电器件的制作方法

本发明涉及电器件。本发明的电器件以例如二次电池、电容器等的形式用于电动汽车、燃料电池汽车及混合动力电动汽车等车辆的电动机等的驱动用电源、辅助电源。

背景技术：

近年来，为了应对全球变暖，迫切希望降低二氧化碳量。在汽车产业界，期待着眼于通过引入电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)来实现二氧化碳排放量的减少，从而广泛地进行了作为它们实用化的关键的电动机驱动用二次电池等电器件的开发。

作为电动机驱动用二次电池，与手机、笔记本电脑等所使用的民用锂离子二次电池相比，要求其具有极高的输出特性及较高的能量。因此，在所有电池中具有最高理论能量的锂离子二次电池备受关注，目前其开发进展迅速。

一般而言，锂离子二次电池具备将正极与负极经由电解质层连接，并收纳于电池壳体内的结构，所述正极是使用粘合剂将正极活性物质等涂布在正极集电体的两面而得到的，所述负极是使用粘合剂将负极活性物质等涂布在负极集电体的两面而得到的。

目前，锂离子二次电池的负极使用了在充放电循环的寿命、成本方面有利的碳/石墨系材料。但是，对于碳/石墨系的负极材料而言，由于通过向石墨晶体中吸留/放出锂离子而进行充放电，因此，存在得不到理论容量372mAh/g以上的充放电容量的缺点，该理论容量是根据作为最大锂导入化合物的LiC₆得到的。因此，难以利用碳/石墨系负极材料得到满足车辆用途的实用化水平的容量、能量密度。

相比之下，对于负极使用了与Li形成化合物的SiO_x(0＜x＜2)材料的电池而言，能量密度比现有的碳/石墨系负极材料的能量密度得到了提高，因此，期待其作为车辆用途中的负极材料。例如，微观地观察具有以SiO_x表 示的化学组成的硅氧化物时，Si(单晶的纳米粒子)与非晶质(无定形)SiO₂相分离而存在。

硅氧化物具有四面体结构作为单元结构，SiO₂以外的硅氧化物(中间氧化物)可以对应于四面体顶点的氧数1个、2个及3个而表示为Si₂O、SiO及Si₂O₃，但这些中间氧化物在热力学上不稳定，极难以单晶的形式存在。因此，SiO_x以单元结构不规则地排列的非晶质结构构成，另外，该非晶质结构是多个非晶质化合物不形成界面而构成的非晶质结构，主要以均质的非晶质结构部分构成。因此，SiO_x中具有在非晶质的SiO₂中分散有Si纳米粒子的结构。

在该SiO_x的情况下，可参与充放电的仅为Si，SiO₂不参与充放电。因此，SiO_x表示它们的平均组成。SiO_x中，如反应式(A)那样每1mol Si吸留放出4.4mol的锂离子，且生成Li₂₂Si₅(＝Li_4.4Si)这样的理论容量4200mAh/g的可逆容量成分，另一方面，如反应式(B)那样每1mol SiO吸留放出4.3mol的锂离子，从生成Li₄SiO₄的观点考虑，存在较大的问题，所述Li₄SiO₄成为在初次吸留Li时与Li_4.4Si一起产生不可逆容量的原因。

[化学式1]

(A)

(B)

但是，作为含有Li的锂硅酸盐化合物，例如可举出：Li₄SiO₄、Li₂SiO₃、Li₂Si₂O₅、Li₂Si₃O₈、Li₆Si₄O₁₁等Li_ySiO_x(0＜y，0＜x＜2)，但这些Li_ySiO_x的导电性极小，且SiO₂不具有导电性，因此，存在负极电阻升高的问题。其结果是使锂离子脱离及插入负极活性物质变得极其困难。

但是，负极使用了与Li合金化的材料而制成的锂离子二次电池在充放电时负极的膨胀收缩较大。例如，对于吸留锂离子时的体积膨胀而言，石墨材料的情况下约为1.2倍，相比之下，在Si材料的情况下，Si和Li进行合金化时，从非晶状态转变为结晶状态，引起较大的体积变化(约4倍)，因此，存在使电极的循环寿命降低的问题。另外，在Si负极活性物质的情况下，电池的容量与循环耐久性处于折衷选择的关系，存在难以既呈现高容量又增加高循环耐久性的问题。

为了解决这样的问题，提出了含有SiO_x和石墨材料的锂离子二次电池用的负极(例如，参照专利文献1)。该专利文献1所记载的发明中，在第“0018” 段中记载了通过将SiO_x的含量设为最小限而呈现高容量及良好的循环寿命。现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2009-517850号公报

发明的内容

发明所要解决的课题

使用了上述专利文献1所记载的含有SiO_x和碳材料的负极的锂离子二次电池可以表现出良好的循环特性。但是，根据本发明人等的研究判明，在对使用了固溶体正极活性物质的正极组合这种负极的情况下，难以一定能实现充分的循环耐久性。

因此，本发明的目的在于提供一种具有使用了固溶体正极活性物质的正极的锂离子二次电池等电器件，其能够更进一步提高循环耐久性。

本发明人等为了解决所述课题而进行了深入研究。其结果发现，通过使用含有Si的负极和含有固溶体正极活性物质的正极，可解决所述课题，并最终完成了本发明。

即，本发明涉及一种电器件，其具有发电元件，该发电元件包含：在正极集电体的表面形成含有正极活性物质的正极活性物质层而得到的正极；在负极集电体的表面形成含有负极活性物质的负极活性物质层而得到的负极；以及含浸电解液而得到的隔板。

而且，所述负极活性物质层含有以下式(1)表示的负极活性物质。

[数学式1]

α(Si材料)+β(碳材料) (1)

式中，Si材料为选自作为非晶SiO₂粒子与Si粒子的混合体的SiO_x(x表示满足Si的原子价的氧数)及含Si合金中的一种或两种以上，α及β表示负极活性物质层中各成分的重量％，80≤α+β≤98，3≤α≤40，40≤β≤95。

另外，所述正极活性物质层含有以下式(2)表示的正极活性物质。

[数学式2]

e(固溶体正极活性物质) (2)

式中，e表示正极活性物质层中各成分的重量％，80≤e≤98。

此时，所述固溶体正极活性物质具有以下式(3)表示的组成作为基本结构。

[数学式3]

Li_1.5[Ni_aMn_bCo_c[Li]_d]O_z (3)

式中，z表示满足原子价的氧数，a+b+c+d＝1.5，0.1≤d≤0.4，1.1≤[a+b+c]≤1.4。

而且，所述电解液的特征之一在于含有1,5,2,4-二氧杂二噻烷-2,2,4,4-四氧化物(1,5,2,4-Dioxadithiane-2,2,4,4-tetraoxide，DDTO)及二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)。

发明的效果

根据本发明，LiPO₂F₂在作为电池电压的2V以下的区域首先作用于正负极而形成SEI被膜。接着，DDTO在作为电池电压的2～3V的区域作用于负极，由此在负极形成良好的SEI被膜。作为其结果，可提供循环耐久性优异的电器件。

附图说明

图1是示出作为本发明的电器件的一个实施方式的扁平型(叠层型)且非双极型的非水电解质锂离子二次电池的基本结构的剖面示意图。

图2是示出作为本发明的电器件的代表性实施方式的扁平锂离子二次电池的外观的立体图。

图3是表示关于实施例1、比较例6及比较例8中制作的电池的dQ/dV变化的图表。

符号说明

10、50 锂离子二次电池

11 负极集电体

12 正极集电体

13 负极活性物质层

15 正极活性物质层

17 隔板

19 单电池层

21、57 发电元件

25 负极集电板

27 正极集电板

29、52 电池外装材料

58 正极极耳

59 负极极耳

具体实施方式

根据本发明的一个方式，提供一种电器件，其具有发电元件，该发电元件包含：在正极集电体的表面形成含有正极活性物质的正极活性物质层而得到的正极；在负极集电体的表面形成含有负极活性物质的负极活性物质层而得到的负极；以及通过含浸电解液而得到的隔板，其中，

上述负极活性物质层含有以下式(1)表示的负极活性物质，

[数学式4]

α(Si材料)+β(碳材料) (1)

式中，Si材料为选自作为非晶SiO₂粒子与Si粒子的混合体的SiO_x(x表示满足Si的原子价的氧数)及含Si合金中的一种或两种以上，α及β表示负极活性物质层中的各成分的重量％，80≤α+β≤98，3≤α≤40，40≤β≤95，

上述正极活性物质层含有以下式(2)表示的正极活性物质，

[数学式5]

e(固溶体正极活性物质) (2)

