JP2015198164A - Nonaqueous lithium power storage element - Google Patents

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橋本 知孝
Tomotaka Hashimoto
知孝 橋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous lithium power storage element having a high output and a high capacity per volume, and excellent cycle characteristics.SOLUTION: A nonaqueous lithium power storage element uses an active material having a BET specific surface area of 2600-4500 m/g, a meso pore amount V1 (cc/g) in a range of 0.8<V1≤2.5, calculated by BJH method and derived from pores having a diameter of 20-500 Å, a micro pore amount V2 (cc/g) in a range of 0.92<V2≤3.0, calculated by MP method and derived from pores having a diameter of less than 20 Å, an average particle size of 1-30 μm, and a sphericity of 0.80 or more.

Description

本発明は、リチウム塩を電解質とする非水系電解液を使用した非水系リチウム型蓄電素子に関する。   The present invention relates to a non-aqueous lithium storage element using a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt as an electrolyte.

近年、地球環境の保全および省資源を目指したエネルギーの有効利用の観点から、深夜電力貯蔵システム、太陽光発電技術に基づく家庭用分散型蓄電システム、電気自動車用の蓄電システムなどが注目を集めている。
これらの蓄電システムに使用される蓄電素子に対する第一の要求事項は、エネルギー密度が高いことである。このような要求に対応可能な高エネルギー密度蓄電素子としては、リチウムイオン電池の開発が精力的に進められている。
第二の要求事項は、出力特性が高いことである。例えば、高効率エンジンと蓄電システムとの組み合わせ(例えば、ハイブリッド電気自動車)、あるいは燃料電池と蓄電システムとの組み合わせ(例えば、燃料電池電気自動車)において、加速時には蓄電システムにおける高出力放電特性が要求されている。このような要求に対応可能な高出力蓄電素子としては、電極に活性炭を用いた電気二重層キャパシタ(以下、単に「キャパシタ」ともいう。)が開発されている。
In recent years, midnight power storage systems, home-use distributed power storage systems based on solar power generation technology, and power storage systems for electric vehicles have attracted attention from the viewpoint of the effective use of energy aimed at preserving the global environment and conserving resources. Yes.
The first requirement for power storage elements used in these power storage systems is high energy density. As a high energy density storage element capable of meeting such demands, development of a lithium ion battery has been vigorously advanced.
The second requirement is high output characteristics. For example, a combination of a high-efficiency engine and a power storage system (for example, a hybrid electric vehicle) or a combination of a fuel cell and a power storage system (for example, a fuel cell electric vehicle) requires high output discharge characteristics in the power storage system during acceleration. ing. An electric double layer capacitor (hereinafter, also simply referred to as “capacitor”) using activated carbon as an electrode has been developed as a high-power storage element that can meet such demands.

電気二重層キャパシタは、耐久性(サイクル特性、高温保存特性)が高く、0.5〜1kW/L程度の出力特性を有する。これら電気二重層キャパシタは、上記高出力が要求される分野で最適の蓄電素子であると考えられてきたが、そのエネルギー密度は、1〜5Wh/L程度に過ぎず、実用化には出力持続時間が足枷となっている。
また、リチウムイオン電池においても、高出力化に向けての研究が進められている。例えば、放電深度(素子の放電容量の何%を放電した状態かをあらわす値)50%において3kW/Lを超える高出力が得られるリチウムイオン電池が開発されているが、そのエネルギー密度は100Wh/L以下であり、リチウムイオン電池の最大の特徴である高エネルギー密度を敢えて抑制した設計となっている。また、その耐久性(サイクル特性、高温保存特性)については電気二重層キャパシタに比べ劣る。そのため、実用的な耐久性を持たせるためには放電深度が0〜100%の範囲よりも狭い範囲でしか使用することができない。そのため実際に使用できる容量はさらに小さくなり、耐久性をより一層向上させるための研究が精力的に進められている。
The electric double layer capacitor has high durability (cycle characteristics and high temperature storage characteristics) and has an output characteristic of about 0.5 to 1 kW / L. These electric double layer capacitors have been considered to be optimal power storage elements in the field where the above high output is required, but the energy density is only about 1 to 5 Wh / L, and the output is sustained for practical use. Time has become a footstep.
In addition, research for higher output is also being conducted in lithium ion batteries. For example, a lithium ion battery has been developed that can obtain a high output exceeding 3 kW / L at a discharge depth (a value representing what percentage of the device discharge capacity is discharged) 50%, and its energy density is 100 Wh / It is below L, and it has the design which dared to suppress the high energy density which is the biggest characteristic of a lithium ion battery. Further, its durability (cycle characteristics, high temperature storage characteristics) is inferior to that of an electric double layer capacitor. Therefore, in order to give practical durability, the depth of discharge can be used only in a range narrower than the range of 0 to 100%. For this reason, the capacity that can be actually used is further reduced, and research for further improving the durability is being actively pursued.

上記のように、高出力、高エネルギー密度、及び耐久性を兼ね備えた蓄電素子の実用化が強く求められているが、リチウムイオン電池、及び電気二重層キャパシタには、一長一短がある。そこで、これらの技術的要求を充足する蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタの開発が盛んになってきた。
リチウムイオンキャパシタは、リチウム塩を電解質として含む非水系電解液を使用する蓄電素子(非水系リチウム型蓄電素子)であって、正極においては約3V以上で電気二重層キャパシタと同様の陰イオンの吸着・脱着による非ファラデー反応、負極においてはリチウムイオン電池と同様のリチウムイオンの吸蔵・放出によるファラデー反応によって充放電を行う蓄電素子である。
As described above, there is a strong demand for practical use of a power storage device having high output, high energy density, and durability. However, lithium ion batteries and electric double layer capacitors have advantages and disadvantages. Therefore, development of lithium ion capacitors has become active as a storage element that satisfies these technical requirements.
A lithium ion capacitor is a storage element (non-aqueous lithium storage element) that uses a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt as an electrolyte, and the positive electrode adsorbs an anion similar to that of an electric double layer capacitor at about 3 V or more at the positive electrode. A storage element that performs charge and discharge by a non-Faraday reaction by desorption and a Faraday reaction by occlusion / release of lithium ions in the negative electrode similar to a lithium ion battery.

このように、正極・負極の双方において非ファラデー反応による充放電を行う電気二重層キャパシタにおいては、入出力特性に優れる(短時間に大電流を充放電できることをいう)一方で、エネルギー密度が小さい。これに対して、正極・負極の双方においてファラデー反応による充放電を行う二次電池においては、エネルギー密度に優れる一方で、入出力特性に劣る。リチウムイオンキャパシタは、正極では非ファラデー反応、負極ではファラデー反応による充放電を行うことによって、優れた入出力特性と高いエネルギー密度の両立を狙う蓄電素子である。   As described above, in the electric double layer capacitor that charges and discharges by a non-Faraday reaction in both the positive electrode and the negative electrode, the input / output characteristics are excellent (that means that a large current can be charged and discharged in a short time), while the energy density is small. . On the other hand, a secondary battery that charges and discharges by a Faraday reaction in both the positive electrode and the negative electrode is excellent in energy density but inferior in input / output characteristics. A lithium ion capacitor is a power storage element that aims to achieve both excellent input / output characteristics and high energy density by performing charge and discharge by a non-Faraday reaction at the positive electrode and a Faraday reaction at the negative electrode.

リチウムイオンキャパシタに関しては、正極活物質として活性炭を用い、負極活物質として、天然黒鉛、若しくは人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン小球体、黒鉛化メソフェーズカーボン繊維、黒鉛ウイスカ、黒鉛化炭素繊維、又は難黒鉛化炭素を用いた蓄電素子が提案されている。ここで、上記の活性炭としては、当初は、電気二重層キャパシタにおいて提案されていた活性炭(例えば、以下の非特許文献1参照)が使用されてきた。
しかしながら、リチウムイオンキャパシタの正極と電気二重層キャパシタの正負極とでは、非水電解液中のカチオンが前者ではリチウムイオン、後者では4級アンモニウムイオンである点で異なる。そこで、リチウムイオンキャパシタの正極活物質として、電気二重層キャパシタ用活性炭の流用ではなく、リチウムイオンキャパシタに適した材料を探索する試みが行われるようになってきた。
例えば、水素/炭素(原子比)が0.05〜0.5、BET比表面積が300〜2000m/g、BJH法によるメソ孔容積が0.02〜0.3ml/g、MP法による全細孔容積が0.3〜1.0ml/gの細孔構造を有する炭化水素材料を正極として用い、負極として黒鉛を除く光学的異方性炭素物質を賦活処理した材料を用いる蓄電素子が提案されている(以下の特許文献1参照)。
For lithium ion capacitors, activated carbon is used as the positive electrode active material and natural graphite or artificial graphite, graphitized mesophase carbon microspheres, graphitized mesophase carbon fibers, graphite whiskers, graphitized carbon fibers, or non-graphite are used as the negative electrode active material. A power storage device using carbonized carbon has been proposed. Here, as the activated carbon, activated carbon originally proposed for electric double layer capacitors (for example, see Non-Patent Document 1 below) has been used.
However, the positive electrode of the lithium ion capacitor and the positive and negative electrodes of the electric double layer capacitor are different in that the cations in the non-aqueous electrolyte are lithium ions in the former and quaternary ammonium ions in the latter. Therefore, an attempt has been made to search for a material suitable for a lithium ion capacitor as a positive electrode active material for a lithium ion capacitor, instead of diverting activated carbon for an electric double layer capacitor.
For example, hydrogen / carbon (atomic ratio) is 0.05 to 0.5, BET specific surface area is 300 to 2000 m 2 / g, mesopore volume by BJH method is 0.02 to 0.3 ml / g, all by MP method A power storage device using a hydrocarbon material having a pore structure with a pore volume of 0.3 to 1.0 ml / g as a positive electrode and a material obtained by activating an optically anisotropic carbon substance excluding graphite as a negative electrode is proposed. (See Patent Document 1 below).

