JP2011204704A - Electrode for lithium ion capacitor and lithium ion capacitor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for lithium ion capacitor increasing the durability of the lithium ion capacitor, excellent in dispersibility and increasing electrode density and energy density and the lithium ion capacitor using the same.SOLUTION: The electrode for lithium ion capacitor is configured by forming an electrode composition layer consisting of an electrode active material, a conductive material, a carboxymethyl cellulose salt and a (meth) acrylate polymer on a collector. The lithium ion capacitor uses the same.

Description

本発明は、リチウムイオンキャパシタ用電極およびリチウムイオンキャパシタに関する。より詳しくは、分散性に優れ、耐久性の高いリチウムイオンキャパシタ用電極およびリチウムイオンキャパシタに関する。   The present invention relates to an electrode for a lithium ion capacitor and a lithium ion capacitor. More specifically, the present invention relates to a lithium ion capacitor electrode and a lithium ion capacitor having excellent dispersibility and high durability.

小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能なリチウムイオンキャパシタは、その特性を活かして急速に需要を拡大している。また、リチウムイオンキャパシタは、エネルギー密度、出力密度が大きいことから、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータの小型用途から、車載などの大型用途での利用が期待されている。そのため、リチウムイオンキャパシタには、用途の拡大や発展に伴い、低抵抗化、高容量化、高耐電圧、機械的特性の向上など、よりいっそうの改善が求められている。   The demand for lithium-ion capacitors that are compact and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged is rapidly expanding due to their characteristics. In addition, since the lithium ion capacitor has a high energy density and output density, it is expected to be used in small applications such as mobile phones and notebook personal computers, and in large applications such as in-vehicle use. For this reason, lithium ion capacitors are required to be further improved in accordance with expansion and development of applications, such as lowering resistance, increasing capacity, increasing withstand voltage, and improving mechanical characteristics.

リチウムイオンキャパシタは、正極に分極性電極、負極に非分極性電極を備え、有機系電解液を用いることで作動電圧を高め、エネルギー密度を高めることができるが、耐電圧(耐久性)が低いという問題点があった。   Lithium ion capacitors have a polarizable electrode on the positive electrode and a non-polarizable electrode on the negative electrode. By using an organic electrolyte, the operating voltage can be increased and the energy density can be increased, but the withstand voltage (durability) is low. There was a problem.

そこで、耐電圧を向上する目的で、ニトリル基を有するアクリレート重合体を含むバインダーを用いることが提案されている(特許文献1)。特許文献1におけるリチウムイオンキャパシタ用電極は、電極活物質、導電材、カルボキシメチルセルロースおよびニトリル基を有するアクリレート重合体からなる電極組成物層が集電体上に形成されてなる。しかし、かかる電極では、分散性が低いため、電極密度、エネルギー密度が低く、不十分であった。
特開2007−019108号公報
Then, using the binder containing the acrylate polymer which has a nitrile group for the purpose of improving a withstand voltage is proposed (patent document 1). The electrode for a lithium ion capacitor in Patent Document 1 is formed by forming an electrode composition layer made of an acrylate polymer having an electrode active material, a conductive material, carboxymethyl cellulose, and a nitrile group on a current collector. However, such an electrode has a low dispersibility, so that the electrode density and energy density are low and insufficient.
JP 2007-019108 A

本発明は、リチウムイオンキャパシタの耐久性を高めることに加え、分散性に優れ、電極密度及びエネルギー密度を高めることを可能とするリチウムイオンキャパシタ用電極および該電極を使用したリチウムイオンキャパシタを提供することを目的とする。   The present invention provides an electrode for a lithium ion capacitor that is excellent in dispersibility and can increase the electrode density and energy density in addition to enhancing the durability of the lithium ion capacitor, and a lithium ion capacitor using the electrode. For the purpose.

本発明者は、上記課題を達成するために鋭意検討した結果、本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極として、電極活物質、導電材、カルボキシメチルセルロース塩および(メタ)アクリレート重合体からなる電極組成物層が集電体上に形成されてなるものを用いることにより、電極密度を高め、該電極を用いてなるリチウムイオンキャパシタのエネルギー密度や耐久性が高まることを見出した。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventor, as an electrode for a lithium ion capacitor of the present invention, an electrode composition layer comprising an electrode active material, a conductive material, a carboxymethyl cellulose salt, and a (meth) acrylate polymer It has been found that by using a material formed on a current collector, the electrode density is increased and the energy density and durability of a lithium ion capacitor using the electrode are increased.

本発明は、これらの知見に基いて、本発明を完成するに至った。   The present invention has been completed based on these findings.

かくして、本発明によれば、電極活物質、導電材、カルボキシメチルセルロース塩および(メタ)アクリレート重合体からなる電極組成物層が集電体上に形成されてなるリチウムイオンキャパシタ用電極が提供される。   Thus, according to the present invention, there is provided an electrode for a lithium ion capacitor in which an electrode composition layer comprising an electrode active material, a conductive material, a carboxymethylcellulose salt and a (meth) acrylate polymer is formed on a current collector. .

本発明によれば、前記リチウムイオンキャパシタ用電極を用いてなるリチウムイオンキャパシタが提供される。   According to the present invention, there is provided a lithium ion capacitor using the lithium ion capacitor electrode.

かくして本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極によれば、電極密度を高め、エネルギー密度、耐久性を高めるリチウムイオンキャパシタを容易に製造できる。本発明のリチウムイオンキャパシタは、パソコンや携帯端末等のメモリのバックアップ電源、パソコン等の瞬時停電対策用電源、電気自動車又はハイブリッド自動車への応用、太陽電池と併用したソーラー発電エネルギー貯蔵システム、電池と組み合わせたロードレベリング電源等の様々な用途に好適に用いることができる。   Thus, according to the electrode for a lithium ion capacitor of the present invention, it is possible to easily manufacture a lithium ion capacitor that increases the electrode density and increases the energy density and durability. The lithium ion capacitor of the present invention includes a memory backup power source for a personal computer or a portable terminal, a power source for instantaneous power failure such as a personal computer, application to an electric vehicle or a hybrid vehicle, a solar power generation energy storage system used in combination with a solar cell, a battery, It can be suitably used for various applications such as a combined load leveling power source.

本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極は、電極活物質、導電材、カルボキシメチルセルロース塩および(メタ)アクリレート重合体からなる電極組成物層が集電体上に形成されてなる。   The electrode for a lithium ion capacitor of the present invention is formed by forming an electrode composition layer comprising an electrode active material, a conductive material, a carboxymethyl cellulose salt and a (meth) acrylate polymer on a current collector.

(電極活物質)
本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いる電極活物質は、リチウムイオンキャパシタ用電極内で電子の受け渡しをする物質である。
(Electrode active material)
The electrode active material used for the lithium ion capacitor electrode of the present invention is a substance that transfers electrons in the lithium ion capacitor electrode.

