponding to fine irregularities at the interface between the electrode and the electrolyte, and the adhesion between the electrode and the electrolyte Interface formation is possible. The plastic crystal according to the present invention can exhibit characteristics as a plastic crystal in a wide temperature range and can exhibit high ionic conductivity. Therefore, the electrochemical device including the solid electrolyte containing the plastic crystal according to the present invention can maintain a high energy capacity, and can ensure safety at a high technical level.

柔粘性結晶の製造方法は特に制限されないが、例えば、以下の製造方法を挙げることができる。まず、蒸留水にビス（フルオロスルホニル）イミドアニオンを含むアルカリ金属塩を溶解し、アルカリ金属塩溶液を調製する。続いて、ビス（フルオロスルホニル）イミドアニオンを含むアルカリ金属塩と等モル量のハロゲン化した有機カチオンを同様に蒸留水に溶解し、有機カチオン水溶液を調製する。有機カチオン水溶液を攪拌しながら、ビス（フルオロスルホニル）イミドアニオンを含むアルカリ金属塩溶液を少しずつ滴下して徐々に塩交換反応を行っていく。等モル量添加した後、所定時間攪拌することで目的とする柔粘性結晶を含む沈殿物を得る。この沈殿物をろ過回収したのち、きれいな蒸留水で洗浄後、真空乾燥することで、柔粘性結晶を得ることができる。ビス（フルオロスルホニル）イミドアニオンを含むアルカリ金属塩のアルカリ金属としては、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓが挙げられるが、好ましくはＮａ、Ｋである。ハロゲン化した有機カチオンのハロゲンとしては、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉが挙げられるが、ハンドリングの面からＣｌまたはＢｒが好ましい。   Although the manufacturing method of a plastic crystal is not specifically limited, For example, the following manufacturing methods can be mentioned. First, an alkali metal salt containing a bis (fluorosulfonyl) imide anion is dissolved in distilled water to prepare an alkali metal salt solution. Subsequently, an alkali metal salt containing a bis (fluorosulfonyl) imide anion and an equimolar amount of a halogenated organic cation are similarly dissolved in distilled water to prepare an aqueous organic cation solution. While stirring the organic cation aqueous solution, an alkali metal salt solution containing a bis (fluorosulfonyl) imide anion is added dropwise little by little to gradually perform a salt exchange reaction. After adding an equimolar amount, the precipitate containing the target plastic crystal is obtained by stirring for a predetermined time. The precipitate is collected by filtration, washed with clean distilled water, and then vacuum-dried to obtain a plastic crystal. Examples of the alkali metal of the alkali metal salt containing a bis (fluorosulfonyl) imide anion include Na, K, Li, and Cs, and Na and K are preferable. Examples of the halogen of the halogenated organic cation include F, Cl, Br, and I. From the viewpoint of handling, Cl or Br is preferable.

本実施形態の固体電解質は、リチウム塩（支持塩）を含んでもよい。リチウム塩としては、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ（リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド）、Ｌｉ（ＦＳＯ２）２Ｎ（リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド）、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等が挙げられる。なかでも、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドおよびリチウムビス（フルオロスルホニル）イミドの少なくとも一方が好ましい。 The solid electrolyte of the present embodiment may include a lithium salt (supporting salt). Examples of the lithium salt include Li (CF 3 SO 2 ) 2 N (lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide), Li (FSO 2 ) 2 N (lithium bis (fluorosulfonyl) imide), Li (C 2 F 5 SO 2) 2 N, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiClO 4, LiCF 3 SO 3 , and the like. Among these, at least one of lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and lithium bis (fluorosulfonyl) imide is preferable.

リチウム塩の添加量は、柔粘性結晶に対して、０．１〜２０ｍｏｌ％であることが好ましく、２〜２０ｍｏｌ％がより好ましい。この範囲であれば、高いイオン伝導性を発揮することができる固体電解質が提供される。   The addition amount of the lithium salt is preferably from 0.1 to 20 mol%, more preferably from 2 to 20 mol%, based on the plastic crystal. If it is this range, the solid electrolyte which can exhibit high ion conductivity is provided.

［集電板（タブ）］
リチウムイオン二次電池においては、電池外部に電流を取り出す目的で、集電体に電気的に接続された集電板（タブ）が外装材であるラミネートフィルムの外部に取り出されている。 [Current collector (tab)]
In a lithium ion secondary battery, a current collector plate (tab) electrically connected to a current collector is taken out of a laminate film as an exterior material for the purpose of taking out current outside the battery.

集電板（１８、１９）を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板１９と負極集電板１８とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。   The material which comprises a current collector plate (18, 19) is not restrict | limited in particular, The well-known highly electroconductive material conventionally used as a current collector plate for lithium ion secondary batteries can be used. As a constituent material of the current collector plate, for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof are preferable. From the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity, aluminum and copper are more preferable, and aluminum is particularly preferable. Note that the positive electrode current collector plate 19 and the negative electrode current collector plate 18 may be made of the same material or different materials.

［シール部］
シール部は、直列積層型電池に特有の部材であり、電解質層の漏れを防止する機能を有する。このほかにも、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こったりするのを防止することもできる。 [Seal part]
The seal portion is a member unique to the serially stacked battery and has a function of preventing leakage of the electrolyte layer. In addition to this, it is possible to prevent current collectors adjacent in the battery from coming into contact with each other and a short circuit due to a slight unevenness at the end of the laminated electrode.

シール部の構成材料としては、特に制限されないが、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ゴム、ポリイミド等が用いられうる。これらのうち、耐蝕性、耐薬品性、製膜性、経済性などの観点からは、ポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。   The constituent material of the seal portion is not particularly limited, but polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, epoxy resin, rubber, polyimide and the like can be used. Among these, it is preferable to use a polyolefin resin from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, film-forming property, economy, and the like.

［正極リードおよび負極リード］
また、図示は省略するが、集電体２３と集電板（１８、１９）との間を正極リードや負極リードを介して電気的に接続してもよい。正極および負極リードの構成材料としては、公知のリチウムイオン二次電池において用いられる材料が同様に採用されうる。なお、外装から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品（例えば、自動車部品、特に電子機器等）に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。 [Positive lead and negative lead]
Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, you may electrically connect between the electrical power collector 23 and a collector plate (18, 19) via a positive electrode lead or a negative electrode lead. As a constituent material of the positive electrode and the negative electrode lead, materials used in known lithium ion secondary batteries can be similarly employed. In addition, heat-shrinkable heat-shrinkable parts are removed from the exterior so that they do not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by touching peripheral devices or wiring and causing leakage. It is preferable to coat with a tube or the like.

［電池外装体］
電池外装体２２は、その内部に発電要素を封入する部材であり、発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースなどが用いられうる。該ラミネートフィルムとしては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる３層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、ＥＶ、ＨＥＶ用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。また、外部から掛かる発電要素への群圧を容易に調整することができ、電池が大型化できることから、発電要素が積層構造であり、かつ外装体はアルミニウムを含むラミネートフィルムがより好ましい。 [Battery exterior]
The battery outer body 22 is a member that encloses the power generation element therein, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can cover the power generation element may be used. As the laminate film, for example, a laminate film having a three-layer structure in which polypropylene (PP), aluminum, and nylon are laminated in this order can be used, but the laminate film is not limited thereto. A laminate film is desirable from the viewpoint that it is excellent in high output and cooling performance, and can be suitably used for a battery for large equipment for EV and HEV. Moreover, since the group pressure to the power generation element applied from the outside can be easily adjusted and the battery can be enlarged, the power generation element has a laminated structure, and the exterior body is more preferably a laminate film containing aluminum.

電池外装体２２の内容積は発電要素１７を封入できるように、発電要素１７の容積よりも大きくなるように構成されている。ここで外装体の内容積とは、外装体で封止した後の真空引きを行う前の外装体内の容積を指す。また、発電要素の容積とは、発電要素が空間的に占める部分の容積であり、発電要素内の空孔部を含む。外装体の内容積が発電要素の容積よりも大きいことで、ガスが発生した際にガスを溜めることができる空間が存在する。これにより、発電要素からのガスの放出性が向上し、発生したガスが電池挙動に影響することが少なく、電池特性が向上する。   The internal volume of the battery outer body 22 is configured to be larger than the volume of the power generation element 17 so that the power generation element 17 can be enclosed. Here, the internal volume of the exterior body refers to the volume in the exterior body before evacuation after sealing with the exterior body. The volume of the power generation element is the volume of the space occupied by the power generation element, and includes a hole in the power generation element. Since the inner volume of the exterior body is larger than the volume of the power generation element, there is a space in which gas can be stored when gas is generated. Thereby, the gas release property from the power generation element is improved, the generated gas is less likely to affect the battery behavior, and the battery characteristics are improved.

