JP2014127656A - Nonaqueous electrolyte storage element - Google Patents

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Yasuki Sugimoto
泰規 杉本
Nobuaki Onaki
伸晃 小名木
Okitoshi Kimura
興利 木村
Eiko Hibino
栄子 日比野
Hisamitsu Kamezaki
久光 亀崎
Anna Hirowatari
杏奈 広渡
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte storage element excellent in cycle characteristics of charging and discharging.SOLUTION: The nonaqueous electrolyte storage element comprises a positive electrode comprising a positive electrode active substance that can reversibly store or discharge anions, a negative electrode comprising a negative electrode active substance that can reversibly store or discharge cations; and a nonaqueous electrolytic solution containing an electrolyte salt, in which a capacitance of the negative electrode per unit area is 4 times or more of a capacitance of the positive electrode per unit area. In preferred embodiments, the capacitance of the negative electrode per unit area is 6 to 10 times of the capacitance of the positive electrode per unit area, the capacitance of the negative electrode per unit area ranges from 0.5 mAh/cmto 5 mAh/cm, or cations are preliminarily stored in the negative electrode active substance of the negative electrode.

Description

本発明は、非水電解液蓄電素子に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte storage element.

近年、携帯機器の小型化、高性能化に伴い高いエネルギー密度を持つ非水電解液蓄電素子の特性が向上し、普及している。また、電気自動車への応用展開を目指して非水電解液蓄電素子の重量エネルギー密度向上の試みが進められている。
従来より、非水電解液蓄電素子としては、リチウムコバルト複合酸化物等の正極と、炭素の負極と、非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる非水電解液とを有するリチウムイオン非水電解液蓄電素子が多く使用されている。
一方、正極に導電性高分子、炭素質材料等の材料を用い、非水電解液中のアニオンが正極へ挿入乃至脱離し、非水電解液中のリチウムイオンが炭素質材料からなる負極へ挿入乃至脱離して充放電が行われる非水電解液蓄電素子(以下、このタイプの電池を「デュアルカーボン蓄電素子」と称することがある。)が存在する(特許文献1参照)。
前記デュアルカーボン蓄電素子においては、下記反応式に示すように、非水電解液中から正極に、例えば、PF 等のアニオンが挿入され、非水電解液中から負極にLiが挿入されることにより充電が行われ、正極からPF 等のアニオン、負極からLiが非水電解液へ脱離することにより放電が行われる。
In recent years, with the miniaturization and high performance of portable devices, the characteristics of non-aqueous electrolyte storage elements having a high energy density have been improved and become widespread. In addition, attempts are being made to improve the weight energy density of non-aqueous electrolyte storage elements with the aim of developing applications in electric vehicles.
Conventionally, as a non-aqueous electrolyte storage element, a lithium ion non-aqueous electrolysis having a positive electrode such as a lithium cobalt composite oxide, a carbon negative electrode, and a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent. Many liquid storage elements are used.
On the other hand, using a material such as a conductive polymer or carbonaceous material for the positive electrode, anions in the non-aqueous electrolyte are inserted or removed from the positive electrode, and lithium ions in the non-aqueous electrolyte are inserted into the negative electrode made of a carbonaceous material. There is a non-aqueous electrolyte storage element (hereinafter, this type of battery may be referred to as “dual carbon storage element”) that is charged and discharged by desorption (see Patent Document 1).
In the dual carbon energy storage device, as shown in the following reaction formula, for example, an anion such as PF 6 is inserted from the non-aqueous electrolyte to the positive electrode, and Li + is inserted from the non-aqueous electrolyte to the negative electrode. Thus, charging is performed, and discharging is performed by desorption of an anion such as PF 6 from the positive electrode and Li + from the negative electrode into the non-aqueous electrolyte.

前記デュアルカーボン蓄電素子の放電容量は、正極のアニオン吸蔵量、正極のアニオン放出可能量、負極のカチオン吸蔵量、負極のカチオン放出可能量、非水電解液中のアニオン量及びカチオン量で決まる。このため、前記デュアルカーボン蓄電素子において放電容量を増加させるためには正極活物質及び負極活物質のほか、リチウム塩を含む非水電解液の量も増やす必要がある(非特許文献1参照)。   The discharge capacity of the dual carbon energy storage device is determined by the anion storage amount of the positive electrode, the anion release amount of the positive electrode, the cation storage amount of the negative electrode, the cation release amount of the negative electrode, the anion amount and the cation amount in the non-aqueous electrolyte. For this reason, in order to increase the discharge capacity in the dual carbon electricity storage device, it is necessary to increase the amount of non-aqueous electrolyte containing lithium salt in addition to the positive electrode active material and the negative electrode active material (see Non-Patent Document 1).

このようにデュアルカーボン蓄電素子において電池の持つ電気量は、非水電解液中のアニオン及びカチオンの総量に比例する。したがって、蓄電素子の蓄えるエネルギーは正極活物質及び負極活物質に加えて、非水電解液の質量の合計に比例する。このため、蓄電素子の重量エネルギー密度を高めることが難しい。リチウムイオン蓄電素子に通常使用される1mol/L程度のリチウム塩濃度の非水電解液を用いると、リチウムイオン蓄電素子に比べて大量の非水電解液が必要になる。一方、リチウム塩濃度が3mol/L程度の濃い非水電解液を用いると、蓄電素子の充放電の繰り返しに伴う蓄電素子容量の低下が大きいという課題がある。
前記デュアルカーボン蓄電素子は、動作電圧範囲が2.5V〜5.4V程度であり、最高電圧がリチウムイオン蓄電素子の4.2V程度より1V程度高い。このため、非水電解液が分解しやすい。前記非水電解液が分解するとガスの発生や電極表面へのフッ化物の過剰な皮膜形成により蓄電素子容量の低下などの劣化が生じるため、非水電解液の分解によるフッ化物対策が必要である。
As described above, the amount of electricity of the battery in the dual carbon electricity storage element is proportional to the total amount of anions and cations in the non-aqueous electrolyte. Therefore, the energy stored in the power storage element is proportional to the total mass of the non-aqueous electrolyte in addition to the positive electrode active material and the negative electrode active material. For this reason, it is difficult to raise the weight energy density of an electrical storage element. When a non-aqueous electrolyte solution having a lithium salt concentration of about 1 mol / L, which is usually used for lithium ion storage elements, is used, a larger amount of non-aqueous electrolyte solution is required than lithium ion storage elements. On the other hand, when a non-aqueous electrolyte having a high lithium salt concentration of about 3 mol / L is used, there is a problem in that the capacity of the power storage element is greatly reduced due to repeated charge / discharge of the power storage element.
The dual carbon energy storage device has an operating voltage range of about 2.5 V to 5.4 V, and the maximum voltage is about 1 V higher than about 4.2 V of the lithium ion energy storage device. For this reason, the non-aqueous electrolyte is easily decomposed. Decomposition of the non-aqueous electrolyte causes deterioration such as a reduction in the capacity of the storage element due to gas generation and excessive film formation of fluoride on the electrode surface, so a countermeasure against fluoride by decomposition of the non-aqueous electrolyte is necessary. .

また、前記非水電解液蓄電素子において、5V程度の高い電圧で充電した場合や、電解質塩濃度を3mol/L程度に濃くした場合、非水電解液が分解しやすく、電解液中のフッ素(F)成分が遊離してくる。フッ素(F)成分が遊離すると電極(特に負極)表面へのフッ化物の過剰な被膜形成により蓄電素子容量の低下、充放電のサイクル特性の悪化などの劣化が生じる。
したがって、充放電のサイクル特性に優れる非水電解液蓄電素子の提供が望まれている。
In addition, when the non-aqueous electrolyte storage element is charged at a high voltage of about 5 V, or when the electrolyte salt concentration is increased to about 3 mol / L, the non-aqueous electrolyte is easily decomposed, and fluorine ( F) The component is released. When the fluorine (F) component is liberated, an excessive film formation of fluoride on the surface of the electrode (particularly the negative electrode) causes deterioration such as a reduction in the capacity of the storage element and deterioration of the charge / discharge cycle characteristics.
Therefore, it is desired to provide a nonaqueous electrolyte storage element that is excellent in charge / discharge cycle characteristics.

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、充放電のサイクル特性に優れる非水電解液蓄電素子を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte storage element that is excellent in charge / discharge cycle characteristics.