リチウムイオンキャパシタ用電極に用いる電極活物質には、正極用と負極用がある。
リチウムイオンキャパシタ用電極の正極に用いる電極活物質としては、リチウムイオンと、例えばテトラフルオロボレートのようなアニオンとを可逆的に担持できるものであればよい。具体的には、通常、炭素の同素体が用いられ、電気二重層キャパシタで用いられる電極活物質が広く使用できる。炭素の同素体の具体例としては、活性炭、ポリアセン(PAS)、カーボンウィスカ及びグラファイト等が挙げられ、これらの粉末または繊維を使用することができる。この中でも、活性炭が好ましい。活性炭は、具体的にはフェノール樹脂、レーヨン、アクリロニトリル樹脂、ピッチ、およびヤシ殻等を原料とする活性炭を挙げることができる。また、炭素の同素体を組み合わせて使用する場合は、平均粒径又は粒径分布の異なる二種類以上の炭素の同素体を組み合わせて使用してもよい。また、正極に用いる電極活物質として、上記物質の他に、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の原子比が0.50〜0.05であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体(PAS)も好適に使用できる。
Electrode active materials used for electrodes for lithium ion capacitors include positive electrodes and negative electrodes.
The electrode active material used for the positive electrode of the lithium ion capacitor electrode is not particularly limited as long as it can reversibly carry lithium ions and anions such as tetrafluoroborate. Specifically, an allotrope of carbon is usually used, and electrode active materials used in electric double layer capacitors can be widely used. Specific examples of the allotrope of carbon include activated carbon, polyacene (PAS), carbon whisker, and graphite, and these powders or fibers can be used. Among these, activated carbon is preferable. Specific examples of the activated carbon include activated carbon made from phenol resin, rayon, acrylonitrile resin, pitch, coconut shell, and the like. When carbon allotropes are used in combination, two or more types of carbon allotropes having different average particle diameters or particle size distributions may be used in combination. Moreover, as an electrode active material used for the positive electrode, in addition to the above materials, a polyacene-based skeleton structure which is a heat-treated product of an aromatic condensation polymer and has an atomic ratio of hydrogen atom / carbon atom of 0.50 to 0.05 A polyacene-based organic semiconductor (PAS) having the following can also be suitably used.

リチウムイオンキャパシタ用電極の負極に用いる電極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に担持できる物質であればよい。具体的には、リチウムイオン二次電池の負極で用いられる電極活物質が広く使用できる。中でも、黒鉛、難黒鉛化炭素等の結晶性炭素材料、ハードカーボン、コークス等の炭素材料、上記正極の電極活物質としても記載したポリアセン系物質(PAS)が好ましい。これらの炭素材料及びPASは、フェノール樹脂等を炭化させ、必要に応じて賦活され、次いで粉砕したものが用いられる。   The electrode active material used for the negative electrode of the lithium ion capacitor electrode may be any material that can reversibly carry lithium ions. Specifically, electrode active materials used in the negative electrode of lithium ion secondary batteries can be widely used. Of these, crystalline carbon materials such as graphite and non-graphitizable carbon, carbon materials such as hard carbon and coke, and polyacene-based materials (PAS) described as the electrode active material of the positive electrode are preferable. These carbon materials and PAS are obtained by carbonizing a phenol resin or the like, activated as necessary, and then pulverized.

リチウムイオンキャパシタ用電極に用いる電極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。   The shape of the electrode active material used for the electrode for a lithium ion capacitor is preferably a granulated particle. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.

リチウムイオンキャパシタ用電極に用いる電極活物質の体積平均粒子径は、正極、負極ともに通常0.1〜100μm、好ましくは0.5〜50μm、より好ましくは1〜20μmである。これらの電極活物質は、それぞれ単独でまたは二種類以上を組み合わせて使用することができる。   The volume average particle diameter of the electrode active material used for the lithium ion capacitor electrode is usually 0.1 to 100 μm, preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 1 to 20 μm for both the positive electrode and the negative electrode. These electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

(導電材)
本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いる導電材は、導電性を有し、電気二重層を形成し得る細孔を有さない粒子状の炭素の同素体からなり、具体的には、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ ベスローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびファーネスブラックが好ましい。
(Conductive material)
The conductive material used for the electrode for the lithium ion capacitor of the present invention is composed of an allotrope of particulate carbon that has conductivity and does not have pores that can form an electric double layer, specifically, furnace black, Examples thereof include conductive carbon blacks such as acetylene black and ketjen black (registered trademark of Akzo Nobel Chemicals Bethloten Fennaut Shap). Among these, acetylene black and furnace black are preferable.

本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いる導電材の体積平均粒子径は、電極活物質の体積平均粒子径よりも小さいものが好ましく、その範囲は通常0.001〜10μm、好ましくは0.05〜5μm、より好ましくは0.01〜1μmである。導電材の体積平均粒子径がこの範囲にあると、より少ない使用量で高い導電性が得られる。これらの導電材は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。導電材の量は、電極活物質100重量部に対して通常0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜15重量部、より好ましくは1〜10重量部の範囲である。導電材の量がこの範囲にあると、得られるリチウムイオンキャパシタ用電極を使用したリチウムイオンキャパシタの容量を高く且つ内部抵抗を低くすることができる。   The volume average particle diameter of the conductive material used for the electrode for the lithium ion capacitor of the present invention is preferably smaller than the volume average particle diameter of the electrode active material, and the range is usually 0.001 to 10 μm, preferably 0.05 to. It is 5 μm, more preferably 0.01 to 1 μm. When the volume average particle diameter of the conductive material is within this range, high conductivity can be obtained with a smaller amount of use. These conductive materials can be used alone or in combination of two or more. The amount of the conductive material is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 15 parts by weight, and more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. When the amount of the conductive material is within this range, the capacity of the lithium ion capacitor using the obtained lithium ion capacitor electrode can be increased and the internal resistance can be decreased.

(カルボキシメチルセルロース塩)
本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いるカルボキシメチルセルロース塩は、電極組成物層を形成するためのスラリー組成物における分散剤で、具体的には、カルボキシメチルセルロースアンモニウム、カルボキシメチルセルロースアルカリ金属、カルボキシメチルセルロースアルカリ土類金属などが挙げられる。中でも、カルボキシメチルセルロースアンモニウム、カルボキシメチルセルロースアルカリ金属が好ましく、カルボキシメチルセルロースアンモニウムが特に好ましい。カルボキシメチルセルロール塩の中で、カルボキシメチルセルロースアンモニウムを用いると、電極活物質、導電材および(メタ)アクリレート重合体のバインダーを均一に分散し、電極密度を高め、エネルギー密度を高めることができる。
(Carboxymethylcellulose salt)
The carboxymethyl cellulose salt used for the electrode for the lithium ion capacitor of the present invention is a dispersant in the slurry composition for forming the electrode composition layer, specifically, carboxymethyl cellulose ammonium, carboxymethyl cellulose alkali metal, carboxymethyl cellulose alkaline earth. And similar metals. Among these, carboxymethyl cellulose ammonium and carboxymethyl cellulose alkali metal are preferable, and carboxymethyl cellulose ammonium is particularly preferable. When carboxymethyl cellulose ammonium is used in the carboxymethyl cellulose salt, the electrode active material, the conductive material and the binder of the (meth) acrylate polymer can be uniformly dispersed, the electrode density can be increased, and the energy density can be increased.