また、直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とする時、0.3<V1≦0.8かつ0.5≦V2≦1.0であり、かつBET比表面積が1500m/g以上3000m/g以下の活性炭を正極として用い、負極として、直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)とする時、0.01≦Vm1≦0.20かつ0.01≦Vm2≦0.40である炭素材料を用いた非水系リチウム型蓄電素子が提案されている(以下の特許文献2参照)。 Further, when the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm is V1 (cc / g) and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm is V2 (cc / g), 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0, and an activated carbon having a BET specific surface area of 1500 m 2 / g or more and 3000 m 2 / g or less is used as the positive electrode, and the negative electrode has a diameter of 20 mm or more and 500 mm or less. When the amount of mesopores derived from pores is Vm1 (cc / g) and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm is Vm2 (cc / g), 0.01 ≦ Vm1 ≦ 0.20 and 0 A non-aqueous lithium storage element using a carbon material satisfying .01 ≦ Vm2 ≦ 0.40 has been proposed (see Patent Document 2 below).

特開2005−93778号公報JP 2005-93778 A 国際公開第2009/063966号パンフレットInternational Publication No. 2009/063966 Pamphlet

電気二重層キャパシタの開発と工業化の現状、森本剛、「炭素」、2004年(No.214)、202−209ページDevelopment and industrialization of electric double layer capacitors, Tsuyoshi Morimoto, “Carbon”, 2004 (No. 214), pages 202-209

前記したように、様々な非水系リチウム型蓄電素子が提案されてきたが、さらに高い出力と高い体積あたり容量、良好なサイクル特性とを兼ね備えた非水系リチウム型蓄電素子の要求が未だある。そこで、本発明が解決しようとする課題は、さらに高い出力と高い体積あたり容量、良好なサイクル特性とを兼ね備えた非水系リチウム型蓄電素子を提供することである。   As described above, various non-aqueous lithium storage elements have been proposed, but there is still a demand for a non-aqueous lithium storage element that has a higher output, a higher capacity per volume, and good cycle characteristics. Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a non-aqueous lithium storage element having both higher output, higher capacity per volume, and good cycle characteristics.

蓄電素子電極の電極活物質層に蓄えられる重量当たりの容量Cは、以下の式(1)で表される:
[F/g]=(εε/δ)[F/m]×S[m/g]・・・式(1)
{式中、Sは電極活物質層に含まれる活物質の比表面積、δは活物質表面と電荷担体の間で形成される二重層の厚み、εは真空誘電率、そしてεは二重層の比誘電率を表す。}。
Capacitance C 1 per weight to be stored in the electrode active material layer of the storage element electrode is expressed by the following equation (1):
C 1 [F / g] = (ε 0 ε r / δ) [F / m 2 ] × S [m 2 / g] (1)
{Wherein S is the specific surface area of the active material contained in the electrode active material layer, δ is the thickness of the double layer formed between the active material surface and the charge carrier, ε 0 is the vacuum dielectric constant, and ε r is 2 Represents the relative dielectric constant of the multilayer. }.

活性炭の(εε/δ)は、例えば、リチウムイオンキャパシタの場合は一般的に0.06〜0.08F/m程度であるので、重量当たりの容量Cは、比表面積Sが2,500m/g以上の活性炭では150F/g以上となる。このように、比表面積Sが大きくなるにつれて重量当たりの容量Cも大きくなることが期待される。
一方、電極活物質層の体積当たりの容量Cは、以下の式(2)で表される:
[F/cm]=C[F/g]×σ[g/cm]・・・式(2)
{式中、Cは蓄電素子電極の電極活物質層に蓄えられる重量当たりの容量であり、そしてσは電極の活物質層のかさ密度を表す。}。
Activated carbon (ε 0 ε r / δ), for example, since in the case of the lithium ion capacitor is generally 0.06~0.08F / m 2 approximately, the capacitance C 1 per weight, the specific surface area S is When the activated carbon is 2,500 m 2 / g or more, it becomes 150 F / g or more. Thus, it is expected that the capacity per weight C 1 increases as the specific surface area S increases.
On the other hand, the capacity C 2 per volume of the electrode active material layer is represented by the following formula (2):
C 2 [F / cm 3 ] = C 1 [F / g] × σ [g / cm 3 ] (2)
{Wherein C 1 is the capacity per weight stored in the electrode active material layer of the storage element electrode, and σ represents the bulk density of the active material layer of the electrode. }.

したがって、比表面積Sが高い活物質を用いることによって、重量当たりの容量Cを高めて電極活物質層の体積当たり容量Cを向上させることができ、及び/又は電極の活物質層のかさ密度σを高めることによって、電極活物質層の体積当たり容量Cを向上させることができる。しかしながら、一般に比表面積Sが高い活物質を用いると、その活物質層のかさ密度σは低下する傾向にあり、このバランスを考慮して用いる活物質を選択する必要がある。
また、良好なサイクル特性を得るためには、電極を構成する活物質、導電材及びバインダーのそれぞれが物理化学的に安定である他に、それらが形成する電極構造の最適化が必要である。特に注意すべきは、充放電サイクルに伴う電気化学的反応により生成する反応物が活物質内の細孔や活物質同士の間の空隙の目詰まり起こし、電極全体のイオン電導性を低下させ、充放電特性に悪影響を及ぼすことである。サイクル特性の良好な状態に維持するための電極構造は活物質同士の結着は強固であり、かつ活物質間の空隙は大きく、かつ電極内で均一に形成することが電極全体のイオン電導性を長期間にわたり維持するために必要である。
Therefore, by using an active material having a high specific surface area S, the capacity C 1 per weight can be increased to improve the capacity C 2 per volume of the electrode active material layer and / or the bulk of the active material layer of the electrode. By increasing the density σ, the capacity C 2 per volume of the electrode active material layer can be improved. However, generally, when an active material having a high specific surface area S is used, the bulk density σ of the active material layer tends to decrease, and it is necessary to select an active material to be used in consideration of this balance.
In addition, in order to obtain good cycle characteristics, it is necessary to optimize the electrode structure formed by each of the active material, the conductive material and the binder constituting the electrode in addition to being physicochemically stable. Of particular note is that the reactant produced by the electrochemical reaction associated with the charge / discharge cycle causes clogging of the pores in the active material and the gaps between the active materials, reducing the ionic conductivity of the entire electrode, It has an adverse effect on the charge / discharge characteristics. The electrode structure for maintaining a good cycle characteristic is that the active materials are strongly bonded, the gaps between the active materials are large, and the ionic conductivity of the entire electrode can be formed uniformly within the electrodes. Is necessary to maintain the

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を進め実験を重ねた結果、特許文献1及び2に記載の活性炭とは異なる細孔径分布を有する活性炭を正極活物質として使用することによって、比表面積が高くかつかさ密度の高い活物質層を作製できることを見出し、さらに、良好なサイクル特性を得るためには活物質の形状が真球度が高く(アスペクト比が小さく)、球状に近いものが有効であることを見出した。そして、かかる活物質層を用いた非水形リチウム型蓄電素子が、上記課題を解決するものであることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。尚、アスペクト比とは、粒子の像の長径と短径の比であり、「長径÷短径」で算出することができる。   As a result of intensive research and repeated experiments to solve the above problems, the present inventors have used activated carbon having a pore size distribution different from the activated carbon described in Patent Documents 1 and 2, as a positive electrode active material, Found that an active material layer with a high specific surface area and a high bulk density can be produced, and in order to obtain good cycle characteristics, the shape of the active material is high in sphericity (small aspect ratio) and close to spherical Was found to be effective. And it discovered that the non-aqueous lithium-type electrical storage element using this active material layer solved the said subject, and came to complete this invention. The aspect ratio is the ratio of the major axis to the minor axis of the particle image, and can be calculated by “major axis ÷ minor axis”.

すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
[1]2600m/g以上4500m/g以下のBET比表面積を有し、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量V1(cc/g)が0.8<V1≦2.5であり、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量V2(cc/g)が0.92<V2≦3.0であり、平均粒径が1μm以上30μm以下であり、かつ、真球度が0.80以上であることを特徴とする非水系リチウム型蓄電素子の電極に用いられる活物質。
That is, the present invention is as follows.
[1] The amount of mesopores V1 (cc / g) derived from pores having a BET specific surface area of 2600 m 2 / g to 4500 m 2 / g and a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is 0.8. <V1 ≦ 2.5, the amount of micropores V2 (cc / g) derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is 0.92 <V2 ≦ 3.0, and the average particle size is 1 μm. An active material used for an electrode of a non-aqueous lithium-type energy storage device, having a sphericity of 0.80 or more and a sphericity of 30 μm or less.

[2]2600m/g以上4500m/g以下のBET比表面積を有し、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量V1(cc/g)が0.8<V1≦2.5であり、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量V2(cc/g)が0.92<V2≦3.0であり、かつ、平均粒径が1μm以上、30μm以下である正極活物質を含み、該正極活物質を含む活物質層のかさ密度が0.40g/cm以上0.70g/cm以下であり、そして該活物質層は、該正極活物質層を電極の厚さ方向に垂直に切断した際に得られる断面における真円度が0.80以上の正極活物質を含むことを特徴とする非水系リチウム型蓄電素子用正極電極。 [2] The amount of mesopores V1 (cc / g) derived from pores having a BET specific surface area of 2600 m 2 / g to 4500 m 2 / g and a diameter of 20 mm to 500 mm calculated by the BJH method is 0.8. <V1 ≦ 2.5, the amount of micropores V2 (cc / g) derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is 0.92 <V2 ≦ 3.0, and the average particle diameter there 1μm or more, comprising a positive electrode active material is 30μm or less, the bulk density of the active material layer containing a positive electrode active material is not more than 0.40 g / cm 3 or more 0.70 g / cm 3, and the active material layer A positive electrode for a non-aqueous lithium storage element, comprising a positive electrode active material having a roundness of 0.80 or more in a cross section obtained by cutting the positive electrode active material layer perpendicularly to the thickness direction of the electrode electrode.