前記課題を解決するための手段としての本発明の非水電解液蓄電素子は、アニオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な正極活物質を含む正極と、カチオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な負極活物質を含む負極と、電解質塩を含む非水電解液とを有してなり、
前記負極の単位面積あたりの容量が、前記正極の単位面積あたりの容量の4倍以上である。
The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention as a means for solving the above problems includes a positive electrode containing a positive electrode active material capable of reversibly accumulating or releasing anions, and a negative electrode capable of reversibly accumulating or releasing cations. Comprising a negative electrode containing an active material and a non-aqueous electrolyte containing an electrolyte salt;
The capacity per unit area of the negative electrode is four times or more the capacity per unit area of the positive electrode.

本発明によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、充放電のサイクル特性に優れる非水電解液蓄電素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the said various problems in the past can be solved, the said objective can be achieved, and the non-aqueous-electrolyte electrical storage element which is excellent in the cycling characteristics of charging / discharging can be provided.

図1は、本発明の非水電解液蓄電素子の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention. 図2は、実施例におけるサイクル回数と容量維持率との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the number of cycles and the capacity retention rate in the example.

(非水電解液蓄電素子)
本発明の非水電解液蓄電素子は、正極と、負極と、非水電解液とを有してなり、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
前記非水電解液蓄電素子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、非水電解液二次電池、非水電解液キャパシタ、などが挙げられる。
(Non-aqueous electrolyte storage element)
The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, and further includes other members as necessary.
There is no restriction | limiting in particular as said non-aqueous electrolyte electrical storage element, According to the objective, it can select suitably, For example, a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte capacitor, etc. are mentioned.

本発明者らは、正極にアニオンを蓄積するタイプの電極を用いた非水電解液蓄電素子において、電解質塩の非水電解液における含有量を3mol/L程度に濃くした場合や高電圧充電した場合に蓄電素子容量が減少してしまう現象のメカニズムについて鋭意検討した結果、電解質塩としてLiPFを用いた場合には、アニオンであるPF の分解に由来するフッ素成分が電極(特に負極)表面に被膜を形成することが原因であることを知見した。前記非水電解液蓄電素子を充電すると、非水電解液中のLiPFが解離しアニオンであるPF が正極に挿入される。このとき、一部のPF は分解してフッ素イオンが遊離する。PF から解離したフッ素イオンがリチウムと反応し、フッ化Liとなって電極表面を覆って内部抵抗を高めることで蓄電素子容量の低下などの劣化が発生する。繰り返し充放電終了後のセルを分解して負極を分析したところ、フッ化Liの存在が認められた。この現象はフッ素系電解質塩を使用した場合に発生することを知見した。
前記知見に基づき本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、繰り返し充放電の安定性の維持を図るためには、負極の劣化による負極の単位面積あたりの容量の低下を低減することが有効であり、負極の単位面積あたりの容量を正極の単位面積あたりの容量より大きくすることが、繰り返し充放電サイクルに伴う放電容量の低下の改善に効果的であることを見出した。
In the non-aqueous electrolyte storage element using an electrode that accumulates anions on the positive electrode, the present inventors performed high voltage charging when the content of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is increased to about 3 mol / L. As a result of intensive studies on the mechanism of the phenomenon in which the capacity of the storage element decreases in this case, when LiPF 6 is used as the electrolyte salt, the fluorine component derived from the decomposition of the anion PF 6 is the electrode (particularly the negative electrode). It was found that the cause was the formation of a film on the surface. When the non-aqueous electrolyte storage element is charged, LiPF 6 in the non-aqueous electrolyte is dissociated and PF 6 as an anion is inserted into the positive electrode. At this time, a part of PF 6 is decomposed to release fluorine ions. Fluorine ions dissociated from PF 6 react with lithium, become Li fluoride and cover the electrode surface to increase the internal resistance, thereby deteriorating the storage element capacity and the like. When the cell after repeated charging and discharging was disassembled and the negative electrode was analyzed, the presence of Li fluoride was observed. It has been found that this phenomenon occurs when a fluorine-based electrolyte salt is used.
As a result of intensive studies by the present inventors based on the above findings, it is effective to reduce the decrease in capacity per unit area of the negative electrode due to the deterioration of the negative electrode in order to maintain the stability of repeated charge and discharge. In addition, it has been found that making the capacity per unit area of the negative electrode larger than the capacity per unit area of the positive electrode is effective in improving the reduction in discharge capacity associated with repeated charge / discharge cycles.

本発明においては、前記負極の単位面積あたりの容量は、前記正極の単位面積あたりの容量の4倍以上であり、6倍〜10倍が好ましい。容量比(負極容量/正極容量)が、4倍未満であると、充放電のサイクル特性が低下してしまうことがあり、10倍を超えると、電解液量の保持による蓄電素子容量の向上や充放電のサイクル特性維持は達成されるが、蓄電素子自体のエネルギー密度を下げることになるので好ましくない。
ここで、前記正極の単位面積あたりの容量及び負極の単位面積あたりの容量とは、正極単独又は負極単独での容量を意味し、例えば、正極であればリチウムを対極としたときに、所定の電圧まで充電し放電する容量である。前記所定の電圧とは、概ね本発明の非電解液蓄電素子が構成されたときの充電方法に準ずるものである。負極の場合にはリチウム極に対して0Vまでカチオン蓄積を行い、2Vまでカチオン放出を行ったときの放出電気量である。
In this invention, the capacity | capacitance per unit area of the said negative electrode is 4 times or more of the capacity | capacitance per unit area of the said positive electrode, and 6 times-10 times are preferable. If the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) is less than 4 times, the charge / discharge cycle characteristics may be reduced. If the capacity ratio exceeds 10 times, the capacity of the storage element can be improved by maintaining the amount of electrolyte. Although the charge / discharge cycle characteristics can be maintained, it is not preferable because the energy density of the storage element itself is lowered.
Here, the capacity per unit area of the positive electrode and the capacity per unit area of the negative electrode mean the capacity of the positive electrode alone or the negative electrode alone. For example, when the positive electrode is lithium, The capacity to charge and discharge to a voltage. The predetermined voltage generally corresponds to the charging method when the non-electrolyte storage element of the present invention is configured. In the case of the negative electrode, this is the amount of electricity discharged when cation accumulation is performed up to 0 V and cation emission is performed up to 2 V with respect to the lithium electrode.

前記負極の単位面積あたりの容量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5mAh/cm〜5mAh/cmが好ましく、1.6mAh/cm〜4.3mAh/cmがより好ましい。前記負極の単位面積当りの容量が、0.5mAh/cm未満及び5mAh/cmを超えると、実質的なエネルギー密度が低下することがある。
前記負極の単位面積あたりの容量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、負極材層の平均厚みを変えて、負極活物質の含有量を変化させることにより調整することができる。
The capacitance per unit area of the negative electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, preferably 0.5mAh / cm 2 ~5mAh / cm 2 , 1.6mAh / cm 2 ~4. 3 mAh / cm 2 is more preferable. Capacity per unit area of the negative electrode is more than 0.5 mAh / cm 2 and less than 5 mAh / cm 2, substantial energy density may decrease.
The capacity per unit area of the negative electrode is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, by changing the average thickness of the negative electrode material layer and changing the content of the negative electrode active material, Can be adjusted.

また、前記負極の負極活物質は、予めカチオンが蓄積されていることが、充放電のサイクル特性を更に向上させる点から好ましい。即ち、前記負極材層を負極集電体表面に形成した後、負極の負極活物質に所定量のカチオンを予め蓄積させておくことが好ましい。
前記カチオンの蓄積量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも正極容量に相当する電気容量分を蓄積することが好ましく、後述するリチウム極に対して0.1Vまでに相当するカチオンを蓄積させることがより好ましい。
前記負極活物質に予めカチオン(例えば、リチウムイオン)を蓄積(プレドープ)する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、機械的充電方法、電気化学的充電方法、化学的充電方法、などが挙げられる。
Moreover, it is preferable that the negative electrode active material of the negative electrode has cations accumulated in advance from the viewpoint of further improving the charge / discharge cycle characteristics. That is, after the negative electrode material layer is formed on the surface of the negative electrode current collector, a predetermined amount of cations is preferably accumulated in advance in the negative electrode active material of the negative electrode.
The accumulation amount of the cation is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, it is preferable to accumulate at least an electric capacity corresponding to the positive electrode capacity, and is about 0. It is more preferable to accumulate cations corresponding to up to 1V.
There is no particular limitation on the method for pre-doping cation (for example, lithium ion) in the negative electrode active material, and it can be appropriately selected according to the purpose. For example, mechanical charging method, electrochemical charging Method, chemical charging method, and the like.