本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いるカルボキシメチルセルロース塩の分子量は、通常10,000〜450,000、好ましくは100,000〜400,000、特に好ましくは250,000〜350,000である。分子量は、溶媒としてテトラヒドロフランを用いるゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算値である。分子量がこの範囲にあると、電極活物質、導電材および(メタ)アクリレート重合体を均一に分散し、電極密度を高め、エネルギー密度を高めることができる。これらのカルボキシメチルセルロース塩は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。カルボキシメチルセルロース塩の量は、電極活物質100重量部に対して通常0.01〜15重量部、好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは1〜5重量部の範囲である。カルボキシメチルセルロース塩の量がこの範囲にあると、得られるリチウムイオンキャパシタ用電極を使用したリチウムイオンキャパシタの容量を高く且つ内部抵抗を低くすることができる。   The molecular weight of the carboxymethylcellulose salt used for the lithium ion capacitor electrode of the present invention is usually 10,000 to 450,000, preferably 100,000 to 400,000, particularly preferably 250,000 to 350,000. The molecular weight is a polystyrene equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as a solvent. When the molecular weight is within this range, the electrode active material, the conductive material and the (meth) acrylate polymer can be uniformly dispersed, the electrode density can be increased, and the energy density can be increased. These carboxymethylcellulose salts can be used alone or in combination of two or more. The amount of the carboxymethyl cellulose salt is usually 0.01 to 15 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. When the amount of the carboxymethyl cellulose salt is within this range, the capacity of the lithium ion capacitor using the obtained lithium ion capacitor electrode can be increased and the internal resistance can be decreased.

((メタ)アクリレート重合体)
本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いる(メタ)アクリレート重合体は、具体的には、一般式(1):CH=CR−COOR(式中、Rは水素原子またはメチル基を、Rはアルキル基またはシクロアルキル基を表す。)で表される化合物由来の単量体単位を合計で60重量%以上、好ましくは80重量%以上含む重合体である。なお、前記重合体中の単量体単位の合計の上限は90重量%である。(メタ)アクリレート重合体は、一般式(1)で表される化合物と、これと共重合可能な単量体とを共重合して得られる。
((Meth) acrylate polymer)
Specifically, the (meth) acrylate polymer used for the electrode for a lithium ion capacitor of the present invention is represented by the general formula (1): CH 2 = CR 1 -COOR 2 (wherein R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group). , R 2 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.) A polymer containing a total of 60 wt% or more, preferably 80 wt% or more of monomer units derived from the compound represented by The upper limit of the total monomer units in the polymer is 90% by weight. The (meth) acrylate polymer is obtained by copolymerizing a compound represented by the general formula (1) and a monomer copolymerizable therewith.

一般式(1)で表される化合物の具体例としては、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸n−アミル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ノニル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリルなどのアクリル酸アルキルエステル;アクリル酸イソボルニルなどのアクリル酸シクロアルキルエステル等のアクリレート;メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸n−アミル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリルなどのメタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸シクロヘキシルなどのメタクリル酸シクロアルキルエステル;等のメタクリレートが挙げられる。これらの中でも、アクリレートが好ましく、アクリル酸n−ブチルやアクリル酸2−エチルヘキシルが、得られる電極の強度を向上できる点で、特に好ましい。   Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-amyl acrylate, Acrylic acid alkyl esters such as isoamyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, hexyl acrylate, nonyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate; cycloalkyl acrylate esters such as isobornyl acrylate, etc. Acrylate: ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, n-he methacrylate Methacrylic acid alkyl esters such as sil, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate and stearyl methacrylate; methacrylic acid cycloalkyl esters such as cyclohexyl methacrylate; and methacrylates It is done. Among these, acrylate is preferable, and n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are particularly preferable in that the strength of the obtained electrode can be improved.

前記(メタ)アクリレート重合体は、一般式(1)で表される化合物の他に、これと共重合可能な化合物を共重合させることができ、具体的には、ニトリル化合物や二塩基酸が挙げられる。   In addition to the compound represented by the general formula (1), the (meth) acrylate polymer can be copolymerized with a compound copolymerizable therewith. Specifically, a nitrile compound or a dibasic acid can be used. Can be mentioned.

前記ニトリル化合物の具体例は、アクリロニトリルやメタクリロニトリルが挙げられ、中でもアクリロニトリルが、集電体との結着性が高まり、電極強度が向上できる点で好ましい。共重合の際のアクリロニトリルの量は、一般式(1)で表される化合物100重量部に対して、通常は0.1〜40重量部、好ましくは0.5〜30重量部、より好ましくは1〜20重量部の範囲である。アクリロニトリルの量がこの範囲であると、集電体との結着性に優れ、得られる電極強度が高まる。   Specific examples of the nitrile compound include acrylonitrile and methacrylonitrile. Among them, acrylonitrile is preferable in that the binding strength with the current collector is increased and the electrode strength can be improved. The amount of acrylonitrile in the copolymerization is usually 0.1 to 40 parts by weight, preferably 0.5 to 30 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the compound represented by the general formula (1). It is in the range of 1 to 20 parts by weight. When the amount of acrylonitrile is within this range, the binding property with the current collector is excellent, and the obtained electrode strength is increased.

前記二塩基酸は、水中で2つのプロトンを分離できる構造をもつ酸のことであり、具体的には、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸などが挙げられ、これら中でもイタコン酸、フマル酸が好ましく、イタコン酸が、集電体との結着性を高め、電極強度を向上できる点で、特に好ましい。
共重合の際の二塩基酸の量は、一般式(1)で表される化合物100重量部に対して、通常0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜15重量部、特に好ましくは1〜10重量部の範囲である。二塩基酸の量がこの範囲であると、集電体との結着性に優れ、得られる電極強度が高まる。
The dibasic acid is an acid having a structure capable of separating two protons in water. Specific examples include itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, etc. Among them, itaconic acid and fumaric acid are preferable. Itaconic acid is particularly preferable because it can enhance the binding property with the current collector and improve the electrode strength.
The amount of the dibasic acid in the copolymerization is usually 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 15 parts by weight, particularly preferably 100 parts by weight of the compound represented by the general formula (1). Is in the range of 1 to 10 parts by weight. When the amount of the dibasic acid is within this range, the binding property with the current collector is excellent, and the obtained electrode strength is increased.

