JP2014216452A - Power storage device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage device capable of providing high durability and safety by effectively suppressing occurrence of gas generated by decomposition of electrolyte even when excessive discharging is repeated, with high energy density being provided.SOLUTION: A power storage device includes an electrode unit in which a positive electrode where a positive electrode active material layer is formed on a positive electrode collector and a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on a negative electrode collector are alternately laminated through a separator, and an electrolyte made from aprotic organic solvent electrolyte solution of lithium salt. 0.8≤a/b≤1.0 is satisfied, where, cell capacity a(mAh) is a capacity (available) after discharging from a fully charged state of the power storage device by taking time period of 0.75-1.25 hours down to a half of fully charged voltage, and perfect negative electrode capacity b(mAh) is a capacity available by discharging a negative electrode of a fully charged state of the power storage device down to a state in which a negative electrode potential comes to be 1.5 V(Li/Li).

Description

本発明は、蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to an electricity storage device.

近年、リチウムイオン二次電池および電気二重層キャパシタの蓄電原理が組み合わされた、ハイブリッドキャパシタと称される蓄電デバイスが注目されている。
かかるハイブリッドキャパシタとしては、リチウムイオンを吸蔵、脱離し得る炭素材料に、予め化学的方法または電気化学的方法によって、リチウムイオンを吸蔵、担持(以下、「ドープ」ともいう。)させて負極電位を下げることにより、高いエネルギー密度が得られる蓄電デバイスが提案されている(例えば特許文献1および特許文献2参照。)。また、正極と負極とを短絡させることによって正極電位が2V以下となるよう正極活物質と負極活物質との比率を規定して高容量化した蓄電デバイス(例えば特許文献3参照)や、満充電の状態から半分の電圧まで放電した際のセル容量をa〔mAh〕、充電状態の負極を1.5V〔Li/Li+ 〕まで放電させた時の容量を完全負極容量b〔mAh〕としたときに、0.05≦a/b≦0.3を満たすように正極活物質と負極活物質との比率を規定して高出力化を図った有機電解質キャパシタ(例えば特許文献4参照)なども提案されている。
In recent years, an electricity storage device called a hybrid capacitor, which combines the electricity storage principles of a lithium ion secondary battery and an electric double layer capacitor, has attracted attention.
As such a hybrid capacitor, a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions is previously occluded and supported (hereinafter also referred to as “dope”) by a chemical method or an electrochemical method so that a negative electrode potential is obtained. An electricity storage device that can obtain a high energy density by lowering has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In addition, an electricity storage device (see, for example, Patent Document 3) having a high capacity by specifying the ratio of the positive electrode active material and the negative electrode active material so that the positive electrode potential is 2 V or less by short-circuiting the positive electrode and the negative electrode, The cell capacity when discharged to half the voltage from the state of a was set to a [mAh], and the capacity when the charged negative electrode was discharged to 1.5 V [Li / Li + ] was set to a complete negative electrode capacity b [mAh]. In some cases, an organic electrolyte capacitor (see, for example, Patent Document 4) in which the ratio between the positive electrode active material and the negative electrode active material is defined so as to satisfy 0.05 ≦ a / b ≦ 0.3 to achieve high output. Proposed.

しかしながら、上述のハイブリッドキャパシタは高出力化が図られることが期待されるものの、負極電位が予め低く設定されているために、過放電を繰り返して正極電位が例えば2V以下と低くなってしまった場合に、正極の表面において電解液が還元分解されてガスが発生する、という問題があった。
このように、高出力化が図られながらセル電圧が0Vになるまで放電することができて安全性が確保された蓄電デバイスは、実用化が困難とされているのが現状である。
However, although the above-described hybrid capacitor is expected to increase the output, the negative electrode potential is set to be low in advance, so that overdischarge is repeated and the positive electrode potential is lowered to 2 V or less, for example. In addition, there is a problem in that the electrolyte solution is reduced and decomposed on the surface of the positive electrode to generate gas.
As described above, it is currently difficult to put into practical use an electricity storage device that can be discharged until the cell voltage reaches 0 V while achieving high output, and ensures safety.

特開平8−107048号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-1007048 特許第4015993号公報Japanese Patent No. 4015993 特開2006−286919号公報JP 2006-286919 A 国際公開WO2005/031773号パンフレットInternational Publication WO2005 / 031773 Pamphlet

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、高いエネルギー密度が得られながら、過放電を繰り返した場合にも電解液の分解によるガスの発生が有効に抑止されることによって高い耐久性および安全性が得られる蓄電デバイスを提供することにある。   The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to effectively suppress the generation of gas due to the decomposition of the electrolytic solution even when repeated overdischarge is performed while obtaining a high energy density. It is an object of the present invention to provide an electricity storage device that can achieve high durability and safety.

本発明の蓄電デバイスは、正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、セパレータを介して交互に積層されて構成された電極ユニットと、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液よりなる電解液とを備えた蓄電デバイスであって、
当該蓄電デバイスの満充電の状態から、満充電の電圧の半分の電圧まで0.75〜1.25時間かけて放電したときの容量をセル容量a(mAh)、当該蓄電デバイスの満充電の状態の負極を、負極電位が1.5V(Li/Li+ )になるまで放電させたときの容量を完全負極容量b(mAh)としたとき、0.8≦a/b≦1.0を満たすことを特徴とする。
The electricity storage device of the present invention is configured by alternately stacking a positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on a positive electrode current collector and a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on a negative electrode current collector through separators. An electricity storage device comprising the electrode unit and an electrolyte solution comprising an aprotic organic solvent electrolyte solution of a lithium salt,
The capacity when discharging from the fully charged state of the electricity storage device to half the full charge voltage over 0.75 to 1.25 hours is the cell capacity a (mAh), and the state of the electricity storage device is fully charged When the capacity when the negative electrode is discharged until the negative electrode potential becomes 1.5 V (Li / Li + ) is defined as the complete negative electrode capacity b (mAh), 0.8 ≦ a / b ≦ 1.0 is satisfied. It is characterized by that.

本発明の蓄電デバイスにおいては、前記負極を0Vにて12時間にわたって定電流−定電圧充電(CCCV充電)したときの容量を総負極充電容量c(mAh)としたとき、0.2≦b/c≦0.9を満たすことが好ましい。   In the electricity storage device of the present invention, when the capacity when the negative electrode is constant current-constant voltage charged (CCCV charge) at 0 V for 12 hours is defined as the total negative electrode charge capacity c (mAh), 0.2 ≦ b / It is preferable to satisfy c ≦ 0.9.

本発明の蓄電デバイスにおいては、前記負極活物質層が、黒鉛、難黒鉛化炭素、黒鉛系複合粒子、および、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子および炭素原子の原子数比(水素原子/炭素原子)が0.50〜0.05であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体から選ばれる少なくとも一つからなる負極活物質を含有することが好ましい。   In the electricity storage device of the present invention, the negative electrode active material layer is a heat-treated product of graphite, non-graphitizable carbon, graphite-based composite particles, and aromatic condensation polymer, and the atomic ratio of hydrogen atoms and carbon atoms ( It is preferable that the negative electrode active material which consists of at least 1 chosen from the polyacene type organic semiconductor which has a polyacene type | system | group skeleton structure whose hydrogen atom / carbon atom) is 0.50-0.05 is contained.

本発明の蓄電デバイスにおいては、前記正極集電体および/または負極集電体が、貫通孔を有していることが好ましい。   In the electricity storage device of the present invention, it is preferable that the positive electrode current collector and / or the negative electrode current collector have a through hole.

本発明の蓄電デバイスにおいては、前記負極活物質層が、リチウムイオンおよび/またはアニオンを可逆的に担持することができる負極活物質を含有することが好ましい。   In the electricity storage device of the present invention, the negative electrode active material layer preferably contains a negative electrode active material capable of reversibly carrying lithium ions and / or anions.

本発明の蓄電デバイスにおいては、前記電極ユニットが、積層型または捲回型であることが好ましい。   In the electricity storage device of the present invention, the electrode unit is preferably a stacked type or a wound type.

本発明の蓄電デバイスにおいては、リチウムイオンキャパシタとして構成されていることが好ましい。   The electricity storage device of the present invention is preferably configured as a lithium ion capacitor.

本発明の蓄電デバイスにおいては、前記正極集電体に電気的に接続された正極端子と前記負極集電体に電気的に接続された負極端子とを有し、
前記正極端子と前記負極端子とを5〜500Ωの抵抗を介して接続して短絡させることが好ましい。
In the electricity storage device of the present invention, it has a positive electrode terminal electrically connected to the positive electrode current collector and a negative electrode terminal electrically connected to the negative electrode current collector,
It is preferable that the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are connected to each other through a resistor of 5 to 500Ω and short-circuited.

本発明の蓄電デバイスにおいては、完全負極容量bに対するセル容量aの割合a/bが特定の範囲に規定されて構成されている。従って、高いエネルギー密度が得られながら、セル電圧が0Vになるまで過放電を繰り返した場合にもガスの発生が有効に抑止されることによって高い耐久性および安全性が得られる。   In the electricity storage device of the present invention, the ratio a / b of the cell capacity a to the complete negative electrode capacity b is defined within a specific range. Therefore, high durability and safety can be obtained by effectively suppressing the generation of gas even when overdischarge is repeated until the cell voltage reaches 0 V while high energy density is obtained.