［組電池］
組電池は、電池を複数個接続して構成した物である。詳しくは少なくとも２つ以上用いて、直列化あるいは並列化あるいはその両方で構成されるものである。直列、並列化することで容量および電圧を自由に調節することが可能になる。 [Battery]
The assembled battery is configured by connecting a plurality of batteries. Specifically, at least two or more are used, and are configured by serialization, parallelization, or both. Capacitance and voltage can be freely adjusted by paralleling in series.

電池が複数、直列にまたは並列に接続して装脱着可能な小型の組電池を形成することもできる。そして、この装脱着可能な小型の組電池をさらに複数、直列に又は並列に接続して、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に適した大容量、大出力を持つ組電池を形成することもできる。何個の電池を接続して組電池を作製するか、また、何段の小型組電池を積層して大容量の組電池を作製するかは、搭載される車両（電気自動車）の電池容量や出力に応じて決めればよい。   A plurality of batteries can be connected in series or in parallel to form a small assembled battery that can be attached and detached. Then, a plurality of small assembled batteries that can be attached and detached are connected in series or in parallel to provide a large capacity and large capacity suitable for vehicle drive power supplies and auxiliary power supplies that require high volume energy density and high volume output density. An assembled battery having an output can also be formed. How many batteries are connected to make an assembled battery, and how many small assembled batteries are stacked to make a large-capacity assembled battery depends on the battery capacity of the mounted vehicle (electric vehicle) It may be determined according to the output.

［車両］
本実施形態の自動車用の高出力（低抵抗）で高容量の非水電解質二次電池は、出力特性に優れ、また長期使用しても放電容量が維持され、サイクル特性が良好である。電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池車やハイブリッド燃料電池自動車などの車両用途においては、電気・携帯電子機器用途と比較して、高容量、大型化が求められるとともに、長寿命化が必要となる。したがって、本実施形態の自動車用の高出力（低抵抗）で高容量の非水電解質二次電池は、車両用の電源として、例えば、車両駆動用電源や補助電源に好適に利用することができる。 [vehicle]
The high output (low resistance) and high capacity non-aqueous electrolyte secondary battery for automobiles of this embodiment has excellent output characteristics, maintains discharge capacity even after long-term use, and has good cycle characteristics. Vehicle applications such as electric vehicles, hybrid electric vehicles, fuel cell vehicles, and hybrid fuel cell vehicles require higher capacity, larger size, and longer life than electric and portable electronic devices. . Therefore, the high output (low resistance) and high capacity non-aqueous electrolyte secondary battery for automobiles of this embodiment can be suitably used as a power source for vehicles, for example, as a power source for driving vehicles or an auxiliary power source. .

具体的には、本実施形態の電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を車両に搭載することができる。本実施形態では、長期信頼性および出力特性に優れた高寿命の電池を構成できることから、こうした電池を搭載するとＥＶ走行距離の長いプラグインハイブリッド電気自動車や、一充電走行距離の長い電気自動車を構成できる。本実施形態の電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を、例えば、自動車ならばハイブリット車、燃料電池車、電気自動車（いずれも四輪車（乗用車、トラック、バスなどの商用車、軽自動車など）のほか、二輪車（バイク）や三輪車を含む）に用いることにより高寿命で信頼性の高い自動車となるからである。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、他の車両、例えば、電車などの移動体の各種電源であっても適用は可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。   Specifically, the battery of the present embodiment or an assembled battery formed by combining a plurality of these can be mounted on a vehicle. In this embodiment, since a battery having a long life with excellent long-term reliability and output characteristics can be configured, a plug-in hybrid electric vehicle having a long EV mileage or an electric vehicle having a long charging mileage can be formed by installing such a battery. it can. The battery according to the present embodiment or the assembled battery obtained by combining a plurality of these may be, for example, a hybrid car, a fuel cell car, and an electric car (all are four-wheeled vehicles (passenger cars, commercial vehicles such as trucks and buses, light vehicles). Etc.), and motorcycles (including motorcycles and tricycles) can be used to provide a long-life and highly reliable automobile. However, the application is not limited to automobiles. For example, it can be applied to various power sources for moving vehicles such as other vehicles, for example, trains, and power sources for mounting such as uninterruptible power supplies. It is also possible to use as.

以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。なお、下記の室温は２０〜２５℃を示す。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, the following room temperature shows 20-25 degreeC.

（実施例１）
［Ｎ１１１１ＦＳＩ電解質の合成］
購入したテトラメチルアンモニウムクロライド（以下Ｎ１１１１Ｃｌと表記する）（和光純薬工業株式会社製：３．８０ｇ、２３．０ｍｍｏｌ）をそのまま量りとり、蒸留水（１５ｍＬ）に加えて、室温にて５分攪拌することで水溶液を調製した。同様にカリウムビス（フルオロスルホニル）イミド（以下ＫＦＳＩと表記する）（三菱マテリアル電子化成株式会社製：６．０４ｇ、２７．６ｍｍｏｌ）をそのまま量りとり、蒸留水（１５ｍＬ）に加えて、室温にて５分攪拌することで水溶液を調製した。Ｎ１１１１Ｃｌ溶液を室温で攪拌したまま、ＫＦＳＩ水溶液をゆっくりと滴下した。全量滴下後、室温で２４時間攪拌を行った。２４時間後、水溶液中で沈殿している粘調物をデカンテーションして固液分離を行った。得られた粘調物は、きれいな蒸留水で洗浄を繰り返し３回行った後、減圧で一晩乾燥を行うことで目的とするＮ１１１１ＦＳＩ（５．７７ｇ、収率８１％）を得た。得られた固体物は、無色透明な結晶性固体物の様相を示した。 Example 1
[Synthesis of N 1111 FSI Electrolyte]
Purchased tetramethylammonium chloride (hereinafter referred to as “N 1111 Cl”) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: 3.80 g, 23.0 mmol) is weighed as it is, added to distilled water (15 mL), and added at room temperature. An aqueous solution was prepared by stirring for a minute. Similarly, potassium bis (fluorosulfonyl) imide (hereinafter referred to as KFSI) (Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd .: 6.04 g, 27.6 mmol) is weighed as it is, and added to distilled water (15 mL) at room temperature. An aqueous solution was prepared by stirring for 5 minutes. While the N 1111 Cl solution was stirred at room temperature, an aqueous KFSI solution was slowly added dropwise. After the entire amount was dropped, the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After 24 hours, the viscous product precipitated in the aqueous solution was decanted to perform solid-liquid separation. The obtained viscous product was repeatedly washed three times with clean distilled water and then dried overnight under reduced pressure to obtain the desired N 1111 FSI (5.77 g, yield 81%). The obtained solid showed an aspect of a colorless and transparent crystalline solid.

［ＤＳＣ測定］
電解質試料をアルミパンに約１０ｍｇ量りとり、示差走査熱量計日立ハイテクＤＳＣ７０２０にセットした。室温からスタートし、上限温度３２０℃、下限温度−１２０℃の温度範囲で測定を行った。７１℃に相転移に起因する極めて明確な吸熱ピークが観測され、この７１℃〜２９４℃の間で柔粘性結晶相を発現していることを確認した（図３参照）。 [DSC measurement]
About 10 mg of the electrolyte sample was weighed in an aluminum pan and set in a differential scanning calorimeter Hitachi High-Tech DSC7020. The measurement was carried out in a temperature range starting from room temperature and having an upper limit temperature of 320 ° C and a lower limit temperature of -120 ° C. A very clear endothermic peak due to the phase transition was observed at 71 ° C., and it was confirmed that a plastic crystal phase was expressed between 71 ° C. and 294 ° C. (see FIG. 3).