式中，e表示正极活性物质层中的各成分的重量％，80≤e≤98，

此时，上述固溶体正极活性物质具有以下式(3)表示的组成作为基本结构，

[数学式6]

Li_1.5[Ni_aMn_bCo_c[Li]_d]O_z (3)

式中，z表示满足原子价的氧数，a+b+c+d＝1.5，0.1≤d≤0.4，1.1≤[a+b+c]≤1.4，

上述电解液含有1,5,2,4-二氧杂二噻烷-2,2,4,4-四氧化物及二氟磷酸锂。

以下，对本发明的电器件的基本结构进行说明。本实施方式中，例示出 锂离子二次电池作为电器件来进行说明。

首先，对于使用本发明的电器件得到的锂离子二次电池而言，电池(单电池层)的电压大，能够实现高能量密度、高输出密度。因此，本实施方式的锂离子二次电池作为车辆的驱动电源用、辅助电源用很优异。其结果是可适合用作车辆的驱动电源用等的锂离子二次电池。除此以外，也可以充分地适用于面向手机等便携设备的锂离子二次电池。

在以形态/结构对上述锂离子二次电池进行区分的情况下，也可适用于例如叠层型(扁平型)电池、卷绕型(圆筒型)电池等目前公知的任一种形态/结构。通过采用叠层型(扁平型)电池结构，可通过简单的热压接等密封技术来确保长期可靠性，从成本方面及操作性的观点考虑是有利的。

另外，在以锂离子二次电池内的电连接方式(电极结构)来看的情况下，也可适用于非双极型(内部并联连接类型)电池及双极型(内部串联连接类型)电池的任意方式。

在以锂离子二次电池内的电解质层的种类进行区分的情况下，也可以适用于电解质层中使用了非水系电解液等溶液电解质的溶液电解质型电池、电解质层中使用了高分子电解质的聚合物电池等目前公知的任一种电解质层的类型。该聚合物电池还可分为使用了高分子凝胶电解质(简称为凝胶电解质)的凝胶电解质型电池、使用了高分子固体电解质(简称为聚合物电解质)的固体高分子(全固体)型电池。

因此，在以下的说明中，作为本实施方式的锂离子二次电池的例子，使用附图极其简单地对非双极型(内部并联连接类型)锂离子二次电池进行说明。但是，本发明的电器件及本实施方式的锂离子二次电池的技术范围不应受此限制。

＜电池的整体结构＞

图1是示意性地表示作为本发明的电器件的代表性的一个实施方式的、扁平型(叠层型)的锂离子二次电池(以下，简称为“叠层型电池”)的整体结构的剖面示意图。

如图1所示，本实施方式的叠层型电池10具有将实际进行充放电反应的大致呈矩形的发电元件21密封于作为外装体的层压片29的内部的结构。这里，发电元件21具有叠层了正极、电解质层17、负极而得到的结构，所述正极在正极集电体11的两面配置有正极活性物质层13，所述负极在负极 集电体12的两面配置有负极活性物质层15。具体而言，以一个正极活性物质层13和与其邻接的负极活性物质层15隔着电解质层17对置的方式，将负极、电解质层及正极依次叠层。

由此，邻接的正极、电解质层及负极构成一个单电池层19。因此，可以认为图1所示的叠层型电池10具有通过将多层单电池层19叠层且并联地电连接所形成的结构。需要说明的是，对于位于发电元件21的两个最外层的最外层正极集电体而言，虽然均仅在一面配置有正极活性物质层13，但也可以在两面设置活性物质层。即，也可以将两面具有活性物质层的集电体直接用作最外层的集电体，而不用制成仅在一面设有活性物质层的最外层专用的集电体。另外，通过与图1相反地配置正极和负极，也可以使最外层的负极集电体位于发电元件21的两个最外层，且使负极活性物质层配置于该最外层负极集电体的一面或两面。

具有正极集电体11和负极集电体12分别被固定在与各电极(正极及负极)导通的正极集电板25和负极集电板27上、并以夹持于层压片29端部的方式导出于层压片29外部的结构。正极集电板25及负极集电板27也可以分别根据需要经由正极引线及负极引线(未图示)、并通过超声波焊接或电阻焊接等安装于各电极的正极集电体11及负极集电体12。

本实施方式的锂离子二次电池的特征在于正极和负极的结构。以下，对包括该正极和负极在内的电池的主要的结构构件进行说明。

＜活性物质层＞

活性物质层(13、15)含有活性物质，根据需要还含有其它添加剂。

[正极活性物质层]

正极活性物质层13至少含有由固溶体材料形成的正极活性物质(本说明书中称为“固溶体正极活性物质”)。

(固溶体正极活性物质)

固溶体正极活性物质具有以下式(3)表示的组成作为基本结构。

[数学式7]

Li_1.5[Ni_aMn_bCo_c[Li]_d]O_z (3)

式(3)中，z表示满足原子价的氧数，a+b+c+d＝1.5，0.1≤d≤0.4，1.1≤[a+b+c]≤1.4。

这里，“固溶体正极活性物质具有以式(3)表示的组成作为基本结构”是 指如下概念，其除了包含使用具有以式(3)表示的组成的活性物质本身作为固溶体正极活性物质的情况以外，还包含使用对具有以式(3)表示的组成的活性物质进行适当改变而得到的活性物质作为固溶体正极活性物质的情况，所述适当改变是指能够确认来自具有该组成的活性物质的程度的改变。这里，作为后一种方式，可以示例例如以下的(A)～(C)3个方式。

在具有以(A)式(3)表示的组成的固溶体正极活性物质的粒子表面上，选自Al、Zr、Ti、Nb、B、S、Sn、W、Mo及V中的一种或两种以上的元素M是以在将该元素M的存在量设为[M]时满足0.002≤[M]/[a+b+c]≤0.05的量而存在的方式。

方式(A)中，元素M存在的方式没有特别限制，除了氧化物的方式以外，还可假定与Li的化合物的方式等，但优选为氧化物的方式。另外，含有元素M的材料(氧化物等)的粒子的平均粒径优选为5～50nm。需要说明的是，在元素M以氧化物的方式存在的情况下，该氧化物在固溶体正极活性物质的粒子表面上分散存在。这样分散存在的氧化物的平均粒径如上所述优选为5～50nm，但也可以在固溶体正极活性物质的粒子表面凝聚而形成二次粒子。这种二次粒子的平均粒径优选为0.1μm(100nm)～1μm(1000nm)。

这里，为了如方式(A)那样使元素M掺杂于固溶体正极活性物质的粒子表面，可使用如下方法，例如，以给定的比例将含有要掺杂的元素M的氧化物本身或该氧化物的溶胶与活性物质混合，根据需要以100～150℃左右的温度处理5～20小时左右，进一步以200～300℃左右的温度处理3～10小时左右。

在具有以(B)式(3)表示的组成的固溶体正极活性物质的粒子表面上，形成由选自Al、Zr及Ti中的金属的氧化物或复合氧化物形成的包覆层的方式(此时，包覆后的固溶体正极活性物质中的上述氧化物或复合氧化物的含量以氧化物换算为0.1～3.0重量％)；并且，

在方式(B)中，在固溶体正极活性物质的粒子表面存在的金属氧化物的具体结构没有特别限制，可使用含有上述金属元素的理论上可能的氧化物或复合氧化物的任一种。优选使用Al₂O₃、ZrO₂或TiO₂。需要说明的是，也可以使包覆层进一步含有选自Nb、Sn、W、Mo及V中的一种或两种以上的含有其它元素的(复合)氧化物。

将具有以(C)式(3)表示的组成的固溶体正极活性物质所含有的Mn原子 取代为选自Ti、Zr及Nb中的至少一种，其结果是固溶体正极活性物质具有以Li_1.5[Ni_aMn_bCo_c[Li]_d[X]_e]O_z表示的组成的方式(上述式中，X为选自Ti、Zr及Nb中的至少一种，0.01≤e≤0.4，a+b+c+d+e＝1.5，0.1≤d≤0.4，1.1≤[a+b+c+e]≤1.4，z表示满足原子价的氧数)。

在方式(C)中，对于取代后的固溶体正极活性物质而言，在X射线衍射(XRD)测定中，优选在20-23°、35-40°(101)、42-45°(104)及64-65(108)/65-66(110)具有表示岩盐型层状结构的衍射峰。此时，为了可靠地得到循环特性提高的效果，优选实际上不具有属于岩盐型层状结构的衍射峰以外的峰。更优选在35-40°(101)具有3个衍射峰，在42-45°(104)具有一个衍射峰。但是，如果是属于岩盐型层状结构的衍射峰的峰，则也可以不必分别计数为3个峰和1个峰。X射线衍射测定采用后面叙述的实施例中记载的测定方法。需要说明的是，64-65(108)/65-66(110)的记载是指，具有接近64-65和65-66的两个峰，也包含不能根据组成明确分离，宽广地形成一个峰的情况。