本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いる(メタ)アクリレート重合体の形状は、特に制限はないが、結着性が良く、また、作成した電極の容量の低下や充放電の繰り返しによる劣化を抑えることができるため、粒子状であることが好ましい。粒子状のバインダーとしては、例えば、ラテックスのごときバインダーの粒子が水に分散した状態のものや、このような分散液を乾燥して得られる粉末状のものが挙げられる。   The shape of the (meth) acrylate polymer used for the electrode for the lithium ion capacitor of the present invention is not particularly limited, but has good binding properties, and suppresses deterioration of the capacity of the prepared electrode due to repeated charge / discharge. Therefore, it is preferably particulate. Examples of the particulate binder include those in which binder particles such as latex are dispersed in water, and powders obtained by drying such a dispersion.

本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いる(メタ)アクリレート重合体のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは50℃以下、さらに好ましくは−40〜0℃である。(メタ)アクリレート重合体のガラス転移温度(Tg)がこの範囲にあると、少量の使用で結着性に優れ、電極強度が強く、柔軟性に富み、電極形成時のプレス工程により電極密度を容易に高めることができる。   The glass transition temperature (Tg) of the (meth) acrylate polymer used for the lithium ion capacitor electrode of the present invention is preferably 50 ° C. or lower, more preferably −40 to 0 ° C. When the glass transition temperature (Tg) of the (meth) acrylate polymer is in this range, it is excellent in binding property with a small amount of use, strong in electrode strength, rich in flexibility, and the electrode density is increased by a pressing process at the time of electrode formation. Can be easily increased.

本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極の(メタ)アクリレート重合体の数平均粒子径は、格別な限定はないが、通常は0.0001〜100μm、好ましくは0.001〜10μm、より好ましくは0.01〜1μmの数平均粒子径を有するものである。(メタ)アクリレート重合体の数平均粒子径がこの範囲であるときは、少量の使用でも優れた結着力を分極性電極に与えることができる。ここで、数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡写真で無作為に選んだ(メタ)アクリレート重合体粒子100個の径を測定し、その算術平均値として算出される個数平均粒子径である。粒子の形状は球形、異形、どちらでもかまわない。これらの(メタ)アクリレート重合体は単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。(メタ)アクリレート重合体の量は、電極活物質100重量部に対して、通常は0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部の範囲である。(メタ)アクリレート重合体の量がこの範囲にあると、得られる電極組成物層と集電体との密着性が充分に確保でき、リチウムイオンキャパシタの容量を高く且つ内部抵抗を低くすることができる。   The number average particle diameter of the (meth) acrylate polymer of the electrode for a lithium ion capacitor of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.0001 to 100 μm, preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.00. It has a number average particle diameter of 01 to 1 μm. When the number average particle diameter of the (meth) acrylate polymer is in this range, an excellent binding force can be imparted to the polarizable electrode even with a small amount of use. Here, the number average particle diameter is a number average particle diameter calculated by measuring the diameter of 100 randomly selected (meth) acrylate polymer particles in a transmission electron micrograph and calculating the arithmetic average value thereof. The shape of the particles can be either spherical or irregular. These (meth) acrylate polymers can be used alone or in combination of two or more. The amount of the (meth) acrylate polymer is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, and more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. It is. When the amount of the (meth) acrylate polymer is within this range, sufficient adhesion between the obtained electrode composition layer and the current collector can be secured, the capacity of the lithium ion capacitor can be increased, and the internal resistance can be decreased. it can.

(電極組成物層)
本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極の電極組成物層は、集電体上に設けられるが、その形成方法は制限されない。具体的には、1)電極活物質、導電材および(メタ)アクリレート重合体を混練してなる電極形成用組成物を、シート成形し、得られたシート状電極層組成物を、集電体上に積層する方法(混練シート成形法)、2)電極活物質、導電材および(メタ)アクリレート重合体からなるペースト状の電極形成用組成物を調製し、表面に導電性接着剤層を有する集電体上に塗布し、乾燥する方法(湿式成形法)、3)電極活物質、導電材および(メタ)アクリレート重合体からなる複合粒子を調製し、集電体上にシート成形、ロールプレスし得る方法(乾式成形法)などが挙げられる。中でも、2)湿式成形法、3)乾式成形法が好ましく、3)乾式成形法が得られるリチウムイオンキャパシタの容量を高く、且つ内部抵抗を低減できる点でより好ましい。
(Electrode composition layer)
The electrode composition layer of the lithium ion capacitor electrode of the present invention is provided on the current collector, but the formation method is not limited. Specifically, 1) an electrode-forming composition formed by kneading an electrode active material, a conductive material, and a (meth) acrylate polymer is formed into a sheet, and the obtained sheet-like electrode layer composition is converted into a current collector. Method of laminating on top (kneading sheet molding method) 2) A paste-like electrode forming composition comprising an electrode active material, a conductive material and a (meth) acrylate polymer is prepared, and the surface has a conductive adhesive layer Method of applying and drying on current collector (wet molding method) 3) Preparing composite particles consisting of electrode active material, conductive material and (meth) acrylate polymer, sheet molding on current collector, roll press And the like (dry molding method). Among them, 2) a wet molding method, 3) a dry molding method are preferable, and 3) a lithium ion capacitor from which the dry molding method can be obtained is more preferable in that the capacity can be increased and the internal resistance can be reduced.

また、シート状電極層組成物を作成し、該シート上に導電性接着剤を形成し、さらに集電体を積層してリチウムイオンキャパシタ用電極を得ることもできる。   Alternatively, a sheet-like electrode layer composition can be prepared, a conductive adhesive can be formed on the sheet, and a current collector can be further laminated to obtain a lithium ion capacitor electrode.

本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極の電極組成物層の密度は、特に制限されないが、通常は0.30〜10g/cm、好ましくは0.35〜5.0g/cm、より好ましくは0.40〜3.0g/cmである。また、電極組成物層の厚みは、特に制限されないが、通常は5〜1000μm、好ましくは20〜500μm、より好ましくは30〜300μmである。 The density of the electrode composition layer of the lithium ion capacitor electrode of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.30 to 10 g / cm 3 , preferably 0.35 to 5.0 g / cm 3 , more preferably 0. .40-3.0 g / cm 3 . The thickness of the electrode composition layer is not particularly limited, but is usually 5 to 1000 μm, preferably 20 to 500 μm, more preferably 30 to 300 μm.

(集電体)
本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極に用いる集電体は、具体的には、金属、炭素、導電性高分子などを用いることができ、好適には金属が用いられる。集電体用金属としては、通常、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、その他の合金等が使用される。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用するのが好ましい。
(Current collector)
Specifically, the current collector used for the electrode for the lithium ion capacitor of the present invention may be a metal, carbon, conductive polymer, or the like, and preferably a metal. As the current collector metal, aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, other alloys and the like are usually used. Among these, it is preferable to use copper, aluminum, or an aluminum alloy in terms of conductivity and voltage resistance.