（実施例２）
［Ｎ１１１２ＦＳＩ電解質の合成］
実施例１のＮ１１１１Ｃｌをエチルトリメチルアンモニウムヨーダイド（以下Ｎ１１１２Ｉと表記する）（東京化成工業株式会社製）に置き換え、仕込みモル数を３７．３ｍｍｏｌに変更した以外は、実施例１の手順に従って電解質合成を行った。得られた粘調物は、ジクロロメタンを用いて抽出を行い、活性炭による脱色を行った。目的とするＮ１１１２ＦＳＩ（５．３１ｇ、収率５０％）は、無色透明な結晶性固体物であった。 (Example 2)
[Synthesis of N 1112 FSI electrolyte]
N 1111 Cl in Example 1 was replaced with ethyltrimethylammonium iodide (hereinafter referred to as N 1112 I) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and the number of moles charged was changed to 37.3 mmol. Electrolyte synthesis was performed according to the procedure. The resulting viscous product was extracted with dichloromethane and decolorized with activated carbon. The target N 1112 FSI (5.31 g, yield 50%) was a colorless and transparent crystalline solid.

［ＤＳＣ測定］
実施例１と同様に計測を行った。−５３℃、および−２２℃に相転移に起因する極めて明確な吸熱ピークが観測され、−２２℃〜２３２℃の間で柔粘性結晶相を発現していることを確認した。 [DSC measurement]
Measurement was performed in the same manner as in Example 1. Extremely clear endothermic peaks due to phase transition were observed at −53 ° C. and −22 ° C., and it was confirmed that a plastic crystal phase was expressed between −22 ° C. and 232 ° C.

（実施例３）
［Ｎ１１２２ＦＳＩ電解質の合成］
ジエチルメチルアミン（東京化成工業株式会社製：１５．０４ｇ、１７２ｍｍｏｌ）をそのまま量りとり、アセトン溶媒（１００ｍＬ）に室温で溶解させた。ここへ、ヨードメタン（和光純薬工業株式会社製：２５ｇ、１７６ｍｍｏｌ）をそのまま量りとり、ジエチルメチルアミンが溶解しているエチルアセテート溶液中に加えた。混合後、室温で1時間混合攪拌した後、エーテルを用いて生成物の洗浄を行うことで、目的とするジエチルジメチルアンモニウムのヨウ化物（以下Ｎ１１２２Ｉと表記する）（３４．１３ｇ、収率８６％）を得た。続いて、所定量（８．１４ｇ、３５．５ｍｍｏｌ）を量り取ったＮ１１２２Ｉを蒸留水（２０ｍＬ）に溶解させて、室温にて５分攪拌することで水溶液を調製した。同様にＫＦＳＩ（三菱マテリアル電子化成株式会社製）（９．３７ｇ、４２．８ｍｍｏｌ）をそのまま量りとり、蒸留水（２０ｍＬ）に加えて、室温にて５分攪拌することで水溶液を調製した。Ｎ１１２２Ｉ水溶液を室温で攪拌したまま、ＫＦＳＩ水溶液をゆっくりと滴下した。全量滴下後、室温で２４時間攪拌を行った。２４時間後、水溶液中で沈殿している粘調物を、ジクロロメタンを用いて抽出を行い活性炭による脱色を行った。減圧で一晩乾燥を行うことで目的とする無色透明な結晶性固体物Ｎ１１２２ＦＳＩ（６．３４ｇ、収率６３％）を得た。 (Example 3)
[Synthesis of N 1122 FSI Electrolyte]
Diethylmethylamine (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd .: 15.04 g, 172 mmol) was weighed as it was and dissolved in an acetone solvent (100 mL) at room temperature. To this, iodomethane (Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: 25 g, 176 mmol) was weighed as it was and added to an ethyl acetate solution in which diethylmethylamine was dissolved. After mixing, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and the product was washed with ether to obtain the target diethyldimethylammonium iodide (hereinafter referred to as N 1122 I) (34.13 g, yield). 86%). Subsequently, N 1122 I, which weighed a predetermined amount (8.14 g, 35.5 mmol), was dissolved in distilled water (20 mL), and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare an aqueous solution. Similarly, KFSI (manufactured by Mitsubishi Materials Electronic Chemical Co., Ltd.) (9.37 g, 42.8 mmol) was weighed as it was, added to distilled water (20 mL), and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare an aqueous solution. While the N 1122 I aqueous solution was stirred at room temperature, the KFSI aqueous solution was slowly added dropwise. After the entire amount was dropped, the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After 24 hours, the viscous product precipitated in the aqueous solution was extracted with dichloromethane and decolorized with activated carbon. The desired colorless and transparent crystalline solid N 1122 FSI (6.34 g, yield 63%) was obtained by drying overnight under reduced pressure.

［ＤＳＣ測定］
実施例１と同様に計測を行った。−８２℃、および−３２℃に相転移に起因する極めて明確な吸熱ピークが観測され、−３２℃〜２０１℃の間で柔粘性結晶相を発現していることを確認した。 [DSC measurement]
Measurement was performed in the same manner as in Example 1. Extremely clear endothermic peaks due to phase transition were observed at −82 ° C. and −32 ° C., and it was confirmed that a plastic crystal phase was expressed between −32 ° C. and 201 ° C.

（実施例４）
［Ｎ１２２２ＦＳＩ電解質の合成］
購入したトリエチルメチルアンモニウムクロライド（以下Ｎ１２２２Ｃｌと表記する）（日本特殊化学工業(株)製１５１．７ｇ、１．００ｍｏｌ）をそのまま量りとり、イオン交換水（３７１ｍＬ）に加えて、室温にて３０分攪拌することでＮ１２２２Ｃｌの水溶液を調製した。同様にＫＦＳＩ（三菱マテリアル電子化成(株)製：２１９．２ｇ、１．００ｍｏｌ）をそのまま量りとり、予め調製しておいたＮ１２２２Ｃｌの水溶液に投入した。下層を分液後、イオン交換水で３回洗浄し、水を留去して目的とするＮ１２２２ＦＳＩ（２６６．７ｇ、０．９０ｍｏｌ、収率９０％）を得た。得られた固体物は、無色透明な結晶性固体物の様相を示した。 Example 4
[Synthesis of N 1222 FSI Electrolyte]
Purchased triethylmethylammonium chloride (hereinafter referred to as N 1222 Cl) (151.7 g, 1.00 mol, manufactured by Nippon Special Chemical Industry Co., Ltd.) was weighed as it was, and added to ion-exchanged water (371 mL) at room temperature. An aqueous solution of N 1222 Cl was prepared by stirring for 30 minutes. Similarly, KFSI (Mitsubishi Materials Electronics Kasei Co., Ltd .: 219.2 g, 1.00 mol) was weighed as it was and poured into a previously prepared aqueous solution of N 1222 Cl. After the lower layer was separated, it was washed 3 times with ion-exchanged water, and water was distilled off to obtain the desired N 1222 FSI (266.7 g, 0.90 mol, yield 90%). The obtained solid showed an aspect of a colorless and transparent crystalline solid.

［ＤＳＣ測定］
実施例１と同様に計測を行った。−１３℃に相転移に起因する極めて明確な吸熱ピークが観測され、この−１３℃〜１３０℃の間で柔粘性結晶相を発現していることを確認した。 [DSC measurement]
Measurement was performed in the same manner as in Example 1. A very clear endothermic peak due to the phase transition was observed at -13 ° C, and it was confirmed that a plastic crystal phase was expressed between -13 ° C and 130 ° C.

（実施例５）
［Ｎ２２２２ＦＳＩ電解質の合成］
実施例１のＮ１１１１Ｃｌをテトラエチルアンモニウムクロライド（以下Ｎ２２２２Ｃｌと表記する）（和光純薬工業株式会社製）に置き換え、仕込みモル数を２３．０ｍｍｏｌに変更したこと以外は、実施例１の手順に従って電解質合成を行った。目的とするＮ２２２２ＦＳＩ（５．７７ｇ、収率８１％）は、無色透明な結晶性固体物であった。 (Example 5)
[Synthesis of N 2222 FSI Electrolyte]
Except that N 1111 Cl of Example 1 was replaced with tetraethylammonium chloride (hereinafter referred to as N 2222 Cl) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the number of moles charged was changed to 23.0 mmol. Electrolyte synthesis was performed according to the procedure. The target N 2222 FSI (5.77 g, 81% yield) was a colorless and transparent crystalline solid.

