JP2014130719A - 非水電解液蓄電素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アニオンを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より大きく、かつ0.5mA/cm2の定電流で5.2Vまで定電流充電し、その後、0.5mA/cm2の定電流で2.5Vまで定電流放電する充放電サイクルを50回行った後の前記非水電解液における充電終了時の電解質塩の含有量が、0.2mol/L〜1mol/Lである非水電解液蓄電素子である。
【選択図】図1
Description
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、PF6 −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PF6 −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。
このように非水電解液中から正極にアニオンが蓄積され、非水電解液中から負極にカチオンが蓄積されることにより充電が行われ、正極からアニオン、負極からカチオンが非水電解液へ放出することにより放電が行われる蓄電素子においては、十分な電解質塩の含有量が必要になる。
このとき、充電に伴って非水電解液中の電解質塩の含有量が減少するため、充電分極が大きくなり期待した電気容量が得られないこと、非水電解液中の電解質塩の含有量が低くなるため、イオン伝導度が低くなり、内部抵抗が大きくなるという課題がある。
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より大きく、かつ前記非水電解液蓄電素子を0.5mA/cm2の定電流で5.2Vまで定電流充電し、その後、0.5mA/cm2の定電流で2.5Vまで定電流放電する充放電サイクルを50回行った後の前記非水電解液における充電終了時の電解質塩の含有量が、0.2mol/L〜1mol/Lであることを特徴とする。
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。
ここで、電解質塩の含有量がXmol/Lとは、25℃の溶媒1Lに対して、Xmolの電解質塩が溶解した状態を表している。
前記充電終了時とは、前記非水電解液蓄電素子について充放電サイクルを繰り返し行った際の最後のサイクルが終了した後を意味する。具体的には、前記非水電解液蓄電素子を0.5mA/cm2の定電流で5.2Vまで定電流充電し、その後、0.5mA/cm2の定電流で2.5Vまで定電流放電する充放電サイクルを50回行った後である。なお、前記充放電サイクルは、市販の充放電装置を用いて行うことができる。
前記含有量が、0.2mol/L未満であると、非水電解液のイオン伝導度の低下が激しくなり、充電が困難となることがあり、1mol/Lを超えると、初期の電解質塩の含有量が高くなり、粘度上昇による抵抗の増加、セパレータや電極への非水電解液の浸み込みが悪くなることによる製造時間の増加、コストの増加などの不具合が生じることがある。
このことは、前記正極又は前記負極が充電動作(或いは放電動作)を行うときに発生するアンペアアワー容量に相当する電解質塩の含有量以上を添加した非水溶媒を使用することが好ましいことを意味する。少ない含有量の電解質塩を使用した場合には、充電に伴い大きく電解質塩の含有量が減少するため、イオン伝導度の低下を招き、充電容量が得られないという不具合が生じる。また、当然充電できないので放電容量も小さくなる。
3≦{電解質塩の含有量(mol)/〔充電電荷量(=クーロン量)/F〕}≦12
ただし、前記関係式中、Fはファラデー定数を表す。
前記関係式を満たすことにより、充電終期においても非水電解液蓄電素子の分極を抑えることができ、充分な充電が可能であり、イオン伝導度を上げることができ、電気容量の向上及び内部抵抗の低抵抗化が達成できる。
前記容量比(負極容量/正極容量)としては、負極の容量の方が大きけ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が、2倍〜6倍が好ましく、3倍〜5倍がより好ましい。前記容量比(負極容量/正極容量)が、2倍未満であると、非水電解液を保持する空間が不足気味となり、これを補うために電解質塩濃度を上げることが容量向上において必要になるが、塩濃度が濃くなると、抵抗の上昇、低温特性の悪化、正極での電解質塩の分解が助長されるので好ましくない。一方、前記容量比(負極容量/正極容量)が、6倍を超えると、非水電解液量の保持による容量向上やサイクル特性の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ってしまう。
前記蓄積量としては、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。
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。
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。
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。
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、1m2/g以上100m2/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。
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。
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。
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。
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。
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、乾燥することに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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、乾燥することにより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。
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。
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。
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。
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。
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−、ClO4 −、BF4 −、PF6 −、SbF6 −、CF3SO3 ―、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、などが挙げられる。
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(LiPF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF4)、六弗化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(C2F5SO2)2)、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(CF2F5SO2)2)、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、LiPF6が特に好ましい。