本発明の蓄電デバイスとして、以下、リチウムイオンキャパシタを具体例に挙げて説明する。
本発明に係るリチウムイオンキャパシタは、基本的に、正極と負極とを、セパレータを介して交互に積層あるいは捲回させた電極ユニットを外装容器内に有する。外装容器は、円筒型、角型、ラミネート型等の外装容器を適宜使用することができ、特に限定されない。
本発明に係るリチウムイオンキャパシタにおいて、「正極」とは、放電の際に電流が流出し、充電の際に電流が流入する側の極を意味し、「負極」とは、放電の際に電流が流入し、充電の際に電流が流出する側の極を意味する。
Hereinafter, a lithium ion capacitor will be described as a specific example as an electricity storage device of the present invention.
The lithium ion capacitor according to the present invention basically has an electrode unit in which the positive electrode and the negative electrode are alternately stacked or wound via a separator in the outer container. As the outer container, a cylindrical container, a rectangular container, a laminate container, or the like can be appropriately used, and is not particularly limited.
In the lithium ion capacitor according to the present invention, the “positive electrode” means the electrode on the side where current flows out during discharge and the current flows in during charging, and the “negative electrode” refers to the current flowing during discharge. Means the pole on the side where current flows in and current flows out during charging.

本明細書において、「ドープ」とは、吸蔵、吸着または挿入を意味し、広く、正極活物質にリチウムイオンおよびアニオンの少なくとも一方が入る現象、あるいはまた、負極活物質にリチウムイオンが入る現象をいう。また、「脱ドープ」とは、脱離、放出をも意味し、正極活物質からリチウムイオンもしくはアニオンが脱離する現象、または負極活物質からリチウムイオンが脱離する現象をいう。   In this specification, “dope” means occlusion, adsorption or insertion, and broadly refers to a phenomenon in which at least one of lithium ions and anions enters the positive electrode active material, or a phenomenon in which lithium ions enter the negative electrode active material. Say. “De-doping” also means desorption and release, and refers to a phenomenon in which lithium ions or anions are desorbed from the positive electrode active material, or a phenomenon in which lithium ions are desorbed from the negative electrode active material.

負極および正極の少なくとも一方にリチウムイオンを予めドープする方法としては、例えば、金属リチウム等をリチウム極としてキャパシタセル内に配置し、負極および正極の少なくとも一方とリチウム極との電気化学的接触によって、リチウムイオンをドープさせる方法が用いられる。   As a method of pre-doping lithium ions in at least one of the negative electrode and the positive electrode, for example, metallic lithium or the like is placed in the capacitor cell as a lithium electrode, A method of doping lithium ions is used.

本発明に係るリチウムイオンキャパシタでは、リチウム極をセル中に局所的に配置して電気化学的接触させることによっても、負極および正極の少なくとも一方にリチウムイオンを均一にドープすることができる。   In the lithium ion capacitor according to the present invention, it is possible to uniformly dope lithium ions into at least one of the negative electrode and the positive electrode also by locally disposing the lithium electrode in the cell and bringing it into electrochemical contact.

本発明に係るリチウムイオンキャパシタは、例えば、正極集電体に正極活物質層を形成した正極、第1のセパレータ、負極集電体に負極活物質層を形成した負極、第2のセパレータの順に捲回または積層させ、正極と接触しないように第1のセパレータの余剰部に少なくとも1つのリチウム極を配置し、負極集電体とリチウム極を短絡させて、電極ユニットを構成する。角型、円筒型またはラミネート状の外装容器に電極ユニットを封入した後、電解液を充填させることで、リチウム極からのリチウムイオンのドープが開始され、負極活物質層中にリチウムイオンをドープすることができる。これにより、リチウムイオンキャパシタを構成する。   The lithium ion capacitor according to the present invention includes, for example, a positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on a positive electrode current collector, a first separator, a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on a negative electrode current collector, and a second separator in this order. The electrode unit is configured by winding or laminating, arranging at least one lithium electrode in the surplus portion of the first separator so as not to contact the positive electrode, and short-circuiting the negative electrode current collector and the lithium electrode. After the electrode unit is sealed in a rectangular, cylindrical or laminated outer container, the electrolyte is filled to start doping of lithium ions from the lithium electrode, and the negative electrode active material layer is doped with lithium ions be able to. This constitutes a lithium ion capacitor.

そして、本発明に係るリチウムイオンキャパシタは、当該リチウムイオンキャパシタの満充電の状態から、満充電の電圧の半分の電圧まで0.75〜1.25時間かけて放電したときの容量をセル容量a(mAh)、当該リチウムイオンキャパシタの満充電の状態の負極を、負極電位が1.5V(Li/Li+ )になるまで放電させたときの容量を完全負極容量b(mAh)としたとき、0.8≦a/b≦1.0を満たすという特徴を有している。
完全負極容量bに対するセル容量aの割合a/bが0.8以上であることにより、セル電圧が0Vになるまで放電された場合であっても、ガスの発生が抑止されてリチウムイオンキャパシタに高い安全性が得られる。一方、a/bが0.8未満である場合は、セル電圧が0Vになるまで放電された場合にガスが発生して内部抵抗が上昇するため、リチウムイオンキャパシタに高い安全性が得られない。なお、リチウムイオンキャパシタの設計上、a/bが1.0を超えることはない。
In the lithium ion capacitor according to the present invention, the capacity when the lithium ion capacitor is discharged over a period of 0.75 to 1.25 hours from the fully charged state to the half voltage of the fully charged voltage is the cell capacity a. (MAh) When the fully charged negative electrode of the lithium ion capacitor is discharged until the negative electrode potential becomes 1.5 V (Li / Li + ), the capacity is defined as a complete negative electrode capacity b (mAh). It has the characteristic of satisfying 0.8 ≦ a / b ≦ 1.0.
Since the ratio a / b of the cell capacity a to the complete negative electrode capacity b is 0.8 or more, even when the cell voltage is discharged to 0 V, the generation of gas is suppressed and the lithium ion capacitor is formed. High safety is obtained. On the other hand, when a / b is less than 0.8, gas is generated when the cell voltage is discharged until it reaches 0 V, and the internal resistance increases, so that high safety cannot be obtained for the lithium ion capacitor. . In the design of the lithium ion capacitor, a / b does not exceed 1.0.

セル容量aは、負極活物質の質量に対する正極活物質の質量を調整することによって制御することができる。具体的には、例えば負極を構成する負極活物質層の厚みが一定である場合には、正極の厚みすなわち正極活物質層の厚みを大きくするほど、セル容量aを大きくすることができる。   The cell capacity a can be controlled by adjusting the mass of the positive electrode active material relative to the mass of the negative electrode active material. Specifically, for example, when the thickness of the negative electrode active material layer constituting the negative electrode is constant, the cell capacity a can be increased as the thickness of the positive electrode, that is, the thickness of the positive electrode active material layer is increased.

セル容量aは、例えば400〜800mAhであることが好ましい。   The cell capacity a is preferably 400 to 800 mAh, for example.

〔セル容量aの測定方法〕
セル容量aは、満充電の状態から、満充電の電圧の半分の電圧まで放電するときの放電時間が0.75〜1.25時間となる電流値(以下、「電流値α」という。)で放電させることによって測定される。具体的には、まず、リチウムイオンキャパシタを、電流値αの定電流にてセル電圧が満充電に係る設定電圧になるまで充電した後、当該設定電圧の定電圧を印加する定電流−定電圧充電(CCCV充電)を30分間行って満充電の状態にする。次いで、この状態から、電流値αの定電流にて、設定電圧の半分の電圧になるまで放電し、この放電したときに測定される容量が、セル容量aとされる。この際、放電に要する時間は0.75〜1.25時間となる。
[Measurement method of cell capacity a]
The cell capacity a is a current value (hereinafter referred to as “current value α”) at which the discharge time is 0.75 to 1.25 hours when discharging from a fully charged state to a voltage half the fully charged voltage. Measured by discharging with. Specifically, first, a lithium ion capacitor is charged at a constant current having a current value α until the cell voltage reaches a set voltage related to full charge, and then a constant current-constant voltage in which the constant voltage of the set voltage is applied. Charging (CCCV charging) is performed for 30 minutes to reach a fully charged state. Next, the battery is discharged from this state at a constant current of a current value α until it becomes half the set voltage, and the capacity measured when this discharge is made the cell capacity a. At this time, the time required for the discharge is 0.75 to 1.25 hours.

一例を挙げると、例えばセル容量が100mAh程度と想定されるリチウムイオンキャパシタの場合、100mA(電流値α)の定電流にてセル電圧が3.8Vになるまで充電した後、3.8Vの定電圧を印加する定電流−定電圧充電(CCCV充電)を30分間行って満充電の状態にし、次いで、この状態から100mA(電流値α)の定電流にてセル電圧が1.9Vになるまで放電することにより、セル容量aを測定することができる。この際の放電に要する時間は約1時間となる。仮に1000mAの定電流にて放電した場合、セルの内部抵抗にもよるが、放電時間が約6分間以下となり、0.75時間を大きく下回るため、当該リチウムイオンキャパシタが有している正確なセル容量aを測定することはできない。   For example, in the case of a lithium ion capacitor assumed to have a cell capacity of about 100 mAh, for example, after charging until the cell voltage reaches 3.8 V at a constant current of 100 mA (current value α), a constant voltage of 3.8 V is obtained. A constant current-constant voltage charge (CCCV charge) for applying a voltage is performed for 30 minutes until a fully charged state is reached, and then the cell voltage reaches 1.9 V at a constant current of 100 mA (current value α) from this state. The cell capacity a can be measured by discharging. The time required for the discharge at this time is about 1 hour. If it is discharged at a constant current of 1000 mA, it depends on the internal resistance of the cell, but the discharge time is about 6 minutes or less, which is much less than 0.75 hours. The capacity a cannot be measured.