［イオン伝導度測定］
ここで得られた試料をシート状に加圧プレスして得られた電解質シートから、φ１５ｍｍとなるように切り出し、ステンレス板で挟み込んで市販の簡易型評価セルの中心部にセットした。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した（図４参照）。 [Ion conductivity measurement]
From the electrolyte sheet obtained by press-pressing the sample obtained here into a sheet shape, it was cut out to have a diameter of 15 mm, sandwiched between stainless plates, and set in the center of a commercially available simplified evaluation cell. Ion conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that ion conductivity was shown in a solid state (see FIG. 4).

（実施例６）
［Ｐ１１ＦＳＩ電解質の合成］
購入したＮ−メチルピロリジン（Ａｌｄｒｉｃｈ：６．２４ｇ、７３．３ｍｍｏｌ）をそのまま量りとり、エチルアセテート溶媒（２００ｍＬ）に室温で溶解させた。ここへ、ヨードメタン（和光純薬工業株式会社製：２５ｇ、１７６ｍｍｏｌ）をそのまま量りとり、Ｎ−メチルピロリジンが溶解しているエチルアセテート溶液中に加えた。混合後、室温で２４時間混合攪拌した後、エーテルを用いて生成物の洗浄を行うことで、目的とするＮ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムのヨウ化物（以下Ｐ１１Ｉと表記する）（１３．４ｇ、収率８１％）を得た。続いて、所定量（１１．６ｇ、５１．１ｍｍｏｌ）を量り取ったＰ１１Ｉを蒸留水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温にて５分攪拌することで水溶液を調製した。同様にＫＦＳＩ（三菱マテリアル電子化成株式会社製）（１３．４ｇ、６１．３ｍｍｏｌ）をそのまま量りとり、蒸留水（２５ｍＬ）に加えて、室温にて３０分攪拌することで水溶液を調製した。Ｐ１１Ｉ水溶液を室温で攪拌したまま、ＫＦＳＩ水溶液をゆっくりと滴下した。全量滴下後、室温で２４時間攪拌を行った。２４時間後、水溶液中で沈殿している粘調物をデカンテーションして固液分離を行った。得られた粘調物は、きれいな蒸留水で洗浄を繰り返し３回行った後、減圧で一晩乾燥を行うことで目的とする無色透明な結晶性固体物Ｐ１１ＦＳＩ（１０．６ｇ、収率７４％）を得た。 (Example 6)
[Synthesis of P 11 FSI Electrolyte]
Purchased N-methylpyrrolidine (Aldrich: 6.24 g, 73.3 mmol) was weighed as it was and dissolved in ethyl acetate solvent (200 mL) at room temperature. To this, iodomethane (Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: 25 g, 176 mmol) was weighed as it was and added to an ethyl acetate solution in which N-methylpyrrolidine was dissolved. After mixing, the mixture was stirred at room temperature for 24 hours, and then the product was washed with ether to obtain the target N, N-dimethylpyrrolidinium iodide (hereinafter referred to as P 11 I) (13 0.4 g, 81% yield). Subsequently, P 11 I obtained by weighing a predetermined amount (11.6 g, 51.1 mmol) was dissolved in distilled water (25 mL) and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare an aqueous solution. Similarly, KFSI (Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.) (13.4 g, 61.3 mmol) was weighed as it was, added to distilled water (25 mL), and stirred at room temperature for 30 minutes to prepare an aqueous solution. While the P 11 I aqueous solution was stirred at room temperature, the KFSI aqueous solution was slowly added dropwise. After the entire amount was dropped, the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After 24 hours, the viscous product precipitated in the aqueous solution was decanted to perform solid-liquid separation. The obtained viscous product was repeatedly washed with clean distilled water three times, and then dried overnight under reduced pressure to obtain the desired colorless and transparent crystalline solid P 11 FSI (10.6 g, yield). 74%).

［ＤＳＣ測定］
実施例１と同様に計測を行った。−４３℃、および−２４℃に相転移に起因する極めて明確な吸熱ピークが観測され、この−２４℃〜３００℃と幅広い温度領域で柔粘性結晶相を発現していることを確認した（図３参照）。 [DSC measurement]
Measurement was performed in the same manner as in Example 1. Extremely clear endothermic peaks due to phase transition were observed at −43 ° C. and −24 ° C., and it was confirmed that a plastic crystal phase was expressed in a wide temperature range of −24 ° C. to 300 ° C. (FIG. 3).

（実施例７）
［Ｐ２２ＦＳＩ電解質の合成］
実施例６のＮ−メチルピロリジンをＮ−エチルピロリジン（Ａｌｄｒｉｃｈ:９．７４ｇ、９８．３ｍｍｏｌ）に、実施例６のヨードメタンをヨードエタン（和光純薬：１７．０ｇ、１０９ｍｍｏｌ）に変更したこと以外は、実施例６の手順に従って電解質合成を行った。目的とする無色透明な結晶性固体物Ｐ２２ＦＳＩ（１１．０ｇ、収率９１％）を得た。図１１に試作した結晶性固体物の外観を示す。 (Example 7)
[Synthesis of P 22 FSI electrolyte]
Except for changing N-methylpyrrolidine of Example 6 to N-ethylpyrrolidine (Aldrich: 9.74 g, 98.3 mmol) and iodomethane of Example 6 to iodoethane (Wako Pure Chemicals: 17.0 g, 109 mmol). Electrolyte synthesis was performed according to the procedure of Example 6. The objective colorless and transparent crystalline solid P 22 FSI (11.0 g, yield 91%) was obtained. FIG. 11 shows the appearance of the prototype crystalline solid material.

［ＤＳＣ測定］
実施例１と同様に計測を行った。−３８℃に相転移に起因する極めて明確な吸熱ピークが観測され、この−３８℃〜１１９℃といった温度領域で柔粘性結晶相を発現していることを確認した（図３参照）。 [DSC measurement]
Measurement was performed in the same manner as in Example 1. A very clear endothermic peak due to the phase transition was observed at −38 ° C., and it was confirmed that a plastic crystal phase was expressed in a temperature range of −38 ° C. to 119 ° C. (see FIG. 3).

［イオン伝導度測定］
実施例５と同様な手法でイオン伝導性を確認した。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した（図４参照）。 [Ion conductivity measurement]
Ionic conductivity was confirmed by the same method as in Example 5. Ion conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that ion conductivity was shown in a solid state (see FIG. 4).

（実施例８）
［Ｐ１３ｉＦＳＩ電解質の合成］
購入した２−ブロモプロパン（東京化成工業株式会社製：１３５．３ｇ、１．１０ｍｏｌ）をそのまま量りとり、アセトニトリル（１４０ｍＬ）に室温で溶解させ６０℃に加熱した。ここへ、Ｎ−メチルピロリジン（東京化成工業株式会社製：８５．２ｇ、１．００ｍｏｌ）をそのまま量りとり、２−ブロモプロパンが溶解しているアセトニトリル中に６５℃〜７０℃で４時間かけて滴下した。全量滴下後６５℃〜７０℃で２４時間攪拌した後、アセトニトリルおよび過剰の２−ブロモプロパンを留去することで、目的とするＮ−イソプロピル−Ｎ−メチルピロリジニウムの臭化物（以下Ｐ１３ｉＢｒと表記する）（２０８．２ｇ、１．００ｍｏｌ、収率１００％）を得た。続いて、Ｐ１３ｉＢｒ（２０８．２ｇ、１．００ｍｏｌ）をイオン交換水（４２７ｍＬ）に溶解させて、室温にて３０分攪拌することでＰ１３ｉＢｒの水溶液を調製した。同様にＫＦＳＩ（三菱マテリアル電子化成(株)製）（２１９．２ｇ、１．００ｍｏｌ）をそのまま量りとり、予め調製したＰ１３ｉＢｒの水溶液に投入した。下層を分液後、高純度のイオン交換水で洗浄を３回繰り返し行った後、減圧で一晩乾燥を行うことで目的とするＰ１３ｉＦＳＩ（２８６．８ｇ、０．９３ｍｏｌ、収率９３％）を得た。得られた固体物は、無色透明な結晶性固体物の様相を示した。 (Example 8)
[Synthesis of P 13i FSI Electrolyte]
The purchased 2-bromopropane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .: 135.3 g, 1.10 mol) was weighed as it was, dissolved in acetonitrile (140 mL) at room temperature, and heated to 60 ° C. N-methylpyrrolidine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .: 85.2 g, 1.00 mol) is weighed as it is, and it is taken at 65 ° C. to 70 ° C. for 4 hours in acetonitrile in which 2-bromopropane is dissolved. It was dripped. After dropwise addition of the whole amount, the mixture was stirred at 65 ° C. to 70 ° C. for 24 hours, and then acetonitrile and excess 2-bromopropane were distilled off to obtain the target N-isopropyl-N-methylpyrrolidinium bromide (hereinafter referred to as P 13i Br). (208.2 g, 1.00 mol, yield 100%). Subsequently, P 13i Br (208.2 g, 1.00 mol) was dissolved in ion-exchanged water (427 mL) and stirred at room temperature for 30 minutes to prepare an aqueous solution of P 13i Br. Similarly, KFSI (Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.) (219.2 g, 1.00 mol) was weighed as it was and poured into an aqueous solution of P 13i Br prepared in advance. After separating the lower layer, washing with high-purity ion-exchanged water was repeated three times, followed by drying overnight under reduced pressure to achieve the target P 13i FSI (286.8 g, 0.93 mol, 93% yield) ) The obtained solid showed an aspect of a colorless and transparent crystalline solid.