前記機械的充電方法によれば、例えば、負極活物質よりも電位の低い材料(金属リチウムなど)を負極活物質に機械的に接触させることにより充電する。より具体的には、例えば、負極表面に所定量の金属リチウムを貼り付けるか、負極表面に蒸着などの真空プロセスによって金属リチウムを直接成膜するか、又は離型処理を施したプラスチック基板上で作製した金属リチウムを負極表面に転写した後、充電すればよい。また、前記機械的充電方法では、負極活物質よりも電位の低い材料を負極表面に接触させた後に、負極を加熱することにより充電反応の進行を早め、充電反応の所要時間を短縮することも可能である。   According to the mechanical charging method, for example, charging is performed by mechanically contacting a material (such as lithium metal) having a lower potential than the negative electrode active material with the negative electrode active material. More specifically, for example, a predetermined amount of metallic lithium is attached to the negative electrode surface, or a metallic lithium film is directly formed on the negative electrode surface by a vacuum process such as vapor deposition, or on a plastic substrate subjected to a release treatment. The produced lithium metal may be transferred to the negative electrode surface and then charged. Further, in the mechanical charging method, after the material having a lower potential than the negative electrode active material is brought into contact with the surface of the negative electrode, the negative electrode is heated to accelerate the progress of the charging reaction, thereby shortening the time required for the charging reaction. Is possible.

前記電気化学的充電方法によれば、例えば、負極と対極とを電解液中に浸漬させ、負極と対極との間に電流を通電させることにより、負極を充電する。このとき、前記対極としては、例えば、金属リチウムを使用できる。前記電解液としては、例えば、リチウム塩を溶解させた非水溶媒を使用できる。
前記電気化学的充電方法においては、金属リチウムに対する負極の充電終止電圧が0.05V〜1.0Vとなるまで充電することが好ましい。
前記負極の充電終止電圧が、0.05V未満であると、負極表面に金属リチウムが析出してしまうことがあり、1.0Vを超えると、負極へのプレドープによる容量増加の効果が少なくなってしまうことがある。
According to the electrochemical charging method, for example, the negative electrode is charged by immersing the negative electrode and the counter electrode in an electrolytic solution and passing a current between the negative electrode and the counter electrode. At this time, for example, metallic lithium can be used as the counter electrode. As the electrolytic solution, for example, a non-aqueous solvent in which a lithium salt is dissolved can be used.
In the electrochemical charging method, it is preferable that charging is performed until the end-of-charge voltage of the negative electrode with respect to metallic lithium is 0.05 V to 1.0 V.
If the end-of-charge voltage of the negative electrode is less than 0.05V, metallic lithium may be deposited on the surface of the negative electrode. If it exceeds 1.0V, the effect of increasing the capacity due to pre-doping on the negative electrode is reduced. May end up.

前記負極の単位面積あたりの容量を、前記正極の単位面積あたりの容量の4倍以上とし、好ましくは前記負極活物質に予めカチオンを蓄積させておくことにより、充電終止電圧5.2Vの高電圧、電解質塩濃度が3mol/Lの高濃度電解液の条件下において、繰り返し充放電で蓄電素子容量が低下することを防止できる。
以下、前記非水電解液蓄電素子の正極、負極、非水電解液、及びセパレータについて順次説明する。
By setting the capacity per unit area of the negative electrode to be four times or more the capacity per unit area of the positive electrode, and preferably by previously storing cations in the negative electrode active material, a high voltage of a final charge voltage of 5.2 V is obtained. Further, it is possible to prevent the storage element capacity from being reduced by repeated charging and discharging under the condition of a high concentration electrolytic solution having an electrolyte salt concentration of 3 mol / L.
Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the non-aqueous electrolyte, and the separator of the non-aqueous electrolyte storage element will be sequentially described.

<正極>
前記正極は、正極活物質を含んでいれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極集電体上に正極活物質を有する正極材層を備えた正極、などが挙げられる。
前記正極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状、などが挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode is not particularly limited as long as it contains a positive electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a positive electrode including a positive electrode material layer having a positive electrode active material on a positive electrode current collector, etc. Is mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said positive electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.

<<正極材層>>
前記正極材層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極活物質を少なくとも含み、更に必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、などを含んでなる。
<< Cathode Material Layer >>
There is no restriction | limiting in particular as said positive electrode material layer, According to the objective, it can select suitably, For example, it contains a positive electrode active material at least, and also contains a electrically conductive agent, a binder, a thickener, etc. as needed. Become.

−正極活物質−
前記正極活物質としては、アニオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭素質材料、導電性高分子、などが挙げられる。これらの中でも、エネルギー密度が高い点から炭素質材料が特に好ましい。
前記導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、などが挙げられる。
前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物、などが挙げられる。これらの中でも、人造グラファイト、天然グラファイトが特に好ましい。
前記炭素質材料としては、結晶性が高い炭素質材料であることが好ましい。前記結晶性はX線回折、ラマン分析などで評価することができ、例えば、CuKα線を用いた粉末X線回折パターンにおいて、2θ=22.3°における回折ピーク強度I2θ=22.3°と、2θ=26.4°における回折ピーク強度I2θ=26.4°の強度比I2θ=22.3°/I2θ=26.4°が0.4以下が好ましい。
前記炭素質材料の窒素吸着によるBET比表面積は、1m/g以上100m/g以下が好ましく、レーザー回折・散乱法により求めた平均粒径(メジアン径)は、0.1μm以上100μm以下が好ましい。
-Positive electrode active material-
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a substance capable of reversibly accumulating or releasing anions, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include carbonaceous materials and conductive polymers. Can be mentioned. Among these, a carbonaceous material is particularly preferable because of its high energy density.
Examples of the conductive polymer include polyaniline, polypyrrole, polyparaphenylene, and the like.
Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite and natural graphite, and organic pyrolysis products under various pyrolysis conditions. Among these, artificial graphite and natural graphite are particularly preferable.
The carbonaceous material is preferably a carbonaceous material having high crystallinity. The crystallinity can be evaluated by X-ray diffraction, Raman analysis, and the like. For example, in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays, the diffraction peak intensity I 2θ = 22.3 ° at 2θ = 22.3 ° The intensity ratio I 2θ = 22.3 ° / I 2θ = 26.4 ° of the diffraction peak intensity I 2θ = 26.4 ° at 2θ = 26.4 ° is preferably 0.4 or less.
The BET specific surface area by nitrogen adsorption of the carbonaceous material is preferably 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less, and the average particle size (median diameter) obtained by the laser diffraction / scattering method is 0.1 μm or more and 100 μm or less. preferable.

−バインダ−
前記バインダとしては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Binder-
The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used in the production of the electrode, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetra Examples thereof include a fluorine-based binder such as fluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−増粘剤−
前記増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Thickener-
Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphate starch, and casein. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−導電剤−
前記導電剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Conductive agent-
Examples of the conductive agent include metal materials such as copper and aluminum, and carbonaceous materials such as carbon black and acetylene black. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記正極材層の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、35μm〜280μmが好ましく、70μm〜210μmがより好ましい。前記平均厚みが、35μm未満であると、エネルギー密度が小さくなることがあり、280μmを超えると、電流特性が悪化することがある。   There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of the said positive electrode material layer, Although it can select suitably according to the objective, 35 micrometers-280 micrometers are preferable and 70 micrometers-210 micrometers are more preferable. When the average thickness is less than 35 μm, the energy density may be reduced, and when it exceeds 280 μm, the current characteristics may be deteriorated.

<<正極集電体>>
前記正極集電体の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記正極集電体の材質としては、導電性材料で形成されたものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅、チタン、タンタル、などが挙げられる。これらの中でも、ステンレススチール、アルミニウムが特に好ましい。
前記正極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記正極集電体の大きさとしては、非水電解液蓄電素子に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Positive electrode current collector >>
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of the said positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
The material of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is formed of a conductive material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, stainless steel, nickel, aluminum, copper, titanium , Tantalum, and the like. Among these, stainless steel and aluminum are particularly preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
The size of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous electrolyte storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.