完全負極容量bは、負極を構成する負極活物質にドープされるリチウムイオンの量を調整することによって制御することができる。具体的には、例えばリチウム極の厚みを大きくするほど、完全負極容量bを大きくすることができる。   The complete negative electrode capacity b can be controlled by adjusting the amount of lithium ions doped in the negative electrode active material constituting the negative electrode. Specifically, for example, as the thickness of the lithium electrode is increased, the complete negative electrode capacity b can be increased.

完全負極容量bは、例えば400〜1,000mAhであることが好ましい。   The complete negative electrode capacity b is preferably 400 to 1,000 mAh, for example.

〔完全負極容量bの測定方法〕
リチウムイオンキャパシタの完全負極容量bは、満充電状態の当該リチウムイオンキャパシタにおける各負極に係る下記測定によって得られる負極容量の合計である。
完全負極容量bは、まず、リチウムイオンキャパシタを、電流値αの定電流にてセル電圧が設定電圧になるまで充電した後、設定電圧の定電圧を印加する定電流−定電圧充電(CCCV充電)を30分間行って満充電の状態にする。次いで、この満充電させたリチウムイオンキャパシタを、アルゴンボックス内にて正極と負極が短絡しないように分解して負極を取り出し、この負極を作用極とし、対極および参照極にリチウム金属板からなる電極板を各々用いて負極容量測定用の3極セルを組み立て、これを電流値βの定電流にて負極電位が1.5Vになるまで放電してその負極容量を測定することにより、完全負極容量bが得られる。
ここに、電流値βは、満充電状態の当該リチウムイオンキャパシタの電圧の半分の電圧まで放電するときの放電時間が0.75〜1.25時間となる電流にて、負極容量測定用の3極セルに用いた当該負極を放電させる際の電流値である。リチウムイオンキャパシタを構成する負極が1つのみである場合は電流値βは電流値αと同じ値となり、リチウムイオンキャパシタを構成する負極が複数であり、かつ、各負極が同一の構成を有する場合は電流値βは電流値αを負極の数で除した値となる。
リチウムイオンキャパシタに3つ以上の負極が含有されている場合は、負極容量測定用の3極セルを作製するための負極としては、最外部に位置される負極以外の負極を選択して取り出すことが必要とされる。そして、リチウムイオンキャパシタに2つ以上の負極が含有され、かつ、各負極が同一の構成を有する場合は、完全負極容量bは、負極容量測定用の3極セルにおいて測定された負極容量に、当該リチウムイオンキャパシタに含有される負極数を掛けることにより、求められる。
[Measurement method of complete negative electrode capacity b]
The complete negative electrode capacity b of the lithium ion capacitor is the total of the negative electrode capacities obtained by the following measurements for each negative electrode in the fully charged lithium ion capacitor.
The complete negative electrode capacity b is a constant current-constant voltage charge (CCCV charge) in which a lithium ion capacitor is charged at a constant current of a current value α until the cell voltage reaches a set voltage, and then a constant voltage of the set voltage is applied. ) For 30 minutes until fully charged. Next, the fully charged lithium ion capacitor is decomposed in an argon box so that the positive electrode and the negative electrode are not short-circuited, and the negative electrode is taken out. The negative electrode is used as a working electrode, and the counter electrode and the reference electrode are electrodes made of a lithium metal plate. A three-electrode cell for negative electrode capacity measurement is assembled using each plate, and the negative electrode capacity is measured by discharging the negative electrode potential at a constant current of β until the negative electrode potential becomes 1.5 V. b is obtained.
Here, the current value β is a current at which the discharge time is 0.75 to 1.25 hours when discharging to half the voltage of the lithium ion capacitor in a fully charged state. It is the electric current value at the time of discharging the said negative electrode used for the polar cell. When there is only one negative electrode constituting the lithium ion capacitor, the current value β is the same as the current value α, there are a plurality of negative electrodes constituting the lithium ion capacitor, and each negative electrode has the same configuration Is a value obtained by dividing the current value α by the number of negative electrodes.
When three or more negative electrodes are contained in the lithium ion capacitor, a negative electrode other than the negative electrode located at the outermost part is selected and taken out as a negative electrode for producing a three-electrode cell for measuring the negative electrode capacity. Is needed. When two or more negative electrodes are contained in the lithium ion capacitor and each negative electrode has the same configuration, the complete negative electrode capacity b is the negative electrode capacity measured in the three-electrode cell for measuring the negative electrode capacity, It is obtained by multiplying the number of negative electrodes contained in the lithium ion capacitor.

一例を挙げると、例えば100mAhのセル容量を有し、同一の構成の5枚の負極を有するリチウムイオンキャパシタの場合、100mA(電流値α)の定電流にてセル電圧が3.8Vになるまで充電した後、3.8Vの定電圧を印加する定電流−定電圧充電(CCCV充電)を30分間行って満充電の状態にし、次いで、この満充電させたリチウムイオンキャパシタを、アルゴンボックス内にて正極と負極が短絡しないように分解して最内部に位置される負極を取り出し、この負極を作用極とし、対極および参照極にリチウム金属板からなる電極板を各々用いて負極容量測定用の3極セルを組み立て、これを20mA(電流値β)の定電流にて負極電位が1.5Vになるまで放電してその負極容量を測定し、この値を5倍することにより、完全負極容量bを得ることができる。   For example, in the case of a lithium ion capacitor having a cell capacity of 100 mAh and having five negative electrodes of the same configuration, the cell voltage becomes 3.8 V at a constant current of 100 mA (current value α). After charging, constant current-constant voltage charging (CCCV charging) for applying a constant voltage of 3.8 V is performed for 30 minutes until it is fully charged, and then this fully charged lithium ion capacitor is placed in an argon box. Disassemble the positive electrode and the negative electrode so that they do not short-circuit, take out the negative electrode located at the innermost part, use this negative electrode as the working electrode, and use an electrode plate made of a lithium metal plate for the counter electrode and the reference electrode, respectively. A three-electrode cell was assembled, and this was discharged at a constant current of 20 mA (current value β) until the negative electrode potential became 1.5 V. The negative electrode capacity was measured, and this value was multiplied by five to complete. The total negative electrode capacity b can be obtained.

また、本発明に係るリチウムイオンキャパシタにおける負極は、負極を0Vにて12時間にわたって定電流−定電圧(CCCV)充電したときの容量を総負極充電容量c(mAh)としたとき、0.2≦b/c≦0.9を満たすことが好ましい。
総負極充電容量cに対する完全負極容量bの割合b/cが上記の範囲にあることにより、リチウムイオンキャパシタに高い容量維持率が得られて高い耐久性が得られる。一方、b/cが0.2未満の場合、または、0.9を超える場合は、リチウムイオンキャパシタに高い耐久性が得られない。
Further, the negative electrode in the lithium ion capacitor according to the present invention has a total negative electrode charge capacity c (mAh) of 0.28 when the negative electrode is charged at a constant current-constant voltage (CCCV) for 12 hours at 0 V. It is preferable to satisfy ≦ b / c ≦ 0.9.
When the ratio b / c of the complete negative electrode capacity b to the total negative electrode charge capacity c is in the above range, a high capacity retention rate is obtained for the lithium ion capacitor and high durability is obtained. On the other hand, if b / c is less than 0.2 or exceeds 0.9, high durability cannot be obtained for the lithium ion capacitor.

総負極充電容量cは、負極に含有させる負極活物質の種類および質量を調整することによって制御することができる。具体的には、例えば負極活物質の質量を大きくするほど、総負極充電容量cを大きくすることができる。例えば、負極活物質として黒鉛とポリアセン系有機半導体(PAS)とを同じ重量で比較すると、PASを用いた場合の方が総負極充電容量cは大きくなる。   The total negative electrode charge capacity c can be controlled by adjusting the type and mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode. Specifically, for example, the total negative electrode charge capacity c can be increased as the mass of the negative electrode active material is increased. For example, when graphite and polyacene organic semiconductor (PAS) are compared with the same weight as the negative electrode active material, the total negative electrode charge capacity c becomes larger when PAS is used.

総負極充電容量cは、例えば400〜5,000mAhであることが好ましい。   The total negative electrode charging capacity c is preferably 400 to 5,000 mAh, for example.

〔総負極充電容量cの測定方法〕
リチウムイオンキャパシタの総負極充電容量cは、当該リチウムイオンキャパシタを構成する各負極に係る下記測定によって得られる負極容量の合計である。
総負極充電容量cは、具体的には、まず、完全負極容量bを測定するための負極容量測定用の3極セルを、電流値βの定電流にて負極電位が0Vになるまで充電して、0Vの定電圧を印加する定電流−定電圧充電(CCCV充電)を12時間行い、このときの負極容量を測定することにより、総負極充電容量cが得られる。
リチウムイオンキャパシタに複数の負極が含有されており、かつ、各負極が同一の構成を有する場合は、総負極充電容量cは、負極容量測定用の3極セルにおいて測定された負極容量に、当該リチウムイオンキャパシタに含有される負極数を掛けることにより、求められる。
[Measurement method of total negative electrode charge capacity c]
The total negative electrode charge capacity c of the lithium ion capacitor is the total of the negative electrode capacities obtained by the following measurement relating to the respective negative electrodes constituting the lithium ion capacitor.
Specifically, the total negative electrode charge capacity c is first charged by charging a negative electrode capacity measurement tripolar cell for measuring the complete negative electrode capacity b until the negative electrode potential becomes 0 V at a constant current of β. Then, constant current-constant voltage charging (CCCV charging) for applying a constant voltage of 0 V is performed for 12 hours, and the negative electrode capacity at this time is measured, whereby the total negative electrode charging capacity c is obtained.
When a plurality of negative electrodes are contained in the lithium ion capacitor and each negative electrode has the same configuration, the total negative electrode charge capacity c is the negative electrode capacity measured in the three-electrode cell for negative electrode capacity measurement. It is obtained by multiplying the number of negative electrodes contained in the lithium ion capacitor.