［ＤＳＣ測定］
実施例１と同様に計測を行った。−３２℃、−２９℃、および８．５℃に相転移に起因する極めて明確な吸熱ピークが観測され、この８．５℃〜１８８℃といった温度領域で柔粘性結晶相を発現していることを確認した。 [DSC measurement]
Measurement was performed in the same manner as in Example 1. Extremely clear endothermic peaks due to phase transition are observed at −32 ° C., −29 ° C., and 8.5 ° C., and a plastic crystal phase is expressed in the temperature range of 8.5 ° C. to 188 ° C. It was confirmed.

［イオン伝導度測定］
実施例５と同様な手法でイオン伝導性を確認した。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した。 [Ion conductivity measurement]
Ionic conductivity was confirmed by the same method as in Example 5. Ionic conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that the ionic conductivity was exhibited in a solid state.

（比較例１）
Ｈ． Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ， Ｎ． Ｔｅｒａｓａｗａ， Ｔ． Ｕｍｅｃｋｙ， Ｓ． Ｔｓｕｚｕｋｉ， Ｈ． Ｓａｋａｅｂｅ， Ｋ． Ａｓａｋａ， Ｋ． Ｔａｔｓｕｍｉ， Ｃｈｅｍ． Ｌｅｔｔ．， Ｖｏｌ．３７， ２００８， ｐ１０２０、にてＮ１１１３ＦＳＩの物性が報告されている。当該文献では、融点が４２℃となる結晶性固体が得られることが報告されており、柔粘性結晶は得られなかった。 (Comparative Example 1)
H. Matsumoto, N .; Terasawa, T .; Umecky, S.M. Tsuzuki, H .; Sakaebe, K .; Asaka, K .; Tatsumi, Chem. Lett. , Vol. 37, 2008, p1020, the physical properties of N 1113 FSI have been reported. In this document, it was reported that a crystalline solid having a melting point of 42 ° C. was obtained, and no plastic crystal was obtained.

（比較例２）
Ａ． Ｔａｇｉｕｒｉ， Ｋ． Ｚ． Ｓｕｍｏｎ， Ａ． Ｈｅｎｎｉ， Ｋ． Ｚａｎｇａｎｅｈ， Ａ． Ｓｈａｆｅｅｎ， Ｆｌｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉａ， Ｖｏｌ．３７５， ２０１４， ｐ３２４、にてＮ１２２３ＦＳＩの物性が報告されている。当該文献によると、Ｎ１２２３ＦＳＩは、イオン液体の状態を呈していた。 (Comparative Example 2)
A. Tagiuri, K .; Z. Sumon, A.D. Henni, K .; Zanganeh, A.D. Shafen, Fluid Phase Equilibria, Vol. 375, 2014, p324, and the physical properties of N 1223 FSI are reported. According to this document, N 1223 FSI exhibited an ionic liquid state.

（比較例３）
Ｍ． Ｉｓｈｉｋａｗａ， Ｔ． Ｓｕｇｉｍｏｔｏ， Ｍ． Ｋｉｋｕｔａ， Ｅ． Ｉｓｈｉｋｏ， Ｍ． Ｋｏｎｏ， Ｊ． Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ， Ｖｏｌ．１６２， ２００６， ｐ６５８、にてＰ１３ＦＳＩの物性が報告されている。当該文献によると、Ｐ１３ＦＳＩはイオン液体の状態を呈し、その融点は−１８℃を示した。 (Comparative Example 3)
M.M. Ishikawa, T .; Sugimoto, M .; Kikuta, E .; Ishiko, M.I. Kono, J .; Power Sources, Vol. 162, 2006, p658, and the physical properties of P 13 FSI are reported. According to this document, P 13 FSI exhibits a state of ionic liquids, the melting point showed -18 ° C..

（比較例４）
Ｄ． Ｒ． ＭａｃＦａｒｌａｎｅ， Ｊ． Ｓｕｎ， Ｊ． Ｇｏｌｄｉｎｇ， Ｐ． Ｍｅａｋｉｎ， Ｍ． Ｆｏｒｓｙｔｈ， Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ． Ａｃｔａ， Ｖｏｌ．４５， ２０００， ｐ１２７１、にてＮ１１１１ＴＦＳＩの物性が報告されている。当該文献によると、Ｎ１１１１ＴＦＳＩは固相間転移を示さない結晶で、その融点は１３３℃を示した。 (Comparative Example 4)
D. R. MacFarlane, J.A. Sun, J .; Golding, P.M. Meakin, M.M. Forsyth, Electrochim. Acta, Vol. 45, 2000, p1271, reports the physical properties of N 1111 TFSI. According to this document, N 1111 TFSI is a crystal that does not show a transition between solid phases, and its melting point is 133 ° C.

（比較例５）
Ｄ． Ｒ． ＭａｃＦａｒｌａｎｅ， Ｊ． Ｓｕｎ， Ｊ． Ｇｏｌｄｉｎｇ， Ｐ． Ｍｅａｋｉｎ， Ｍ． Ｆｏｒｓｙｔｈ， Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ． Ａｃｔａ， Ｖｏｌ．４５， ２０００， ｐ１２７１、にてＮ１１１２ＴＦＳＩの物性が報告されている。当該文献によると、Ｎ１１１２ＴＦＳＩも固相間転移を示さない結晶で、その融点は１０９℃を示した。 (Comparative Example 5)
D. R. MacFarlane, J.A. Sun, J .; Golding, P.M. Meakin, M.M. Forsyth, Electrochim. Acta, Vol. 45, 2000, p1271, and reported physical properties of N 1112 TFSI. According to this document, N 1112 TFSI is also a crystal that does not show a solid-phase transition, and its melting point is 109 ° C.

（比較例６）
Ｄ． Ｒ． ＭａｃＦａｒｌａｎｅ， Ｊ． Ｓｕｎ， Ｊ． Ｇｏｌｄｉｎｇ， Ｐ． Ｍｅａｋｉｎ， Ｍ． Ｆｏｒｓｙｔｈ， Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ． Ａｃｔａ， Ｖｏｌ．４５， ２０００， ｐ１２７１、にてＮ１１２２ＴＦＳＩの物性が報告されている。当該文献によると、Ｎ１１２２ＴＦＳＩも固相間転移を示さない結晶で、その融点は９６℃を示した。 (Comparative Example 6)
D. R. MacFarlane, J.A. Sun, J .; Golding, P.M. Meakin, M.M. Forsyth, Electrochim. Acta, Vol. 45, 2000, p1271, the physical properties of N 1122 TFSI are reported. According to this document, N 1122 TFSI is also a crystal that does not show a transition between solid phases, and its melting point is 96 ° C.

（比較例７）
Ｄ． Ｒ． ＭａｃＦａｒｌａｎｅ， Ｊ． Ｓｕｎ， Ｊ． Ｇｏｌｄｉｎｇ， Ｐ． Ｍｅａｋｉｎ， Ｍ． Ｆｏｒｓｙｔｈ， Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ． Ａｃｔａ， Ｖｏｌ．４５， ２０００， ｐ１２７１、にてＮ２２２２ＴＦＳＩの物性が報告されている。Ｎ２２２２ＴＦＳＩも固相間転移を示さない結晶で、その融点は１０９℃を示した。 (Comparative Example 7)
D. R. MacFarlane, J.A. Sun, J .; Golding, P.M. Meakin, M.M. Forsyth, Electrochim. Acta, Vol. 45, 2000, p1271, reports the physical properties of N 2222 TFSI. N 2222 TFSI is also a crystal that does not show a solid-phase transition, and its melting point is 109 ° C.