[3]前記正極活物質層を電極の厚さ方向に垂直に切断した際に得られる断面において、真円度0.80以上の正極活物質の断面積の合計が、電極断面にある全正極活物質の総断面積に対して50%以上である、前記[2]に記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極電極。   [3] In the cross-section obtained when the positive electrode active material layer is cut perpendicularly to the thickness direction of the electrode, the total cross-sectional area of the positive electrode active material having a roundness of 0.80 or more is the total positive electrode The positive electrode for a non-aqueous lithium storage element according to [2], which is 50% or more with respect to the total cross-sectional area of the active material.

[4]前記[2]又は[3]に記載の正極電極と、セパレータ、及び負極活物質の粒子を含む負極電極が積層されてなる電極体;リチウムイオンを含む非水系電解液;並びに外装体を有する非水系リチウム型蓄電素子。   [4] An electrode body in which the positive electrode according to [2] or [3], a separator, and a negative electrode including particles of a negative electrode active material are laminated; a non-aqueous electrolyte solution containing lithium ions; and an exterior body A non-aqueous lithium-type energy storage device.

[5]前記正極活物質は、3000m/g以上4000m/g以下のBET比表面積を有する活性炭である、前記[4]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 [5] The non-aqueous lithium storage element according to [4], wherein the positive electrode active material is activated carbon having a BET specific surface area of 3000 m 2 / g or more and 4000 m 2 / g or less.

[6]前記負極電極に含まれる負極活物質が、活性炭の表面にピッチ炭を被着させた複合多孔性材料を含み、かつ、下記i)及びii):
i)該ピッチ炭の該活性炭に対する重量比率が、10%以上60%以下であり、かつ、該ピッチ炭の原料であるピッチの軟化点が100℃以下である;及び
ii)該負極活物質はBET比表面積が350m/g〜1500m/gであり、かつ、リチウムイオンが、単位重量当たり1100mAh/g〜2000mAh/gドープされている;
を同時に満たす、前記[4]又は[5]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[6] The negative electrode active material included in the negative electrode includes a composite porous material in which pitch charcoal is deposited on the surface of activated carbon, and the following i) and ii):
i) The weight ratio of the pitch charcoal to the activated carbon is 10% or more and 60% or less, and the pitch softening point of the pitch charcoal is 100 ° C. or less; and ii) the negative electrode active material is BET specific surface area of 350m 2 / g~1500m 2 / g, and lithium ions, have been 1100mAh / g~2000mAh / g doped per unit weight;
The non-aqueous lithium storage element according to [4] or [5], wherein

[7]前記負極活物質が活性炭の表面にピッチ炭を被着させた複合多孔性材料を含み、かつ、該複合多孔性材料は、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)とするとき、下記I)〜III):
I)0.010≦Vm1≦0.300、かつ、0.010≦Vm2≦0.200;
II)0.010≦Vm1≦0.200、かつ、0.200≦Vm2≦0.400;及び
III)0.010≦Vm1≦0.100、かつ、0.400≦Vm2≦0.650;
の少なくとも1つを満たす、前記[4]〜[6]のいずれかに記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[7] The negative electrode active material includes a composite porous material in which pitch charcoal is deposited on the surface of activated carbon, and the composite porous material is derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method. When the amount of mesopores to be made is Vm1 (cc / g) and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is Vm2 (cc / g), the following I) to III):
I) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.300 and 0.010 ≦ Vm2 ≦ 0.200;
II) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.200 and 0.200 ≦ Vm2 ≦ 0.400; and III) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.100 and 0.400 ≦ Vm2 ≦ 0.650;
The nonaqueous lithium storage element according to any one of [4] to [6], which satisfies at least one of the following.

[8]前記負極活物質は、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量Vm1(cc/g)が0.001≦Vm1<0.01であり、かつ、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量Vm2(cc/g)が0.001≦Vm2<0.01である難黒鉛化炭素材料を含む、前記[4]又は[5]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   [8] The negative electrode active material has an amount of mesopores Vm1 (cc / g) derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method of 0.001 ≦ Vm1 <0.01, and MP [4] or [5], including a non-graphitizable carbon material having a micropore amount Vm2 (cc / g) derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the method of 0.001 ≦ Vm2 <0.01. A non-aqueous lithium-type electricity storage device described in 1.

[9]正極活物質の粒子を含む正極活物質層を含む非水系リチウム型蓄電素子用正極電極であって、該正極電極を陽極に、金属リチウムを陰極及び参照極にした単極セルにおいて、電流密度1mA/cm、陽極電位2.2〜4.2Vの範囲で充放電した際、2.2〜4.2V放電容量中の2.2〜3.2V放電容量の比率が0.43以上であり、該正極活物質の平均粒径が1μm以上30μm以下であり、該正極活物質を含む正極活物質層のかさ密度が0.40g/cm以上0.70g/cm以下であり、そして該正極活物質層は、該正極活物質層を電極の厚さ方向に垂直に切断した際に得られる断面において真円度0.80以上の正極活物質の粒子を含む、前記非水系リチウム型蓄電素子用正極電極。 [9] A positive electrode for a non-aqueous lithium storage element including a positive electrode active material layer containing particles of a positive electrode active material, wherein the positive electrode is used as an anode, and metallic lithium is used as a cathode and a reference electrode. When charging / discharging at a current density of 1 mA / cm 2 and an anode potential of 2.2 to 4.2 V, the ratio of 2.2 to 3.2 V discharge capacity in the 2.2 to 4.2 V discharge capacity is 0.43. The average particle size of the positive electrode active material is 1 μm or more and 30 μm or less, and the bulk density of the positive electrode active material layer containing the positive electrode active material is 0.40 g / cm 3 or more and 0.70 g / cm 3 or less. And the positive electrode active material layer includes particles of a positive electrode active material having a roundness of 0.80 or more in a cross section obtained by cutting the positive electrode active material layer perpendicularly to the thickness direction of the electrode. A positive electrode for a lithium storage element.

[10]前記セパレータが非拘束状態で1時間に亘って100℃に保ったときに、該セパレータの熱収縮率が、第一の方向では3%以上10%以下であり、かつ、第一の方向と直交する第二の方向では2%以上10%以下であり、
前記正極電極の正極活物質層の面積又は該負極電極の負極活物質層の負極面積のいずれか大なる電極面積と該セパレータの面積とが、(セパレータ面積)>(電極面積)の関係にあり、かつ、
上面視における、該セパレータの第一の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における該電極面積と該セパレータとが重なる部分の長さをAとし、該電極面積と該セパレータが重ならない部分の長さをL1、L1’とした時、L1、L1’のいずれかが最も短くなるような任意の直線のL1又はL1’を下記式(3):
X1=(L1又はL1’/(A/2))×100
に代入して求めたX1と、
上面視における、該セパレータの第二の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における該電極面積と該セパレータとが重なる部分の長さをBとし、該電極面積と該セパレータが重ならない部分の長さをL2、L2’とした時、L2、L2’のいずれかが最も短くなるような任意の直線のL2又はL2’を下記式(4):
X2=(L2又はL2’/(A/2))×100
に代入して求めたX2が、いずれも、0.5以上8.0以下である、
請求項4〜8のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[10] When the separator is kept at 100 ° C. for 1 hour in an unconstrained state, the thermal contraction rate of the separator is 3% or more and 10% or less in the first direction, and the first 2% or more and 10% or less in the second direction orthogonal to the direction,
The area of the positive electrode active material layer of the positive electrode or the area of the negative electrode of the negative electrode active material layer of the negative electrode and the area of the separator have a relationship of (separator area)> (electrode area). ,And,
In an arbitrary straight line parallel to the first direction of the separator in a top view, the length of the portion where the electrode area and the separator overlap in the arbitrary straight line is A, and the electrode area and the separator overlap. When the length of the part that does not become L1 and L1 ′, L1 or L1 ′ of an arbitrary straight line in which either L1 or L1 ′ is the shortest is expressed by the following formula (3):
X1 = (L1 or L1 ′ / (A / 2)) × 100
X1 obtained by substituting
In an arbitrary straight line parallel to the second direction of the separator in a top view, the length of the portion where the electrode area and the separator overlap on the arbitrary straight line is defined as B, and the electrode area and the separator overlap. When the length of the part that does not become L2 and L2 ′, L2 or L2 ′ of an arbitrary straight line in which either L2 or L2 ′ is the shortest is expressed by the following formula (4):
X2 = (L2 or L2 ′ / (A / 2)) × 100
X2 obtained by substituting for each is 0.5 or more and 8.0 or less.
The non-aqueous lithium storage element according to any one of claims 4 to 8.

[11]前記セパレータが、ポリオレフィン多孔膜と絶縁多孔膜とを積層した積層セパレータであり、かつ、該絶縁多孔膜が前記負極と接している、前記[4]〜[8]のいずれかに記載の非水系リチウム型蓄電素子。   [11] The separator according to any one of [4] to [8], wherein the separator is a laminated separator in which a polyolefin porous film and an insulating porous film are laminated, and the insulating porous film is in contact with the negative electrode. Non-aqueous lithium storage element.

[12]前記積層セパレータのポリオレフィン多孔膜の厚みが5μm以上35μm以下であり、該ポリオレフィン多孔膜に対する該絶縁多孔膜の厚みの比が0.25〜1.00である、前記[11]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   [12] The thickness of the polyolefin porous film of the laminated separator is 5 μm or more and 35 μm or less, and the ratio of the thickness of the insulating porous film to the polyolefin porous film is 0.25 to 1.00. Non-aqueous lithium storage element.