また、本発明に係るリチウムイオンキャパシタにおいては、セル電圧を0Vにする際に、正極集電体に電気的に接続された正極端子と、負極集電体に電気的に接続された負極端子とを、5〜500Ωの抵抗を介して接続して短絡させることが好ましい。このようにすることによって、高い安全性で、簡便かつ迅速にセル電圧を0Vにすることができる。正極端子と負極端子とを500Ωを超える抵抗を介して接続した場合は、セル電圧が0Vに到達するまでに多くの時間を必要とする。また、5Ωを下回る抵抗を介して接続した場合は、短絡時に大電流が発生するため危険である。   In the lithium ion capacitor according to the present invention, when the cell voltage is set to 0 V, a positive electrode terminal electrically connected to the positive electrode current collector, and a negative electrode terminal electrically connected to the negative electrode current collector Are preferably connected and short-circuited via a resistor of 5 to 500Ω. By doing so, the cell voltage can be set to 0 V simply and quickly with high safety. When the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are connected via a resistance exceeding 500Ω, a long time is required until the cell voltage reaches 0V. In addition, it is dangerous to connect via a resistance lower than 5Ω because a large current is generated at the time of short circuit.

以下に、本発明に係るリチウムイオンキャパシタを構成する、各構成要件について説明する。   Below, each component which comprises the lithium ion capacitor which concerns on this invention is demonstrated.

〔集電体〕
正極および負極には、それぞれ電気を受配電する正極集電体および負極集電体が備えられている。このような正極集電体および負極集電体としては、貫通孔が形成された集電体を用いることが好ましい。正極集電体および負極集電体における貫通孔の形態、数等は特に限定されず、正極および負極の少なくとも一方に対向して配置されたリチウム極から電気化学的に供給されるリチウムイオンおよび電解液中のリチウムイオンが各電極集電体に遮断されることなく、電極の表裏間を移動できるように設定することができる。
[Current collector]
The positive electrode and the negative electrode are respectively provided with a positive electrode current collector and a negative electrode current collector that receive and distribute electricity. As such a positive electrode current collector and a negative electrode current collector, it is preferable to use a current collector in which through holes are formed. The form and number of through holes in the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are not particularly limited, and lithium ions and electrolysis supplied electrochemically from a lithium electrode arranged to face at least one of the positive electrode and the negative electrode It can set so that the lithium ion in a liquid can move between the front and back of an electrode, without interrupted | blocked by each electrode electrical power collector.

〔正極集電体〕
正極集電体としては、貫通孔を有する多孔質集電体を用いることができる。
貫通孔を有する正極集電体としては、例えば機械的な打ち込みによって裏表面を貫通する貫通孔が形成されたエキスパンドメタルやパンチングメタル、CO2 レーザー、YAGレーザーまたはUVレーザーなどによるレーザー加工によって裏表面を貫通する貫通孔が形成された集電体を用いることができる。
[Positive electrode current collector]
As the positive electrode current collector, a porous current collector having through holes can be used.
As the positive electrode current collector having a through hole, for example, the back surface is obtained by laser processing such as expanded metal, punching metal, CO 2 laser, YAG laser or UV laser in which a through hole penetrating the back surface is formed by mechanical implantation. It is possible to use a current collector in which a through-hole penetrating through is formed.

正極集電体の材質としては、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができ、特にアルミニウムが好ましい。また、正極集電体の厚みは特に限定されないが、通常1〜50μmであればよく、5〜40μmが好ましく、10〜40μmが特に好ましい。   As the material of the positive electrode current collector, aluminum, stainless steel, or the like can be used, and aluminum is particularly preferable. Moreover, the thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited, but may be usually 1 to 50 μm, preferably 5 to 40 μm, and particularly preferably 10 to 40 μm.

正極集電体の貫通孔の気孔率(%)は、20〜50%であることが好ましく、20〜40%であることがより好ましい。ここで、正極集電体の気孔率(%)は下記式(1)により求めることができる。
式(1):気孔率(%)=〔1−(正極集電体の質量/正極集電体の真比重)/(正極集電体の見かけ体積)〕×100
The porosity (%) of the through holes of the positive electrode current collector is preferably 20 to 50%, and more preferably 20 to 40%. Here, the porosity (%) of the positive electrode current collector can be obtained by the following formula (1).
Formula (1): Porosity (%) = [1- (mass of positive electrode current collector / true specific gravity of positive electrode current collector) / (apparent volume of positive electrode current collector)] × 100

〔正極活物質〕
正極活物質としては、リチウムイオンおよびテトラフルオロボレート等の少なくとも1種のアニオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な物質が用いられ、例えば活性炭粉末が挙げられる。活性炭の比表面積は、1900m2 /g〜3000m2 /gであることが好ましく、さらに、1950m2 /g〜2800m2 /gであることが好ましい。また、活性炭の50%体積累積径(D50)は、活性炭の充填密度の観点から、2μm〜8μmが好ましく、特に2μm〜5μmが好ましい。活性炭の比表面積および50%体積累積径(D50)が前記範囲にあると、リチウムイオンキャパシタのエネルギー密度をさらに向上させることができる。ここで、50%体積累積径(D50)の値は、例えば、マイクロトラック法により求められる。
[Positive electrode active material]
As the positive electrode active material, a material capable of reversibly doping and dedoping at least one kind of anion such as lithium ion and tetrafluoroborate is used, and examples thereof include activated carbon powder. The specific surface area of the activated carbon is preferably 1900m 2 / g~3000m 2 / g, further preferably a 1950m 2 / g~2800m 2 / g. In addition, the 50% volume cumulative diameter (D50) of the activated carbon is preferably 2 μm to 8 μm, particularly preferably 2 μm to 5 μm, from the viewpoint of the packing density of the activated carbon. When the specific surface area and 50% volume cumulative diameter (D50) of the activated carbon are in the above ranges, the energy density of the lithium ion capacitor can be further improved. Here, the value of the 50% volume cumulative diameter (D50) is obtained by, for example, the microtrack method.

〔正極活物質層〕
正極活物質層は、正極集電体に、正極活物質を塗布、印刷、射出、噴霧、蒸着または圧着等により付着させることによって形成される。この正極活物質層の層厚は、片面の厚みが20〜500μmであればよく、25〜350μmであることが好ましく、25〜250μmであることがより好ましい。正極活物質層の層厚を上記範囲にすることにより、正極活物質層内を移動するイオンの拡散抵抗を小さくするとこができ、これにより、内部抵抗を下げることができる。そして、正極容量を大きくすることができることから、セル容量を大きくすることができ、その結果、リチウムイオンキャパシタの高容量化を図ることができる。
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer is formed by attaching the positive electrode active material to the positive electrode current collector by coating, printing, injection, spraying, vapor deposition, pressure bonding, or the like. The positive electrode active material layer may have a thickness of one surface of 20 to 500 μm, preferably 25 to 350 μm, and more preferably 25 to 250 μm. By setting the thickness of the positive electrode active material layer in the above range, the diffusion resistance of ions moving in the positive electrode active material layer can be reduced, and thereby the internal resistance can be lowered. Since the positive electrode capacity can be increased, the cell capacity can be increased, and as a result, the capacity of the lithium ion capacitor can be increased.

〔負極集電体〕
負極集電体としては、ステンレス鋼、銅、ニッケル等を用いることができる。負極集電体の厚みは特に限定されないが、通常1〜50μmであればよく、5〜40μmであることが好ましく、10〜30μmであることが特に好ましい。
[Negative electrode current collector]
As the negative electrode current collector, stainless steel, copper, nickel, or the like can be used. Although the thickness of a negative electrode collector is not specifically limited, Usually, what is necessary is just 1-50 micrometers, it is preferable that it is 5-40 micrometers, and it is especially preferable that it is 10-30 micrometers.