（比較例８）
上記非特許文献１、およびＪ． Ｈｕａｎｇ， Ａ． Ｈｉｌｌ， Ｍ． Ｆｏｒｓｙｔｈ， Ｄ． Ｒ． ＭａｃＦａｒｌａｎｅ， Ａ． Ｈｏｌｌｅｎｋａｍｐ， Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ， Ｖｏｌ．１７７， ２００６， ｐ２５６９、にてＰ１１ＴＦＳＩの物性が報告されている。J. Ｈｕａｎｇらの文献によると、Ｐ１１ＴＦＳＩは、−４１℃、−１９℃、２６℃、および８０℃に相転移を示し、２６°〜１３７℃の温度領域で柔粘性結晶相を発現した。 (Comparative Example 8)
Non-Patent Document 1, and J. Org. Huang, A.A. Hill, M.M. Forsyth, D.C. R. MacFarlane, A.M. Hollenkamp, Solid State Ionics, Vol. 177, 2006, p2569, and the physical properties of P 11 TFSI are reported. According to J. Huang et al., P 11 TFSI exhibited phase transitions at −41 ° C., −19 ° C., 26 ° C., and 80 ° C., and developed a plastic crystal phase in the temperature range of 26 ° C. to 137 ° C. .

比較例８の柔粘性結晶相の発現温度領域は、実施例より温度領域が狭くなっていることが確認された（イオン伝導性は図５参照）。   It was confirmed that the temperature range of the plastic crystal phase of Comparative Example 8 was narrower than that of the Examples (see FIG. 5 for ion conductivity).

（比較例９）
上記非特許文献１、およびＪ． Ｈｕａｎｇ， Ａ． Ｈｉｌｌ， Ｍ． Ｆｏｒｓｙｔｈ， Ｄ． Ｒ． ＭａｃＦａｒｌａｎｅ， Ａ． Ｈｏｌｌｅｎｋａｍｐ， Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ， Ｖｏｌ．１７７， ２００６， ｐ２５６９、にてＰ１２ＴＦＳＩの物性が報告されている。J. Ｈｕａｎｇらの文献によると、Ｐ１２ＴＦＳＩは、−８９℃、および２０℃で相転移を示し、２０°〜８９℃の温度領域で柔粘性結晶相を発現した。 (Comparative Example 9)
Non-Patent Document 1, and J. Org. Huang, A.A. Hill, M.M. Forsyth, D.C. R. MacFarlane, A.M. Hollenkamp, Solid State Ionics, Vol. 177, 2006, p2569, and the physical properties of P 12 TFSI are reported. According to J. Huang et al., P 12 TFSI exhibited a phase transition at −89 ° C. and 20 ° C., and developed a plastic crystal phase in a temperature range of 20 ° to 89 ° C.

比較例９の柔粘性結晶相の発現温度領域は、実施例より温度領域が狭くなっていることが確認された（ＤＳＣは図３参照、イオン伝導性は図４参照）。   It was confirmed that the temperature range of the plastic crystal phase of Comparative Example 9 was narrower than that of the Example (see FIG. 3 for DSC and FIG. 4 for ionic conductivity).

（比較例１０）
上記特許文献１にてＮ１２２３ＣＦ３ＢＦ３の物性が報告されている。特許文献１によればＮ１２２３ＣＦ３ＢＦ３は−３０℃で相転移を示し、−３０°〜８０℃の領域で柔粘性結晶相を発現した。 (Comparative Example 10)
Patent Document 1 reports the physical properties of N 1223 CF 3 BF 3 . According to Patent Document 1, N 1223 CF 3 BF 3 exhibited a phase transition at −30 ° C., and exhibited a plastic crystal phase in the region of −30 ° to 80 ° C.

比較例１０の柔粘性結晶相の発現温度領域は、実施例より温度領域が狭くなっていることが確認された（イオン伝導性は図５参照）。   It was confirmed that the temperature range of the plastic crystal phase of Comparative Example 10 was narrower than that of the Examples (see FIG. 5 for ion conductivity).

（比較例１１）
上記特許文献２にてＬｉ｛ＴＦＳＩ｝{Ｃ６Ｈ２Ｆ２（ＯＣＨ３）２}２に関する物性が報告されている。Ｌｉ｛ＴＦＳＩ｝{Ｃ６Ｈ２Ｆ２（ＯＣＨ３）２}２のイオン伝導性を図５に示す。 (Comparative Example 11)
Patent Document 2 in Li {TFSI} {C 6 H 2 F 2 (OCH 3) 2} 2 physical properties related has been reported. The ionic conductivity of Li {TFSI} {C 6 H 2 F 2 (OCH 3 ) 2 } 2 is shown in FIG.

（実施例９）
［支持塩の添加］
以下の作業は、アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内で操作を行った。 Example 9
[Addition of supporting salt]
The following operations were performed in a glove box under an argon gas atmosphere.

実施例６で得られたＰ２２ＦＳＩ（１．０ｇ、３．５７ｍｍｏｌ）を量りとった。ここへ２ ｍｏｌ％濃度となるリチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（以下、ＬｉＦＳＩと表記する）（三菱マテリアル電子化成株式会社製）を量りとり、ジクロロメタン（０．６９７１ｇ）を加え、室温にて１０分間攪拌にて溶解させた。これにより、Ｐ２２ＦＳＩ＋２ｍｏｌ％ＬｉＦＳＩのジクロロメタン溶液を得た。 P 22 FSI (1.0 g, 3.57 mmol) obtained in Example 6 was weighed. Lithium bis (fluorosulfonyl) imide (hereinafter referred to as LiFSI) (Mitsubishi Materials Electronics Kasei Co., Ltd.) having a concentration of 2 mol% was weighed here, dichloromethane (0.6971 g) was added, and 10 minutes at room temperature. It was dissolved by stirring. Thereby, a dichloromethane solution of P 22 FSI + 2 mol% LiFSI was obtained.

［イオン伝導度測定］
実施例５と同様な手法でイオン伝導性を確認した。ここで得られた試料を５０μｍのガラスペーパーにキャストし、４時間減圧乾燥を行うことにより溶媒を留去した。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した（図６参照）。 [Ion conductivity measurement]
Ionic conductivity was confirmed by the same method as in Example 5. The sample obtained here was cast on glass paper of 50 μm, and the solvent was distilled off by drying under reduced pressure for 4 hours. Ion conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that ion conductivity was exhibited in a solid state (see FIG. 6).

（実施例１０）
［支持塩添加］
実施例９で示したＬｉＦＳＩの添加濃度を２ｍｏｌ％から０．１ｍｏｌ％に変更したこと以外は、実施例９の手順に従ってＰ２２ＦＳＩ＋０．１ｍｏｌ％ＬｉＦＳＩのジクロロメタン溶液を得た。 (Example 10)
[Supported salt addition]
A dichloromethane solution of P 22 FSI + 0.1 mol% LiFSI was obtained according to the procedure of Example 9, except that the addition concentration of LiFSI shown in Example 9 was changed from 2 mol% to 0.1 mol%.

［イオン伝導度測定］
実施例９と同様の方法でイオン伝導性を確認した。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した（図６参照）。 [Ion conductivity measurement]
Ionic conductivity was confirmed by the same method as in Example 9. Ion conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that ion conductivity was exhibited in a solid state (see FIG. 6).

（実施例１１）
［支持塩添加］
実施例９で示したＬｉＦＳＩの添加濃度を２ｍｏｌ％から１０ｍｏｌ％に変更したこと以外は、実施例９の手順に従ってＰ２２ＦＳＩ＋１０ｍｏｌ％ＬｉＦＳＩのジクロロメタン溶液を得た。 (Example 11)
[Supported salt addition]
A dichloromethane solution of P 22 FSI + 10 mol% LiFSI was obtained according to the procedure of Example 9, except that the addition concentration of LiFSI shown in Example 9 was changed from 2 mol% to 10 mol%.

［イオン伝導度測定］
実施例９と同様の方法でイオン伝導性を確認した。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した（図６参照）。 [Ion conductivity measurement]
Ionic conductivity was confirmed by the same method as in Example 9. Ion conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that ion conductivity was exhibited in a solid state (see FIG. 6).