本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、体積あたりの容量が高く、高出力であり、かつ高サイクル特性である。   The non-aqueous lithium storage element of the present invention has a high capacity per volume, high output, and high cycle characteristics.

(a)本発明の蓄電素子の一態様を示す平面方向の断面模式図である。(b)本発明の蓄電素子の一態様を示す厚み方向の断面模式図である。(A) It is a cross-sectional schematic diagram of the plane direction which shows the one aspect | mode of the electrical storage element of this invention. (B) It is a cross-sectional schematic diagram of the thickness direction which shows the one aspect | mode of the electrical storage element of this invention. 加圧工程で使用する装置の一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of the apparatus used at a pressurization process. 正極電極体の正極活物質層の面積又は負極電極体の負極活物質層の面積のいずれかである電極面積とセパレータの面積との関係を説明する概略図である。It is the schematic explaining the relationship between the electrode area which is either the area of the positive electrode active material layer of a positive electrode body, or the area of the negative electrode active material layer of a negative electrode body, and the area of a separator. マージンの概念を説明する概略図である。It is the schematic explaining the concept of a margin. 本発明の実施形態におけるセパレータの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the separator in embodiment of this invention. 釘刺し試験におけるセルの平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the cell in a nail penetration test. 正極活物質層を電極の厚さ方向に垂直に切断した際に得られる断面図に代わる写真である。It is a photograph replaced with sectional drawing obtained when a positive electrode active material layer is cut | disconnected perpendicularly to the thickness direction of an electrode.

本実施態様の非水系リチウム型蓄電素子は、正極活物質を含む正極活物質層と正極集電体からなる正極、セパレータ、及び負極活物質を含む負極活物質層と負極集電体からなる負極が積層されてなる電極体、リチウムイオンを含む非水系電解液、並びに外装体からなる。以下、本発明の非水系リチウム型蓄電素子の好ましい実施態様を説明する。   The non-aqueous lithium storage element of this embodiment includes a positive electrode active material layer including a positive electrode active material and a positive electrode including a positive electrode current collector, a separator, and a negative electrode including a negative electrode active material layer including a negative electrode active material and a negative electrode current collector. Are laminated, a non-aqueous electrolyte containing lithium ions, and an exterior body. Hereinafter, preferred embodiments of the non-aqueous lithium storage element of the present invention will be described.

(正極活物質)
正極活物質は、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とする時、0.8<V1≦2.5かつ0.92<V2≦3.0を満たす活性炭を含む。
メソ孔量V1は、正極材料を蓄電素子に組み込んだときの出力特性を大きくする観点から、0.8cc/gより大きい値であることが好ましく、また、蓄電素子の容量の低下を抑える観点から、2.5cc/g以下であることが好ましい。また、V1は、より好ましくは1.00cc/g以上2.0cc/g以下、さらに好ましくは1.2cc/g以上1.8cc/g以下である。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material has a mesopore amount derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method as V1 (cc / g) and a micropore amount derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method. When V2 (cc / g), activated carbon satisfying 0.8 <V1 ≦ 2.5 and 0.92 <V2 ≦ 3.0 is included.
The mesopore amount V1 is preferably a value larger than 0.8 cc / g from the viewpoint of increasing the output characteristics when the positive electrode material is incorporated in the power storage element, and from the viewpoint of suppressing a decrease in the capacity of the power storage element. , Preferably 2.5 cc / g or less. V1 is more preferably 1.00 cc / g or more and 2.0 cc / g or less, and further preferably 1.2 cc / g or more and 1.8 cc / g or less.

一方、マイクロ孔量V2は、活性炭の比表面積を大きくし、容量を増加させるために、0.92cc/gより大きい値であることが好ましく、また、活性炭の電極としての密度を増加させ、単位体積あたりの容量を増加させるという観点から、3.0cc/g以下であることが好ましい。また、V2は、より好ましくは、1.0cc/gより大きく、2.5cc/g以下、さらに好ましくは1.5cc/g以上2.5cc/g以下である。   On the other hand, the micropore amount V2 is preferably a value larger than 0.92 cc / g in order to increase the specific surface area of the activated carbon and increase the capacity, and the density of the activated carbon as an electrode is increased. From the viewpoint of increasing the capacity per volume, it is preferably 3.0 cc / g or less. V2 is more preferably greater than 1.0 cc / g and not greater than 2.5 cc / g, and still more preferably not less than 1.5 cc / g and not greater than 2.5 cc / g.

上述のマイクロ孔量及びメソ孔量は、以下の方法により求められる値である。すなわち、試料を500℃で一昼夜真空乾燥し、窒素を吸着質として吸脱着の等温線の測定を行なう。このときの脱着側の等温線を用いて、マイクロ孔量はMP法により、メソ孔量はBJH法により算出する。
MP法とは、「t−プロット法」(B.C.Lippens,J.H.de Boer,J.Catalysis,4319(1965))を利用して、マイクロ孔容積、マイクロ孔面積、及びマイクロ孔の分布を求める方法を意味し、M.Mikhail,Brunauer,Bodorにより考案された方法である(R.S.Mikhail,S.Brunauer,E.E.Bodor,J.Colloid Interface Sci.,26,45 (1968))。また、BJH法は一般的にメソ孔の解析に用いられる計算方法で、Barrett,Joyner,Halendaらにより提唱されたものである(E.P.Barrett,L.G.Joyner and P. Halenda,J.Amer.Chem.Soc.,73,373(1951))。
The above-mentioned micropore amount and mesopore amount are values obtained by the following method. That is, the sample is vacuum-dried at 500 ° C. all day and night, and the adsorption and desorption isotherm is measured using nitrogen as an adsorbate. Using the isotherm on the desorption side at this time, the micropore volume is calculated by the MP method, and the mesopore volume is calculated by the BJH method.
The MP method uses a “t-plot method” (BC Lippens, JH de Boer, J. Catalysis, 4319 (1965)), and uses a micropore volume, a micropore area, and a micropore. Is a method for obtaining the distribution of M.M. It is a method devised by Mikhal, Brunauer, Bodor (RS Mikhal, S. Brunauer, EE Bodor, J. Colloid Interface Sci., 26, 45 (1968)). The BJH method is a calculation method generally used for analysis of mesopores and proposed by Barrett, Joyner, Halenda et al. (EP Barrett, LG Joyner and P. Halenda, J. Amer.Chem.Soc., 73, 373 (1951)).

上述したメソ孔量、及びマイクロ孔量を有する活性炭は、従来の電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ用として使用されていた活性炭よりもBET比表面積が高いものとなる。具体的なBET比表面積の値としては、2600m/g以上4500m/g以下であり、3000m/g以上4000m/g以下であることが好ましい。BET比表面積が2600m/g以上の場合には、良好なエネルギー密度が得られ易く、他方、BET比表面積が4500m/g以下の場合には、電極の強度を保つためにバインダーを多量に入れる必要がないので、電極体積当たりの性能が高くなる傾向がある。 The activated carbon having the mesopore amount and the micropore amount described above has a higher BET specific surface area than the activated carbon used for conventional electric double layer capacitors or lithium ion capacitors. Specific values of the BET specific surface area are 2600 m 2 / g or more and 4500 m 2 / g or less, and preferably 3000 m 2 / g or more and 4000 m 2 / g or less. When the BET specific surface area is 2600 m 2 / g or more, good energy density is easily obtained. On the other hand, when the BET specific surface area is 4500 m 2 / g or less, a large amount of binder is used to maintain the strength of the electrode. Since it is not necessary to put in, the performance per electrode volume tends to be high.

本発明の正極活物質は、真球度が0.80以上の粒子を含む。真球度が0.80以上の粒子は、球状に近い構造であり、活物質粒子同士が形成する空隙が大きく、かつ電極内で均一に分布するようになる。特に電極内に占める真球度が0.80以上の活物質粒子が多いほど、サイクル特性が良好になる。より好ましくは真球度が0.85以上、もっとも好ましくは真球度が0.90以上である。
ここで真球度0.80以上とは、電子顕微鏡により得られた球状活物質の断面積の真円度が0.80以上であることをいい、真円度が0.80以上であるとは、球状活物質の断面積におけるアスペクト比が1.25以下のものをいう。
さらに、本発明では、正極電極を構成する正極活物質層を電極の厚さ方向に垂直に切断した際に得られる電子顕微鏡中の断面において、任意に選んだ100個の断面積の真円度0.80以上の正極活物質の断面積の合計が、電極断面にある全正極活物質全体の断面積に対して好ましくは30%以上、さらに好ましくは50%以上、更に好ましくは60%以上であり、最も好ましくは85%以上である。
The positive electrode active material of the present invention includes particles having a sphericity of 0.80 or more. Particles having a sphericity of 0.80 or more have a structure close to a sphere, have large gaps formed by the active material particles, and are uniformly distributed in the electrode. In particular, the more active material particles having a sphericity of 0.80 or more in the electrode, the better the cycle characteristics. More preferably, the sphericity is 0.85 or more, and most preferably the sphericity is 0.90 or more.
Here, the roundness of 0.80 or more means that the roundness of the cross-sectional area of the spherical active material obtained by an electron microscope is 0.80 or more, and the roundness is 0.80 or more. Means that the aspect ratio in the cross-sectional area of the spherical active material is 1.25 or less.
Further, in the present invention, the roundness of 100 cross-sectional areas arbitrarily selected in the cross section in the electron microscope obtained when the positive electrode active material layer constituting the positive electrode is cut perpendicularly to the thickness direction of the electrode. The total cross-sectional area of the positive electrode active material of 0.80 or more is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, more preferably 60% or more, with respect to the entire cross-sectional area of all the positive electrode active materials in the electrode cross section. Most preferably, it is 85% or more.