另外，在X射线衍射(XRD)测定中，方式(C)中的取代后的固溶体正极活性物质优选具有多个特定的衍射峰。上述组成式的固溶体正极活性物质为Li₂MnO₃和LiMnO₂的固溶体系，在上述多个特定的衍射峰中，20-23°的衍射峰为Li₂MnO₃中的特征性超晶格衍射峰。另外，通常36.5-37.5°(101)、44-45°(104)及64-65(108)/65-66(110)的衍射峰是LiMnO₂的岩盐型层状结构中的特征性衍射峰。另外，在本实施方式中，作为呈现岩盐型层状结构的衍射峰的一部分，优选在35-40°(101)具有3个衍射峰，在42-45°(104)具有1个衍射峰。本实施方式的固溶体正极活性物质中优选不含有在这些角度范围内存在呈现岩盐型层状结构的衍射峰以外的峰的物质，例如来自杂质等的其它峰的物质。在这种存在其它峰的情况下，表示正极活性物质中包含岩盐型层状结构以外的结构。不含有岩盐型层状结构以外的结构能够可靠地得到循环特性提高的效果。

根据情况不同，也可以组合使用上述固溶体正极活性物质以外的正极活性物质。在该情况下，从容量、输出特性的观点考虑，优选组合使用锂-过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。当然，也可以使用除此以外的正极活性物质。在表现出活性物质各自的固有效果方面，在最优的粒径不同的情况下，只要混合使用在表现出各自的固有效果方面最优的粒径即可，不一定需 要使全部活性物质的粒径均匀化。

正极活性物质层13所包含的正极活性物质的平均粒径没有特别限制，但从高输出化的观点来看，优选为1～30μm，更优选为5～20μm。需要说明的是，本说明书中，“粒径”是指使用扫描电子显微镜(SEM)、透射型电子显微镜(TEM)等观察装置观察的活性物质粒子(观察面)的轮廓线上任意两点间的距离中的最大的距离。另外，本说明书中，“平均粒径”的值采用使用扫描电子显微镜(SEM)、透射型电子显微镜(TEM)等观察装置，作为在几个～几十个视野中观察的粒子粒径的平均值而算出的值。其它构成成分的粒径、平均粒径也可以同样定义。

如上所述，正极活性物质层含有以下式(2)表示的正极活性物质(固溶体正极活性物质)。

[数学式8]

e(固溶体正极活性物质) (2)

式(2)中，e表示正极活性物质层中各成分的重量％，80≤e≤98。

根据式(2)可知，正极活性物质层中的固溶体正极活性物质的含量需要为80～98重量％，优选为84～98重量％。

另外，正极活性物质层除了含有上述的固溶体正极活性物质以外，优选含有粘合剂及导电助剂。另外，根据需要，还含有电解质(聚合物基质，离子传导性聚合物，电解液等)、用于提高离子传导性的锂盐等其它添加剂。

(粘合剂)

作为正极活性物质层所使用的粘合剂，没有特别限定，但可举出例如以下材料。可举出：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚腈、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、羧甲基纤维素(CMC)及其盐、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、丁苯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙丙橡胶、乙烯-丙烯-二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其氢化物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其氢化物等热塑性高分子、聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)等氟树脂、偏氟乙烯-六氟丙烯系氟橡胶(VDF-HFP系氟橡胶)、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯系氟橡胶(VDF-HFP-TFE系氟橡胶)、偏氟乙烯-五氟丙烯系氟橡 胶(VDF-PFP系氟橡胶)、偏氟乙烯-五氟丙烯-四氟乙烯系氟橡胶(VDF-PFP-TFE系氟橡胶)、偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯系氟橡胶(VDF-PFMVE-TFE系氟橡胶)、偏氟乙烯-三氟氯乙烯系氟橡胶(VDF-CTFE系氟橡胶)等偏氟乙烯系氟橡胶、环氧树脂等。这些粘合剂可以单独使用，也可以组合使用两种以上。

正极活性物质层中的粘合剂的含量优选为1～10重量％，更优选为1～8重量％。

(导电助剂)

导电助剂是指为了提高正极活性物质层或负极活性物质层的导电性而配合的添加物。作为导电助剂，可举出科琴黑、乙炔黑等炭黑。当活性物质层含有导电助剂时，能有效地形成活性物质层内部的电子网络，可有助于提高电池的输出特性。

正极活性物质层中的导电助剂的含量优选为1～10重量％，更优选为1～8重量％。通过将导电助剂的配合比(含量)限定在上述范围内，可表现出以下效果。即，不阻碍电极反应，可以充分确保导电性，可抑制电极密度下降引起的能量密度下降，进而，可以通过电极密度的提高实现能量密度的提高。

(其它成分)

作为电解质盐(锂盐)，可举出Li(C₂F₅SO₂)₂N、LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃等。

作为离子传导性聚合物，例如可举出聚环氧乙烷(PEO)系及聚环氧丙烷(PPO)系的聚合物。

正极(正极活性物质层)除了通过通常的涂布(涂敷)浆料方法形成以外，还可以通过混炼法、溅射法、蒸镀法、CVD法、PVD法、离子镀法及火焰喷涂法的任一方法形成。

[负极活性物质层]

负极活性物质层15需要含有Si材料及碳材料作为负极活性物质。

在本说明书中，Si材料是指作为非晶SiO₂粒子与Si粒子的混合体的SiO_x(x表示满足Si的原子价的氧数)及含Si合金。可以仅将这些材料中的一种用作Si材料，也可以组合使用两种以上。以下，详细地说明这些Si材料。

(SiO_x)

SiO_x是非晶SiO₂粒子与Si粒子的混合体，x表示满足Si的原子价的氧 数。x的具体的值没有特别限制，可适当设定。

另外，上述SiO_x还可以是通过机械性的表面熔合处理用导电性物质包覆SiO_x粒子的表面而得到的导电性SiO_x粒子。通过形成这种结构，SiO_x粒子内的Si易于进行锂离子的脱离及插入，可以使活性物质中的反应更顺畅地进行。在该情况下，导电性SiO_x粒子中的导电性物质的含量优选为1～30重量％，更优选为2～20重量％。

上述SiO_x的平均粒径只要与现有的负极活性物质层15所含有的负极活性物质的平均粒径相同程度即可，没有特别限制。从高输出化的观点考虑，可以优选为1～20μm的范围。但是，并不对上述范围作任何限制，只要能够有效地体现本实施方式的作用效果，当然也可以脱离上述范围。需要说明的是，作为SiO_x的形状，没有特别限制，可以是球状、椭圆状、圆柱状、多棱柱状、鳞片状、不定形等。

SiO_x的制造方法

作为本方式的SiO_x的制造方法，没有特别限制，可以利用目前公知的各种的制造方法进行制造。即，几乎没有由制作方法产生的非晶状态/特性的差异，因此，可适用所有的制作方法。

作为制备SiO_x的方法，可举出以下方法。首先，将作为原料的Si粉末和SiO₂粉末以给定的比例配合、混合，将造粒及干燥后的混合造粒原料在非活性气体氛围中加热(830℃以上)或在真空中进行加热(1100℃以上1600℃以下)，生成(升华)SiO。使通过升华产生的气体状的SiO蒸镀于析出基体上(基体的温度为450℃以上且800℃以下)，使SiO析出物析出。然后，从析出基体上除去SiO析出物，使用球磨机等进行粉碎，由此，得到SiO_x粉末。

x的值可以通过荧光X射线分析求得。例如，可以利用使用了O-Kα射线的荧光X射线分析中的基本参数法求得。荧光X射线分析中可以使用例如理学电机工业株式会社制造的RIX3000。作为荧光X射线分析的条件，例如只要靶材使用铑(Rh)，并设为管电压50kV、管电流50mA即可。这里得到的x值根据基板上的测定区域中检测的O-Kα射线的强度算出，因此成为测定区域的平均值。

(含Si合金)