（実施例１２）
［支持塩添加］
実施例９で示したＬｉＦＳＩの添加濃度を２ｍｏｌ％から２０ｍｏｌ％に変更したこと以外は、実施例９の手順に従ってＰ２２ＦＳＩ＋２０ｍｏｌ％ＬｉＦＳＩのジクロロメタン溶液を得た。 (Example 12)
[Supported salt addition]
A dichloromethane solution of P 22 FSI + 20 mol% LiFSI was obtained according to the procedure of Example 9, except that the addition concentration of LiFSI shown in Example 9 was changed from 2 mol% to 20 mol%.

［イオン伝導度測定］
実施例９と同様の方法でイオン伝導性を確認した。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した（図６参照）。 [Ion conductivity measurement]
Ionic conductivity was confirmed by the same method as in Example 9. Ion conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that ion conductivity was exhibited in a solid state (see FIG. 6).

（実施例１３）
［支持塩添加］
実施例９で示したＬｉＦＳＩをリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（以下ＬｉＴＦＳＩと表記する）（三菱マテリアル電子化成(株)製）に変更したこと以外は、実施例９の手順に従ってＰ２２ＦＳＩ＋２ｍｏｌ％ＬｉＴＦＳＩのジクロロメタン溶液を得た。 (Example 13)
[Supported salt addition]
P 22 FSI + 2 mol% in accordance with the procedure of Example 9, except that LiFSI shown in Example 9 was changed to lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (hereinafter referred to as LiTFSI) (manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.). A LiTFSI solution in dichloromethane was obtained.

［イオン伝導度測定］
実施例９と同様の方法でイオン伝導性を確認した。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した（図６参照）。 [Ion conductivity measurement]
Ionic conductivity was confirmed by the same method as in Example 9. Ion conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that ion conductivity was exhibited in a solid state (see FIG. 6).

（実施例１４）
［支持塩添加］
実施例１３で示したＬｉＴＦＳＩの添加濃度を２ｍｏｌ％から１０ｍｏｌ％に変更したこと以外は、実施例９の手順に従ってＰ２２ＦＳＩ＋１０ｍｏｌ％ＬｉＴＦＳＩのジクロロメタン溶液を得た。 (Example 14)
[Supported salt addition]
A dichloromethane solution of P 22 FSI + 10 mol% LiTFSI was obtained according to the procedure of Example 9, except that the addition concentration of LiTFSI shown in Example 13 was changed from 2 mol% to 10 mol%.

［イオン伝導度測定］
実施例９と同様の方法でイオン伝導性を確認した。密閉式セル中において交流インピーダンス法によりイオン伝導度を測定し、固体状態でイオン伝導性を示すことを確認した（実施例６参照）。実施例９〜１４の測定結果を実施例７で得られた測定結果を基準に整理した結果を図６にまとめた。 [Ion conductivity measurement]
Ionic conductivity was confirmed by the same method as in Example 9. Ion conductivity was measured by an alternating current impedance method in a sealed cell, and it was confirmed that ion conductivity was shown in a solid state (see Example 6). The results of arranging the measurement results of Examples 9 to 14 on the basis of the measurement results obtained in Example 7 are summarized in FIG.

（比較例１２）
上記非特許文献１にてＰ１１ＴＦＳＩへ２．６５ｍｏｌ％のＬｉＴＦＳＩを添加した系の物性が報告されている。このイオン伝導挙動を図５に示した。 (Comparative Example 12)
Non-Patent Document 1 reports the physical properties of a system in which 2.65 mol% LiTFSI is added to P 11 TFSI. This ion conduction behavior is shown in FIG.

（実施例１５）
［正極電極の作動確認］
実施例１１で得られたＰ２２ＦＳＩ＋１０ｍｏｌ％ＬｉＦＳＩを電解質として用いて、正極電極での作動確認を以下の手順で行った。 (Example 15)
[Verification of positive electrode operation]
Using P 22 FSI + 10 mol% LiFSI obtained in Example 11 as an electrolyte, the operation of the positive electrode was confirmed by the following procedure.

正極電極材として、リン酸鉄リチウム（以下、ＬＦＰと表記する）を選んだ。ＬＦＰは予め１２０℃にて一晩減圧乾燥したものを量りとり（２．２５ｇ）、ここに導電助剤としてアセチレンブラック（０．２５ｇ）、溶媒としてテトラヒドロフラン（以下、ＴＨＦと表記する）を５ｍＬと、２０質量％濃度に調整した、Ｐ２２ＦＳＩ＋１０ｍｏｌ％ＬｉＦＳＩを含有するＴＨＦ溶液を電解質質量として１．５３ｇとなるように添加した。この混合物を自転公転ミキサーで混合攪拌することで、電極スラリーを作製した。 Lithium iron phosphate (hereinafter referred to as LFP) was selected as the positive electrode material. LFP was weighed in advance at 120 ° C. overnight under reduced pressure (2.25 g), where acetylene black (0.25 g) was used as a conductive aid, and tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF) was 5 mL as a solvent. Then, a THF solution containing P 22 FSI + 10 mol% LiFSI adjusted to a concentration of 20% by mass was added to 1.53 g as an electrolyte mass. This mixture was mixed and stirred with a rotation and revolution mixer to prepare an electrode slurry.

得られた電極スラリーをＡｌ箔上に塗布し、バーコーターを用いて電極塗布を行い、プレスすることで正極電極を得た。図７に試作した電極の外観を示す。   The obtained electrode slurry was applied onto an Al foil, applied with an electrode using a bar coater, and pressed to obtain a positive electrode. FIG. 7 shows the appearance of the prototyped electrode.

この電極から、φ１５ｍｍに電極を打ち抜き、別途電解質を含浸させた多孔質ガラスフィルム（２００μｍ）をセパレータとして挟み込み、対極にＬｉ箔を用いて、コインセルに組み込んだ。１００ｍＡの電流値にて、２．５−３．９Ｖの電位範囲で、ＣＣモードで充放電を行った。   From this electrode, an electrode was punched out to 15 mm in diameter, and a porous glass film (200 μm) impregnated with an electrolyte was sandwiched as a separator, and incorporated in a coin cell using Li foil as a counter electrode. Charging / discharging was performed in CC mode in a potential range of 2.5-3.9 V at a current value of 100 mA.

図８に得られた初回充放電カーブを示す。   FIG. 8 shows the initial charge / discharge curve obtained.

放電容量を１００％として規格化したところ、放電量に対して２０％の容量であるが充電をおこなうことが確認された。電極試作に対して、検討の余地が多く残されてはいるが、この固体電解質を用いたハーフセル電池において、正極材料は充放電を行うことが確認できた。   When the discharge capacity was normalized as 100%, it was confirmed that charging was performed although the capacity was 20% of the discharge amount. Although much room for examination remains for the trial manufacture of electrodes, it was confirmed that the positive electrode material performs charge and discharge in the half-cell battery using this solid electrolyte.

特に、今回の電極仕様はバインダを使用しないで電極が形成できており、この固体電解質は、バインダの機能も兼用できることも確認できた。   In particular, in this electrode specification, it was possible to form an electrode without using a binder, and it was confirmed that this solid electrolyte can also function as a binder.

（実施例１６）
［負極電極の作動確認］
実施例１１で得られたＰ２２ＦＳＩ＋１０ｍｏｌ％ＬｉＦＳＩを電解質として用いて、負極電極での作動確認を以下の手順で行った。 (Example 16)
[Operation check of negative electrode]
Using P 22 FSI + 10 mol% LiFSI obtained in Example 11 as an electrolyte, the operation of the negative electrode was confirmed by the following procedure.

負極電極は、Ｎｉ箔（２０μｍ厚み）の上にスパッタ成膜法にて１００ｎｍ厚みのＳｉのアモルファス層を形成した電極シートを形成した。（□１００ｍｍ×１００ｍｍ）。   As the negative electrode, an electrode sheet in which a 100 nm thick Si amorphous layer was formed on a Ni foil (20 μm thick) by a sputtering film forming method was formed. (□ 100 mm × 100 mm).