集電体の形状は、特に制限されないが、フィルム状またはシート状であり、シート状集電体は、空孔を有していてもよい。シート状集電体は、エキスパンドメタル、パンチングメタル、網状などの形状を有していてもよい。空孔を有するシート状集電体を用いると、得られる電極の体積あたりの容量を高くすることができる。シート状集電体が空孔を有する場合の空孔の割合は、好ましくは10〜79面積%、より好ましくは20〜60面積%である。   The shape of the current collector is not particularly limited, but is in the form of a film or a sheet, and the sheet-like current collector may have pores. The sheet-like current collector may have a shape such as an expanded metal, a punching metal, or a net. When a sheet-like current collector having pores is used, the capacity per volume of the obtained electrode can be increased. When the sheet-like current collector has holes, the ratio of the holes is preferably 10 to 79 area%, more preferably 20 to 60 area%.

集電体の厚みは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常は1〜200μm、好ましくは5〜100μm、より好ましくは10〜50μmである。   Although the thickness of a collector is suitably selected according to the intended purpose, it is 1-200 micrometers normally, Preferably it is 5-100 micrometers, More preferably, it is 10-50 micrometers.

前記集電体は、その表面上に導電性接着剤層が形成されていると、電極組成物層と集電体との密着性を高め、得られるリチウムイオンキャパシタの内部抵抗を低減できるので好適である。   The current collector is suitable when a conductive adhesive layer is formed on the surface thereof, because the adhesion between the electrode composition layer and the current collector can be improved and the internal resistance of the resulting lithium ion capacitor can be reduced. It is.

導電性接着剤層は、必須成分として導電材と(メタ)アクリレート重合体とを有するものであり、導電材と、(メタ)アクリレート重合体と、必要に応じ添加される分散剤とを水または有機溶媒中で混練して得られる導電性接着剤スラリーを、集電体に塗布、乾燥することにより形成できる。導電性接着剤層を形成することで、電極組成物層と集電体との間の結着性を向上させるとともに内部抵抗の低下に寄与する。   The conductive adhesive layer has a conductive material and a (meth) acrylate polymer as essential components, and water or a conductive material, a (meth) acrylate polymer, and a dispersant added as necessary. The conductive adhesive slurry obtained by kneading in an organic solvent can be formed by applying to a current collector and drying. By forming the conductive adhesive layer, the binding property between the electrode composition layer and the current collector is improved and the internal resistance is reduced.

導電性接着剤層に用いられる導電材、(メタ)アクリレート重合体および分散剤としては、前記電極組成物層に用いられる成分として例示したものをいずれも用いることができる。各成分の量は、導電材100質量部に対して(メタ)アクリレート重合体が乾燥重量基準で5〜20重量部、分散剤が乾燥重量基準で1〜5重量部であることが好ましい。上記(メタ)アクリレート重合体の量が少なすぎると電極組成物層と集電体との接着が不十分になる場合がある。一方、(メタ)アクリレート重合体の量が多すぎると導電材の分散が不十分になり、内部抵抗が大きくなる場合がある。また、上記分散剤の量が少なすぎても導電材の分散が不十分になる場合がある。一方、分散剤の量が多すぎると該導電材が分散剤によって被覆され、内部抵抗が大きくなる場合がある。   As the conductive material, (meth) acrylate polymer and dispersant used for the conductive adhesive layer, any of those exemplified as the components used for the electrode composition layer can be used. The amount of each component is preferably 5 to 20 parts by weight based on the dry weight of the (meth) acrylate polymer and 1 to 5 parts by weight based on the dry weight based on 100 parts by weight of the conductive material. If the amount of the (meth) acrylate polymer is too small, adhesion between the electrode composition layer and the current collector may be insufficient. On the other hand, if the amount of the (meth) acrylate polymer is too large, the conductive material may not be sufficiently dispersed and the internal resistance may increase. Moreover, even if there is too little quantity of the said dispersing agent, dispersion | distribution of an electrically conductive material may become inadequate. On the other hand, if the amount of the dispersant is too large, the conductive material may be covered with the dispersant, and the internal resistance may increase.

導電性接着剤層の集電体への形成方法は、特に制限されない。例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗りなどによって形成される。   The method for forming the conductive adhesive layer on the current collector is not particularly limited. For example, it is formed by a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating, or the like.

導電性接着剤層の厚さは、通常0.5〜10μm、好ましくは2〜7μmである。   The thickness of the conductive adhesive layer is usually 0.5 to 10 μm, preferably 2 to 7 μm.

本発明のリチウムイオンキャパシタは、前記リチウムイオンキャパシタ用電極を用いてなる。   The lithium ion capacitor of this invention uses the said electrode for lithium ion capacitors.

(リチウムイオンキャパシタ)
本発明のリチウムイオンキャパシタは、具体的には前記で得られるリチウムイオンキャパシタ用電極、セパレータおよび電解液で構成される。
(Lithium ion capacitor)
Specifically, the lithium ion capacitor of the present invention includes the lithium ion capacitor electrode, separator, and electrolyte solution obtained above.

セパレータは、リチウムイオンキャパシタ用電極の間を絶縁でき、陽イオンおよび陰イオンを通過させることができるものであれば特に限定されない。具体的には、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、レーヨンもしくはガラス繊維製の微孔膜または不織布、一般に電解コンデンサ紙と呼ばれるパルプを主原料とする多孔質膜などを用いることができる。セパレータは、上記一対の電極組成物層が対向するように、リチウムイオンキャパシタ用電極の間に配置され、素子が得られる。セパレータの厚みは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常は1〜100μm、好ましくは10〜80μm、より好ましくは20〜60μmである。   A separator will not be specifically limited if it can insulate between the electrodes for lithium ion capacitors, and can allow a cation and an anion to pass through. Specifically, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, microporous membranes or nonwoven fabrics made of rayon or glass fiber, and porous membranes mainly made of pulp called electrolytic capacitor paper can be used. A separator is arrange | positioned between the electrodes for lithium ion capacitors so that said pair of electrode composition layer may oppose, and an element is obtained. Although the thickness of a separator is suitably selected according to a use purpose, it is 1-100 micrometers normally, Preferably it is 10-80 micrometers, More preferably, it is 20-60 micrometers.

電解液は、通常、電解質と溶媒で構成される。電解質は、カチオンとしては、リチウムイオンを用いることができる。アニオンとしては、PF 、BF 、AsF 、SbF 、N(RfSO2−、C(RfSO3−、RfSO (Rfはそれぞれ炭素数1〜12のフルオロアルキル基を表す)、F、ClO 、AlCl 、AlF 等を用いることができる。これらの電解質は単独または二種類以上として使用することができる。 The electrolytic solution is usually composed of an electrolyte and a solvent. The electrolyte can use lithium ions as cations. As anions, PF 6 , BF 4 , AsF 6 , SbF 6 , N (RfSO 3 ) 2− , C (RfSO 3 ) 3− , RfSO 3 (Rf is a fluoro having 1 to 12 carbon atoms, respectively) Represents an alkyl group), F , ClO 4 , AlCl 4 , AlF 4 − and the like. These electrolytes can be used alone or in combination of two or more.