3≦{電解質塩の含有量(mol)/〔充電電荷量(=クーロン量)/F〕}≦12
ただし、前記関係式中、Fはファラデー定数を表す。
具体的には、前記電解質塩の含有量(濃度)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、エネルギー密度向上の観点から少量の電解液量にすることが好ましく、前記非水溶媒中に、0.5mol/L〜6mol/Lがより好ましく、蓄電素子容量と出力との両立の観点から、1mol/L〜4mol/Lが更に好ましい。
前記セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために前記正極と前記負極との間に設けられる。
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になる。
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。
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。
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。
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、ラミネートタイプ、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。
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。
<正極I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20m2/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、スラリーを作製した。これをアルミニウム箔に塗工して120℃で4時間真空乾燥させ、正極を作製した。これを直径16mmの丸型に打ち抜き加工して正極I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I中の炭素粉末(黒鉛)の質量は10mgであった。
<正極IIの作製>
前記正極の製造例1において、直径16mmのアルミニウム(Al)箔に塗工された正極中の炭素粉末(黒鉛)の質量を35mgにして電極を作製した以外は、前記正極の製造例1と同様にして、正極IIを作製した。
<正極IIIの作製>
前記正極の製造例1において、直径16mmのアルミニウム(Al)箔に塗工された正極中の炭素粉末(黒鉛)の質量を45mgにして電極を作製した以外は、前記正極の製造例1と同様にして、正極IIIを作製した。
<負極I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4.5m2/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/m3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、スラリーを作製した。これをCu箔に塗工して120℃で4時間真空乾燥させ、負極を作製した。これを直径16mmの丸型に打ち抜き加工して負極Iとした。このとき、直径16mmのCu箔に塗工された負極I中の炭素粉末(黒鉛)の質量は10mgであった。
<負極IIの作製>
前記負極の製造例1において、直径16mmのCu箔に塗工された負極中の炭素粉末(黒鉛)の質量を5mgにして電極を作製した以外は、前記負極の製造例1と同様にして、負極IIを作製した。
<負極IIIの作製>
前記負極の製造例1において、直径16mmのCu箔に塗工された負極中の炭素粉末(黒鉛)の質量を15mgにして電極を作製した以外は、前記負極の製造例1と同様にして、負極IIIを作製した。
<負極IVの作製>
前記負極の製造例1において、直径16mmのCu箔に塗工された負極中の炭素粉末(黒鉛)の質量を26mgにして電極を作製した以外は、前記負極の製造例1と同様にして、負極IVを作製した。
25℃で、0.05mol/LのLiPF6を溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.35mL用意した。これを非水電解液Aとした。
25℃で、0.1mol/LのLiPF6を溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.35mL用意した。これを非水電解液Bとした。
25℃で、0.3mol/LのLiPF6を溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.35mL用意した。これを非水電解液Cとした。
25℃で、0.5mol/LのLiPF6を溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.35mL用意した。これを非水電解液Dとした。
25℃で、0.7mol/LのLiPF6を溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.35mL用意した。これを非水電解液Eとした。
25℃で、1.0mol/LのLiPF6を溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.35mL用意した。これを非水電解液Fとした。
25℃で、2.0mol/LのLiPF6を溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.1mL用意した。これを非水電解液Gとした。
25℃で、2.2mol/LのLiPF6を溶解させたジメチルカーボネート(DMC)を0.1mL用意した。これを非水電解液Hとした。
厚み20μmのポリプロピレン製セパレータ、気孔率60%(JMT株式会社製)を用意した。
ADVANTEC社製、GA−100 GLASS FIBER FILTER(厚み100μm)を用意した。
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社)に、前記正極I〜IIIのいずれか、セパレータ〔前記セパレータ1(PP)/前記セパレータ2(GF)/前記セパレータ1(PP)の3層構成〕、前記非水電解液F、及び負極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、非水電解液蓄電素子をそれぞれ組み立てた。
得られた各非水電解液蓄電素子について、室温(25℃)において0.5mA/cm2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/cm2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、初期充放電後の蓄電素子について、0.5mA/cm2の定電流で5.2Vまで定電流充電を行い、次に、0.5mA/cm2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2回行い、正極の単位面積あたりの容量を測定したところ、正極Iの容量は0.42mAh/cm2、正極IIの容量は1.49mAh/cm2、正極IIIの容量は1.67mAh/cm2であった。なお、充放電試験は、充放電装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)、インピーダンスはソーラトロン社製1286と1260を用いて計測した。
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社)に、前記負極I〜IVのいずれか、セパレータ〔前記セパレータ1(PP)/前記セパレータ2(GF)/前記セパレータ1(PP)の3層構成〕、前記非水電解液F、及び対極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、非水電解液蓄電素子をそれぞれ組み立てた。