この電極から、φ１５ｍｍに電極を打ち抜き、別途電解質を含浸させた多孔質ガラスフィルム（２００μｍ）をセパレータとして挟み込み、対極にＬｉ箔を用いて、コインセルに組み込んだ。０．５Ｃの電流値にて、５ｍＶ−２．０Ｖの電位範囲で、ＣＣモードで充放電を行った。   From this electrode, an electrode was punched out to 15 mm in diameter, and a porous glass film (200 μm) impregnated with an electrolyte was sandwiched as a separator, and incorporated in a coin cell using Li foil as a counter electrode. Charging / discharging was performed in CC mode in a potential range of 5 mV-2.0 V at a current value of 0.5 C.

図９に得られた初回充放電カーブを示す。   FIG. 9 shows the initial charge / discharge curve obtained.

充電容量（Ｓｉ電極へのＬｉドープ過程）を１００％として規格化したところ、充電量に対して約１０％の容量であるが放電（Ｓｉ電極からのＬｉ脱ドープ過程）をおこなうことが確認された。電極試作に対して、検討の余地が多く残されてはいるが、この固体電解質を用いたハーフセル電池において、負極材料は充放電を行うことが確認できた。   When the charge capacity (Li doping process to the Si electrode) was standardized to 100%, it was confirmed that the discharge (Li de-doping process from the Si electrode) was performed although the capacity was about 10% of the charge amount. It was. Although there remains much room for examination with respect to the electrode prototype, it was confirmed that the negative electrode material performs charge and discharge in the half cell battery using this solid electrolyte.

（実施例１７）
［フルセル評価］
市販のＮＭＣ電極（正極）、グラファイト電極（負極）を用いて電池試作を以下の手順で行った。φ１５ｍｍに正極、負極の両電極を打ち抜き、別途電解質を含浸させた多孔質ガラスフィルム（２００μｍ）をセパレータとして挟み込み、対極Ｌｉ箔を用いて、市販の組み立て式セルにて正極、負極のハーフセルを作製した。それぞれの電極で１０サイクル充放電を行った後、それぞれの組み立て式セルを解体し、正極、負極を回収した。回収したセルを用いて、電解質を含浸させた多孔質ガラスフィルム（２００μｍ）をセパレータとして挟み込み、再度コインセル内に組み込んで電池試作を行った。
得られた電池の充放電試験結果を図１０に示す。本発明の固体電解質を用いて、正極−負極間で充放電を行うことが確認できた。 (Example 17)
[Full cell evaluation]
Using a commercially available NMC electrode (positive electrode) and a graphite electrode (negative electrode), a battery trial was made according to the following procedure. Punch both positive and negative electrodes to φ15mm, sandwich a porous glass film (200μm) impregnated with electrolyte separately as a separator, and make positive and negative half-cells in a commercially available assembly-type cell using counter electrode Li foil did. After charging and discharging for 10 cycles with each electrode, each assembled cell was disassembled, and the positive electrode and the negative electrode were collected. Using the collected cells, a porous glass film (200 μm) impregnated with an electrolyte was sandwiched as a separator, and again incorporated into a coin cell to make a battery prototype.
The charging / discharging test result of the obtained battery is shown in FIG. It was confirmed that charging / discharging was performed between the positive electrode and the negative electrode using the solid electrolyte of the present invention.

１０ａ リチウムイオン二次電池（並列積層型電池）、
１０ｂ リチウムイオン二次電池（直列積層型電池）、
１１ 負極集電体、
１２ 負極活物質層、
１３ 電解質層、
１４ 正極集電体、
１５ 正極活物質層、
１６ 単電池層、
１７ 発電要素、
１８ 負極集電板、
１９ 正極集電板、
２０ 負極端子リード、
２１ 正極端子リード、
２２ ラミネートフィルム（電池外装体）、
２３ 集電体、
２３ａ 正極側の最外層集電体、
２３ｂ 負極側の最外層集電体、
２４ 双極型電極、
２５ シール部（絶縁部）。 10a Lithium ion secondary battery (parallel stacked battery),
10b Lithium ion secondary battery (series stacked battery),
11 negative electrode current collector,
12 negative electrode active material layer,
13 electrolyte layer,
14 positive electrode current collector,
15 positive electrode active material layer,
16 cell layer,
17 Power generation elements,
18 negative electrode current collector plate,
19 positive current collector,
20 Negative terminal lead,
21 positive terminal lead,
22 Laminate film (battery casing),
23 current collector,
23a outermost layer current collector on the positive electrode side,
23b The outermost layer current collector on the negative electrode side,
24 bipolar electrodes,
25 Sealing part (insulating part).

Claims (11)

テトラメチルアンモニウムカチオン、トリメチルエチルアンモニウムカチオン、ジメチルジエチルアンモニウムカチオン、メチルトリエチルアンモニウムカチオン、およびテトラエチルアンモニウムカチオンからなる群より選択される少なくとも１種のカチオンと、
ビスフルオロスルホニルイミドアニオンと、
からなる柔粘性結晶を含むイオン伝導性を有する固体電解質。 At least one cation selected from the group consisting of tetramethylammonium cation, trimethylethylammonium cation, dimethyldiethylammonium cation, methyltriethylammonium cation, and tetraethylammonium cation;
A bisfluorosulfonylimide anion;
A solid electrolyte having ionic conductivity, including a plastic crystal. 前記カチオンがテトラメチルアンモニウムカチオンまたはテトラエチルアンモニウムカチオンである、請求項１に記載のイオン伝導性を有する固体電解質。   The solid electrolyte having ion conductivity according to claim 1, wherein the cation is a tetramethylammonium cation or a tetraethylammonium cation. 前記カチオンがトリメチルエチルアンモニウムカチオン、ジメチルジエチルアンモニウムカチオン、およびメチルトリエチルアンモニウムカチオンからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１に記載のイオン伝導性を有する固体電解質。   2. The solid electrolyte having ion conductivity according to claim 1, wherein the cation is at least one selected from the group consisting of a trimethylethylammonium cation, a dimethyldiethylammonium cation, and a methyltriethylammonium cation. 前記カチオンがメチルトリエチルアンモニウムカチオンである、請求項３に記載のイオン伝導性を有する固体電解質。   The solid electrolyte having ion conductivity according to claim 3, wherein the cation is a methyltriethylammonium cation. Ｎ、Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオンおよびＮ、Ｎ−ジエチルピロリジニウムカチオンの少なくとも一方のカチオンと、
ビスフルオロスルホニルイミドアニオンと、
からなる柔粘性結晶を含むイオン伝導性を有する固体電解質。 At least one of a N, N-dimethylpyrrolidinium cation and a N, N-diethylpyrrolidinium cation;
A bisfluorosulfonylimide anion;
A solid electrolyte having ionic conductivity, including a plastic crystal. 炭素数１〜３のアルキル基を有するＮ−アルキル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムカチオンと、
ビスフルオロスルホニルイミドアニオンと、
からなる柔粘性結晶を含むイオン伝導性を有する固体電解質。 An N-alkyl-N-isopropylpyrrolidinium cation having an alkyl group of 1 to 3 carbon atoms;
A bisfluorosulfonylimide anion;
A solid electrolyte having ionic conductivity, including a plastic crystal. 前記Ｎ−アルキル−Ｎ−イソプロピルピロリジニウムカチオンは、Ｎ−イソプロピル−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオンである、請求項６に記載のイオン伝導性を有する固体電解質。   The solid electrolyte having ion conductivity according to claim 6, wherein the N-alkyl-N-isopropylpyrrolidinium cation is an N-isopropyl-N-methylpyrrolidinium cation. リチウム塩を前記柔粘性結晶に対して０．１〜２０モル％さらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のイオン伝導性を有する固体電解質。   The solid electrolyte which has ion conductivity of any one of Claims 1-7 which further contains 0.1-20 mol% of lithium salts with respect to the said plastic crystal. 前記リチウム塩の添加量が前記柔粘性結晶に対して２〜２０モル％である、請求項８に記載のイオン伝導性を有する固体電解質。   The solid electrolyte having ion conductivity according to claim 8, wherein an addition amount of the lithium salt is 2 to 20 mol% with respect to the plastic crystal. 前記リチウム塩は、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドおよびリチウムビス（フルオロスルホニル）イミドの少なくとも一方である、請求項８または９に記載のイオン伝導性を有する固体電解質。   The solid electrolyte having ion conductivity according to claim 8 or 9, wherein the lithium salt is at least one of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide and lithium bis (fluorosulfonyl) imide. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のイオン伝導性を有する固体電解質を含む、電気化学デバイス。   The electrochemical device containing the solid electrolyte which has the ionic conductivity of any one of Claims 1-10.
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