−正極の作製方法−
前記正極は、前記正極活物質に、必要に応じて前記バインダ、前記増粘剤、前記導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした正極材組成物を、前記正極集電体上に塗布し、乾燥することのより正極材層を形成することができる。前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水系溶媒、有機系溶媒、などが挙げられる。前記水系溶媒としては、例えば、水、アルコール、などが挙げられる。前記有機系溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、トルエン、などが挙げられる。
なお、前記正極活物質をそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極とすることもできる。
-Method for producing positive electrode-
The positive electrode is obtained by applying a positive electrode material composition in a slurry form by adding the binder, the thickener, the conductive agent, a solvent, and the like to the positive electrode active material as necessary. The positive electrode material layer can be formed by drying. There is no restriction | limiting in particular as said solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, an aqueous solvent, an organic solvent, etc. are mentioned. Examples of the aqueous solvent include water, alcohol, and the like. Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), toluene, and the like.
In addition, the positive electrode active material can be roll-formed as it is to form a sheet electrode, or a pellet electrode by compression molding.

<負極>
前記負極は、負極活物質を含んでいれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、負極集電体上に負極活物質を有する負極材層を備えた負極、などが挙げられる。
前記負極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状、などが挙げられる。
<Negative electrode>
The negative electrode is not particularly limited as long as it contains a negative electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a negative electrode including a negative electrode material layer having a negative electrode active material on a negative electrode current collector, etc. Is mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said negative electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.

<<負極材層>>
前記負極材層としては、負極活物質を少なくとも含み、更に必要に応じてバインダ、導電剤、などを含んでなる。
<< Anode Material Layer >>
The negative electrode material layer includes at least a negative electrode active material, and further includes a binder, a conductive agent, and the like as necessary.

−負極活物質−
前記負極活物質としては、カチオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属又はそれを吸蔵、放出可能な金属酸化物;アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属と合金化可能な金属と該金属を含む合金、複合合金化合物;高比表面積の炭素質材料等のイオンの物理吸着による非反応性電極、などが挙げられる。これらの中でも、エネルギー密度の点ではリチウム及びリチウムイオンの少なくともいずれかを可逆的に蓄積乃至放出可能な物質が好ましく、サイクル特性の面では非反応性電極がより好ましい。
前記負極活物質としては、具体的には、炭素質材料、酸化アンチモン錫、一酸化珪素等のリチウムを吸蔵、放出可能な金属酸化物、アルミニウム、錫、珪素、亜鉛等のリチウムと合金化可能な金属又は金属合金、リチウムと合金化可能な金属と該金属を含む合金とリチウムとの複合合金化合物、チッ化コバルトリチウム等のチッ化金属リチウム、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、安全性とコストの点から、炭素質材料が特に好ましい。
前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物、などが挙げられる。これらの中でも、人造グラファイト、天然グラファイトが特に好ましい。
-Negative electrode active material-
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a substance capable of reversibly accumulating or releasing cations, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, an alkali metal ion, an alkaline earth metal, or Metal oxides that can be occluded and released; alkali metal ions, metals that can be alloyed with alkaline earth metals, alloys containing these metals, composite alloy compounds; non-reactions due to physical adsorption of ions such as carbonaceous materials with a high specific surface area And the like. Among these, a substance capable of reversibly storing or releasing at least one of lithium and lithium ions is preferable in terms of energy density, and a non-reactive electrode is more preferable in terms of cycle characteristics.
Specifically, the anode active material can be alloyed with lithium such as carbonaceous material, antimony tin oxide, lithium oxide such as silicon monoxide, and other metal oxides, aluminum, tin, silicon, zinc, etc. Or a metal alloy capable of being alloyed with lithium, a composite alloy compound of lithium and an alloy containing the metal, and lithium metal nitride such as cobalt lithium nitride. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, carbonaceous materials are particularly preferable from the viewpoint of safety and cost.
Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite and natural graphite, and organic pyrolysis products under various pyrolysis conditions. Among these, artificial graphite and natural graphite are particularly preferable.

−バインダ−
前記バインダとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム(EPBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、カルボキシメチルセルロース(CMC)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、カルボキシメチルセルロース(CMC)が好ましく、繰り返し充放電回数が他のバインダに比べて向上する点から前記CMCが特に好ましい。
-Binder-
There is no restriction | limiting in particular as said binder, According to the objective, it can select suitably, For example, fluorine-type binders, such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-propylene-butadiene rubber ( EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, carboxymethylcellulose (CMC), and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, fluorine-based binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), and carboxymethyl cellulose (CMC) are preferable, and the CMC is more preferable because the number of repeated charging and discharging is improved as compared with other binders. Particularly preferred.

−導電剤−
前記導電剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Conductive agent-
Examples of the conductive agent include metal materials such as copper and aluminum, and carbonaceous materials such as carbon black and acetylene black. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記負極材層の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、35μm〜280μmが好ましく、70μm〜210μmがより好ましい。前記平均厚みが、35μm未満であると、エネルギー密度が小さくなることがあり、280μmを超えると、電流特性が悪化することがある。   There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of the said negative electrode material layer, Although it can select suitably according to the objective, 35 micrometers-280 micrometers are preferable and 70 micrometers-210 micrometers are more preferable. When the average thickness is less than 35 μm, the energy density may be reduced, and when it exceeds 280 μm, the current characteristics may be deteriorated.

<<負極集電体>>
前記負極集電体の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記負極集電体の材質としては、導電性材料で形成されたものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅、などが挙げられる。これらの中でも、ステンレススチール、銅が特に好ましい。
前記負極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記負極集電体の大きさとしては、非水電解液蓄電素子に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Negative electrode current collector >>
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of the said negative electrode collector, According to the objective, it can select suitably.
The material of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is formed of a conductive material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, stainless steel, nickel, aluminum, copper, etc. Is mentioned. Among these, stainless steel and copper are particularly preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said negative electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
The size of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous electrolyte storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.

−負極の作製方法−
前記負極は、前記負極活物質に、必要に応じて前記バインダ、前記導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした負極材組成物を、前記負極集電体上に塗布し、乾燥することで負極材層を形成することができる。前記溶媒としては、前記正極の作製方法と同様の溶媒を用いることができる。
また、前記負極活物質に前記バインダ、前記導電剤等を加えたものをそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたり、蒸着、スパッタ、メッキ等の手法で前記負極集電体上に前記負極活物質の薄膜を形成することもできる。
-Negative electrode manufacturing method-
The negative electrode is obtained by applying a negative electrode material composition in a slurry form by adding the binder, the conductive agent, a solvent, etc. to the negative electrode active material as necessary, and drying the negative electrode current collector. A negative electrode material layer can be formed. As the solvent, the same solvent as that for the positive electrode can be used.
Further, the negative electrode active material added with the binder, the conductive agent and the like is roll-formed as it is to form a sheet electrode, a pellet electrode by compression molding, the negative electrode current collector by techniques such as vapor deposition, sputtering, and plating. A thin film of the negative electrode active material can be formed on the body.

<非水電解液>
前記非水電解液は、非水溶媒、及び電解質塩を含有する電解液である。
<Non-aqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolytic solution is an electrolytic solution containing a nonaqueous solvent and an electrolyte salt.

<<非水溶媒>>
前記非水溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非プロトン性有機溶媒が好適である。
前記非プロトン性有機溶媒としては、鎖状カーボネート、環状カーボネート等のカーボネート系有機溶媒が用いられ、低粘度な溶媒が好ましい。これらの中でも、電解質塩の溶解力が高い点から、鎖状カーボネートが好ましい。
前記鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(EMC)、メチルプロピオネート(MP)、などが挙げられる。これらの中でも、ジメチルカーボネート(DMC)が好ましい。
前記DMCの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記非水溶媒に対して70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。前記DMCの含有量が、70質量%未満であると、残りの溶媒は誘電率が高い環状物質(環状カーボネートや環状エステル等)である場合には、誘電率が高い環状物質の量が増えるため、3mol/L以上の高濃度の非水電解液を作製したときに粘度が高くなりすぎ、非水電解液の電極へのしみ込みや、イオン拡散の点で不具合を生じることがある。
<< Non-aqueous solvent >>
There is no restriction | limiting in particular as said non-aqueous solvent, Although it can select suitably according to the objective, An aprotic organic solvent is suitable.
As the aprotic organic solvent, carbonate-based organic solvents such as chain carbonates and cyclic carbonates are used, and low viscosity solvents are preferred. Among these, a chain carbonate is preferable from the viewpoint that the electrolyte salt has a high dissolving power.
Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP), and the like. Among these, dimethyl carbonate (DMC) is preferable.
The content of the DMC is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the content is preferably 70% by mass or more and more preferably 90% by mass or more with respect to the non-aqueous solvent. If the content of the DMC is less than 70% by mass, the amount of the cyclic substance having a high dielectric constant increases when the remaining solvent is a cyclic substance (cyclic carbonate, cyclic ester, etc.) having a high dielectric constant. When a non-aqueous electrolyte solution having a high concentration of 3 mol / L or more is produced, the viscosity becomes too high, which may cause problems in terms of penetration of the non-aqueous electrolyte solution into the electrode and ion diffusion.