得られた各非水電解液蓄電素子について、室温(25℃)において0.5mA/cm2の定電流で充電終止電圧0Vまで電流を流した。この後、0.5mA/cm2の定電流で2.5Vまで電流を流して初期充放電を行った。そして、初期充放電後の蓄電素子について、0.5mA/cm2の定電流で0Vまで定電流充電を行い、次に、0.5mA/cm2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2回行い、負極の単位面積あたりの容量を測定したところ、負極Iの容量は1.8mAh/cm2、負極IIの容量は0.9mAh/cm2、負極IIIの容量は2.3mAh/cm2、負極IVの容量は4.5mAh/cm2であった。なお、充放電試験は、充放電装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)、インピーダンスはソーラトロン社製1286と1260を用いて計測した。
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社)に、前記正極I、セパレータ〔前記セパレータ1(PP)/前記セパレータ2(GF)/前記セパレータ1(PP)の3層構成〕、前記非水電解液F、及び負極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、実施例1の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、以下のようにして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
作製した非水電解液蓄電素子を、室温(25℃)において0.5mA/cm2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/cm2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、初期充放電後の蓄電素子について、0.5mA/cm2の定電流で5.2Vまで定電流充電を行い、次に、0.5mA/cm2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50回行った。50サイクル目の充電容量を測定したところ、83.4mAh/gであった。なお、充放電試験は、充放電装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)、インピーダンスはソーラトロン社製1286と1260を用いて計測した。
前記50サイクル目の充電容量と添加した電解質塩と非水溶媒量とから、以下のようにして、充電終了時の電解質塩の含有量(濃度)を求めた。
A:充電に必要な電解質mol量=充電容量(mAh/g)×活物質量(g)×換算係数3.6(C/mAh)÷F(C/mol) ただし、Fはファラデー定数を表す。
B:非水電解液蓄電素子に入れた電解質mol量=電解質塩濃度(mol/L)×非水溶媒量(L)
充電終了時の電解質塩の含有量=(B−A)/非水溶媒量
以上により求めた充電終了時の電解質塩の含有量(濃度)は、0.912mol/Lであった。
次に、50サイクルの充放電試験を行った非水電解液蓄電素子を前記充放電装置より取り外し、交流振幅±5mVrms 100kHz時の交流抵抗(実数抵抗)を、ソーラトロン社製1286と1260により測定したところ、6.998Ωであった。
実施例1において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Eに代えた以外は、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。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例1において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Dに代えた以外は、実施例1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。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例1において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Cに代えた以外は、実施例1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。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例1において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Hに、前記正極Iを前記正極IIIに代えた以外は、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。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例1において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Bに代えた以外は、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。
得られた非電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
この比較例1は、実施例1〜5と比較して交流抵抗が著しく高く、充電もできなかった。このことから、充電終了時の電解質塩の含有量としては実施例4(0.239mol/L)以上必要であることがわかった。
実施例1において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Aに代えた以外は、実施例1と同様にして、比較例2の非電解液蓄電素子を作製した。
得られた非電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
この比較例2は、実施例1〜5と比較して交流抵抗が著しく高く、充電もできなかった。このことから、充電終了時の電解質塩の含有量としては実施例4(0.239mol/L)以上必要であることがわかった。
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社)に、前記正極I、セパレータ〔前記セパレータ1(PP)/前記セパレータ2(GF)/前記セパレータ1(PP)の3層構成〕、前記負極I、及び前記非水電解液Fを入れ、実施例6の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、以下のようにして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
得られた蓄電素子を、室温(25℃)において0.5mA/cm2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/cm2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、初期充放電後の蓄電素子について、0.5mA/cm2の定電流で5.2Vまで定電流充電を行った。次に、0.5mA/cm2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50回行った。実施例1と同様にして、50サイクル目の充電容量を測定したところ、85.79mAh/gであった。なお、充放電試験は、充放電装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)、インピーダンスはソーラトロン社製1286と1260を用いて計測した。
前記50サイクル目の充電容量と添加した電解質塩と非水溶媒量とから、実施例1と同様にして、充電終了時の電解質塩の含有量(濃度)を求めたところ、0.909mol/Lであった。
次に、50サイクルの充放電試験を行った非水電解液蓄電素子を充放電装置より取り外し、交流振幅±5mVrms 100kHz時の交流抵抗(実数抵抗)を、実施例1と同様にして測定したところ、27.45Ωであった。