負極集電体の貫通孔の孔径は、例えば0.5〜400μmであり、0.5〜350μmであることが好ましく、1〜330μmであることが特に好ましい。
また、負極集電体の貫通孔の気孔率(%)は、20〜70%であることが好ましく、20〜60%であることがより好ましい。ここで、負極集電体の気孔率(%)は下記式(2)により求めることができる。
式(2):気孔率(%)=〔1−(負極集電体の質量/負極集電体の真比重)/(負極集電体の見かけ体積)〕×100
The hole diameter of the through-hole of the negative electrode current collector is, for example, 0.5 to 400 μm, preferably 0.5 to 350 μm, and particularly preferably 1 to 330 μm.
Further, the porosity (%) of the through holes of the negative electrode current collector is preferably 20 to 70%, and more preferably 20 to 60%. Here, the porosity (%) of the negative electrode current collector can be obtained by the following formula (2).
Formula (2): Porosity (%) = [1- (Mass of negative electrode current collector / true specific gravity of negative electrode current collector) / (apparent volume of negative electrode current collector)] × 100

〔負極活物質〕
負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能である物質のうち、黒鉛系粒子が用いられる。具体的には、黒鉛、難黒鉛化炭素、天然黒鉛よりなる芯粒子の表面がタールもしくはピッチ由来の黒鉛化物質によって被覆されてなる黒鉛系複合粒子、並びに、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子および炭素原子の原子数比(水素原子/炭素原子)が0.50〜0.05であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体(PAS)から選ばれる少なくとも一つを用いることが好ましい。PASにおいて、水素原子および炭素原子の原子数比が0.50を超える場合は、当該PASの電子伝導性が低くなるため、セルの内部抵抗が低くなるおそれがある。一方、0.05を下回る場合は、単位重量当たりの容量が低下するため、セルのエネルギー密度が低下するおそれがある。
ここで、芳香族系縮合ポリマーとは、芳香族炭化水素化合物とアルデヒド類との縮合物をいう。芳香族炭化水素化合物としては、例えばフェノール、クレゾール、キシレノール等が挙げられ、また、アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール等が挙げられる。
[Negative electrode active material]
As the negative electrode active material, graphite-based particles are used among materials that can be reversibly doped and dedoped with lithium ions. Specifically, graphite-based composite particles in which the surface of core particles made of graphite, non-graphitizable carbon, or natural graphite is coated with a graphitized substance derived from tar or pitch, and a heat-treated product of an aromatic condensation polymer. And at least one selected from polyacene-based organic semiconductors (PAS) having a polyacene-based skeleton structure in which the number ratio of hydrogen atoms to carbon atoms (hydrogen atom / carbon atom) is 0.50 to 0.05. Is preferred. In PAS, when the atomic ratio of hydrogen atoms to carbon atoms exceeds 0.50, the electronic conductivity of the PAS is lowered, and thus the internal resistance of the cell may be lowered. On the other hand, if it is less than 0.05, the capacity per unit weight is lowered, and therefore the energy density of the cell may be lowered.
Here, the aromatic condensation polymer refers to a condensate of an aromatic hydrocarbon compound and aldehydes. Examples of the aromatic hydrocarbon compound include phenol, cresol, and xylenol, and examples of the aldehyde include formaldehyde, acetaldehyde, and furfural.

負極活物質としては、その粒度は、出力向上の点から50%体積累積径(D50)が1.0〜10μmの範囲にある黒鉛系粒子を用いることが好ましく、50%体積累積径(D50)が2〜5μmの範囲にある黒鉛系粒子がより好ましい。50%体積累積径(D50)が1.0μm未満の黒鉛系粒子は、その製造が困難であり、また充電時にガスが発生するなどして耐久性が低下するおそれがある。一方、50%体積累積径(D50)が10μmを超える黒鉛系粒子では、内部抵抗が充分に小さいリチウムイオンキャパシタを得ることが困難となる。また、負極活物質は、比表面積が0.1〜200m2 /gであることが好ましく、より好ましくは0.5〜50m2 /gである。負極活物質の比表面積が0.1m2 /g未満である場合には、得られるリチウムイオンキャパシタの抵抗が高くなり、一方、負極活物質の比表面積が200m2 /gを超える場合には、得られるリチウムイオンキャパシタの充電時の不可逆容量が高くなり、充電時にガスが発生するなどして耐久性が低下するおそれがある。
以上において、黒鉛系粒子の50%体積累積径(D50)は、例えば、マイクロトラック法により求められる値である。
As the negative electrode active material, it is preferable to use graphite-based particles having a 50% volume cumulative diameter (D50) in the range of 1.0 to 10 μm from the viewpoint of improving output, and 50% volume cumulative diameter (D50). Is more preferable in the range of 2 to 5 μm. Graphite-based particles having a 50% volume cumulative diameter (D50) of less than 1.0 μm are difficult to produce, and the durability may be reduced due to gas generation during charging. On the other hand, with graphite-based particles having a 50% volume cumulative diameter (D50) exceeding 10 μm, it is difficult to obtain a lithium ion capacitor having a sufficiently low internal resistance. Moreover, the negative electrode active material preferably has a specific surface area of 0.1~200m 2 / g, more preferably 0.5~50m 2 / g. When the specific surface area of the negative electrode active material is less than 0.1 m 2 / g, the resistance of the obtained lithium ion capacitor is increased, while when the specific surface area of the negative electrode active material exceeds 200 m 2 / g, The irreversible capacity at the time of charging of the obtained lithium ion capacitor becomes high, and there is a possibility that durability may be lowered due to generation of gas at the time of charging.
In the above, the 50% volume cumulative diameter (D50) of the graphite-based particles is a value determined by, for example, the microtrack method.

〔負極活物質層〕
負極活物質層は、負極集電体に、負極活物質を塗布、印刷、射出、噴霧、蒸着または圧着等により付着させることによって形成される。この負極活物質層の層厚は、正極活物質層の質量とのバランスによって好ましい範囲は変わるが、片面の厚みが10〜80μmであればよく、10〜65μmであることが好ましく、10〜50μmであることがより好ましい。負極活物質層の層厚を上記範囲にすることにより、必要な負極容量を確保することができ、かつ、負極活物質層内を移動するイオンの拡散抵抗を小さくすることができ、これにより、内部抵抗を下げることができる。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer is formed by adhering the negative electrode active material to the negative electrode current collector by coating, printing, injection, spraying, vapor deposition, pressure bonding, or the like. The preferred range of the thickness of the negative electrode active material layer varies depending on the balance with the mass of the positive electrode active material layer, but the thickness on one side may be 10 to 80 μm, preferably 10 to 65 μm, and preferably 10 to 50 μm. It is more preferable that By making the layer thickness of the negative electrode active material layer in the above range, the required negative electrode capacity can be secured, and the diffusion resistance of ions moving in the negative electrode active material layer can be reduced. The internal resistance can be lowered.

負極にドープされるリチウムイオンの量は、蓄電デバイスに求められる静電容量、内部抵抗や耐久性を考慮して定められる。特に、セル容量a、完全負極容量b、総負極充電容量cを所定の範囲とするためには、例えば100〜800mAhであることが好ましい。   The amount of lithium ions doped into the negative electrode is determined in consideration of the capacitance, internal resistance and durability required for the electricity storage device. In particular, in order to set the cell capacity a, the complete negative electrode capacity b, and the total negative electrode charge capacity c within a predetermined range, for example, 100 to 800 mAh is preferable.

〔バインダ〕
上記のような正極活物質層を有する正極および負極活物質層を有する負極の作製は、通常用いられる既知の方法によって行うことができる。
例えば、各電極(正極または負極)は、各活物質粉末(正極活物質または負極活物質)と、バインダと、必要に応じて、導電材、カルボキシメチルセルロース(CMC)等の増粘剤とを、水または有機溶媒に加えて混合し、得られるスラリーを集電体に塗布する方法、あるいは当該スラリーをシート状に成形して集電体に貼付することにより、作製することができる。
[Binder]
The positive electrode having the positive electrode active material layer and the negative electrode having the negative electrode active material layer as described above can be produced by a known method that is usually used.
For example, each electrode (positive electrode or negative electrode) includes each active material powder (positive electrode active material or negative electrode active material), a binder, and, if necessary, a conductive material, a thickener such as carboxymethyl cellulose (CMC), The slurry can be produced by mixing with water or an organic solvent and applying the resulting slurry to a current collector, or by forming the slurry into a sheet and sticking it to the current collector.

上記の各電極の作製において、バインダとしては、例えば、SBR等のゴム系バインダ、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等をアクリル系樹脂でシード重合させた含フッ素系樹脂、アクリル系樹脂等を用いることができる。
また、導電材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、金属粉末等が挙げられる。
バインダおよび導電材の各々の添加量は、用いる活物質の電気伝導度、作製される電極形状等によっても異なるが、いずれも、通常、活物質に対して2〜20質量%であることが好ましい。
In the production of each of the above electrodes, as the binder, for example, a rubber-based binder such as SBR, a fluorine-containing resin obtained by seed polymerization of polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or the like with an acrylic resin, an acrylic resin, or the like is used. Can be used.
Examples of the conductive material include acetylene black, ketjen black, graphite, and metal powder.
The amount of each of the binder and the conductive material added varies depending on the electrical conductivity of the active material to be used, the shape of the electrode to be produced, and the like. .

〔セパレータ〕
本発明に係るリチウムイオンキャパシタにおけるセパレータとしては、JISP8117に準拠した方法により測定された透気度が1〜200secの範囲内にある材料を用いることができ、具体的には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロース、ポリオレフィン、セルロース/レーヨンなどから構成される不織布や微多孔質膜等の中から適宜選択して用いることができ、特にポリエチレン、ポリプロピレンまたはセルロース/レーヨン製の不織布を用いることが好ましい。
セパレータの厚みは、例えば1〜100μmであり、5〜50μmであることが好ましい。
[Separator]
As a separator in the lithium ion capacitor according to the present invention, a material having an air permeability measured by a method according to JISP8117 in a range of 1 to 200 sec can be used. Specifically, for example, polyethylene, polypropylene, A nonwoven fabric composed of polyester, cellulose, polyolefin, cellulose / rayon, or the like, or a microporous membrane can be appropriately selected and used, and it is particularly preferable to use a nonwoven fabric made of polyethylene, polypropylene, or cellulose / rayon.
The thickness of a separator is 1-100 micrometers, for example, and it is preferable that it is 5-50 micrometers.