前記環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、などが挙げられる。
前記環状カーボネートとしてエチレンカーボネート(EC)と、前記鎖状カーボネートとしてジメチルカーボネート(DMC)とを組み合わせた混合溶媒を用いる場合には、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合割合は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、質量比(EC:DMC)が、3:10〜1:99が好ましく、3:10〜1:20がより好ましい。
Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), and the like.
When a mixed solvent combining ethylene carbonate (EC) as the cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) as the chain carbonate is used, the mixing ratio of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) is particularly Although there is no restriction | limiting and it can select suitably according to the objective, Mass ratio (EC: DMC) is preferably 3:10 to 1:99, and more preferably 3:10 to 1:20.

なお、前記非水溶媒としては、必要に応じて、環状エステル、鎖状エステル等のエステル系有機溶媒、環状エーテル、鎖状エーテル等のエーテル系有機溶媒、などを用いることができる。
前記環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン(γBL)、2−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、などが挙げられる。
前記鎖状エステルとしては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル(酢酸メチル(MA)、酢酸エチル等)、ギ酸アルキルエステル(ギ酸メチル(MF)、ギ酸エチル等)、などが挙げられる。
前記環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキソラン、などが挙げられる。
前記鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジメトシキエタン(DME)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、などが挙げられる。
In addition, as said non-aqueous solvent, ester type organic solvents, such as cyclic ester and chain ester, ether type organic solvents, such as cyclic ether and chain ether, etc. can be used as needed.
Examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone (γBL), 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.
Examples of the chain ester include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, acetic acid alkyl ester (methyl acetate (MA), ethyl acetate, etc.), formic acid alkyl ester (methyl formate (MF), ethyl formate, etc.), etc. Is mentioned.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane, and the like.
Examples of the chain ether include 1,2-dimethoxyethane (DME), diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, and tetraethylene glycol dialkyl ether.

<<電解質塩>>
前記電解質塩としては、ハロゲン原子を含み、非水溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示すものであれば特に制限はなく、下記のカチオンと、下記のアニオンとを組み合わせたものなどが使用可能である。
前記カチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、スピロ系4級アンモニウムイオン、などが挙げられる。
前記アニオンとしては、例えば、Cl、Br、I、ClO 、BF 、PF 、SbF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、などが挙げられる。
<< Electrolyte salt >>
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it contains a halogen atom, dissolves in a non-aqueous solvent and exhibits high ionic conductivity, and a combination of the following cation and the following anion can be used. It is.
Examples of the cation include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, tetraalkylammonium ions, spiro quaternary ammonium ions, and the like.
Examples of the anion include Cl , Br , I , ClO 4 , BF 4 , PF 6 , SbF 6 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N , and the like.

前記ハロゲン原子を含む電解質塩の中でも、蓄電素子容量を向上させる点から、リチウム塩が特に好ましい。
前記リチウム塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、六弗化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CSO)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、炭素電極中へのアニオンの吸蔵量の大きさの観点から、LiPFが特に好ましい。
Among the electrolyte salts containing a halogen atom, a lithium salt is particularly preferable from the viewpoint of improving the storage element capacity.
The lithium salt is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), boron Lithium fluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), Lithium bisfurfluoroethylsulfonylimide (LiN (CF 2 F 5 SO 2 ) 2 ), and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, LiPF 6 is particularly preferable from the viewpoint of the amount of occlusion of anions in the carbon electrode.

前記電解質塩の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記非水溶媒中に、3mol/L以上が好ましく、3mol/L〜6mol/Lがより好ましく、蓄電素子容量と出力の両立の点から、3mol/L〜4mol/Lが更に好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as content of the said electrolyte salt, Although it can select suitably according to the objective, 3 mol / L or more is preferable in the said nonaqueous solvent, and 3 mol / L-6 mol / L are more preferable. From the viewpoint of achieving both the storage element capacity and the output, 3 mol / L to 4 mol / L is more preferable.

<セパレータ>
前記セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために正極と負極の間に設けられる。
前記セパレータの材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記セパレータの材質としては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトフロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、などが挙げられる。
これらの中でも、非水電解液保持の観点から、気孔率が50%以上のものが好ましい。
前記セパレータの形状としては、微多孔(マイクロポア)を有する薄膜タイプよりも、不織布タイプの方が、気孔率が高い点から好ましい。
前記セパレータの平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μ〜100μmが好ましい。前記平均厚みが、20μm未満であると、電解液の保持量が少なくなることがあり、100μmを超えると、エネルギー密度が低下することがある。
更に好ましくは、負極側でのアルカリ金属、アルカリ土類金属の析出による正負短絡を防止するため負極側に30μm以下の微多孔膜(マイクロポア膜)を配し、正極側に厚みとしては20μm〜100μmの気孔率50%以上の不織布を用いることが好ましい。
前記セパレータの形状としては、例えば、シート状、などが挙げられる。
前記セパレータの大きさとしては、非水電解液蓄電素子に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記セパレータの構造は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
<Separator>
The separator is provided between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said separator, a shape, a magnitude | size, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the material of the separator include paper such as kraft paper, vinylon mixed paper, synthetic pulp mixed paper, cellophane, polyethylene graft film, polyolefin nonwoven fabric such as polypropylene melt flow nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, and glass fiber nonwoven fabric. .
Among these, those having a porosity of 50% or more are preferable from the viewpoint of holding the non-aqueous electrolyte.
As the shape of the separator, the non-woven fabric type is preferred from the point of high porosity than the thin-film type having micropores.
There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of the said separator, Although it can select suitably according to the objective, 20 micrometers-100 micrometers are preferable. When the average thickness is less than 20 μm, the amount of electrolyte retained may be reduced, and when it exceeds 100 μm, the energy density may be reduced.
More preferably, a microporous film (micropore film) of 30 μm or less is arranged on the negative electrode side in order to prevent a positive / negative short circuit due to precipitation of alkali metal or alkaline earth metal on the negative electrode side, and the thickness on the positive electrode side is 20 μm to It is preferable to use a non-woven fabric with a porosity of 100 μm and a porosity of 50% or more.
Examples of the shape of the separator include a sheet shape.
There is no restriction | limiting in particular as long as the magnitude | size of the said separator is a magnitude | size which can be used for a non-aqueous electrolyte electrical storage element, It can select suitably according to the objective.
The separator may have a single layer structure or a laminated structure.

<その他の部材>
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外装缶、電極取り出し線、などが挙げられる。
<Other members>
There is no restriction | limiting in particular as said other member, According to the objective, it can select suitably, For example, an armored can, an electrode extraction line, etc. are mentioned.

<非水電解液蓄電素子の製造方法>
本発明の非水電解液蓄電素子は、前記正極、前記負極、及び前記非水電解液と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装缶等の他の構成部材を用いることも可能である。前記非水電解液蓄電素子を組み立てる方法としては、特に制限はなく、通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。
<Method for Manufacturing Nonaqueous Electrolyte Storage Element>
The non-aqueous electrolyte storage element of the present invention is manufactured by assembling the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte and a separator used as necessary into an appropriate shape. Furthermore, it is also possible to use other components such as an outer can if necessary. There is no restriction | limiting in particular as a method of assembling the said non-aqueous electrolyte electrical storage element, It can select suitably from the methods employ | adopted normally.

本発明の非水電解液蓄電素子は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、充放電時の最高電圧が4.3V〜6.0Vであることが好ましい。前記充放電時の最高電圧が、4.3V未満であると、十分アニオンの蓄積ができず容量が下がることがあり、6.0Vを超えると、溶媒や電解質塩の分解が起こりやく、劣化が早まることがある。   The non-aqueous electrolyte storage element of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the maximum voltage during charge / discharge is preferably 4.3 V to 6.0 V. If the maximum voltage at the time of charging / discharging is less than 4.3V, the anion cannot be accumulated sufficiently and the capacity may decrease. If it exceeds 6.0V, the solvent and the electrolyte salt are not easily decomposed and deteriorated. May be faster.