含Si合金只要是含有Si的与其它金属形成的合金，就没有特别限制，可适当参照目前公知的见解。这里，作为含Si合金的优选实施方式，可举 出：Si_xTi_yGe_zA_a、Si_xTi_yZn_zA_a、Si_xTi_ySn_zA_a、Si_xSn_yAl_zA_a、Si_xSn_yV_zA_a、Si_xSn_yC_zA_a、Si_xZn_yV_zA_a、Si_xZn_ySn_zA_a、Si_xZn_yAl_zA_a、Si_xZn_yC_zA_a、Si_xAl_yC_zA_a及Si_xAl_yNb_zA_a(式中，A为不可避免的杂质。另外，x、y、z及a表示重量％的值，0＜x＜100，0＜y＜100，0＜z＜100，0≤a＜0.5，且x+y+z+a＝100)。通过将这些含Si合金用作负极活性物质，并恰当地选择给定的第一添加元素和给定的第二添加元素，在Li合金化时，可以抑制非晶-结晶的相转变而提高循环寿命。另外，由此可制成容量高于现有的负极活性物质、例如碳系负极活性物质的物质。

(碳材料)

可用于本发明的碳材料没有特别限制，可举出：天然石墨、人造石墨等的作为高结晶性碳的石墨(graphite)；软碳、硬碳等低结晶性碳；科琴黑、乙炔黑、槽法炭黑、灯黑、油炉法炭黑、热裂法炭黑等炭黑；富勒烯、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米角、碳纤维原丝等碳材料。其中，优选使用石墨。

在本实施方式中，作为负极活性物质，通过组合使用上述Si材料和碳材料，可以表现出更高的循环耐久性，且初始容量高并呈现平衡良好的特性。

特别是有时SiO_x在负极活性物质层内未均匀地配置。在这种情况下，各个SiO_x表现出的电位、容量分别不同。其结果是在负极活性物质层内的SiO_x中产生与锂离子过度反应的SiO_x和不与锂离子反应的SiO_x。即，产生与负极活性物质层内的SiO_x的锂离子的反应的不均匀性。于是，上述合金中，由于与锂离子过度反应的SiO_x过度地发生作用，因此会发生与电解液的显著反应所引起的电解液的分解、由过量的膨胀引起的SiO_x的构造的破坏。作为其结果，即使是使用了具有优异特性的SiO_x的情况，在未均匀地配置SiO_x等时，作为电器件用负极，循环特性也会降低。

但是，当将该SiO_x与碳材料混合时，可解决上述问题。更详细而言，通过将SiO_x与碳材料混合，可以在负极活性物质层内均匀地配置SiO_x。可以认为其结果是负极活性物质层内的SiO_x均呈现同等的反应性，可以防止循环特性的降低。

需要说明的是，将碳材料进行混合的结果是通过降低负极活性物质层内的SiO_x的含量可以降低初期容量。但是，由于碳材料本身具有与锂离子的反应性，因此，初期容量降低的程度相对较小。即，对于本方式的负极活性物质而言，与降低初期容量的作用相比，循环特性的提高效果明显。

另外，与SiO_x相比，碳材料不易发生与锂离子反应时的体积变化。因此，即使在SiO_x的体积变化较大的情况下，当将负极活性物质看作整体时，也可以使伴随锂反应的负极活性物质体积变化的影响相对减轻。需要说明的是，也可以根据碳材料的含有率越大(SiO_x的含有率越小)循环特性越高的实施例的结果来理解这种效果。

另外，通过含有碳材料，可以提高耗电量(Wh)。更详细而言，与SiO_x相比，碳材料的电位相对较低。其结果是可以降低SiO_x具有的相对较高的电位。由此降低负极整体的电位，因此可以提高耗电量(Wh)。这种作用在电器件中、例如用于车辆用途时是特别有利的。

作为碳材料的形状，没有特别限制，可以是球状、椭圆状、圆柱状、多棱柱状、鳞片状、不定形等。

另外，作为碳材料的平均粒径，没有特别限制，优选为5～25μm，更优选为5～10μm。此时，对于与上述的SiO_x的平均粒径的对比而言，碳材料的平均粒径可以与SiO_x的平均粒径相同，也可以不同，但优选不同。特别是更优选上述SiO_x的平均粒径比上述碳材料的平均粒径小。与SiO_x的平均粒径相比，碳材料的平均粒径相对较大时，具有碳材料的粒子均匀地配置、且在该碳材料的粒子间配置有SiO_x的结构，因此，能够在负极活性物质层内均匀地配置SiO_x。

碳材料的平均粒径与SiO_x的平均粒径的粒径之比(SiO_x的平均粒径/碳材料的平均粒径)优选低于1/250～1，更优选为1/100～1/4。

根据情况不同，也可以组合使用上述两种负极活性物质(Si材料和碳材料)以外的负极活性物质。作为可组合使用的负极活性物质，例如，可举出锂-过渡金属复合氧化物(例如，Li₄Ti₅O₁₂)、金属材料、锂合金系负极材料等。当然也可以使用除此以外的负极活性物质。

负极活性物质层含有以下式(1)表示的负极活性物质。

[数学式9]

α(Si材料)+β(碳材料) (1)

式(1)中，Si材料是选自作为非晶SiO₂粒子与Si粒子的混合体的SiO_x(x表示满足Si的原子价的氧数)及含Si合金中的一种或两种以上，另外，α和β表示负极活性物质层中各成分的重量％，80≤α+β≤98，3≤α≤40，40≤β≤95。

根据式(2)可知，作为负极活性物质层中的负极活性物质的Si材料的含量为3～40重量％。另外，碳材料负极活性物质的含量为40～95重量％。另外，它们的总含量为80～98重量％。

需要说明的是，负极活性物质的Si材料及碳材料的混合比只要满足上述含量的限定即可，没有特别限制，可根据期望的用途等适当选择。其中，上述负极活性物质中的Si材料的含有率优选为3～40重量％。在一个实施方式中，上述负极活性物质中的Si材料的含有率更优选为4～30重量％。另外，在另一个实施方式中，上述负极活性物质中的Si材料的含有率更优选为5～20重量％。

当上述Si材料的含有率为3重量％以上时，可得到高初始容量，因此优选。另一方面，当上述Si材料的含量为40重量％以下时，可得到高循环特性，因此优选。

本实施方式中，优选负极活性物质层除了含有上述负极活性物质以外，还含有粘合剂及导电助剂。另外，根据需要，还含有电解质(聚合物基质、离子传导性聚合物、电解液等)、用于提高离子传导性的锂盐等其它添加剂。关于它们的具体种类、负极活性物质层中的优选含量，可同样采用在正极活性物质层的说明栏中所述的方式，因此，在此省略其详细说明。

各活性物质层(集电体一面的活性物质层)的厚度也没有特别限制，可适当参照对电池的目前公知的见解。举出一个例子来说，考虑到电池的使用目的(重视输出，重视能量等)、离子传导性，各活性物质层的厚度通常为1～500μm左右，优选为2～100μm。

＜集电体＞

集电体(11、12)由导电性材料构成。集电体的大小可根据电池的使用用途来决定。例如，如果是用于要求高能量密度的大型电池，则可使用面积大的集电体。

集电体的厚度没有特别限制。集电体的厚度通常为1～100μm左右。

集电体的形状也没有特别限制。对于图1所示的叠层型电池10而言，除了集电箔以外，还可以使用网眼形状(板栅等)等。

需要说明的是，在将负极活性物质通过溅射法等在负极集电体12上直接形成薄膜合金的情况下，优选使用集电箔。

构成集电体的材料没有特别限制。例如，可采用金属、在导电性高分子 材料或在非导电性高分子材料中添加有导电性填料的树脂。

具体而言，作为金属，可举出：铝、镍、铁、不锈钢、钛、铜等。除了这些金属以外，可优选使用镍和铝的包层材料、铜和铝的包层材料，或组合这些金属的镀敷材料等。另外，也可以是在金属表面包覆铝而形成的箔。其中，从电子传导性、电池工作电位、由对集电体的溅射而产生的负极活性物质的密合性等的观点考虑，优选铝、不锈钢、铜、镍。

另外，作为导电性高分子材料，例如可举出：聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚对苯撑、聚苯乙炔、聚丙烯腈及聚噁二唑等。这种导电性高分子材料即使不添加导电性填料也具有足够的导电性，因此，从制造工序的容易化或集电体的轻质化的观点考虑是有利的。

作为非导电性高分子材料，例如可举出：聚乙烯(PE；高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)等)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVdF)或聚苯乙烯(PS)等。这些非导电性高分子材料可具有优异的耐电位性或耐溶剂性。

上述的导电性高分子材料或非导电性高分子材料中可以根据需要添加导电性填料。特别是在作为集电体的基材的树脂仅由非导电性高分子构成的情况下，为了对树脂赋予导电性，必然需要导电性填料。