〔電解液〕
本発明に係るリチウムイオンキャパシタにおいては、電解液として、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液が用いられる。
[Electrolyte]
In the lithium ion capacitor according to the present invention, an aprotic organic solvent electrolyte solution of a lithium salt is used as the electrolytic solution.

〔電解液の非プロトン性有機溶媒〕
電解液を構成する非プロトン性有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(以下、「EC」ともいう。)、プロピレンカーボネート(以下、「PC」ともいう。)、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」ともいう。)、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」ともいう。)、ジエチルカーボネート(以下、「DEC」ともいう。)、メチルプロピルカーボネート等の鎖状カーボネートが挙げられる。これらのうちの2種以上を混合した混合溶媒を用いてもよい。
[Aprotic organic solvent of electrolyte]
Examples of the aprotic organic solvent constituting the electrolytic solution include ethylene carbonate (hereinafter also referred to as “EC”), propylene carbonate (hereinafter also referred to as “PC”), cyclic carbonates such as butylene carbonate, and dimethyl carbonate. (Hereinafter also referred to as “DMC”), chain carbonates such as ethyl methyl carbonate (hereinafter also referred to as “EMC”), diethyl carbonate (hereinafter also referred to as “DEC”), and methylpropyl carbonate. You may use the mixed solvent which mixed 2 or more types of these.

本発明において電解液を構成する非プロトン性有機溶媒は、環状カーボネートおよび鎖状カーボネート以外の有機溶媒、例えば、γ−ブチロラクトン等の環状エステル、スルホラン等の環状スルホン、ジオキソラン等の環状エーテル、プロピオン酸エチル等の鎖状カルボン酸エステル、ジメトキシエタン等の鎖状エーテル等を含有していてもよい。   In the present invention, the aprotic organic solvent constituting the electrolytic solution is an organic solvent other than cyclic carbonate and chain carbonate, for example, cyclic ester such as γ-butyrolactone, cyclic sulfone such as sulfolane, cyclic ether such as dioxolane, propionic acid, etc. It may contain a chain carboxylic acid ester such as ethyl and a chain ether such as dimethoxyethane.

〔電解質〕
電解液における電解質のリチウム塩としては、例えば、LiClO4 、LiAsF6 、LiBF4 、LiPF6 、Li(C2 5 SO2 2 、LiN(CF3 SO2 2 等が挙げられ、特に、イオン伝導性が高く、低抵抗であることから、LiPF6 が好適に用いられる。電解液におけるリチウム塩の濃度は、低い内部抵抗が得られることから、0.1mol/L以上であることが好ましく、0.5〜1.5mol/Lであることがより好ましい。
〔Electrolytes〕
Examples of the lithium salt of the electrolyte in the electrolytic solution include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiPF 6 , Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2, etc. LiPF 6 is preferably used because of its high ion conductivity and low resistance. The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is preferably 0.1 mol / L or more, more preferably 0.5 to 1.5 mol / L, because low internal resistance is obtained.

〔リチウムイオンキャパシタの構造〕
本発明に係るリチウムイオンキャパシタ構造としては、特に、帯状の正極と負極とをセパレータを介して捲回させる捲回型、板状またはシート状の正極と負極とをセパレータを介して各3層以上積層された積層型、このように積層された構成のユニットを外装フィルム内または角型外装缶内に封入された積層型等が挙げられる。
これらのキャパシタ構造は、特開2004−266091号公報等により既知であり、それらのキャパシタと同様の構成とすることができる。
[Structure of lithium ion capacitor]
As the lithium ion capacitor structure according to the present invention, in particular, three or more layers each of a wound-type, plate-shaped or sheet-shaped positive electrode and negative electrode in which a belt-like positive electrode and a negative electrode are wound through a separator via a separator. Examples of the laminated type include a laminated type, and a laminated type in which units having such a laminated structure are enclosed in an outer film or a rectangular outer can.
These capacitor structures are known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-266091 and the like, and can be configured similarly to those capacitors.

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の実施の形態は上記の例に限定されず、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明の蓄電デバイスは、捲回型または積層型のリチウムイオンキャパシタに限定されず、電気二重層キャパシタおよびリチウムイオン二次電池、並びにその他の蓄電デバイスにも好適に適用することができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, embodiment of this invention is not limited to said example, A various change can be added.
For example, the electricity storage device of the present invention is not limited to a wound or stacked lithium ion capacitor, and can be suitably applied to an electric double layer capacitor, a lithium ion secondary battery, and other electricity storage devices.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

〔実施例1:セルの作製例1〕
(1)正極の作製
孔径が1μm、厚さが30μmのアルミニウム電解エッチング箔よりなる集電体材料の両面に、導電性塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅が100mm、塗工速度が8m/minの塗工条件により、両面合わせた塗布厚みの目標値を10μmに設定して両面塗工した後、減圧乾燥させることにより、正極集電体の表裏面に導電層を形成した。
次いで、正極集電体の表裏面に形成された導電層上に、数平均粒径D50の値が3μmの活性炭粒子(正極活物質)を含有するスラリーを、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工速度8m/minの塗工条件により、両面合わせた塗布厚み(総厚)の目標値を471μmに設定して両面塗工した後、減圧乾燥させることにより、導電層上に電極層である正極活物質層を形成した。
このようにして得られた、正極集電体の導電層および電極層が積層された部分(以下、正極について「塗工部」ともいう。)が60mm×80mm、いずれの層も形成されてない部分(以下、正極について「未塗工部」ともいう。)が60mm×15mmとなるように、60mm×95mmの大きさに切断することにより、正極集電体の両面に電極層が形成されてなる正極を作製した。集電体の厚みを含む正極の厚みは、471μmだった。
[Example 1: Cell production example 1]
(1) Production of positive electrode A conductive paint is applied to both sides of a current collector material made of aluminum electrolytic etching foil having a pore diameter of 1 μm and a thickness of 30 μm, and a coating width is set using a vertical die type double-side coating machine. Under the coating conditions of 100 mm and a coating speed of 8 m / min, the coating thickness target value on both sides is set to 10 μm, and after coating on both sides, drying is performed under reduced pressure to conduct electricity on the front and back surfaces of the positive electrode current collector. A layer was formed.
Next, a slurry containing activated carbon particles (positive electrode active material) having a number average particle diameter D50 of 3 μm on the conductive layers formed on the front and back surfaces of the positive electrode current collector is a vertical die type double-side coating machine. , And the coating thickness of 8 m / min is applied on both sides with the target value of the combined thickness (total thickness) set to 471 μm. A positive electrode active material layer as a layer was formed.
The portion obtained by laminating the conductive layer and electrode layer of the positive electrode current collector thus obtained (hereinafter also referred to as “coating portion” for the positive electrode) is 60 mm × 80 mm, and no layers are formed. The electrode layer is formed on both surfaces of the positive electrode current collector by cutting into a size of 60 mm × 95 mm so that the portion (hereinafter also referred to as “uncoated part” for the positive electrode) is 60 mm × 15 mm. A positive electrode was produced. The thickness of the positive electrode including the thickness of the current collector was 471 μm.

(2)負極の作製
貫通孔径300μm、気孔率55%、厚さが25μmの銅製ケミカルエッチング箔からなる負極集電体の両面に、数平均粒径D50の値が6μmの黒鉛の表面をピッチコートした黒鉛系複合粒子(1)(負極活物質)と、SBRバインダ(JSR株式会社製:TRD2001)を含有するスラリーを、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅が100mm、塗工速度が8m/minの塗工条件により、両面合わせた塗布厚み(総厚)の目標値を117μmに設定して両面塗工した後、減圧乾燥させることにより、負極集電体の表裏面に電極層である負極活物質層を形成した。
このようにして得られた、負極集電体の電極層が形成された部分(以下、負極について「塗工部」ともいう。)が65mm×85mm、電極層が形成されてない部分(以下、負極について「未塗工部」ともいう。)が65mm×15mmになるように、65mm×100mmの大きさに切断することにより、負極集電体の両面に電極層が形成された負極を作製した。集電体の厚みを含む負極の厚みは、117μmだった。
(2) Production of negative electrode Pitch coat the surface of graphite with a number average particle diameter D50 of 6 μm on both sides of a negative electrode current collector made of a copper chemical etching foil with a through-hole diameter of 300 μm, a porosity of 55%, and a thickness of 25 μm. The slurry containing the graphite-based composite particles (1) (negative electrode active material) and SBR binder (manufactured by JSR Corporation: TRD2001) is applied to a coating width of 100 mm using a vertical die type double-side coating machine. By setting the target value of the coating thickness (total thickness) on both sides to 117 μm under the coating conditions with a working speed of 8 m / min, applying both sides, and drying under reduced pressure, the front and back surfaces of the negative electrode current collector A negative electrode active material layer as an electrode layer was formed.
The portion where the electrode layer of the negative electrode current collector thus obtained (hereinafter also referred to as “coating portion” for the negative electrode) is 65 mm × 85 mm, and the portion where the electrode layer is not formed (hereinafter, A negative electrode having electrode layers formed on both sides of a negative electrode current collector was prepared by cutting into a size of 65 mm × 100 mm so that the negative electrode was also referred to as an “uncoated part”. . The thickness of the negative electrode including the thickness of the current collector was 117 μm.