ここで、図1は、本発明の非水電解液蓄電素子の一例を示す概略図である。この非水電解液蓄電素子10は、外装缶4内に、アニオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な正極活物質を含む正極1と、カチオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な負極活物質を含む負極2と、正極1と負極2の間にセパレータ3とを収容してなり、これら正極1、負極2、及びセパレータ3は、非水溶媒に電解質塩を溶解してなる非水電解液(不図示)に浸っている。なお、5は負極引き出し線、6は正極引き出し線である。   Here, FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention. This nonaqueous electrolyte storage element 10 includes a positive electrode 1 including a positive electrode active material capable of reversibly storing or releasing anions and a negative electrode active material capable of reversibly storing and releasing cations in an outer can 4. A negative electrode 2 and a separator 3 are accommodated between the positive electrode 1 and the negative electrode 2, and the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3 are non-aqueous electrolytes (non-aqueous electrolytes) obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent. It is immersed in the figure. In addition, 5 is a negative electrode lead wire and 6 is a positive electrode lead wire.

−形状−
本発明の非水電解液蓄電素子の形状については、特に制限はなく、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ、などが挙げられる。
-Shape-
There is no restriction | limiting in particular about the shape of the nonaqueous electrolyte electrical storage element of this invention, According to the use, it can select suitably from various shapes employ | adopted generally. Examples of the shape include a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, and a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked.

<用途>
本発明の非水電解液蓄電素子の用途としては、特に制限はなく、各種用途に用いることができ、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、などが挙げられる。
<Application>
The use of the non-aqueous electrolyte storage element of the present invention is not particularly limited and can be used for various purposes. For example, a notebook computer, pen input personal computer, mobile personal computer, electronic book player, mobile phone, mobile fax, mobile phone Copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, minidisc, transceiver, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, motor, lighting equipment, toy, game Equipment, watch, strobe, camera, etc.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

<正極材層及び負極材層の平均厚み>
前記正極材層及び前記負極材層の平均厚みは、マイクロメーター(株式会社尾崎製作所G2-205)にて電極の厚みを計測し、集電体厚みを差し引き、厚みを求め、任意の6箇所の正極材層又は負極材層の厚みを測定し、平均した平均値を求めた。
<Average thickness of positive electrode material layer and negative electrode material layer>
The average thickness of the positive electrode material layer and the negative electrode material layer was determined by measuring the thickness of the electrode with a micrometer (Ozaki Mfg. Co., Ltd. G2-205), subtracting the current collector thickness, and obtaining the thickness. The thickness of the positive electrode material layer or the negative electrode material layer was measured, and an average value was obtained.

<正極の単位面積あたりの容量及び負極の単位面積あたりの容量の測定方法>
前記正極の単位面積あたりの容量及び前記負極の単位面積あたりの容量は、正極であればリチウムを対極としたときに、所定の電圧まで充電し放電する容量である。前記所定の電圧とは本発明の非水電解液蓄電素子が構成されたときの充電方法に準ずるものである。負極の場合にはリチウム対極に対して0Vまでカチオン蓄積を行い、2Vまでカチオン放出を行ったときの放出電気量である。具体的には、宝泉株式会社製2極セルHSにて対極をLiとして、正極であれば0.5mA/cmにて所定電圧(実施例では5.2V)まで充電し、0.5mA/cmにて所定電圧まで放電(実施例では3V)して容量を計測した。
負極であれば0.5mA/cmにて所定電圧(実施例では0V)まで充電し、0.5mA/cmにて所定電圧まで放電(実施例では2V)して容量を計測した。なお、計測は充放電装置(TOSCAT3001、東洋システム株式会社製)を用いて行った。
<Measuring method of capacity per unit area of positive electrode and capacity per unit area of negative electrode>
The capacity per unit area of the positive electrode and the capacity per unit area of the negative electrode are capacities for charging and discharging to a predetermined voltage when lithium is used as a counter electrode in the case of the positive electrode. The predetermined voltage corresponds to the charging method when the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention is configured. In the case of the negative electrode, this is the amount of electricity discharged when cation accumulation is performed up to 0 V and cation emission is performed up to 2 V with respect to the lithium counter electrode. Specifically, the counter electrode is Li in a two-electrode cell HS manufactured by Hosen Co., Ltd., and the positive electrode is charged to a predetermined voltage (5.2 V in the embodiment) at 0.5 mA / cm 2 and 0.5 mA. The capacity was measured by discharging to a predetermined voltage at 3 cm / cm 2 (3 V in the example).
(In the example 0V) the predetermined voltage at 0.5 mA / cm 2 if the negative electrode charged to, was measured capacity by (2V in this embodiment) discharged at 0.5 mA / cm 2 up to a predetermined voltage. In addition, the measurement was performed using the charging / discharging apparatus (TOSCAT3001, Toyo System Co., Ltd. product).

(実施例1)
−非水電解液蓄電素子の作製−
<正極の作製>
正極活物質として炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)を用いた。この炭素粉末は窒素吸着によるBET比表面積20m/g、レーザー回折粒度分布計(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した平均粒径(メジアン径)は3.4μmであった。
炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)2.7g、及び導電剤(アセチレンブラック)0.2gに水を加えて混錬し、更に増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)2質量%水溶液を5g加えて混練し、正極材組成物(スラリー)を作製した。前記正極材組成物をアルミニウム箔に塗工して120℃で4時間真空乾燥させ、平均厚み70μmの正極材層を形成した。これを直径16mmの丸型に打ち抜き加工して、正極とした。このとき、直径16mmのアルミニウム(Al)箔に塗工された正極材層中の炭素粉末(黒鉛)の質量は10mgであった。正極の単位面積あたりの容量は0.46mAh/cmであった。
Example 1
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
<Preparation of positive electrode>
Carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) was used as the positive electrode active material. This carbon powder had a BET specific surface area of 20 m 2 / g by nitrogen adsorption and an average particle diameter (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation) was 3.4 μm.
Carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) 2.7 g and a conductive agent (acetylene black) 0.2 g are kneaded by adding water, and further 5 g of carboxymethyl cellulose (CMC) 2 mass% aqueous solution as a thickener. In addition, the mixture was kneaded to prepare a positive electrode material composition (slurry). The positive electrode material composition was applied to an aluminum foil and vacuum dried at 120 ° C. for 4 hours to form a positive electrode material layer having an average thickness of 70 μm. This was punched into a round shape with a diameter of 16 mm to obtain a positive electrode. At this time, the mass of the carbon powder (graphite) in the positive electrode material layer coated on the aluminum (Al) foil having a diameter of 16 mm was 10 mg. The capacity per unit area of the positive electrode was 0.46 mAh / cm 2 .

<負極の作製>
負極活物質として炭素粉末(日立化成工業株式会社製、MAGD)を用いた。この炭素粉末は、窒素吸着によるBET比表面積4.5m/g、レーザー回折粒度分布計(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した平均粒径(メジアン径)は20μm、タップ密度630kg/mであった。
炭素粉末(黒鉛)3g、及び導電剤(アセチレンブラック)0.15gに水を加えて混錬し、更に増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)3質量%水溶液を4g加えて混練し、負極材組成物(スラリー)を作製した。前記負極材組成物をCu箔に塗工して120℃で4時間真空乾燥させ、平均厚み70μmの負極材層を形成した。これを直径16mmの丸型に打ち抜き加工して、負極とした。このとき、直径16mmのCu箔に塗工された負極材層中の炭素粉末(黒鉛)の質量は11mgであった。負極の単位面積あたりの容量は1.86mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の4.04倍であった。
<Production of negative electrode>
Carbon powder (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., MAGD) was used as the negative electrode active material. This carbon powder has a BET specific surface area of 4.5 m 2 / g by nitrogen adsorption, an average particle diameter (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation), and a tap density of 630 kg. / M 3 .
A mixture of 3 g of carbon powder (graphite) and 0.15 g of conductive agent (acetylene black) is kneaded with water, and 4 g of a 3% by weight aqueous solution of carboxymethylcellulose (CMC) is added as a thickener and kneaded to form a negative electrode material composition A product (slurry) was prepared. The negative electrode material composition was applied to Cu foil and vacuum dried at 120 ° C. for 4 hours to form a negative electrode material layer having an average thickness of 70 μm. This was punched into a round shape with a diameter of 16 mm to obtain a negative electrode. At this time, the mass of the carbon powder (graphite) in the negative electrode material layer coated on the Cu foil having a diameter of 16 mm was 11 mg. The capacity per unit area of the negative electrode was 1.86 mAh / cm 2 , which was 4.04 times the capacity per unit area of the positive electrode.