上記のような断面におけるアスペクト比が1.25以下の真球度0.80以上の球状粒子を得るためには、炭素化する前の原料の形状を断面積におけるアスペクト比を1.25以下、真球度0.80以上に成型しておく方法があげられる。
本製造条件に用いる原料には、乳化重合によって重合したフェノール樹脂、フラン樹脂、及びレゾルシノール樹脂などの各種合成樹脂から選択することができる。
これらの樹脂は、乳化重合法によって真球度を制御することが可能であるため、本発明の炭素化後、賦活処理後の正極活物質としての活性炭の断面積のアスペクト比を1.25以下、真球度0.80以上に成型することができる。
その他の方法として、ヤシ殻等の炭素化前の原料を粉砕した後に球状に成型した後、焼成以降の過程を施して炭素化する方法、焼成前の原料の形状をアスペクト比1.25以下に予め成型しておく方法も挙げられるが、製造効率の面から、乳化重合によって炭素化する前の原料の真球度を制御する方法が好ましい。
上記の製造条件は、上記以外の原料として、例えば、木材、木粉、ヤシ殻などの植物系原料;石油ピッチ、コークスなどの化石系原料;塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂などの各種合成樹脂などの炭素質材料も利用することができる。
In order to obtain spherical particles having a sphericity of 0.80 or more with an aspect ratio in the cross section of 1.25 or less, the shape of the raw material before carbonization has an aspect ratio in the cross sectional area of 1.25 or less, There is a method of molding to a sphericity of 0.80 or more.
The raw material used for the production conditions can be selected from various synthetic resins such as phenol resin, furan resin, and resorcinol resin polymerized by emulsion polymerization.
Since these resins can control the sphericity by an emulsion polymerization method, the aspect ratio of the cross-sectional area of activated carbon as the positive electrode active material after the carbonization of the present invention and after the activation treatment is 1.25 or less. The sphericity can be molded to 0.80 or more.
As another method, after pulverizing the raw material before carbonization such as coconut shell, it is formed into a spherical shape, and then subjected to a process after baking and carbonized, and the shape of the raw material before baking is reduced to an aspect ratio of 1.25 or less. Although the method of shape | molding beforehand is also mentioned, From the surface of manufacturing efficiency, the method of controlling the sphericity of the raw material before carbonizing by emulsion polymerization is preferable.
The above production conditions include, for example, plant-based materials such as wood, wood flour, and coconut shells; fossil-based materials such as petroleum pitch and coke; vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, and urea resin. Carbonaceous materials such as various synthetic resins can also be used.

上記の製造方法で得られた炭素化する前の原料は引き続き加熱により炭素化(以下「炭化」と称する場合もある)する。
炭素化する為の加熱は、炭化温度は400〜700℃程度で0.5〜10時間加熱することが好ましい。加熱方式は、例えば、固定床方式、移動床方式、流動床方式、スラリー方式、ロータリーキルン方式などの公知の方式が挙げられる。加熱時の雰囲気は窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、またはこれらの不活性ガスを主成分として他のガスとの混合したガスが用いられる。
炭化する為の加熱を行い炭化された原料は、その後、賦活処理が施される。炭化された原料の表面に微細な孔を賦与するためである。
The raw material before carbonization obtained by the above production method is subsequently carbonized by heating (hereinafter sometimes referred to as “carbonization”).
The heating for carbonization is preferably performed at a carbonization temperature of about 400 to 700 ° C. for 0.5 to 10 hours. Examples of the heating method include known methods such as a fixed bed method, a moving bed method, a fluidized bed method, a slurry method, and a rotary kiln method. The atmosphere at the time of heating is an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, helium, or argon, or a gas mixed with other gases containing these inert gases as a main component.
The raw material carbonized by heating for carbonization is then subjected to activation treatment. This is because fine pores are imparted to the surface of the carbonized raw material.

以下、賦活処理の条件を詳説する。
賦活方法としては、水蒸気、二酸化炭素、酸素などの賦活ガスを用いて焼成するガス賦活法、アルカリ金属化合物と混合した後に加熱処理を行うアルカリ金属賦活方があるが、高比表面積の活性炭を作製するにはアルカリ金属賦活法が好ましい。この賦活方法では、炭化物とKOH、NaOHなどのアルカリ金属化合物との重量比が1:1以上となるように混合した後に、不活性ガス雰囲気下で600〜900℃の範囲で、0.5〜5時間加熱を行い、その後アルカリ金属化合物を酸及び水により洗浄除去し、更に乾燥を行う。
上記加熱には、炭化の為に用いた加熱方式と同様の方式を用いることが可能である。
尚、原料にヤシ殻等の原料を粉砕した後に球状に成型した後、焼成以降の過程を施す方法を用いた場合には、分級処理を施した後、先記の賦活方法で処理を行えばよい。粉砕・分級処理後に賦活処理を施すことで、賦活化後の粉砕をした場合に生じる新生界面による特性低下を防止することが可能となる。
Hereinafter, the conditions for the activation process will be described in detail.
As activation methods, there are a gas activation method in which firing is performed using an activation gas such as water vapor, carbon dioxide, oxygen, and an alkali metal activation method in which heat treatment is performed after mixing with an alkali metal compound. For this purpose, an alkali metal activation method is preferred. In this activation method, after mixing so that the weight ratio of carbide and an alkali metal compound such as KOH and NaOH is 1: 1 or more, in the range of 600 to 900 ° C. in an inert gas atmosphere, 0.5 to Heating is performed for 5 hours, and then the alkali metal compound is removed by washing with an acid and water, followed by drying.
For the heating, it is possible to use a method similar to the heating method used for carbonization.
In addition, after pulverizing the raw material such as coconut shell into the raw material and then forming it into a spherical shape, when using the method of performing the process after baking, after performing the classification treatment, the treatment is performed by the activation method described above. Good. By performing the activation treatment after the pulverization / classification treatment, it is possible to prevent deterioration of characteristics due to the nascent interface that occurs when pulverization after activation is performed.

1μmから30μmの粒径で断面積のアスペクト比が1.25以下、真球度0.80以上の炭素質粒子(炭素化する前の原料)を作製した場合は、その後の工程である粉砕、分級を行わず、焼成賦活(炭化、賦活化)を行うことができる。一方、塊状、破砕状などの形状の炭素質材料(炭化物)は賦活する前に予め粉砕・分級しておくと、効率的に賦活化できる。   When carbonaceous particles (raw material before carbonization) having a particle diameter of 1 μm to 30 μm and an aspect ratio of a cross-sectional area of 1.25 or less and a sphericity of 0.80 or more are prepared, The firing activation (carbonization and activation) can be performed without classification. On the other hand, if the carbonaceous material (carbide) in the form of a lump or crushed is pulverized and classified in advance before activation, it can be activated efficiently.

本発明で用いる賦活方法では、炭化物とアルカリ金属化合物の質量比(=炭化物:アルカリ金属化合物)は1:1以上が好ましいことを先記したが、アルカリ金属化合物の量が増えるほど、メソ孔量が増えるが、質量比1:3.5付近を境に急激に孔量が増える傾向があるので、質量比は1:3よりアルカリ金属化合物が増えることが好ましく、1:5.5以下であることが好ましい。質量比はアルカリ金属化合物が増えるほど孔量が大きくなるが、その後の洗浄等の処理効率を考慮すると上記範囲であることが好ましい。
尚、マイクロ孔量を大きくし、メソ孔量を大きくしないためには、賦活する際に炭化物を多めにしてKOHと混合する。いずれの孔量も大きくするためには、炭化物とKOHの比についてKOHを多めにする。また、主としてメソ孔量を大きくするためには、アルカリ賦活処理を行った後に水蒸気賦活を行う。
In the activation method used in the present invention, the mass ratio of carbide to alkali metal compound (= carbide: alkali metal compound) is preferably 1: 1 or more. However, the amount of mesopore increases as the amount of the alkali metal compound increases. However, since there is a tendency for the amount of pores to increase suddenly at a mass ratio of about 1: 3.5, the mass ratio is preferably more than 1: 3, and is preferably 1: 5.5 or less. It is preferable. As the mass ratio increases, the amount of pores increases as the number of alkali metal compounds increases.
In order to increase the amount of micropores and not increase the amount of mesopores, a larger amount of carbide is mixed with KOH when activated. In order to increase the amount of both pores, KOH is increased with respect to the ratio of carbide to KOH. In order to mainly increase the amount of mesopores, water vapor activation is performed after alkali activation treatment.

以上の製造条件でアスペクト比が1.25以下の真球度0.80以上の球状粒子の原料から活性炭を得ることができる。得られた活性炭もアスペクト比が1.25以下の真球度0.80以上の球状粒子となっている。
そして、上記製造条件で得られた本発明の非水系リチウム型蓄電素子に使用する正極活物質である活性炭の平均粒径は1μm以上30μm以下であり、好ましくは、2μm以上20μm以下である。より好ましくは2μm以上10μm以下である。平均粒径が異なる2種の活性炭の混合物であってもよい。ここで平均粒径とは、粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定した際、全体積を100%として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが50%となる点の粒子径を50%径とし、その50%径(Median径)のことを指すものである。
Under the above production conditions, activated carbon can be obtained from a raw material of spherical particles having an aspect ratio of 1.25 or less and a sphericity of 0.80 or more. The obtained activated carbon is also spherical particles having an aspect ratio of 1.25 or less and a sphericity of 0.80 or more.
And the average particle diameter of the activated carbon which is a positive electrode active material used for the non-aqueous lithium storage element of the present invention obtained under the above production conditions is 1 μm or more and 30 μm or less, preferably 2 μm or more and 20 μm or less. More preferably, it is 2 μm or more and 10 μm or less. It may be a mixture of two kinds of activated carbons having different average particle sizes. Here, the average particle diameter is 50% when the particle size distribution is measured using a particle size distribution measuring device, and when the cumulative curve is determined with the total volume being 100%, the cumulative curve is 50%. The diameter refers to the 50% diameter (Median diameter).