(3)セパレータの作製
厚み35μm、透気度100secのセルロース/レーヨン複合材料からなるフィルムを70mm×91mmに切断してセパレータを作製した。
(3) Production of Separator A film made of a cellulose / rayon composite material having a thickness of 35 μm and an air permeability of 100 sec was cut into 70 mm × 91 mm to produce a separator.

(4)リチウムイオンキャパシタ要素の作製
先ず、正極7枚、負極8枚、セパレータ16枚を用意し、正極と負極とを、それぞれの塗工部は重なるが、それぞれの未塗工部は反対側になり重ならないよう、セパレータ、負極、セパレータ、正極の順で積重し、積重体の4辺をテープにより固定することにより、電極積層ユニットを作製した。
次いで、厚みが44μmの箔状のリチウム金属の面積が65mm×85mmになるように切断し、厚さ25μmの銅箔(日本製箔株式会社製)に圧着することにより、リチウムイオン供給部材を作製し、このリチウムイオン供給部材を電極積層ユニットの上側に負極と対向するよう配置した。
そして、作製した電極積層ユニットの7枚の正極の各々の未塗工部に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した幅50mm、長さ50mm、厚さ0.15mmのアルミニウム製の正極用電源タブを重ねて溶接した。一方、電極積層ユニットの8枚の負極の各々の未塗工部およびリチウムイオン供給部材の各々に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した幅50mm、長さ50mm、厚さ0.2mmの銅製の負極用電源タブを重ねて溶接した。これにより、リチウムイオンキャパシタ要素を得た。
(4) Production of Lithium Ion Capacitor Element First, 7 positive electrodes, 8 negative electrodes, and 16 separators are prepared, and the positive electrode and the negative electrode are overlapped on each other, but the respective uncoated portions are on the opposite side. In order not to overlap each other, the separator, the negative electrode, the separator, and the positive electrode were stacked in this order, and the four sides of the stack were fixed with a tape to produce an electrode laminate unit.
Next, a lithium ion supply member is produced by cutting the foil-like lithium metal having a thickness of 44 μm so that the area of the lithium metal is 65 mm × 85 mm and pressing it onto a copper foil having a thickness of 25 μm (manufactured by Nippon Foil Co., Ltd.). And this lithium ion supply member was arrange | positioned so that the negative electrode might be opposed to the upper side of an electrode lamination | stacking unit.
For the positive electrode made of aluminum having a width of 50 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.15 mm in which a sealant film is heat-sealed in advance to the uncoated portion of each of the seven positive electrodes of the produced electrode laminate unit. The power tabs were stacked and welded. On the other hand, each of the eight negative electrodes of the electrode laminate unit, each of the uncoated portion and the lithium ion supply member, having a width of 50 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.2 mm, in which a sealant film is heat-sealed to the seal portion in advance. A copper negative electrode power tab was stacked and welded. Thereby, a lithium ion capacitor element was obtained.

(5)リチウムイオンキャパシタの作製
ポリプロピレン層、アルミニウム層およびナイロン層が積層され、寸法が90mm(縦幅)×117mm(横幅)×0.15mm(厚み)で、中央部分に70mm(縦幅)×97mm(横幅)の絞り加工が施された一方の外装フィルム、並びにポリプロピレン層、アルミニウム層およびナイロン層が積層され、寸法が90mm(縦幅)×117mm(横幅)×0.15mm(厚み)の他方の外装フィルムを作製した。
(5) Production of Lithium Ion Capacitor A polypropylene layer, an aluminum layer, and a nylon layer are laminated, the dimensions are 90 mm (length) x 117 mm (width) x 0.15 mm (thickness), and 70 mm (length) x in the center portion 97 mm (horizontal width) one exterior film and polypropylene layer, aluminum layer and nylon layer are laminated, and the other dimension is 90 mm (vertical width) x 117 mm (horizontal width) x 0.15 mm (thickness) An exterior film was prepared.

次いで、他方の外装フィルム上における収容部となる位置に、上記のリチウムイオンキャパシタ要素を、その電極積層ユニットの正極端子および負極端子の各々が、他方の外装フィルムの端部から外方に突出するよう配置し、この電極積層ユニットに一方の外装フィルムを重ね合わせ、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における3辺(正極端子および負極端子が突出する2辺を含む)を熱融着した。
一方、非プロトン性有機溶媒として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびジエチルカーボネート(体積比で3:1:4)の混合溶媒を用い、濃度1.2mol/LのLiPF6 を含む電解液を調製した。
次いで、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの間に、上記電解液を注入した後、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における残りの一辺を熱融着した。そして、この状態で、10日間放置することにより、リチウム箔(リチウムイオン供給部材)からリチウムイオンを負極にドープした。
以上のようにして、試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタ(以下、「セル1」とする。)を作製した。
なお、同様のセル1を合計で3個作製した。
Next, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the electrode laminate unit project outward from the end portion of the other exterior film at the position serving as the housing portion on the other exterior film. 1 outer film is placed on this electrode laminate unit, and three sides (including two sides from which the positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude) are heat-melted on one outer film and the other outer film. I wore it.
On the other hand, an electrolytic solution containing LiPF 6 having a concentration of 1.2 mol / L was prepared using a mixed solvent of ethylene carbonate, propylene carbonate and diethyl carbonate (3: 1: 4 by volume) as an aprotic organic solvent.
Subsequently, after inject | pouring the said electrolyte solution between one exterior film and the other exterior film, the remaining one side in the outer periphery part of one exterior film and the other exterior film was heat-seal | fused. Then, in this state, the negative electrode was doped with lithium ions from a lithium foil (lithium ion supply member) by being left for 10 days.
As described above, a test laminate external lithium ion capacitor (hereinafter referred to as “cell 1”) was produced.
A total of three similar cells 1 were produced.

〔セルの性能の評価〕
得られたセル1について、以下のようにして、セル容量a、完全負極容量b、総負極充電容量cおよびエネルギー密度を測定すると共に、過放電試験および耐久性試験を行い、特性の評価を行った。
[Evaluation of cell performance]
About the obtained cell 1, while measuring the cell capacity | capacitance a, the complete negative electrode capacity | capacitance b, the total negative electrode charge capacity | capacitance c, and an energy density as follows, an overdischarge test and a durability test were done, and the characteristic was evaluated. It was.

(i)セル容量aの測定およびエネルギー密度の計算
セル1の1個に対し、0.4A(電流値α)の定電流にてセル電圧が3.8Vになるまで充電した後、3.8Vの定電圧充電を30分間行った後、0.4Aの定電流にてセル電圧が1.9Vになるまで放電する充放電操作を5回繰り返し行った。5回目の充放電操作における放電の際の容量をセル容量aとした。セル容量aを表1に示す。なお、5回目の充放電操作における放電に要した時間は1.04時間であった。
また、得られたセル容量aと平均セル電圧との積を、セル1の体積で除した値をエネルギー密度ED(Wh/L)として表1に示す。
(I) Measurement of cell capacity a and calculation of energy density After charging one cell 1 at a constant current of 0.4 A (current value α) until the cell voltage becomes 3.8 V, 3.8 V The charging / discharging operation of discharging until the cell voltage became 1.9 V at a constant current of 0.4 A was repeated 5 times after performing the constant voltage charging for 30 minutes. The capacity at the time of discharge in the fifth charge / discharge operation was defined as cell capacity a. Table 1 shows the cell capacity a. The time required for the discharge in the fifth charge / discharge operation was 1.04 hours.
Table 1 shows a value obtained by dividing the product of the obtained cell capacity a and the average cell voltage by the volume of the cell 1 as energy density ED (Wh / L).

(ii)完全負極容量bの測定
上記のセル容量aの測定後、セル1を0.4Aの定電流にてセル電圧が3.8Vになるまで充電した後、3.8Vの定電圧充電を30分間行って満充電させた。この満充電させたセル1を分解して負極を取り出し、対極としてリチウム金属板を使用した負極容量測定用セルを組み立て、これを50mAの定電流にて負極電位が1.5V(Li/Li+ )になるまで放電させたときの負極容量に8(負極枚数)を掛けた値を完全負極容量bとした。完全負極容量bを表1に示す。
(Ii) Measurement of complete negative electrode capacity b After measurement of the above cell capacity a, the cell 1 is charged with a constant current of 0.4 A until the cell voltage becomes 3.8 V, and then charged with a constant voltage of 3.8 V. Fully charged by going for 30 minutes. The fully charged cell 1 is disassembled to take out the negative electrode, and a negative electrode capacity measurement cell using a lithium metal plate as a counter electrode is assembled. The negative electrode potential is 1.5 V (Li / Li +) at a constant current of 50 mA. The value obtained by multiplying the negative electrode capacity by 8 (the number of negative electrodes) when discharged until the complete negative electrode capacity b was obtained. Table 1 shows the complete negative electrode capacity b.

(iii )総負極充電容量cの測定
負極容量測定用セルについて、上記の完全負極容量bの測定後、上記のセル容量aの測定と同様にして、0.4Aの定電流にてセルの電圧が0Vになるまで充電した後、0Vの定電圧充電を12時間行った。このときの負極容量に8(負極枚数)を掛けた値を総負極充電容量cとした。総負極充電容量cを表1に示す。
(Iii) Measurement of the total negative electrode charge capacity c For the negative electrode capacity measurement cell, after the measurement of the complete negative electrode capacity b, the cell voltage was measured at a constant current of 0.4 A in the same manner as the measurement of the cell capacity a. Was charged until the voltage became 0 V, and then constant voltage charging at 0 V was performed for 12 hours. A value obtained by multiplying the negative electrode capacity at this time by 8 (the number of negative electrodes) was defined as a total negative electrode charge capacity c. Table 1 shows the total negative electrode charge capacity c.