<非水電解液>
非水電解液として、3mol/LのLiPFを溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.3mL用意した。
<Non-aqueous electrolyte>
As a non-aqueous electrolyte, 0.3 mL of dimethyl carbonate (DMC) in which 3 mol / L LiPF 6 was dissolved was prepared.

<セパレータ>
セパレータとして実験用ろ紙(ADVANTEC社製、GA−100 GLASS FIBER FILTER)を用意した。
<Separator>
An experimental filter paper (manufactured by ADVANTEC, GA-100 GLASS FIBER FILTER) was prepared as a separator.

<非水電解液蓄電素子の作製>
アルゴンドライボックス中で、図1に示すように、作製した正極と負極の間にセパレータを挟んで隣接配置して、非水電解液を注入して非水電解液蓄電素子を作製した。
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In the argon dry box, as shown in FIG. 1, a non-aqueous electrolyte solution was injected by injecting a non-aqueous electrolyte solution by placing a separator between the produced positive electrode and negative electrode and adjoining the separator.

(実施例2)
−負極のプレドープ−
実施例1と同様にして負極を作製した。次に、アルゴンドライボックス中で、作製した実施例1の負極と、対極としてリチウム金属と、セパレータと、非水電解液とを用いてセルを作製した。このようなセルとしては、宝泉株式会社製HSセルを用いた。
前記セルについて、室温(25℃)において0.5mA/cmの電流で、充電終止電圧0.1Vまで充電することでリチウムイオンを負極にドーピングした。
(Example 2)
-Negative electrode pre-doping-
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1. Next, in an argon dry box, a cell was produced using the produced negative electrode of Example 1, lithium metal as a counter electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. An HS cell manufactured by Hosen Co., Ltd. was used as such a cell.
With respect to the cell, the negative electrode was doped with lithium ions by charging to a final charge voltage of 0.1 V at a current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.).

−非水電解液蓄電素子の作製−
アルゴンドライボックス中で、前記プレドープを行ったセルを分解し、プレドープした負極を取り出した。
実施例1において、負極として前記プレドープした負極を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例2の非水電解液蓄電素子を作製した。負極の単位面積あたりの容量は1.86mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の4.04倍であった。
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
The pre-doped cell was disassembled in an argon dry box, and the pre-doped negative electrode was taken out.
In Example 1, the nonaqueous electrolyte storage element of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the pre-doped negative electrode was used as the negative electrode. The capacity per unit area of the negative electrode was 1.86 mAh / cm 2 , which was 4.04 times the capacity per unit area of the positive electrode.

(実施例3)
−非水電解液蓄電素子の作製−
実施例2において、負極材層の平均厚みを103μmとし、負極材層の炭素粉末(黒鉛)の質量を16mgとした以外は、実施例2と同様にして、実施例3の非水電解液蓄電素子を作製した。負極の単位面積あたりの容量は2.76mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の6.0倍であった。
(Example 3)
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
In Example 2, the non-aqueous electrolyte electricity storage of Example 3 was the same as Example 2 except that the average thickness of the negative electrode material layer was 103 μm and the mass of the carbon powder (graphite) of the negative electrode material layer was 16 mg. An element was produced. The capacity per unit area of the negative electrode was 2.76 mAh / cm 2 , which was 6.0 times the capacity per unit area of the positive electrode.

(実施例4)
−非水電解液蓄電素子の作製−
実施例2において、負極材層の平均厚みを171μmとし、負極材層の炭素粉末(黒鉛)の質量を27mgとした以外は、実施例2と同様にして、実施例4の非水電解液蓄電素子を作製した。負極の単位面積あたりの容量は4.6mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の10.0倍であった。
Example 4
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
In Example 2, the non-aqueous electrolyte storage battery of Example 4 was the same as Example 2 except that the average thickness of the negative electrode material layer was 171 μm and the mass of the carbon powder (graphite) of the negative electrode material layer was 27 mg. An element was produced. The capacity per unit area of the negative electrode was 4.6 mAh / cm 2 , which was 10.0 times the capacity per unit area of the positive electrode.

(実施例5)
−非水電解液蓄電素子の作製−
実施例1において、負極材層の平均厚みを103μmとし、負極材層の炭素粉末(黒鉛)の質量を16mgとした以外は、実施例1と同様にして、実施例5の非水電解液蓄電素子を作製した。負極の単位面積あたりの容量は2.76mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の6.0倍であった。
(Example 5)
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
In Example 1, the non-aqueous electrolyte electricity storage of Example 5 was the same as Example 1 except that the average thickness of the negative electrode material layer was 103 μm and the mass of the carbon powder (graphite) of the negative electrode material layer was 16 mg. An element was produced. The capacity per unit area of the negative electrode was 2.76 mAh / cm 2 , which was 6.0 times the capacity per unit area of the positive electrode.

(実施例6)
−非水電解液蓄電素子の作製−
実施例1において、負極材層の平均厚みを170μmとし、負極材層の炭素粉末(黒鉛)の質量を27mgとした以外は、実施例1と同様にして、実施例6の非水電解液蓄電素子を作製した。負極の単位面積あたりの容量は4.6mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の10.0倍であった。
(Example 6)
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
In Example 1, the non-aqueous electrolyte electricity storage of Example 6 is the same as Example 1 except that the average thickness of the negative electrode material layer is 170 μm and the mass of the carbon powder (graphite) of the negative electrode material layer is 27 mg. An element was produced. The capacity per unit area of the negative electrode was 4.6 mAh / cm 2 , which was 10.0 times the capacity per unit area of the positive electrode.

(実施例7)
−非水電解液蓄電素子の作製−
実施例1において、負極材層の平均厚みを190μmとし、負極材層の炭素粉末(黒鉛)の質量を30mgとした以外は、実施例1と同様にして、実施例7の非水電解液蓄電素子を作製した。負極の単位面積あたりの容量は5.06mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の11.0倍であった。
(Example 7)
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
In Example 1, the non-aqueous electrolyte storage battery of Example 7 was the same as Example 1 except that the average thickness of the negative electrode material layer was 190 μm and the mass of the carbon powder (graphite) of the negative electrode material layer was 30 mg. An element was produced. The capacity per unit area of the negative electrode was 5.06 mAh / cm 2 , which was 11.0 times the capacity per unit area of the positive electrode.

(比較例1)
−非水電解液蓄電素子の作製−
実施例1において、負極材層の平均厚みを34μmとし、負極材層の炭素粉末(黒鉛)の質量を5.5mgとした以外は、実施例1と同様にして、比較例1の非水電解液蓄電素子を作製した。負極の単位面積あたりの容量は0.92mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の2.0倍であった。
(Comparative Example 1)
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
In Example 1, the non-aqueous electrolysis of Comparative Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that the average thickness of the negative electrode material layer was 34 μm and the mass of the carbon powder (graphite) of the negative electrode material layer was 5.5 mg. A liquid storage element was produced. The capacity per unit area of the negative electrode was 0.92 mAh / cm 2 , which was 2.0 times the capacity per unit area of the positive electrode.

(比較例2)
−非水電解液蓄電素子の作製−
実施例1において、負極材層の平均厚みを52μmとし、負極材層の炭素粉末(黒鉛)の質量を8.1mgとした以外は、実施例1と同様にして、比較例2の非水電解液蓄電素子を作製した。負極の単位面積あたりの容量は1.38mAh/cmであり、正極の単位面積あたりの容量の3.0倍であった。
(Comparative Example 2)
-Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element-
In Example 1, the non-aqueous electrolysis of Comparative Example 2 was performed in the same manner as in Example 1 except that the average thickness of the negative electrode material layer was 52 μm and the mass of the carbon powder (graphite) of the negative electrode material layer was 8.1 mg. A liquid storage element was produced. The capacity per unit area of the negative electrode was 1.38 mAh / cm 2 , which was 3.0 times the capacity per unit area of the positive electrode.

次に、作製した各非水電解液蓄電素子について、以下のようにして、繰り返し充放電特性を評価した。結果を表1〜表3及び図2に示した。   Next, charge / discharge characteristics were repeatedly evaluated for each of the produced nonaqueous electrolyte storage elements as follows. The results are shown in Tables 1 to 3 and FIG.