粒度分布に関しては、良好なサイクル特性の観点から、粒度分布測定で得られた小粒子側からの累積10%の粒径をD10、累積50%をD50、累積90%をD90とした際に、下記式(5)で示される粒度分布パラメーターが、2.5以下であることが好ましく、より好ましくは2.0以下、更に好ましくは1.5以下である:
粒度分布パラメーター=(D90−D10)/D50・・・式(5)
粒度分布測定はレーザー回折法を用いる。測定は乾式法、湿式法いずれも用いることができる。
Regarding the particle size distribution, from the viewpoint of good cycle characteristics, when the particle size of 10% cumulative from the small particle side obtained by particle size distribution measurement is D10, the cumulative 50% is D50, and the cumulative 90% is D90, The particle size distribution parameter represented by the following formula (5) is preferably 2.5 or less, more preferably 2.0 or less, and still more preferably 1.5 or less:
Particle size distribution parameter = (D90−D10) / D50 (5)
The particle size distribution measurement uses a laser diffraction method. For the measurement, either a dry method or a wet method can be used.

活性炭を用いた正極では、電解液の電解質にLiPF6やLiBF4を用いる場合では
は金属リチウムの電位を基準にして2.2〜3.2Vの範囲では溶媒和したリチウムイオンが細孔に吸着し、3.2〜4.2Vの範囲では陰イオンであるPF6 やBF4 が吸着することが考えられる。メソ孔量の大きい本発明の活物質ではイオン半径の大きな溶媒和したリチウムイオンの吸着による容量が大きいことが特徴である。
本発明の活性炭では金属リチウムを陰極、及び参照極にした単極セルにおいて、電流密度が1mA/cm2、陽極電位が2.2〜4.2Vの範囲で充放電した際に、2.2V〜4.2Vの範囲の放電容量中の2.2V〜3.2V放電容量の比率が0.43以上である。
In the positive electrode using activated carbon, when LiPF 6 or LiBF 4 is used as the electrolyte of the electrolyte, solvated lithium ions are adsorbed in the pores in the range of 2.2 to 3.2 V with respect to the potential of metallic lithium. In the range of 3.2 to 4.2 V, it is considered that anions PF 6 and BF 4 are adsorbed. The active material of the present invention having a large amount of mesopores is characterized by a large capacity due to adsorption of solvated lithium ions having a large ionic radius.
In the activated carbon of the present invention, in a single electrode cell in which metallic lithium is used as a cathode and a reference electrode, when the current density is 1 mA / cm 2 and the anode potential is charged and discharged in the range of 2.2 to 4.2 V, 2.2 V The ratio of 2.2V to 3.2V discharge capacity in the discharge capacity in the range of ~ 4.2V is 0.43 or more.

(正極電極)
上記した正極活物質である活性炭は、以下の条件により正極電極を構成する。
正極は、正極活物質層を正極集電体の片面のみに形成したものでもよいし、両面に形成したものでも構わない。該正極活物質層の厚みは、例えば、片面あたり30μm以上200μm以下が好ましい。
正極集電体の材質は、蓄電素子にした際、電解液への溶出又は反応などの劣化が起こらない導電性材質であれば特に制限はない。好適な材料としては、アルミニウムが挙げられる。正極集電体の形状は、金属箔又は金属の隙間に電極が形成可能である構造体(発泡体など)を用いることができる。金属箔は貫通孔を持たない通常の金属箔でもよいし、エキスパンドメタル、パンチングメタル等の貫通孔を有する金属箔でもよい。また、正極集電体の厚みは、電極の形状及び強度を十分に保持できれば特に制限はないが、例えば、強度、導電抵抗、体積あたりの容量の観点から、1〜100μmが好ましい。
(Positive electrode)
Activated carbon as the positive electrode active material described above constitutes the positive electrode under the following conditions.
The positive electrode may have a positive electrode active material layer formed on only one side of the positive electrode current collector, or may be formed on both sides. The thickness of the positive electrode active material layer is preferably, for example, 30 μm to 200 μm per side.
The material of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not cause degradation such as elution into the electrolytic solution or reaction when the power storage element is formed. A suitable material is aluminum. As the shape of the positive electrode current collector, a metal foil or a structure (such as a foam) in which an electrode can be formed in a gap between metals can be used. The metal foil may be a normal metal foil having no through hole, or a metal foil having a through hole such as an expanded metal or a punching metal. Further, the thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as the shape and strength of the electrode can be sufficiently maintained, but for example, from the viewpoint of strength, conductive resistance, and capacity per volume, 1 to 100 μm is preferable.

正極活物質層に用いるバインダーは、特に制限されるものではないが、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、スチレン−ブタジエン共重合体などを用いることができる。正極活物質層におけるバインダーの含有量は、例えば、正極活物質100質量部に対して3〜20質量部の範囲が好ましい。また、必要に応じて、正極活物質層には導電性フィラーを添加することができる。導電性フィラーの種類は特に制限されるものではないが、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維が例示される。導電性フィラーの添加量は、例えば、活物質100質量部に対して0〜30質量部が好ましい。   The binder used for the positive electrode active material layer is not particularly limited, and PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), a styrene-butadiene copolymer, or the like can be used. The binder content in the positive electrode active material layer is preferably in the range of 3 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material, for example. Moreover, an electroconductive filler can be added to a positive electrode active material layer as needed. The type of the conductive filler is not particularly limited, and examples thereof include acetylene black, ketjen black, and vapor grown carbon fiber. As for the addition amount of an electroconductive filler, 0-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of active materials, for example.

正極は、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等の公知の電極成形手法を利用して製造することが可能であり、例えば、正極活物質、導電性フィラー、バインダーを溶媒に分散させたスラリーを、正極活物質層として正極集電体上に塗布する塗布工程、溶媒を乾燥させる乾燥工程、そして加圧によって正極活物質層のかさ密度を向上させる加圧工程を行うことにより得られる。   The positive electrode can be manufactured using a known electrode forming technique such as a lithium ion battery or an electric double layer capacitor. For example, a slurry in which a positive electrode active material, a conductive filler, and a binder are dispersed in a solvent, The positive electrode active material layer can be obtained by performing a coating process on the positive electrode current collector, a drying process for drying the solvent, and a pressurizing process for improving the bulk density of the positive electrode active material layer by pressurization.

正極活物質層のかさ密度は、0.40g/cm以上であり、好ましくは0.45g/cm以上、0.70g/cm以下の範囲である。かさ密度が0.40g/cm以上であれば、体積当たりの電極の容量を大きくすることができ、蓄電素子の小型化を達成できる。また、かさ密度が0.70g/cm以下であれば、正極活物質層内の空隙における電解液の拡散が十分となり大電流での充放電特性が高いと考えられる。
本発明の1つの実施態様で用いられる正極活物質層のかさ密度は、特定のミクロ孔量及びメソ孔量を有することに起因して、同じ方法で作製した通常の活性炭の活物質層のかさ密度に比べて小さい。その場合、正極活物質層として成形した状態において上記のかさ密度を達成するに、例えば、表面温度が前記バインダーの融点マイナス40℃以上、かつ融点以下の温度に設定されたロールによって加熱しながら加圧する方法(以下「加熱プレス」ともいう。)を用いることができる。
The bulk density of the positive electrode active material layer is 0.40 g / cm 3 or more, preferably 0.45 g / cm 3 or more, 0.70 g / cm 3 or less. When the bulk density is 0.40 g / cm 3 or more, the capacity of the electrode per volume can be increased, and the storage element can be reduced in size. Further, if the bulk density is 0.70 g / cm 3 or less, it is considered that the electrolyte solution is sufficiently diffused in the voids in the positive electrode active material layer and the charge / discharge characteristics at a large current are high.
The bulk density of the positive electrode active material layer used in one embodiment of the present invention is due to the fact that it has a specific amount of micropores and mesopores, so that the bulk of a normal activated carbon active material layer produced by the same method is used. Small compared to density. In that case, in order to achieve the above-mentioned bulk density in a state of being formed as the positive electrode active material layer, for example, the surface temperature is increased while being heated by a roll set to a temperature not lower than the melting point of the binder minus 40 ° C. and lower than the melting point. A pressing method (hereinafter also referred to as “heating press”) can be used.

また、溶媒を使用せずに、活性炭とバインダーとを乾式で混合して、前記バインダーの融点マイナス40℃以上、かつ融点以下の温度に加熱した状態で加圧して板状に成形する成形工程と、該成形された正極活物質層を導電性接着剤で正極集電体に貼り付ける接着工程とで行ってもよい。なお、融点は、DSC(Differential Scanning Calorimetry、示差走査熱量分析)の吸熱ピーク位置で求めることができる。例えば、パーキンエルマー社製の示差走査熱量計「DSC7」を用いて、試料樹脂10mgを測定セルにセットし、窒素ガス雰囲気中で、温度30℃から10℃/分の昇温速度で250℃まで昇温し、昇温過程における吸熱ピーク温度が融点となる。   Further, a molding process in which activated carbon and a binder are mixed by a dry method without using a solvent, and are pressed into a plate shape while being heated to a temperature of the melting point of the binder minus 40 ° C. or higher and lower than the melting point, and The bonding step of attaching the formed positive electrode active material layer to the positive electrode current collector with a conductive adhesive may be performed. In addition, melting | fusing point can be calculated | required in the endothermic peak position of DSC (Differential Scanning Calorimetry). For example, using a differential scanning calorimeter “DSC7” manufactured by PerkinElmer Co., Ltd., 10 mg of sample resin is set in a measurement cell, and the temperature is increased from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min in a nitrogen gas atmosphere. The temperature is raised, and the endothermic peak temperature in the temperature raising process becomes the melting point.