(iv)過放電試験
セル1の別の1個に対し、4Aの定電流にてセル電圧が0Vとなるまで放電した後、4Aの定電流にてセル電圧が3.8Vとなるまで充電する過放電サイクルを5回繰り返した。この過放電サイクル終了後にガスの発生の有無を確認した。ガスが発生している場合を「×」、ガスが発生していない場合を「○」として表1に示す。
(Iv) Overdischarge test Another cell 1 is discharged at a constant current of 4A until the cell voltage reaches 0V, and then charged at a constant current of 4A until the cell voltage reaches 3.8V. The overdischarge cycle was repeated 5 times. After the overdischarge cycle, the presence or absence of gas generation was confirmed. Table 1 shows the case where gas is generated as “X” and the case where gas is not generated as “◯”.

(v)耐久性試験
セル1のさらに別の1個に対し、4Aの定電流にてセル電圧が3.8Vとなるまで充電した後、4Aの定電流にてセル電圧が2.85Vとなるまで放電する充放電サイクルを10,000回繰り返すサイクル試験を実施した。このサイクル試験における1サイクル目の容量に対する10,000サイクル目の容量の比率を容量維持率として表1に示す。また、容量維持率が90%以上である場合を「○」、80%以上90%未満である場合を「△」、80%未満である場合を「×」として表1に示す。
(V) Durability test After charging another one of the cells 1 at a constant current of 4A until the cell voltage becomes 3.8V, the cell voltage becomes 2.85V at a constant current of 4A. The cycle test was repeated 10,000 times for the charge / discharge cycle to discharge up to. The ratio of the capacity at the 10,000th cycle to the capacity at the first cycle in this cycle test is shown in Table 1 as a capacity retention rate. Table 1 shows “◯” when the capacity retention rate is 90% or more, “Δ” when 80% or more and less than 90%, and “X” when less than 80%.

〔実施例2〜実施例10および比較例1,2:セルの作製例2〜12〕
実施例1のセルの作製例1において、正極活物質層の厚みを変更させることにより正極の厚みを表1の通りにすると共に、リチウム金属の厚みを表1に従って変更したことの他は同様にして、セル2〜セル12を各々3個ずつ作製した。尚、厚さが30μm以下のリチウム金属に対しては、銅箔上に真空蒸着により所定厚みに調整した。
これらのセル2〜セル12について、実施例1と同様にして、セル容量a、完全負極容量b、総負極充電容量cおよびエネルギー密度を測定すると共に、過放電試験および耐久性試験を行い、特性の評価を行った。ただし、セル容量a、完全負極容量b、総負極充電容量cおよびエネルギー密度の測定における電流値αは表1に示す通りにした。また、過放電試験および耐久性試験における充放電に係る電流値は、表1に示すセル容量aの測定等に用いる電流値αの10倍の値とした。
セル容量aの測定において、放電に要した時間はいずれも0.75〜1.25時間内であった。
結果を表1に示す。
[Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 and 2: Cell Production Examples 2 to 12]
In Example 1 of the cell of Example 1, the thickness of the positive electrode active material layer was changed to change the thickness of the positive electrode as shown in Table 1, and the lithium metal thickness was changed according to Table 1 in the same manner. Thus, three cells 2 to 12 were produced. In addition, with respect to the lithium metal whose thickness is 30 micrometers or less, it adjusted to predetermined thickness by vacuum deposition on copper foil.
For these cells 2 to 12, in the same manner as in Example 1, the cell capacity a, the complete negative electrode capacity b, the total negative electrode charge capacity c and the energy density were measured, and an overdischarge test and a durability test were performed. Was evaluated. However, the current value α in the measurement of the cell capacity a, the complete negative electrode capacity b, the total negative electrode charge capacity c, and the energy density was as shown in Table 1. In addition, the current value related to charging / discharging in the overdischarge test and the durability test was set to a value 10 times the current value α used for measuring the cell capacity a shown in Table 1.
In the measurement of the cell capacity a, the time required for discharging was within 0.75 to 1.25 hours.
The results are shown in Table 1.

〔実施例11〕
実施例1と同様のセルを4セル試作し、満充電充電した後に1Ω、5Ω、100Ω、500Ωの抵抗と接続してそれぞれ短絡させ、1日間放置後にセル電圧を測定したところ、1Ω、5Ω、100Ωの抵抗に接続させたセルについては1V以下まで低下していたが、500Ωの抵抗に接続させたセルに関しては、2V程度の電圧が残存しており、電圧を低下させるのに長い時間を要することが分かった。また、1Ωの抵抗を接続する際に若干の火花が発生したことから、抵抗値が小さい場合は大きな電流が流れることから注意が必要と思われる。
Example 11
Four cells similar to Example 1 were prototyped, fully charged and connected to resistors of 1Ω, 5Ω, 100Ω, and 500Ω, respectively, short-circuited, and allowed to stand for 1 day, and then the cell voltage was measured. The cell connected to the 100Ω resistor had dropped to 1V or less, but the cell connected to the 500Ω resistor had a voltage of about 2V, and it took a long time to reduce the voltage. I understood that. Also, since a slight spark occurred when connecting a 1Ω resistor, a large current flows when the resistance value is small.

Figure 2014216452
Figure 2014216452

表1の結果から明らかなように、0.8≦a/b≦1.0を満たすセルによれば、セル電圧が0Vになるまで放電する過放電を繰り返した場合にもガスの発生が抑止されることが確認された。また、0.2≦b/c≦0.9を満たすセルによれば、高い耐久性が得られることが確認された。


As apparent from the results in Table 1, according to the cell satisfying 0.8 ≦ a / b ≦ 1.0, the generation of gas is suppressed even when the overdischarge is repeated until the cell voltage reaches 0V. It was confirmed that Further, it was confirmed that high durability can be obtained according to the cell satisfying 0.2 ≦ b / c ≦ 0.9.


Claims (8)

正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、セパレータを介して交互に積層されて構成された電極ユニットと、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液よりなる電解液とを備えた蓄電デバイスであって、
当該蓄電デバイスの満充電の状態から、満充電の電圧の半分の電圧まで0.75〜1.25時間かけて放電したときの容量をセル容量a(mAh)、当該蓄電デバイスの満充電の状態の負極を、負極電位が1.5V(Li/Li+ )になるまで放電させたときの容量を完全負極容量b(mAh)としたとき、0.8≦a/b≦1.0を満たすことを特徴とする蓄電デバイス。
An electrode unit in which a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on a positive electrode current collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on a negative electrode current collector are alternately stacked via a separator; and lithium An electricity storage device comprising an electrolyte solution comprising an aprotic organic solvent electrolyte solution of a salt,
The capacity when discharging from the fully charged state of the electricity storage device to half the full charge voltage over 0.75 to 1.25 hours is the cell capacity a (mAh), and the state of the electricity storage device is fully charged When the capacity when the negative electrode is discharged until the negative electrode potential becomes 1.5 V (Li / Li + ) is defined as the complete negative electrode capacity b (mAh), 0.8 ≦ a / b ≦ 1.0 is satisfied. An electricity storage device characterized by the above.
前記負極を0Vにて12時間にわたって定電流−定電圧充電(CCCV充電)したときの容量を総負極充電容量c(mAh)としたとき、0.2≦b/c≦0.9を満たすことを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイス。   When the negative electrode is charged with constant current-constant voltage (CCCV charge) for 12 hours at 0 V, the total negative electrode charge capacity c (mAh) is satisfied, and 0.2 ≦ b / c ≦ 0.9 is satisfied. The power storage device according to claim 1. 前記負極活物質層が、黒鉛、難黒鉛化炭素、黒鉛系複合粒子、および、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子および炭素原子の原子数比(水素原子/炭素原子)が0.50〜0.05であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体から選ばれる少なくとも一つからなる負極活物質を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蓄電デバイス。   The negative electrode active material layer is a heat-treated product of graphite, non-graphitizable carbon, graphite-based composite particles, and aromatic condensation polymer, and the atomic ratio of hydrogen atoms to carbon atoms (hydrogen atoms / carbon atoms) is 0 3. The electricity storage device according to claim 1, comprising a negative electrode active material composed of at least one selected from polyacene organic semiconductors having a polyacene skeleton structure of .50 to 0.05. 前記正極集電体および/または負極集電体が、貫通孔を有していることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   The power storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode current collector and / or the negative electrode current collector have a through hole. 前記負極活物質層が、リチウムイオンおよび/またはアニオンを可逆的に担持することができる負極活物質を含有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   The power storage device according to any one of claims 1 to 4, wherein the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material capable of reversibly supporting lithium ions and / or anions. . 前記電極ユニットが、積層型または捲回型であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   The power storage device according to claim 1, wherein the electrode unit is a stacked type or a wound type. リチウムイオンキャパシタとして構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   It is comprised as a lithium ion capacitor, The electrical storage device of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記正極集電体に電気的に接続された正極端子と前記負極集電体に電気的に接続された負極端子とを有し、
前記正極端子と前記負極端子とを5〜500Ωの抵抗を介して接続して短絡させることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。


A positive electrode terminal electrically connected to the positive electrode current collector and a negative electrode terminal electrically connected to the negative electrode current collector;
The power storage device according to any one of claims 1 to 7, wherein the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are connected to each other through a resistor of 5 to 500Ω and short-circuited.


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