导电性填料只要是具有导电性的物质即可，可以没有特别限制地使用。例如，作为导电性、耐电位性或锂离子隔绝性优异的材料，可举出金属及导电性碳等。作为金属，没有特别限制，但优选包含选自Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、及K中的至少1种金属、或者含有这些金属的合金或金属氧化物。另外，作为导电性碳，没有特别限制。优选含有选自乙炔黑、导电炭黑、黑珍珠、碳纳米纤维、科琴黑、碳纳米管、碳纳米角、碳纳米球及富勒烯中的至少1种。

导电性填料的添加量只要是能够对集电体赋予足够导电性的量即可，没有特别限制，通常为5～35重量％左右。

＜隔板(电解质层)＞

在本实施方式中，隔板具有保持电解液(液体电解质)并确保正极与负极之间的锂离子传导性的功能、以及作为正极与负极之间的隔层的功能。

作为隔板的形态，例如可以举出由吸收保持上述电解质的聚合物、纤维形成的多孔性片隔板、无纺布隔板等。

作为由聚合物或纤维制成的多孔性片隔板，例如可以使用微多孔质(微多孔膜)。作为由该聚合物或纤维制成的多孔性片的具体的形态，例如可举出：由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃；将它们多层叠层而成的叠层体(例如，形成PP/PE/PP的3层结构的叠层体等)、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)等烃类树脂、玻璃纤维等制成的微多孔质(微多孔膜)隔板。

作为微多孔质(微多孔膜)隔板的厚度，根据使用用途不同而各异，因此，不能一概地限定。示出一例，在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCV)等的电动机驱动用二次电池等的用途中，优选单层或多层为4～60μm。优选上述微多孔质(微多孔膜)隔板的微细孔径最大为1μm以下(通常为数十nm左右的孔径)。

作为无纺布隔板，可将棉、人造纤维、醋酸纤维、尼龙、聚酯；PP、PE等聚烯烃；聚酰亚胺、芳族聚酰胺等目前公知的材料单独使用或混合使用。另外，就无纺布的松密度而言，只要能够通过含浸的高分子凝胶电解质获得足够的电池特性即可，不应特别限制。另外，无纺布隔板的厚度只要与电解质层相同即可，优选为5～200μm，特别优选为10～100μm。

另外，如上所述，隔板含有电解液(液体电解质)。液体电解质具有作为锂离子载体的功能，且具有将锂盐溶解于有机溶剂的形态。作为可使用的有机溶剂，例如可示例：碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯等碳酸酯类。另外，作为锂盐，可同样采用Li(CF₃SO₂)₂N、Li(C₂F₅SO₂)₂N、LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiTaF₆、LiCF₃SO₃等能够添加于电极的活性物质层中的化合物。

本实施方式中，电解液(液体电解质)的特征在于含有给定的添加剂。具体而言，电解液优选含有1,5,2,4-二氧杂二噻烷-2,2,4,4-四氧化物(DDTO)及二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)。需要说明的是，电解液中的上述DDTO及LiPO₂F₂的浓度没有特别限制。其中，电解液中的DDTO的浓度优选为0.5～2.5重量％，更优选为1.0～2.0重量％。另外，电解液中的LiPO₂F₂的浓度优选为1.8～3.0重量％，更优选为1.8～2.5重量％。

需要说明的是，电解液(液体电解质)还可以含有上述成分以外的添加剂。 作为这样的添加剂的具体例，例如可举出：碳酸亚乙烯酯、甲基碳酸亚乙烯酯、二甲基碳酸亚乙烯酯、苯基碳酸亚乙烯酯、二苯基碳酸亚乙烯酯、乙基碳酸亚乙烯酯、二乙基碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、1,2-二乙烯基碳酸亚乙酯、1-甲基-1-乙烯基碳酸亚乙酯、1-甲基-2-乙烯基碳酸亚乙酯、1-乙基-1-乙烯基碳酸亚乙酯、1-乙基-2-乙烯基碳酸亚乙酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、烯丙基碳酸亚乙酯、乙烯氧基甲基碳酸亚乙酯、烯丙氧基甲基碳酸亚乙酯、丙烯酰氧基甲基碳酸亚乙酯、甲基丙烯酰氧基甲基碳酸亚乙酯、乙炔基碳酸亚乙酯、炔丙基碳酸亚乙酯、乙炔氧基甲基碳酸亚乙酯、炔丙氧基碳酸亚乙酯、亚甲基碳酸亚乙酯、1,1-二甲基-2-亚甲基碳酸亚乙酯等。其中，优选碳酸亚乙烯酯、甲基碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯，更优选碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯。这些添加剂也可以仅单独使用一种，也可以组合使用两种以上。

另外，作为隔板，优选在多孔质基体上叠层有耐热绝缘层的隔板(带耐热绝缘层的隔板)。耐热绝缘层为含有无机粒子和粘合剂的陶瓷层。带耐热绝缘层的隔板，可使用熔点或热软化点为150℃以上、优选为200℃以上的耐热性高的隔板。通过具有耐热绝缘层可以缓和温度上升时增大的隔板的内部应力，因此能获得热收缩抑制效果。其结果是可以防止引起电池的电极间短路，因此形成不易因温度上升导致性能下降的电池结构。另外，通过具有耐热绝缘层，提高带耐热绝缘层的隔板的机械强度，不易发生隔板的破裂。另外，由于热收缩抑制效果及机械强度高，在电池的制造工序中隔板不易发生卷曲。

耐热绝缘层中的无机粒子对耐热绝缘层的机械强度、热收缩抑制效果有作用。作为无机粒子可使用的材料没有特别限制。例如可举出：硅、铝、锆、钛的氧化物(SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂)、氢氧化物及氮化物、以及它们的复合体。这些无机粒子可以是勃姆石、沸石、磷灰石、高岭土、莫来石、尖晶石、橄榄石、云母等来源于矿物资源的无机粒子，也可以是人工制造的无机粒子。另外，这些无机粒子可以仅单独使用一种，也可以组合使用两种以上。其中，从成本的观点考虑，优选使用二氧化硅(SiO₂)或氧化铝(Al₂O₃)，更优选使用氧化铝(Al₂O₃)。

耐热性粒子的单位面积重量没有特别限定，优选为5～15g/m²。如果在该范围，则可得到充分的离子传导性，而且从保持耐热强度的观点考虑优选该 范围。

耐热绝缘层中的粘合剂具有使无机粒子彼此粘接、使无机粒子与树脂多孔质基体层粘接的作用。通过该粘合剂，可稳定地形成耐热绝缘层，而且可防止多孔质基体层与耐热绝缘层之间的剥离。

耐热绝缘层所使用的粘合剂没有特别限制，例如可将羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯腈、纤维素、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、丁苯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯(PVF)、丙烯酸甲酯等化合物用作粘合剂。其中，优选使用羧甲基纤维素(CMC)、丙烯酸甲酯或聚偏氟乙烯(PVDF)。这些化合物可以仅单独使用一种，也可以组合使用两种以上。

相对于耐热绝缘层100重量％，耐热绝缘层中的粘合剂的含量优选为2～20重量％。当粘合剂的含量为2重量％以上时，可以提高耐热绝缘层与多孔质基体层之间的剥离强度，可以提高隔板的耐振动性。另一方面，当粘合剂的含量为20重量％以下时，可适当保持无机粒子的间隙，因此可以确保充分的锂离子传导性。

对于带耐热绝缘层的隔板的热收缩率而言，在150℃、2gf/cm²的条件下保持1小时以后，优选在MD、TD中均为10％以下。通过使用这种耐热性高的材质，即使正极发热量增高且电池内部温度到达150℃，也可以有效地防止隔板的收缩。其结果是可以防止引起电池的电极间短路，因此形成不易因温度上升而导致性能下降的电池结构。

＜集电板(极耳)＞

在锂离子二次电池中，为了将电流输出至电池外部，将与集电体电连接的集电板(极耳)引出至作为外装材料的层压膜的外部。

构成集电板的材料没有特别限制，可使用以往用作锂离子二次电池用集电板的公知的高导电性材料。作为集电板的构成材料，优选例如铝、铜、钛、镍、不锈钢(SUS)、它们的合金等金属材料。从轻质、耐腐蚀性、高导电性的观点考虑，更优选为铝、铜，特别优选为铝。需要说明的是，正极集电板(正极极耳)和负极集电板(负极极耳)可以使用相同的材料，也可以使用不同的材料。

另外，关于图2所示的极耳58、59的引出，没有特别限制。可以将正极极耳58和负极极耳59从相同的边引出，也可以将正极极耳58和负极极 耳59各自分成多个并从各边引出等，不限于图2所示的情况。另外，在卷绕型锂离子电池中，可以对极耳进行变更，例如使用圆筒罐(金属罐)来形成端子。