実施例6において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Eに代えた以外は、実施例6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。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例6と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例6において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Dに代えた以外は、実施例6と同様にして、実施例8の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例6と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例6において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Cに代えた以外は、実施例6と同様にして、実施例9の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例6と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例6において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Gに、前記正極Iを前記正極IIに、前記負極Iを前記負極IVに代えた以外は、実施例6と同様にして、実施例10の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例6と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例6において、前記負極Iを前記負極IIに代えた以外は、実施例6と同様にして、実施例11の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例6と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例6において、前記負極Iを前記負極IIIに代えた以外は、実施例6と同様にして、実施例12の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例6と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
実施例6において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Bに代えた以外は、実施例6と同様にして、比較例3の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例6と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
この比較例3は、実施例6〜12と比較して交流抵抗が著しく高く、充電もできなかった。このことから、充電終了時の電解質塩の含有量としては実施例9(0.271mol/L)以上必要であることがわかった。
実施例6において、前記非水電解液Fを前記非水電解液Aに代えた以外は、実施例6と同様にして、比較例4の非水電解液蓄電素子を作製した。
得られた非水電解液蓄電素子について、実施例6と同様にして、50サイクル目の充電容量、充電終了時の電解質塩の含有量、及び交流抵抗を測定した。結果を表2に示した。
この比較例4は、実施例6〜12と比較して交流抵抗が著しく高く、充電もできなかった。このことから、充電終了時の電解質塩の含有量としては実施例9(0.271mol/L)以上必要であることがわかった。
<1> アニオンを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する非水電解液蓄電素子であって、
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より大きく、かつ前記非水電解液蓄電素子を0.5mA/cm2の定電流で5.2Vまで定電流充電し、その後、0.5mA/cm2の定電流で2.5Vまで定電流放電する充放電サイクルを50回行った後の前記非水電解液における充電終了時の電解質塩の含有量が、0.2mol/L〜1mol/L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2倍〜6倍である前記<1>に記載の非水電解液蓄電素子である。
<3> 電解質塩が、LiPF6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> 充放電時の最高電圧が、4.3V〜6.0Vである前記<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> 正極活物質が、炭素質材料である前記<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> 負極活物質が、炭素質材料である前記<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。
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
Claims (6)
- アニオンを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する非水電解液蓄電素子であって、
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より大きく、かつ前記非水電解液蓄電素子を0.5mA/cm2の定電流で5.2Vまで定電流充電し、その後、0.5mA/cm2の定電流で2.5Vまで定電流放電する充放電サイクルを50回行った後の前記非水電解液における充電終了時の電解質塩の含有量が、0.2mol/L〜1mol/Lであることを特徴とする非水電解液蓄電素子。 - 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2倍〜6倍である請求項1に記載の非水電解液蓄電素子。
- 電解質塩が、LiPF6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。
- 充放電時の最高電圧が、4.3V〜6.0Vである請求項1から3のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。
- 正極活物質が、炭素質材料である請求項1から4のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。
- 負極活物質が、炭素質材料である請求項1から5のいずれかに記載の非水電解液蓄電素
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016058241A (ja) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 株式会社リコー | 非水電解質蓄電素子 |
JP2016167403A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 株式会社リコー | 非水電解液蓄電素子 |
JP2017228665A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 日本ケミコン株式会社 | ハイブリッドキャパシタ及びその製造方法 |
WO2018079637A1 (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気化学デバイス |
JP2019212628A (ja) * | 2019-07-12 | 2019-12-12 | 株式会社リコー | 非水電解液蓄電素子 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2017078108A1 (ja) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | 日立化成株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