加熱プレス方法は、例えば、以下の工程で行うことができる。加熱プレスに用いる設備は図2を参照して説明する。
正極集電体に正極活物質層を塗布した正極(6)を巻き取った巻き出しロール(1)を巻だしロール位置に設置する。図2に示すように、正極(6)を、第一のガイド(2)、加熱プレスロール(3)、第二のガイド(2)を順次経て、巻取りロール(4)に巻き取る。
加熱プレスロール(3)の表面温度は、正極活物質層に含まれるバインダーの融点マイナス40℃以上、かつ融点以下の温度に設定するが、好ましくは融点マイナス30℃以上かつ融点以下、より好ましくは融点マイナス20℃以上、かつ融点以下の温度から選択する。例えば、バインダーにPVDF(ポリフッ化ビニリデン:融点150℃)を用いた場合は110〜150℃の範囲に加温することが好ましく、120〜150℃の範囲内で加温することがより好ましい。バインダーにスチレン−ブタジエン共重合体(融点100℃)を用いた場合は60〜100℃の範囲に加温することが好ましく、70〜100℃の範囲で加温することがより好ましい。
The hot press method can be performed, for example, in the following steps. The equipment used for the heating press will be described with reference to FIG.
The unwinding roll (1) which wound up the positive electrode (6) which apply | coated the positive electrode active material layer to the positive electrode electrical power collector is unwound and installed in a roll position. As shown in FIG. 2, the positive electrode (6) is wound around a winding roll (4) through a first guide (2), a heated press roll (3), and a second guide (2) in this order.
The surface temperature of the heated press roll (3) is set to a temperature not lower than the melting point minus 40 ° C. and not higher than the melting point of the binder contained in the positive electrode active material layer. It selects from the temperature below melting | fusing point minus 20 degreeC and below melting | fusing point. For example, when PVDF (polyvinylidene fluoride: melting point 150 ° C.) is used as the binder, it is preferably heated in the range of 110 to 150 ° C., more preferably in the range of 120 to 150 ° C. When a styrene-butadiene copolymer (melting point: 100 ° C.) is used as the binder, it is preferably heated in the range of 60 to 100 ° C., more preferably in the range of 70 to 100 ° C.

加熱プレスする際の加圧圧力、及びプレスを行う速度は、得られる正極のかさ密度により調整する。加熱プレスロールのプレス圧力は、油圧シリンダー(5)の圧力を調整して一定に保つ。プレスの圧力は50kgf/cm以上300kgf/cm以下が好ましい。プレス速度は15m/分以下の速度が好ましく、より好ましくは10m/分以下、更に好ましくは5m/分以下である。上記のプレス速度であると十分なかさ密度を得ることができる。
また、プレス圧力が高すぎる場合は活物質層が集電体から剥離するため、セルの抵抗や放電容量維持率等を測定してプレス圧力を決定することが好ましい。
プレスロール同士の距離(ロール間距離)は任意に選ぶことができる。一回目のプレスでは少なくともプレスする電極厚さより狭いロール間距離でプレスを行うが、電極厚さに近いロール間距離ではプレスによるかさ密度増加の効果が小さく、狭すぎる場合は活物質層が集電体から剥離するためセルの抵抗や放電容量維持率等を測定してロール間距離を選ぶことが好ましい。
The pressurizing pressure at the time of heat pressing and the speed at which the pressing is performed are adjusted by the bulk density of the positive electrode to be obtained. The press pressure of the heated press roll is kept constant by adjusting the pressure of the hydraulic cylinder (5). The pressing pressure is preferably 50 kgf / cm or more and 300 kgf / cm or less. The pressing speed is preferably 15 m / min or less, more preferably 10 m / min or less, and still more preferably 5 m / min or less. A sufficient bulk density can be obtained at the above pressing speed.
In addition, when the pressing pressure is too high, the active material layer is peeled off from the current collector. Therefore, it is preferable to determine the pressing pressure by measuring the resistance of the cell, the discharge capacity retention rate, and the like.
The distance between the press rolls (distance between the rolls) can be arbitrarily selected. In the first press, pressing is performed at a distance between the rolls that is at least narrower than the electrode thickness to be pressed, but the effect of increasing the bulk density by the press is small at the distance between the rolls that is closer to the electrode thickness. In order to peel from the body, it is preferable to select the distance between rolls by measuring the resistance of the cell, the discharge capacity maintenance rate, and the like.

本発明の正極はプレスを2回以上行うことが好ましい。1回のプレスではかさ密度を十分に上げることができないか、かさ密度を上げるために、高すぎるプレス圧力又は狭すぎるロール間距離でプレスすることが必要となり、結果として剥離を引き起こし、セルの抵抗や放電容量維持率等の性能を低下させる。正極の損傷が著しい場合はセル作製が行えない場合もある。
例えば、プレスを2回以上プレスする場合は、ロール間距離は最初に実施するプレス時よりも二回目のプレス時のロール間距離が同等、より好ましくは狭くすることが好ましい。具体的には、一回目のロール間距離を1とすると、二回目のロール間距離は、0.4〜0.6、更に三回目も行う場合には、二回目のロール間距離を1として三回目のロール間距離は0.2〜0.4としてプレスを行うと求める嵩密度を得ることができる。必要に応じて更にプレスをしても構わない。但し、生産効率上、二回から三回程度のプレス回数が好ましい。また、二回以上プレスする場合、初回のプレスを室温で行っても構わない。
また、プレス圧力は最初に実施するプレス時に対して二回目のプレス時は同じか高くてもよい。プレス圧は高いほうが密度向上にとって好ましい。
The positive electrode of the present invention is preferably pressed twice or more. A single press cannot increase the bulk density sufficiently, or in order to increase the bulk density, it is necessary to press at a press pressure that is too high or a distance between rolls that is too narrow, resulting in peeling and cell resistance. And the performance such as the discharge capacity maintenance rate is reduced. If the positive electrode is significantly damaged, the cell may not be produced.
For example, when the press is pressed twice or more, it is preferable that the distance between the rolls is equal to the distance between the rolls during the second press, more preferably narrower than that during the first press. Specifically, when the first roll distance is 1, the second roll distance is 0.4 to 0.6, and when the third roll is performed, the second roll distance is 1. When the press is performed with the third inter-roll distance being 0.2 to 0.4, the desired bulk density can be obtained. You may further press as needed. However, from the viewpoint of production efficiency, a press number of about 2 to 3 is preferable. Moreover, when pressing twice or more, you may perform the first press at room temperature.
Further, the pressing pressure may be the same as or higher in the second pressing than in the first pressing. A higher pressing pressure is preferable for improving the density.

加熱プレスロール(3)を、正極(6)が巻出ロール(1)から巻取りロール(4)に送られる方向に自転させ、任意の速度に制御する。巻取りロール(4)は電極の張力が適正な値になるように自転して正極(6)を巻き取る。巻出しロール(1)は自転する必要はないが正極(6)がたるまない程度の張力を与える負荷であることが望ましい。   The heated press roll (3) is rotated in the direction in which the positive electrode (6) is sent from the unwinding roll (1) to the winding roll (4), and controlled to an arbitrary speed. The winding roll (4) rotates so that the tension of the electrode becomes an appropriate value and winds up the positive electrode (6). The unwinding roll (1) does not need to rotate, but is preferably a load that gives a tension that does not sag the positive electrode (6).

尚、本発明では、正極活物質中に、前記特定のV1,V2を有する活性炭以外の材料(例えば、前記特定のV1,V2を有さない活性炭、リチウムと遷移金属の複合酸化物など)を含む場合は、前記特定のV1,V2を有する活性炭の含有量は、全正極活物質の50重量%より多いものとする。前記特定のV1,V2を有する活性炭の全正極活物質における含有量は、70重量%以上がより好ましく、90重量%以上がさらに好ましく、100重量%であることが最も好ましい。   In the present invention, a material other than activated carbon having the specific V1, V2 (for example, activated carbon not having the specific V1, V2 or a composite oxide of lithium and transition metal) is included in the positive electrode active material. When it contains, content of the activated carbon which has the said specific V1, V2 shall be more than 50 weight% of all the positive electrode active materials. The content of the activated carbon having the specific V1, V2 in the total positive electrode active material is more preferably 70% by weight or more, further preferably 90% by weight or more, and most preferably 100% by weight.

(負極活物質)
<負極活物質>
上記正極電極と組み合わせる負極電極は、活物質に、結晶性黒鉛や、難黒鉛性炭素材料を使用したものでも十分な効果を奏することができるが、以下の1)、2)を同時に満たす負極活物質を用いた負極電極であることが好ましい。
作用極が負極、対極がリチウム、参照極がリチウム、電解液がエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを体積比1:4で混合した溶媒に1mol/LとなるLiPFを溶解したものにおける3極式セルにおいて、電流値が負極活物質当り100mA/gとなる値であり、かつセル温度が45℃であるという条件下で、定電流にてリチウムを充電し、負極電位が1mVになると定電圧に切り替えて更に充電をし、定電流定電圧充電で合計40時間後の充電量を初回リチウム充電量とし、上記充電後、電流値が負極活物質当り50mA/gとなる値であり、かつセル温度が45℃であるという条件下で、定電流にて負極電位が2.5Vになるまでリチウムを放電した際の放電量を初回リチウム放電量としたとき、
初回リチウム充放電特性において、
1)充電量が1100mAh/g以上2000mAh/g以下である;及び
2)0〜0.5Vの負極電位において、放電量が100mAh/g以上である。
(Negative electrode active material)
<Negative electrode active material>
The negative electrode combined with the positive electrode can exhibit a sufficient effect even when the active material uses crystalline graphite or a non-graphitizable carbon material, but the negative electrode active satisfying the following 1) and 2) simultaneously. A negative electrode using a substance is preferable.
Tripolar cell in which LiPF 6 is dissolved in 1 mol / L in a solvent in which the working electrode is a negative electrode, the counter electrode is lithium, the reference electrode is lithium, and the electrolytic solution is a mixture of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate in a volume ratio of 1: 4. In this case, lithium is charged with a constant current under the condition that the current value is 100 mA / g per negative electrode active material and the cell temperature is 45 ° C., and is switched to a constant voltage when the negative electrode potential reaches 1 mV. The amount of charge after a total of 40 hours by constant current and constant voltage charge is the initial lithium charge amount, and after the above charge, the current value is 50 mA / g per negative electrode active material, and the cell temperature is When the discharge amount when lithium was discharged at a constant current until the negative electrode potential became 2.5 V under the condition of 45 ° C., the initial lithium discharge amount,
In the initial lithium charge / discharge characteristics,
1) The charge amount is 1100 mAh / g or more and 2000 mAh / g or less; and 2) The discharge amount is 100 mAh / g or more at a negative electrode potential of 0 to 0.5 V.