＜密封部＞

密封部是串联叠层型电池中特有的构件，具有防止电解质层渗漏的功能。除此以外，还可以防止电池内相邻的集电体彼此接触，或由于叠层电极的端部的微小的不一致等而引起的短路。

作为密封部的构成材料，没有特别限制，可使用：聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂、环氧树脂、橡胶、聚酰亚胺等。其中，从耐腐蚀性、耐药品性、成膜性、经济性等的观点考虑，优选使用聚烯烃树脂。

＜正极端子引线及负极端子引线＞

负极及正极端子引线的材料可以使用公知的叠层型二次电池中使用的引线。需要说明的是，优选利用耐热绝缘性的热收缩管等包覆从电池外装材料引出的部分，使其不与周边设备、布线等接触而漏电，从而对产品(例如，汽车部件，特别是电子设备等)造成影响。

＜外装材；层压膜＞

作为外装材料，可以使用目前公知的金属罐壳体。除此以外，也可以将图1所示的层压膜22用作外装材料来封装发电元件17。层压膜可作为将例如聚丙烯、铝、尼龙依次叠层而成的3层结构而构成。通过使用这样的层压膜，可以容易地进行外装材料的开封、容量恢复材料的添加、外装材料的再密封。

＜锂离子二次电池的制造方法＞

锂离子二次电池的制造方法没有特别限制，可通过公知的方法制造。具体而言，所述方法包括：(1)电极的制作，(2)单电池层的制作，(3)发电元件的制作，以及(4)叠层型电池的制造。以下，举出一例说明锂离子二次电池的制造方法，但不限定于此。

(1)电极(正极及负极)的制作

电极(正极或负极)例如可通过如下方式制作：制备活性物质浆料(正极活性物质浆料或负极活性物质浆料)，将该活性物质浆料涂布于集电体上，进行干燥，然后进行压制。上述活性物质浆料含有上述活性物质(正极活性物质或负极活性物质)、粘合剂、导电助剂及溶剂。

作为上述溶剂，没有特别限制，可使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基甲酰胺、环己烷、己烷、水等。

作为向集电体涂布活性物质浆料的方法，没有特别限制，可举出：丝网印刷法、喷涂法、静电喷涂法、喷墨法、刮板法等。

作为形成于集电体表面的涂膜的干燥方法，没有特别限制，只要能除去涂膜中的至少一部分溶剂即可。作为该干燥方法，可举出加热。干燥条件(干燥时间，干燥温度等)可根据使用的活性物质浆料所含有的溶剂的挥发速度、活性物质浆料的涂布量等而适当设定。需要说明的是，也可以残留溶剂的一部分。残留的溶剂可在后面叙述的压制工序等中除去。

作为压制方法，没有特别限定，例如可使用压延辊、平板压机等。

(2)单电池层的制作

单电池层可通过将(1)中制作的电极(正极及负极)隔着电解质层进行叠层而制作。

(3)发电元件的制作

对于发电元件而言，可通过适当考虑单电池层的输出及容量、作为电池所必要的输出及容量等，将上述单电池层叠层而制作。

(4)叠层型电池的制造

作为电池的结构，可以采用方形、纸型、叠层型、圆筒型、硬币型等各种形状。另外，构成部件的集电体、绝缘板等没有特别限定，只要根据上述形状选定即可。但是，本实施方式中，优选叠层型电池。对于叠层型电池而言，将引线接合于上述得到的发电元件的集电体，并将这些正极引线或负极引线与正极极耳或负极极耳接合。然后，以正极极耳和负极极耳露出于电池外部的方式，将发电元件放入层压片中，利用注液机注入电解液，然后密封成真空，由此可制造叠层型电池。

(5)活性化处理等

另外，本实施方式中，从提高按照上述得到的叠层型电池的性能和耐久性的观点考虑，优选在以下条件下进一步进行初次充电处理、气体除去处理及活性化处理(参照实施例1)。在该情况下，在上述(4)的叠层型电池的制造中进行密封时，通过热压接将层压片(外装材料)的3边完全密封(正式密封)成矩形形状，通过热压接将剩余的1边暂时密封，使其能进行气体除去处理。剩余的1边可以通过例如夹子固定等自由地开闭，但从量产化(生产效率)的 观点考虑，通过热压接暂时密封较好。这是由于在该情况下只要调整压接的温度、压力即可。在通过热压接进行暂时密封时，只要通过施加较轻的力就可开封，在脱气后可以再次通过热压接进行暂时密封，只要最后通过热压接完全密封(正式密封)即可。

(初次充电处理)

电池的时效处理(ageing)优选如下方式来实施。在25℃下，通过恒定电流充电法进行0.05C、4小时的充电(SOC约20％)，在该状态下保持约1天。接着，在25℃下以0.1C倍率充电至4.45V，然后停止充电，在该状态(SOC约70％)下保持约1天，然后以0.1C放电至2.0V。在该状态下放置1小时，然后以0.05C放电至2.0V。

(最初(第一次)的气体除去处理)

接着，作为最初(第一次)的气体除去处理，进行以下的处理。首先，将通过热压接暂时密封的1边开封，以10±3hPa进行5分钟气体除去，然后再次进行热压接来进行暂时密封。进一步利用辊进行压制(表面压力0.5±0.1MPa)成型，使电极与隔板充分密合。

(活性化处理)

接着，作为活性化处理法，进行例如以下的电化学预处理法。

进行一次如下所述的循环：在25℃下，通过恒定电流充电法以0.1C充电至电压为4.45V，然后在该状态下放置1天，然后以0.1C放电至2.0V，然后放置1小时，以0.05C放电至2.0V。同样地进行一次如下所述的循环：在25℃下，通过恒定电流充电法以0.1C充电至4.55V，然后在该状态下放置1天，然后以0.1C放电至2.0V，然后放置1小时，以0.05C放电至2.0V。同样地进行一次如下所述的循环：以0.1C充电至4.65V，然后在该状态下放置1天，然后以0.1C放电至2.0V，然后放置1小时，以0.05C放电至2.0V。进一步进行一次如下所述的循环：在25℃下，通过恒定电流充电法以0.1C充电至4.75V，然后在该状态下放置1天，然后以0.1C放电至2.0V，然后放置1小时，以0.05C放电至2.0V。

需要说明的是，这里，作为活性化处理法，记载了使用恒定电流充电法、以电压为终止条件时的电气化学预处理法作为例子，但充电方式也可以使用恒定电流恒定电压充电法。另外，终止条件除了电压以外，也可以使用电荷量、时间。

(最后(第二次)的气体除去处理)

接着，作为最初(第一次)的气体除去处理，进行以下的处理。首先，将通过热压接进行暂时密封的一边进行开封，以10±3hPa进行5分钟气体除去，然后再次进行热压接来进行正式密封。进一步利用辊进行压制(表面压力0.5±0.1MPa)成型，使电极与隔板充分密合。

在本实施方式中，通过进行上述初次充电处理、气体除去处理及活性化处理，可以提高得到的电池的性能及耐久性。

[电池组]

电池组是将多个电池连接而构成的。详细而言，是使用至少两个以上电池、并通过串联化或并联化或这两种方式构成的。可以通过进行串联、并联化来自由地调节容量及电压。

将多个电池串联或并联地连接能够形成可拆装的小型电池组。而且，将多个该可拆装的小型电池组进一步串联或并联地连接，能够形成具有大容量、大输出的电池组，这样的具有大容量、大输出的电池组适用于要求高体积能量密度、高体积输出密度的车辆驱动用电源、辅助电源。可以根据待搭载的车辆(电动汽车)的电池容量、输出来决定连接几个电池来制作电池组，或者叠层几层小型电池组来制作大容量的电池组。

[车辆]

对于以本实施方式的锂离子二次电池为代表的本发明的电器件而言，即使长期使用，也可保持放电容量，循环特性良好。而且，体积能量密度高。与电气/便携电子设备用途相比，在电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池汽车、混合动力燃料电池汽车等车辆用途中，要求高容量、大型化，并且需要长寿命化。因此，上述锂离子二次电池(电器件)作为车辆用电源，可以适用于例如车辆驱动用电源、辅助电源。

具体而言，可以将电池或组合多个电池而成的电池组搭载于车辆。在本发明中，能够制成长期可靠性和输出特性优异的长寿命电池，因此，当搭载这样的电池时，可制成EV行驶距离较长的插电式混合动力电动汽车、一次充电行驶距离较长的电动汽车。通过将电池或组合多个电池而成的电池组用于例混合动力汽车、燃料电池汽车、电动汽车(除了任意四轮车(轿车、卡车、公共汽车等商用车、轻型汽车等)等汽车以外，还包括二轮车(摩托车)、三轮车)，可制成长寿命且可靠性高的汽车。但是，用途未必限定于汽车，例如， 也可以应用于其它车辆、例如电车等移动体的各种电源，也可以用作无停电电源装置等的载置用电源。