電解液の溶媒は、一般に電解液の溶媒として用いられるものであれば特に限定されない。具体的には、プロピレンカーボート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどのカーボネート類;γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;スルホラン類;アセトニトリルなどのニトリル類;が挙げられる。これらの溶媒は単独または二種以上の混合溶媒として使用することができる。中でも、カーボネート類が好ましい。   The solvent of the electrolytic solution is not particularly limited as long as it is generally used as a solvent for the electrolytic solution. Specifically, carbonates such as propylene car boat, ethylene carbonate and butylene carbonate; lactones such as γ-butyrolactone; sulfolanes; nitriles such as acetonitrile; These solvents can be used alone or as a mixed solvent of two or more. Of these, carbonates are preferred.

上記の素子に電解液を含浸させて、リチウムイオンキャパシタが得られる。具体的には、素子を必要に応じ捲回、積層または折るなどして容器に入れ、容器に電解液を注入して封口して製造できる。また、素子に予め電解液を含浸させたものを容器に収納してもよい。容器としては、コイン型、円筒型、角型などの公知のものをいずれも用いることができる。   A lithium ion capacitor is obtained by impregnating the above element with an electrolytic solution. Specifically, the device can be manufactured by winding, laminating, or folding the device in a container as necessary, and pouring the electrolyte into the container and sealing it. Further, a device in which an element is previously impregnated with an electrolytic solution may be stored in a container. Any known container such as a coin shape, a cylindrical shape, or a square shape can be used as the container.

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例における部および%は、特に断りのない限り重量基準である。実施例および比較例における各特性は、下記の方法に従い測定する。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples. In the examples and comparative examples, “part” and “%” are based on weight unless otherwise specified. Each characteristic in an Example and a comparative example is measured in accordance with the following method.

(リチウムイオンキャパシタの電池特性および耐久性)
実施例および比較例で製造するリチウムイオンキャパシタ用電極を用いて積層型ラミネートセルのリチウムイオンキャパシタを作製する。そしてこのリチウムイオンキャパシタの電池特性として、容量と内部抵抗について、24時間静置させた後に充放電の操作を行い測定する。ここで、充電は2Aの定電流で開始し、電圧が3.6Vに達したらその電圧を1時間保って定電圧充電とする。また、放電は充電終了直後に定電流0.9Aで1.9Vに達するまで行う。
容量は放電時のエネルギー量から電極活物質の重量あたりの容量として算出する。内部抵抗は放電直後の電圧降下から算出する。
また、耐久性は、リチウムイオンキャパシタを、70℃の恒温槽内で3.6V、1000時間連続印加後の初期容量に対する容量維持率を算出し、この値で評価を行う。容量維持率が大きいほど耐久性に優れる。
(Battery characteristics and durability of lithium-ion capacitors)
A lithium-ion capacitor of a laminated laminate cell is produced using the electrodes for lithium-ion capacitors produced in Examples and Comparative Examples. As the battery characteristics of this lithium ion capacitor, the capacity and the internal resistance are measured by performing a charge / discharge operation after standing for 24 hours. Here, charging starts with a constant current of 2 A, and when the voltage reaches 3.6 V, the voltage is maintained for 1 hour to be constant voltage charging. Discharging is performed immediately after the end of charging until it reaches 1.9 V at a constant current of 0.9 A.
The capacity is calculated as the capacity per weight of the electrode active material from the energy amount at the time of discharge. The internal resistance is calculated from the voltage drop immediately after discharge.
Further, the durability is evaluated by calculating a capacity maintenance ratio with respect to an initial capacity after continuously applying a lithium ion capacitor in a constant temperature bath at 70 ° C. for 3.6 V for 1000 hours. The greater the capacity retention rate, the better the durability.

(電極のピール強度)
電極組成物層の塗布方向が長辺となるようにリチウムイオンキャパシタ用電極を長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出して試験片とし、電極組成物層面を下にして電極組成物層表面にセロハンテープ(JIS Z1522に規定されるもの)を貼り付け、集電体の一端を垂直方向に引張り速度50mm/分で引張って剥がしたときの応力を測定する(なお、セロハンテープは試験台に固定されている。)。この測定を3回行い、その平均値を求めてこれをピール強度とした。ピール強度が大きいほど電極組成物層の集電体への結着力が大きいことを示す。
(Peel strength of electrode)
The electrode for the lithium ion capacitor is cut into a rectangular shape having a length of 100 mm and a width of 10 mm so that the coating direction of the electrode composition layer becomes a long side to obtain a test piece, and the cell composition is formed on the surface of the electrode composition layer with the electrode composition layer side down. Apply a tape (specified in JIS Z1522), and measure the stress when one end of the current collector is pulled vertically and pulled at a pulling speed of 50 mm / min. ing.). This measurement was performed 3 times, the average value was calculated | required, and this was made into peel strength. The higher the peel strength, the greater the binding force of the electrode composition layer to the current collector.

(電極密度)
電極組成物層を集電体上に形成したリチウムイオンキャパシタ用電極を5cm×5cmに切り出し、その厚みd1(μm)と重量m1(g)を測定し、同様の面積の集電体の厚みd0(μm)とm0(g)を測定し、以下の式より電極密度(g/cc)を算出する。
電極密度(g/cc)=(m1−m0)/〔{(5×5)×(d1−d0)}×10000〕
電極密度が大きいほど、分散性に優れることを示す。
(Electrode density)
A lithium ion capacitor electrode having an electrode composition layer formed on a current collector was cut into 5 cm × 5 cm, and its thickness d1 (μm) and weight m1 (g) were measured. (Μm) and m0 (g) are measured, and the electrode density (g / cc) is calculated from the following equation.
Electrode density (g / cc) = (m1−m0) / [{(5 × 5) × (d1−d0)} × 10000]
It shows that it is excellent in a dispersibility, so that an electrode density is large.