KR101951637B1 (ko) * | 2017-04-07 | 2019-02-26 | 일진머티리얼즈 주식회사 | 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 사용하여 제조된 리튬이차전지 |
US11545700B2 (en) | 2019-01-25 | 2023-01-03 | Ricoh Company, Ltd. | Power storage system with integrally formed voltage detecting field effect transistor and manufacturing method thereof |
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US11532811B2 (en) | 2019-03-12 | 2022-12-20 | Ricoh Company, Ltd. | Composite material, electrode, electrode device, power storage device and method of manufacturing composite material |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1154383A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-02-26 | Asahi Glass Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
JP2005251472A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Tatsuki Ishihara | 非水電解液二次電池の充電方法及び非水電解液二次電池 |
JP2013058442A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Ricoh Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000077100A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
AU2001231161A1 (en) * | 2000-01-26 | 2001-08-07 | Lion Compact Energy, Inc. | Electrolytes for dual graphite energy storage system |
CN1527429A (zh) * | 2003-03-05 | 2004-09-08 | 上海洲益电源有限公司 | 双碳蓄电池 |
JP2006351306A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fdk Corp | 非水電解液二次電池 |
JP5050379B2 (ja) * | 2006-03-24 | 2012-10-17 | ソニー株式会社 | 二次電池 |
US20090226797A1 (en) * | 2006-05-16 | 2009-09-10 | Ube Industries, Ltd. | Electric storage device and electric storage system |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1154383A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-02-26 | Asahi Glass Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
JP2005251472A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Tatsuki Ishihara | 非水電解液二次電池の充電方法及び非水電解液二次電池 |
JP2013058442A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Ricoh Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
TATSUMI ISHIHARA ET AL.: "Intercalation of PF6- anion into Graphitic Carbon with Nano Pore for Dual Carbon Cell with High Capa", THE 15TH INTERNATIONAL MEETING ON LITHIUM BATTERIES-IMLB2010, vol. MA2010-03, JPN6016048851, June 2010 (2010-06-01), pages 224, ISSN: 0003465329 * |
張 一丁 他: "デュアルカーボン電池の繰り返し充放電特性と容量の向上", 電池討論会講演要旨集, JPN6016048853, 13 November 2012 (2012-11-13), pages 335, ISSN: 0003465330 * |
石原達己、横山友嗣、下坂暢明、松本広重、芳尾真幸: "正負極ともに電気化学的インターカレーションを利用した高容量二次電池(3)", 第48回電池討論会 講演要旨集, JPN6012030850, 13 November 2007 (2007-11-13), JP, pages 190 - 191, ISSN: 0003712391 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016058241A (ja) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 株式会社リコー | 非水電解質蓄電素子 |
JP2016167403A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 株式会社リコー | 非水電解液蓄電素子 |
JP2017228665A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 日本ケミコン株式会社 | ハイブリッドキャパシタ及びその製造方法 |
WO2017221831A1 (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 日本ケミコン株式会社 | ハイブリッドキャパシタ及びその製造方法 |
CN109313991A (zh) * | 2016-06-22 | 2019-02-05 | 日本贵弥功株式会社 | 混合电容器及其制造方法 |
US10984961B2 (en) | 2016-06-22 | 2021-04-20 | Nippon Chemi-Con Corporation | Hybrid capacitor and manufacturing method thereof |
WO2018079637A1 (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気化学デバイス |
JP2019212628A (ja) * | 2019-07-12 | 2019-12-12 | 株式会社リコー | 非水電解液蓄電素子 |
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KR20150093762A (ko) | 2015-08-18 |
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