实施例

以下，使用实施例和比较例进一步详细地进行说明，但本发明并不限定于以下实施例。

[比较例1]

(固溶体正极活性物质C1的制备)

1.将硫酸锰一水合物(分子量223.06g/mol)28.61g、硫酸镍六水合物(分子量262.85g/mol)17.74g添加至纯水200g中，进行搅拌溶解，制备混合溶液。

2.接着，向该混合溶液中滴加氨水，直至达到pH7，进一步滴加Na₂CO₃溶液，使复合碳酸盐沉淀(在滴加Na₂CO₃溶液的期间，利用氨水保持pH7)。

3.然后，抽滤沉淀物，进一步充分水洗，然后用干燥烘箱以120℃干燥5小时。

4.将干燥后的粉末用乳钵粉碎，然后在500℃下进行5小时预烧成。

5.向预烧成后的粉末中混合氢氧化锂一水合物(分子量41.96g/mol)10.67g，粉碎混合30分钟。

6.将该粉末以500℃预烧成2小时，然后以900℃烧成12小时，得到固溶体正极活性物质C1。

这样得到的固溶体正极活性物质C1的组成如下。

组成：C1Li_1.5[Ni_0.45Mn_0.85[Li]_0.20]O₃

当将固溶体正极活性物质C1的组成应用于式(3)时，a+b+c+d＝1.5，d＝0.20，a+b+c＝1.3，z：成为满足原子价的氧数，满足式(3)的要件。

(在集电体的一面形成有正极活性物质层的正极C1的制作)

(正极用浆料的组成)

正极用浆料为以下组成。

正极活性物质：上述得到的固溶体正极活性物质C1 9.4重量份

导电助剂：鳞片状石墨 0.15重量份

乙炔黑 0.15重量份

粘合剂：聚偏氟乙烯(PVDF) 0.3重量份

溶剂：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP) 8.2重量份。

将该组成应用于式(2)时，e＝94，满足式(2)的要件。

(正极用浆料的制造)

如下制备上述组成的正极用浆料。首先，在50ml的一次性杯子(disposable cup)中，向在溶剂(NMP)中溶解有粘合剂的20％粘合剂溶液2.0重量份中添加溶剂(NMP)4.0重量份，利用搅拌脱泡机(自转公转搅拌机：あわとり练太郎AR-100)搅拌1分钟，制作粘合剂稀释溶液。接着，向该粘合剂稀释液中添加导电助剂0.4重量份、固溶体正极活性物质C1 9.2重量份、以及溶剂(NMP)2.6重量份，利用搅拌脱泡机搅拌3分钟，制成正极用浆料(固体成分浓度55重量％)。

(正极用浆料的涂布/干燥)

通过自动涂布装置(TESTER SANGYO公司制造的刮板：PI-1210自动涂布装置)在20μm厚的铝集电体的一面涂布上述正极用浆料。接着，利用加热板对涂布有该正极用浆料的集电体进行干燥(100℃～110℃，干燥时间30分钟)，使残留于正极活性物质层的NMP量为0.02重量％以下，形成片状正极。

(正极的压制)

对上述片状正极实施辊压而进行压缩成型，并进行切断，制作密度2.65g/cm³的正极。

(正极的干燥)

接着，使用按照上述步骤制作的正极，利用真空干燥炉进行干燥处理。在干燥炉内部设置正极C1，然后以室温(25℃)进行减压(100mmHg(1.33×10⁴Pa))，除去干燥炉内的空气。接着，一边使氮气流通(100cm³/分)，一边以10℃/分升温至120℃，在120℃下再次减压，并在排出炉内的氮的状态下保持12小时，然后降温至室温。这样，得到了除去正极表面的水分的正极C1。

(在集电箔的一面形成有活性物质层的负极A1的制作)

(负极用浆料的组成)

负极用浆料为下述组成。

负极活性物质：SiO_x(日下稀有金属研究所制造，x＝1)1.00重量份

碳材料(日立化成株式会社制造，石墨)8.45重量份

导电助剂：SuperP 0.20重量份

粘合剂：聚偏氟乙烯(PVDF) 0.35重量份

溶剂：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP) 10.0重量份。

当将该组成应用于式(1)时，α+β＝94.5，α＝10，β＝84.5，满足式(1)的要件。需要说明的是，碳材料的平均粒径为24μm，SiO_x的平均粒径为0.5μm。

(负极用浆料的制造)

如下制备上述组成的负极用浆料。首先，向在溶剂(NMP)中溶解有粘合剂的20％粘合剂溶液1.75重量份中添加溶剂(NMP)5重量份，利用搅拌脱泡机搅拌1分钟，制作粘合剂稀释溶液。向该粘合剂稀释液中添加导电助剂0.2重量份、负极活性物质粉末9.45重量份及溶剂(NMP)3.6重量份，利用搅拌脱泡机搅拌3分钟，制成负极用浆料(固体成分浓度50重量％)。

(负极用浆料的涂布/干燥)

利用自动涂布装置在10μm厚的电解铜集电体的一面涂布上述负极用浆料。接着，利用加热板对涂布有该负极浆料的集电体进行干燥(100℃～110℃，干燥时间30分钟)，使残留于负极活性物质层的NMP量为0.02重量％以下，形成片状负极。

(负极的压制)

对得到的片状负极实施辊压而进行压缩成型，并进行切断，制作了一面的负极活性物质层的重量约8.54mg/cm²、密度1.45g/cm³的负极。观察该负极的表面，结果未发现裂纹的产生。

(电极的干燥)

接着，使用按照上述步骤制成的负极，利用真空干燥炉进行干燥处理。在干燥炉内部设置负极，然后在室温(25℃)下进行减压(100mmHg(1.33×10⁴Pa))，除去干燥炉内的空气。接着，一边使氮气流通(100cm³/分)，一边以10℃/分升温至135℃，在135℃下再次减压，并在排出炉内的氮的状态下保持12小时，然后降温至室温。这样，除去负极表面的水分，得到了负极A1。

[层压电池的制作]

对上述中得到的正极C1进行裁切，使活性物质层面积为长2.5cm×宽2.0cm，以使两张裁切的C1的集电体彼此相对的方式将未涂布面(铝集电箔的未涂布浆料的面)对齐，并对集电体部分进行点焊。由此，在通过点焊而使外周部一体化得到的两张重叠的集电箔的两面上形成了具有正极活性物 质层的正极。然后，进一步将铝正极极耳(正极集电板)焊接于集电体部分，形成正极C11。即，正极C11是在集电箔的两面形成有正极活性物质层的结构。

另一方面，对上述得到的负极A1进行裁切，使活性物质层面积为长2.7cm×宽2.2cm，然后，进一步将电解铜负极极耳焊接于集电体部分，形成负极A11。即，负极A11是在集电体的一面形成有负极活性物质层的结构。

在这些焊接有极耳的负极A11与正极C11之间夹入聚丙烯制多孔质隔板(S)(长3.0cm×宽2.5cm，厚度25μm，空隙率55％)，制作由5层形成的叠层型发电元件。叠层型的发电元件的结构为负极(一面)/隔板/正极(两面)/隔板/负极(一面)的结构，即按照A11-(S)-C11-(S)-A11的顺序叠层而成的结构。接着，利用铝层压膜制外装材料(长3.5cm×宽3.5cm)夹持发电元件的两侧，对3边进行热压接密封，收纳上述发电元件。向该发电元件中注入电解液0.8cm³(在上述5层结构的情况下，形成双电池结构，每一个电池的注液量为0.4cm³)，然后将剩余的1边通过热压接进行暂时密封，制作层压型电池。为了使电解液充分渗透于电极细孔内，一边在表面压力0.5Mpa进行压制，一边在25℃下保持24小时。

需要说明的是，在电解液的制备中，首先，在碳酸亚乙酯(EC)30体积％和碳酸二乙酯(DEC)70体积％的混合溶剂中溶解1.0M的LiPF₆(电解质)。然后，作为以添加剂的方式发挥作用的氟磷酸锂，使用了溶解有二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)1.8重量％、1,5,2,4-二氧杂二噻烷-2,2,4,4-四氧化物(DDTO)1.5重量％的液体作为电解液。

[实施例2]