(実施例1)
正極の電極活物質として、フェノール樹脂を原料とするアルカリ賦活活性炭である体積平均粒子径が8μmの活性炭粉末(MSP−20;関西熱化学社製)100部、分散剤として分子量335,000のカルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液(2200;ダイセル化学工業社製)を固形分相当で2.0部、導電材としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状;電気化学工業社製)5部、数平均粒子径が0.25μmの(メタ)アクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル80部、アクリロニトリル15部、アクリル酸5部を乳化重合して得られる共重合体)の40%水分散体を固形分相当で3.0部、およびイオン交換水を全固形分濃度が35%となるように混合し、正極の電極組成物層用スラリーを調製する。
Example 1
As an electrode active material for the positive electrode, 100 parts of activated carbon powder (MSP-20; manufactured by Kansai Thermochemical Co., Ltd.) having a volume average particle diameter of 8 μm, which is an alkali-activated activated carbon made from phenol resin, and a carboxy having a molecular weight of 335,000 as a dispersant. 1.5 parts aqueous solution of sodium methylcellulose (2200; manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) corresponding to a solid content of 2.0 parts, acetylene black (denka black powder; manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive material, number average particles 40% aqueous dispersion of (meth) acrylate polymer (copolymer obtained by emulsion polymerization of 80 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 15 parts of acrylonitrile and 5 parts of acrylic acid) with a diameter of 0.25 μm To prepare a slurry for the electrode composition layer of the positive electrode by mixing 3.0 parts and ion-exchanged water so that the total solid content is 35%. The

厚さ30μmのアルミニウム集電体上に、前記正極の電極組成物層用スラリーをドクターブレードによって、10m/分の電極成形速度で塗布し、まず60℃で20分間、次いで120℃で20分間乾燥した後、5cm正方に打ち抜いて、厚さ100μmの正極のリチウムイオンキャパシタ用電極を得る。   The positive electrode composition slurry was applied onto a 30 μm thick aluminum current collector by a doctor blade at an electrode forming speed of 10 m / min, and dried at 60 ° C. for 20 minutes and then at 120 ° C. for 20 minutes. After that, it is punched out into a square of 5 cm to obtain a positive electrode for a lithium ion capacitor having a thickness of 100 μm.

負極の電極活物質として、体積平均粒子径が4μmであるグラファイト(KS−6;ティムカル社製)100部、分散剤として分子量335,000のカルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液(2200;ダイセル化学工業社製)を固形分相当で2.0部、導電材としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状;電気化学工業社製)5部、数平均粒子径が0.25μmの(メタ)アクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル80部、アクリロニトリル15部、アクリル酸5部を乳化重合して得られる共重合体)の40%水分散体を固形分相当で3.0部、およびイオン交換水を全固形分濃度が40%となるように混合し、負極の電極組成物層用スラリーを調製する。   As an electrode active material for the negative electrode, 100 parts of graphite (KS-6; manufactured by Timcal) having a volume average particle diameter of 4 μm, and as a dispersant, a 1.5% aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose having a molecular weight of 335,000 (2200; Daicel Chemical) (Manufactured by Kogyo Co., Ltd.) 2.0 parts in terms of solid content, 5 parts of acetylene black (Denka black powder; manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as the conductive material, and a (meth) acrylate polymer ( 80 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 15 parts of acrylonitrile, a copolymer obtained by emulsion polymerization of 5 parts of acrylic acid) 40% aqueous dispersion of 3.0 parts in terms of solid content, and ion-exchanged water in total solids Mixing so that the partial concentration becomes 40%, to prepare a slurry for the electrode composition layer of the negative electrode.

厚さ20μmの銅集電体上に、前記負極の電極組成物層用スラリーをドクターブレードによって、10m/分の電極成形速度で塗布し、まず60℃で20分間、次いで120℃で20分間乾燥した後、5cm正方に打ち抜いて、厚さ100μmの負極のリチウムイオンキャパシタ用電極を得る。   The negative electrode composition layer slurry was applied onto a 20 μm thick copper current collector by a doctor blade at an electrode forming speed of 10 m / min, and dried at 60 ° C. for 20 minutes and then at 120 ° C. for 20 minutes. After that, it is punched out in a square of 5 cm to obtain a negative electrode for lithium ion capacitor having a thickness of 100 μm.

前記正極、負極のリチウムイオンキャパシタ用電極及びセパレータとしてセルロース/レーヨン不織布を用いて、室温で1時間電解液に含浸させ、次いで2枚のリチウムイオンキャパシタ用電極がセパレータを介して電極組成物層が内側になるように対向させ、正極10組、負極11組をそれぞれの電気化学素子用電極が電気的に接触しないように配置して、正極と負極の対向面が20層となるように積層し、積層型ラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製する。電解液としてはエチレンカーボネート、ジエチルカーボネートおよびプロピレンカーボネートを重量比で3:4:1とした混合溶媒に、LiPFを1.0mol/リットルの濃度で溶解させたものを用いる。 Cellulose / rayon nonwoven fabric is used as the positive electrode and negative electrode for lithium ion capacitor and the separator is impregnated with an electrolytic solution at room temperature for 1 hour, and then two lithium ion capacitor electrodes pass through the separator to form an electrode composition layer. Arrange the 10 pairs of positive electrodes and 11 pairs of negative electrodes so that the electrodes for electrochemical elements do not come into electrical contact with each other so that the opposing surfaces of the positive and negative electrodes are 20 layers. A lithium ion capacitor having a laminated laminate cell shape is produced. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1.0 mol / liter in a mixed solvent of ethylene carbonate, diethyl carbonate and propylene carbonate in a weight ratio of 3: 4: 1 is used.

積層型ラミネートセルのリチウム極として、リチウム金属箔(厚さ82μm、縦5cm×横5cm)を厚さ80μmのステンレス網に圧着したものを用い、該リチウム極を最外部の負極と完全に対向するように積層した電極の上部および下部に各1枚配置する。なお、リチウム極集電体の端子溶接部(2枚)は負極端子溶接部に抵抗溶接する。リチウムイオンキャパシタ用電極およびリチウムイオンキャパシタの各特性について測定結果を表1に示す。   As a lithium electrode of the laminated laminate cell, a lithium metal foil (82 μm thick, 5 cm long × 5 cm wide) bonded to an 80 μm thick stainless steel mesh is used, and the lithium electrode is completely opposed to the outermost negative electrode. One electrode is disposed on each of the upper and lower electrodes of the stacked electrodes. The terminal welding part (two sheets) of the lithium electrode current collector is resistance-welded to the negative electrode terminal welding part. Table 1 shows the measurement results of the characteristics of the lithium ion capacitor electrode and the lithium ion capacitor.

(実施例2)
実施例1において、バインダーとして、数平均粒子径が0.25μmの(メタ)アクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル80部、アクリロニトリル15部、アクリル酸5部を乳化重合して得られる共重合体)の40%水分散体のかわりに、数平均粒子径が0.25μmの(メタ)アクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル80部、アクリロニトリル15部、イタコン酸5部を乳化重合して得られる共重合体)の40%水分散体を用いる他は、実施例1と同様にしてリチウムイオンキャパシタ用電極(正極、負極)、リチウムイオンキャパシタを作製する。リチウムイオンキャパシタ用電極およびリチウムイオンキャパシタの各特性について測定結果を表1に示す。
(Example 2)
In Example 1, as a binder, a (meth) acrylate polymer having a number average particle diameter of 0.25 μm (a copolymer obtained by emulsion polymerization of 80 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 15 parts of acrylonitrile, and 5 parts of acrylic acid) ), A (meth) acrylate polymer (80 parts ethyl 2-ethylhexyl acrylate, 15 parts acrylonitrile, 5 parts itaconic acid) is obtained by emulsion polymerization. A lithium ion capacitor electrode (positive electrode, negative electrode) and lithium ion capacitor are prepared in the same manner as in Example 1 except that a 40% aqueous dispersion of copolymer) is used. Table 1 shows the measurement results of the characteristics of the lithium ion capacitor electrode and the lithium ion capacitor.