<繰り返し充放電特性の評価>
得られた非水電解液蓄電素子を、室温(25℃)において0.5mA/cmの定電流で充電終止電圧5.2Vまで充電した。1回目の充電の後、0.5mA/cmの定電流で2.5Vまで放電して初期充放電を行った。そして、初期充放電後の非水電解液蓄電素子について、0.5mA/cmの定電流で5.2Vまで定電流充電を行った。次に、0.5mA/cmの定電流で2.5Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを200サイクルまで行って、5サイクル目の放電容量を基準(100%)として、50サイクル毎の容量維持率(%)を求め、下記基準で評価した。なお、計測は充放電装置(TOSCAT3001、東洋システム株式会社製)を用いて行った。
〔評価基準〕
○:容量維持率85%以上
△:容量維持率55%以上85%未満
×:容量維持率55%未満
<Evaluation of repeated charge / discharge characteristics>
The obtained nonaqueous electrolyte storage element was charged to a charge end voltage of 5.2 V with a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 2.5 V at a constant current of 0.5 mA / cm 2 . And about the non-aqueous-electrolyte electrical storage element after an initial stage charge / discharge, constant current charge was performed to 5.2V with the constant current of 0.5 mA / cm < 2 >. Next, a constant current discharge that discharges to 2.5 V at a constant current of 0.5 mA / cm 2 is defined as one cycle, this charge / discharge cycle is performed up to 200 cycles, and the discharge capacity at the fifth cycle is a reference (100%) As a result, the capacity retention rate (%) for each 50 cycles was determined and evaluated according to the following criteria. In addition, the measurement was performed using the charging / discharging apparatus (TOSCAT3001, Toyo System Co., Ltd. product).
〔Evaluation criteria〕
○: Capacity maintenance rate 85% or more Δ: Capacity maintenance rate 55% or more and less than 85% ×: Capacity maintenance rate less than 55%

表1〜表3の結果から、比較例1、2及び実施例1を対比すると、容量比(負極容量/正極容量)を4倍以上にすると充放電のサイクル寿命が向上していることがわかった。
また、実施例1と実施例2とを対比すると、負極のプレドープを行うことで、充放電のサイクル寿命が更に向上することがわかった。負極のプレドープを行うことで、容量比(負極容量/正極容量)を増加させた効果をより一層得ることができる。そして、実施例2、3、及び4を対比すると、容量比(負極容量/正極容量)が大きいほど充放電のサイクル寿命が向上することがわかった。
以上の結果から、充放電のサイクル特性を良好に保つためには、容量比(負極容量/正極容量)を4倍以上とし、負極のプレドープを行うことが効果的であることがわかった。
From the results of Tables 1 to 3, it can be seen that when Comparative Examples 1 and 2 and Example 1 are compared, the charge / discharge cycle life is improved when the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) is increased by 4 times or more. It was.
Moreover, when Example 1 and Example 2 were contrasted, it turned out that the cycle life of charging / discharging further improves by performing pre dope of a negative electrode. The effect of increasing the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) can be further obtained by pre-doping the negative electrode. When comparing Examples 2, 3, and 4, it was found that the charge / discharge cycle life was improved as the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) increased.
From the above results, it was found that it is effective to pre-dope the negative electrode by setting the capacity ratio (negative electrode capacity / positive electrode capacity) to 4 times or more in order to keep the charge / discharge cycle characteristics favorable.

本発明の態様としては、以下のとおりである。
<1> アニオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な正極活物質を含む正極と、カチオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な負極活物質を含む負極と、電解質塩を含む非水電解液とを有してなり、
前記負極の単位面積あたりの容量が、前記正極の単位面積あたりの容量の4倍以上であることを特徴とする非水電解液蓄電素子である。
<2> 負極の単位面積あたりの容量が、正極の単位面積あたりの容量の6倍〜10倍である前記<1>に記載の非水電解液蓄電素子である。
<3> 負極の単位面積あたりの容量が、0.5mAh/cm〜5mAh/cmである前記<1>から<2>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<4> 負極の負極活物質に予めカチオンが蓄積されている前記<1>から<3>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<5> 充放電時の最高電圧が、4.3V〜6.0Vである前記<1>から<4>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<6> 電解質塩の非水電解液における含有量が、3mol/L以上である前記<1>から<5>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<7> 負極活物質が、炭素質材料である前記<1>から<6>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<8> 正極活物質が、炭素質材料である前記<1>から<7>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
The aspect of the present invention is as follows.
<1> A positive electrode including a positive electrode active material capable of reversibly accumulating or releasing anions, a negative electrode including a negative electrode active material capable of reversibly accumulating or releasing cations, and a non-aqueous electrolyte including an electrolyte salt. And
A capacity of the negative electrode per unit area is four times or more of a capacity per unit area of the positive electrode.
<2> The non-aqueous electrolyte storage element according to <1>, wherein the capacity per unit area of the negative electrode is 6 to 10 times the capacity per unit area of the positive electrode.
<3> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <2>, wherein the capacity per unit area of the negative electrode is 0.5 mAh / cm 2 to 5 mAh / cm 2 .
<4> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <3>, wherein cations are accumulated in advance in the negative electrode active material of the negative electrode.
<5> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <4>, wherein a maximum voltage during charge / discharge is 4.3 V to 6.0 V.
<6> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <5>, wherein the content of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolyte is 3 mol / L or more.
<7> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <6>, wherein the negative electrode active material is a carbonaceous material.
<8> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <7>, wherein the positive electrode active material is a carbonaceous material.

1 正極
2 負極
3 セパレータ
4 外装缶
5 負極引き出し線
6 正極引き出し線
10 非水電解液蓄電素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Exterior can 5 Negative electrode lead wire 6 Positive electrode lead wire 10 Nonaqueous electrolyte storage element

特開2005−251472号公報JP-A-2005-251472

Journal of The Electrochemical Society,147(3) 899−901(2000)Journal of The Electrochemical Society, 147 (3) 899-901 (2000)

Claims (8)

アニオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な正極活物質を含む正極と、カチオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な負極活物質を含む負極と、電解質塩を含む非水電解液とを有してなり、
前記負極の単位面積あたりの容量が、前記正極の単位面積あたりの容量の4倍以上であることを特徴とする非水電解液蓄電素子。
A positive electrode including a positive electrode active material capable of reversibly storing or releasing anions; a negative electrode including a negative electrode active material capable of reversibly storing or releasing cations; and a non-aqueous electrolyte including an electrolyte salt. ,
The nonaqueous electrolyte storage element, wherein a capacity per unit area of the negative electrode is four times or more a capacity per unit area of the positive electrode.
負極の単位面積あたりの容量が、正極の単位面積あたりの容量の6倍〜10倍である請求項1に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the capacity per unit area of the negative electrode is 6 to 10 times the capacity per unit area of the positive electrode. 負極の単位面積あたりの容量が、0.5mAh/cm〜5mAh/cmである請求項1から2のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。 Capacitance per unit area of the negative electrode, nonaqueous electrolytic capacitor element according to any one of claims 1 to 2 which is 0.5mAh / cm 2 ~5mAh / cm 2 . 負極の負極活物質に予めカチオンが蓄積されている請求項1から3のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein cations are accumulated in advance in the negative electrode active material of the negative electrode. 充放電時の最高電圧が、4.3V〜6.0Vである請求項1から4のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to any one of claims 1 to 4, wherein a maximum voltage during charging / discharging is 4.3V to 6.0V. 電解質塩の非水電解液における含有量が、3mol/L以上である請求項1から5のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the content of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is 3 mol / L or more. 負極活物質が、炭素質材料である請求項1から6のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the negative electrode active material is a carbonaceous material. 正極活物質が、炭素質材料である請求項1から7のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the positive electrode active material is a carbonaceous material.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1154383A (en) * 1997-08-06 1999-02-26 Asahi Glass Co Ltd Electric double layer capacitor
JP2001076756A (en) * 1999-09-01 2001-03-23 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte battery
JP2008103697A (en) * 2006-09-19 2008-05-01 Daihatsu Motor Co Ltd Electrochemical capacitor
JP2009026508A (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Nissin Electric Co Ltd Power storage device
JP2012089823A (en) * 2010-10-21 2012-05-10 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Lithium ion capacitor and manufacturing method for the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1154383A (en) * 1997-08-06 1999-02-26 Asahi Glass Co Ltd Electric double layer capacitor
JP2001076756A (en) * 1999-09-01 2001-03-23 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte battery
JP2008103697A (en) * 2006-09-19 2008-05-01 Daihatsu Motor Co Ltd Electrochemical capacitor
JP2009026508A (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Nissin Electric Co Ltd Power storage device
JP2012089823A (en) * 2010-10-21 2012-05-10 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Lithium ion capacitor and manufacturing method for the same

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