除了使用含Si合金的Si₄₂Ti₇Sn₅₁代替SiO_x作为负极用浆料的制备所使用的Si材料以外，与上述实施例1同样地制作了电池。这里，将本实施例中制作的负极设为负极A2。需要说明的是，上述含Si合金通过机械合金化法制造。具体而言，使用德国Fritsch公司制造的行星式球磨装置P-6，向氧化锆制粉碎筒中投入氧化锆制粉碎球及合金的各原料粉末，以600rpm粉碎48小时，使其合金化。

另外，上述制备的含Si合金(Si₄₂Ti₇Sn₅₁)和除此以外的可用于本发明的合金(Si_xTi_yGe_zA_a、Si_xTi_yZn_zA_a及Si_xTi_ySn_zA中，除了Si₄₂Ti₇Sn₅₁以外的合金)均具有与Si₄₂Ti₇Sn₅₁相同的特性，因此，可得到与使用了Si₄₂Ti₇Sn₅₁的本实 施例相同或类似的结果。

[实施例3]

除了使用Si₃₄Sn₂₁C₄₅代替Si₄₂Ti₇Sn₅₁作为负极用浆料的制备所使用的Si材料(含Si合金)以外，与上述实施例2同样地制作了电池。这里，将本实施例中制作的负极设为负极A3。

另外，上述制备的含Si合金(Si₃₄Sn₂₁C₄₅)和除此以外的可用于本发明的合金(Si_xSn_yAl_zA_a、Si_xSn_yV_zA_a及Si_xSn_yC_zA中，除了Si₃₄Sn₂₁C₄₅以外的合金)均具有与Si₃₄Sn₂₁C₄₅相同的特性，因此，可得到与使用了Si₃₄Sn₂₁C₄₅的实验例相同或类似的结果。

[实施例4]

除了使用Si₅₃Zn₄₄C₃代替Si₄₂Ti₇Sn₅₁作为负极用浆料的制备所使用的Si材料(含Si合金)以外，与上述实施例2同样地制作了电池。这里，将本实施例中制作的负极设为负极A4。

另外，上述制备的含Si合金(Si₅₃Zn₄₄C₃)和除此以外的可用于本发明的合金(Si_xZn_yV_zA_a、Si_xZn_ySn_zA_a、Si_xZn_yAl_zA_a、Si_xZn_yC_zA_a中，除了Si₅₃Zn₄₄C₃以外的合金)均具有与Si₅₃Zn₄₄C₃相同的特性，因此，可得到与使用了Si₅₃Zn₄₄C₃的本实施例相同或类似的结果。

[实施例5]

除了使用Si₆₇Al₂₂Nb₁₁来代替Si₄₂Ti₇Sn₅₁作为负极用浆料的制备所使用的Si材料(含Si合金)以外，与上述实施例2同样地制作了电池。这里，将本实施例中制作的负极设为负极A5。

另外，上述制备的含Si合金(Si₆₇Al₂₂Nb₁₁)和除此以外的可用于本发明的合金(Si_xAl_yC_zA_a和Si_xAl_yNb_zA_a中，除了Si₆₇Al₂₂Nb₁₁以外的合金)均具有与Si₆₇Al₂₂Nb₁₁相同的特性，因此，可得到与使用了Si₆₇Al₂₂Nb₁₁的本实施例相同或类似的结果。

[实施例6]

除了进一步以1.0重量％的浓度添加氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为电解液添加剂以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[实施例7]

除了进一步以1.0重量％的浓度添加氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为电解液添加剂以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

[实施例8]

除了使用FEC代替EC作为构成电解液的溶剂以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[实施例9]

除了使用FEC代替EC作为构成电解液的溶剂以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

[实施例10]

除了将作为电解液添加剂的DDTO的浓度变更为2.5重量％以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[实施例11]

除了将作为电解液添加剂的DDTO的浓度变更为0.5重量％以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[比较例1]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[比较例2]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

[比较例3]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO以外，与上述实施例3同样地制作了电池。

[比较例4]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO以外，与上述实施例4同样地制作了电池。

[比较例5]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO以外，与上述实施例5同样地制作了电池。

[比较例6]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[比较例7]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

[比较例8]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的DDTO以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[比较例9]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的DDTO以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

[比较例10]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的DDTO且将LiPO₂F₂的浓度变更为3.0重量％以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[比较例11]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的DDTO且将LiPO₂F₂的浓度变更为3.0重量％以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

[比较例12]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的DDTO且将LiPO₂F₂的浓度变更为0.8重量％以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[比较例13]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的DDTO且将LiPO₂F₂的浓度变更为0.8重量％以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

[比较例14]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO，且以1.0重量％的浓度将碳酸亚乙烯酯(VC)添加至电解液中以外，与上述实施例1同样地制作了电池。

[比较例15]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO，且以1.0重量％的浓度将碳酸亚乙烯酯(VC)添加至电解液中以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

[比较例16]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO，且以1.0重量％的浓度将FEC添加至电解液中以外，与上述实施例1同样地制作了电 池。

[比较例17]

除了未向电解液中添加作为电解液添加剂的LiPO₂F₂和DDTO，且以1.0重量％的浓度将FEC添加至电解液中以外，与上述实施例2同样地制作了电池。

然后，将上述得到的各电池的发电元件安装于评价电池安装夹具上，并将正极引线和负极引线安装于发电元件的各极耳端部，进行试验。

[电池特性的评价]

对于上述制作的层压型电池，按照以下的条件进行初次充电处理及活性化处理，并评价了性能。

[初次充电处理]

电池的时效处理如下所述实施。在25℃下，通过恒定电流充电法进行0.05C、4小时的充电(SOC约20％)，在该状态下保持约1天。接着，在25℃下以0.1C的倍率充电至4.45V，然后停止充电，在该状态(SOC约70％)下保持约1天，然后以0.1C放电至2.0V。在该状态下放置1小时，然后以0.05C放电至2.0V。

需要说明的是，将与实施例1、比较例6及比较例8中制作的电池有关的dQ/dV变化。根据图3所示的dQ/dV变化，可以读取电解液所含有的添加剂分解的电池电压。具体而言，根据图3所示的结果可知，在电池内部，二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)比DDTO先(在较低的电池电压下)分解。

[气体除去处理1]

将通过热压接暂时密封的一边进行开封，以10±3hPa进行5分钟气体除去，然后再次进行热压接，从而进行暂时密封。进一步利用辊进行压制(表面压力0.5±0.1MPa)成型，使电极与隔板充分密合。

[活性化处理]

进行一次如下所述的循环：在25℃下通过恒定电流充电法以0.1C充电至电压为4.45V，然后在该状态下放置1天，然后以0.1C放电至2.0V，然后放置1小时，以0.05C放电至2.0V。同样地进行一次如下所述的循环：在25℃下通过恒定电流充电法以0.1C充电至4.55V，然后在该状态下放置1天，然后以0.1C放电至2.0V，然后放置1小时，以0.05C放电至2.0V。同样地进行一次如下所述的循环：以0.1C充电至4.65V，然后在该状态下放置 1天，然后以0.1C放电至2.0V，然后放置1小时，以0.05C放电至2.0V。进一步进行一次如下所述的循环：在25℃下通过恒定电流充电法，以0.1C充电至4.75V，然后在该状态下放置1天，然后以0.1C放电至2.0V，然后放置1小时，以0.05C放电至2.0V。

[气体除去处理2]

将通过热压接暂时密封的一边进行开封，以10±3hPa进行5分钟气体除去，然后再次进行热压接，从而进行正式密封。进一步利用辊进行压制(表面压力0.5±0.1MPa)成型，使电极与隔板充分密合。

[循环耐久性评价]

在循环耐久性的评价中，于25℃下反复进行100次循环的1C倍率下的充放电。在评价电池时，充电条件设为如下所述的恒定电流恒定电压充电法：以1C倍率充电至最高电压为4.5V，然后保持约1小时～1.5小时。另外，以放电条件为以1C倍率放电至电池的最低电压为2.0V的恒定电流放电法进行。任意方法均在室温下进行。

将第100次循环的放电容量相对于第1次循环的放电容量的比例作为“容量保持率(％)”进行评价。将结果示于下述表1。

容量保持率(％)＝第100次循环的放电容量/第1次循环的放电容量×100

表1

根据表1所示的结果可知，与比较例1～21相比，作为本发明的电器件的实施例1～11的锂离子二次电池表现出优异的循环耐久性(第100次循环的容量保持率)。

相比之下，与不含有添加剂的情况、单独使用DDTO的情况相比时，在单独使用LiPO₂F₂作为添加剂或单独使用氟代碳酸乙烯酯(FEC)的情况下，虽然表现出良好的循环耐久性，但没有达到可满足作为循环耐久性的性能。