(実施例3)
実施例1において、分散剤として、カルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液のかわりに分子量335,000のカルボキシメチルセルロースアンモニウムの1.5%水溶液(DN−800H;ダイセル化学工業社製)を固形分相当で2.0部用いる他は、実施例1と同様にしてリチウムイオンキャパシタ用電極(正極、負極)、リチウムイオンキャパシタを作製する。リチウムイオンキャパシタ用電極およびリチウムイオンキャパシタについて、各特性の測定結果を表1に示す。
(Example 3)
In Example 1, a 1.5% aqueous solution of carboxymethyl cellulose ammonium having a molecular weight of 335,000 (DN-800H; manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was used as the solid content instead of the 1.5% aqueous solution of sodium carboxymethyl cellulose as a dispersant. A lithium ion capacitor electrode (positive electrode, negative electrode) and lithium ion capacitor are prepared in the same manner as in Example 1 except that 2.0 parts are used. Table 1 shows the measurement results of the characteristics of the lithium ion capacitor electrode and the lithium ion capacitor.

(実施例4)
実施例1において、分散剤として、カルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液のかわりに、分子量335,000カルボキシメチルセルロースアンモニウムの1.5%水溶液(DN−800H;ダイセル化学工業社製)を固形分相当で2.0部、バインダーとして、数平均粒子径が0.25μmの(メタ)アクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル80部、アクリロニトリル15部、アクリル酸5部を乳化重合して得られる共重合体)の40%水分散体のかわりに、数平均粒子径が0.25μmの(メタ)アクリレート重合体(アクリル酸2−エチルヘキシル80部、アクリロニトリル15部、イタコン酸5部を乳化重合して得られる共重合体)の40%水分散体を用いる他は、実施例1と同様にしてリチウムイオンキャパシタ用電極(正極、負極)、リチウムイオンキャパシタを作製する。リチウムイオンキャパシタ用電極およびリチウムイオンキャパシタについて、各特性の測定結果を表1に示す。
Example 4
In Example 1, instead of a 1.5% aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose as a dispersant, a 1.5% aqueous solution of molecular weight 335,000 carboxymethylcellulose ammonium (DN-800H; manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) corresponds to the solid content. 2.0 parts, (meth) acrylate polymer having a number average particle size of 0.25 μm as binder (copolymer obtained by emulsion polymerization of 80 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 15 parts of acrylonitrile and 5 parts of acrylic acid Obtained by emulsion polymerization of (meth) acrylate polymer (80 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 15 parts of acrylonitrile, 5 parts of itaconic acid) having a number average particle size of 0.25 μm instead of a 40% aqueous dispersion. Lithium ion in the same manner as in Example 1, except that a 40% aqueous dispersion of Capacitor electrodes (positive electrode and negative electrode) and a lithium ion capacitor are prepared. Table 1 shows the measurement results of the characteristics of the lithium ion capacitor electrode and the lithium ion capacitor.

(比較例1)
実施例1において、分散剤として、カルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液のかわりに、分子量590,000のカルボキシメチルセルロースを固形分相当で2.0部を用いる他は、実施例1と同様にしてリチウムイオンキャパシタ用電極(正極、負極)、リチウムイオンキャパシタを作製する。リチウムイオンキャパシタ用電極およびリチウムイオンキャパシタについて、各特性の測定結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, in place of the 1.5% aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose as a dispersant, carboxymethylcellulose having a molecular weight of 590,000 was used in the same manner as in Example 1 except that 2.0 parts in terms of solid content was used. A lithium ion capacitor electrode (positive electrode and negative electrode) and a lithium ion capacitor are prepared. Table 1 shows the measurement results of the characteristics of the lithium ion capacitor electrode and the lithium ion capacitor.

(表1)

Figure 2011204704
(Table 1)
Figure 2011204704

以上の実施例および比較例より明らかなように、本発明のリチウムイオンキャパシタ用電極を用いると、電極密度が高く、電極強度に優れ、エネルギー密度、耐久性を高めることが可能となる。   As is clear from the above Examples and Comparative Examples, when the lithium ion capacitor electrode of the present invention is used, the electrode density is high, the electrode strength is excellent, and the energy density and durability can be increased.

Claims (3)

電極活物質、導電材、カルボキシメチルセルロース塩および(メタ)アクリレート重合体からなる電極組成物層が、集電体上に形成されてなるリチウムイオンキャパシタ用電極。 An electrode for a lithium ion capacitor, in which an electrode composition layer comprising an electrode active material, a conductive material, a carboxymethyl cellulose salt and a (meth) acrylate polymer is formed on a current collector. 前記カルボキシメチルセルロース塩が、カルボキシメチルセルロースアンモニウムである請求項1に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極。 The electrode for a lithium ion capacitor according to claim 1, wherein the carboxymethylcellulose salt is carboxymethylcellulose ammonium. 請求項1又は2に記載のリチウムイオンキャパシタ用電極を用いてなるリチウムイオンキャパシタ。 The lithium ion capacitor which uses the electrode for lithium ion capacitors of Claim 1 or 2.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014049991A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 パナソニック株式会社 Electrode for capacitor and capacitor using same
JP2015159069A (en) * 2014-02-25 2015-09-03 ダイソー株式会社 Slurry composition for battery electrodes, electrode arranged by use thereof, and battery
JP2017538248A (en) * 2014-10-24 2017-12-21 エルジー・ケム・リミテッド Secondary battery separator including organic-inorganic composite porous layer and method for producing the same
WO2021065823A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 株式会社大阪ソーダ Acrylic emulsion

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006269827A (en) * 2005-03-24 2006-10-05 Nippon Zeon Co Ltd Composition for electrochemical element electrode
JP2007019108A (en) * 2005-07-05 2007-01-25 Fuji Heavy Ind Ltd Lithium ion capacitor
JP2008041793A (en) * 2006-08-03 2008-02-21 Mitsubishi Electric Corp Electric double layer capacitor, and manufacturing method of its electrode
JP2008098590A (en) * 2006-10-16 2008-04-24 Nippon Zeon Co Ltd Electrode for electrochemical device and electrochemical device using the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014049991A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 パナソニック株式会社 Electrode for capacitor and capacitor using same
US9799458B2 (en) 2012-09-28 2017-10-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electrode for capacitor and capacitor using same
JP2015159069A (en) * 2014-02-25 2015-09-03 ダイソー株式会社 Slurry composition for battery electrodes, electrode arranged by use thereof, and battery
JP2017538248A (en) * 2014-10-24 2017-12-21 エルジー・ケム・リミテッド Secondary battery separator including organic-inorganic composite porous layer and method for producing the same
WO2021065823A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 株式会社大阪ソーダ Acrylic emulsion

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