1)については、充電量が1100mAh/g以上あれば負極内の負極活物質量を少なくすることができ、負極活物質層を薄くすることが可能となり蓄電素子が高エネルギー密度を発現することができ、充電量が2000mAh/g以下であれば、負極活物質の細孔量が多くなりすぎず、負極活物質層の嵩密度を高めることができる。以上より、充電量は、好ましくは1200mAh/g以上1700mAh/g以下であり、より好ましくは1300mAh/g以上1600mAh/g以下である。   As for 1), if the charge amount is 1100 mAh / g or more, the amount of the negative electrode active material in the negative electrode can be reduced, the negative electrode active material layer can be made thin, and the energy storage device can express a high energy density. If the charge amount is 2000 mAh / g or less, the amount of pores in the negative electrode active material does not increase excessively, and the bulk density of the negative electrode active material layer can be increased. As described above, the charge amount is preferably 1200 mAh / g or more and 1700 mAh / g or less, and more preferably 1300 mAh / g or more and 1600 mAh / g or less.

2)については、負極電位が0〜0.5Vの間にあるときに、放電量が100mAh/g以上あれば、蓄電素子とした際の充放電過程において、負極電位を低電位で作動させることが可能となり、高耐久性を発現することができる。以上より、負極電位が0〜0.5V間の放電量は、好ましくは120mAh/g以上であり、より好ましくは140mAh/g以上である。   Regarding 2), when the negative electrode potential is between 0 and 0.5 V, if the discharge amount is 100 mAh / g or more, the negative electrode potential is operated at a low potential in the charge / discharge process when the battery is used. And high durability can be exhibited. From the above, the discharge amount between the negative electrode potential of 0 to 0.5 V is preferably 120 mAh / g or more, more preferably 140 mAh / g or more.

上記の負極電極を構成する負極活物質の構造は、具体的には、活性炭の表面にピッチ炭を被着させた複合多孔性材料を含むことが好ましい。   Specifically, the structure of the negative electrode active material constituting the negative electrode preferably includes a composite porous material in which pitch charcoal is deposited on the surface of activated carbon.

本発明の複合多孔性材料を含んだ負極活物質は、以下のi)及びii)を同時に満たすことを特徴とする:
i)該ピッチ炭の該活性炭に対する重量比率が、10%以上60%以下であり、かつ、該ピッチ炭の原料であるピッチの軟化点が100℃以下である;及び
ii)該負極活物質はBET比表面積が350m/g〜1500m/gであり、かつ、リチウムイオンが、単位重量当たり1100mAh/g〜2000mAh/gドープされている。
The negative electrode active material containing the composite porous material of the present invention is characterized by satisfying the following i) and ii) simultaneously:
i) The weight ratio of the pitch charcoal to the activated carbon is 10% or more and 60% or less, and the pitch softening point of the pitch charcoal is 100 ° C. or less; and ii) the negative electrode active material is BET specific surface area of 350m 2 / g~1500m 2 / g, and lithium ions, have been 1100mAh / g~2000mAh / g doped per unit weight.

以下、i)について説明する。
該ピッチ炭の該活性炭に対する重量比率が10%以上あれば、該活性炭が有していたマイクロ孔を該ピッチ炭で適度に埋めることができ、リチウムイオンの充放電効率が向上することで耐久性を損なわない。また、炭素質材料の重量比率が60%以下であれば、複合多孔性材料の細孔を適度に保持することで比表面積を大きくでき、リチウムイオンのプリドープ量を高めることができる結果、負極を薄膜化しても高出力密度かつ高耐久性を維持することができる。以上より、この重量比率は、好ましくは15%以上55%以下であり、より好ましくは18%以上50%以下であり、さらに好ましくは20%以上47%以下である。
Hereinafter, i) will be described.
If the weight ratio of the pitch charcoal to the activated carbon is 10% or more, the micropores that the activated charcoal has can be appropriately filled with the pitch charcoal, and durability is improved by improving the charge / discharge efficiency of lithium ions. Will not be damaged. Further, if the weight ratio of the carbonaceous material is 60% or less, the specific surface area can be increased by appropriately holding the pores of the composite porous material, and the pre-doping amount of lithium ions can be increased. High power density and high durability can be maintained even if the film is thinned. From the above, this weight ratio is preferably 15% or more and 55% or less, more preferably 18% or more and 50% or less, and further preferably 20% or more and 47% or less.

さらに、該ピッチ炭の原料であるピッチの軟化点が100℃以下であれば、理論に拘束されるものではないが、該活性炭が有していたマイクロ孔を該ピッチ炭で適度に埋めることができ、初回リチウム充放電特性の充放電効率が向上することで、負極電位が0〜0.5Vの間にあるときに放電量を大きくすることが可能となり、耐久性を向上できる。以上より、ピッチの軟化点は、好ましくは90℃以下であり、より好ましくは50℃以下である。また、ピッチの軟化点は、約35℃以上であることが好ましい。   Furthermore, if the softening point of the pitch coal raw material is 100 ° C. or less, it is not bound by theory, but the micropores possessed by the activated carbon can be appropriately filled with the pitch coal. In addition, since the charge / discharge efficiency of the initial lithium charge / discharge characteristics is improved, the discharge amount can be increased when the negative electrode potential is between 0 and 0.5 V, and the durability can be improved. From the above, the pitch softening point is preferably 90 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or lower. The pitch softening point is preferably about 35 ° C. or higher.

以下、ii)について説明する。
該負極活物質のBET法における比表面積は、350m/g以上であると負極活物質の細孔を適度に保持することができ、リチウムイオンのドープ量を高めることができる結果、負極の薄膜化が可能となる。他方、この比表面積は、1500m/g以下であると活性炭のマイクロ孔を適度に埋めることができ、初回リチウム充放電特性の充放電効率が向上することで、負極電位が0〜0.5Vの間にあるときに放電量を大きくすることが可能となり、耐久性を向上できる。以上より、この比表面積は、好ましくは350m/g〜1100m/gであり、より好ましくは370m/g〜600m/gである。
Hereinafter, ii) will be described.
When the specific surface area of the negative electrode active material in the BET method is 350 m 2 / g or more, the pores of the negative electrode active material can be appropriately retained, and the doping amount of lithium ions can be increased. Can be realized. On the other hand, when the specific surface area is 1500 m 2 / g or less, the micropores of the activated carbon can be appropriately filled, and the charge / discharge efficiency of the initial lithium charge / discharge characteristics is improved, so that the negative electrode potential is 0 to 0.5V. It is possible to increase the amount of discharge when it is between, and durability can be improved. From the above, the specific surface area is preferably 350m 2 / g~1100m 2 / g, more preferably 370m 2 / g~600m 2 / g.

さらに、該負極活物質にはリチウムイオンをドープする(プリドープともいう)。このプリドープ量は該複合多孔性材料の単位重量当たり1100mAh/g以上2000mAh/g以下である。このプリドープ量は、好ましくは1200mAh/g以上1700mAh/g以下であり、更に好ましくは1300mAh/g以上1600mAh/g以下である。リチウムイオンをプリドープすることで、負極電位が低くなり、正極と組み合わせたときにセル電圧が高くなるとともに、正極の利用容量が大きくなるため高容量となり、高いエネルギー密度が得られる。   Further, the negative electrode active material is doped with lithium ions (also referred to as pre-doping). The pre-doping amount is 1100 mAh / g or more and 2000 mAh / g or less per unit weight of the composite porous material. This pre-doping amount is preferably 1200 mAh / g or more and 1700 mAh / g or less, and more preferably 1300 mAh / g or more and 1600 mAh / g or less. By pre-doping with lithium ions, the negative electrode potential is lowered, the cell voltage is increased when combined with the positive electrode, and the utilization capacity of the positive electrode is increased, resulting in higher capacity and higher energy density.

本発明の非水系リチウム型蓄電素子用負極においては、該プリドープ量が1100mAh/g以上であれば、負極材料におけるリチウムイオンを一旦挿入したら脱離し得ない不可逆なサイトにもリチウムイオンが十分にプリドープされ、更に所望のリチウム量に対する負極活物質量を低減することができるため、負極膜厚を薄くすることが可能となり、高い耐久性、出力特性、及び高エネルギー密度が得られる。また、該プリドープ量は、高いほど負極電位が下がり、耐久性及びエネルギー密度は向上するが、2000mAh/g以下であれば、リチウム金属の析出等の副作用が発生する恐れが少ない。   In the negative electrode for a non-aqueous lithium storage element according to the present invention, if the pre-doping amount is 1100 mAh / g or more, lithium ions are sufficiently pre-doped at irreversible sites that cannot be desorbed once lithium ions in the negative electrode material are inserted. In addition, since the amount of the negative electrode active material relative to the desired amount of lithium can be reduced, the negative electrode film thickness can be reduced, and high durability, output characteristics, and high energy density can be obtained. The higher the pre-doping amount, the lower the negative electrode potential and the more the durability and energy density. However, when the pre-doping amount is 2000 mAh / g or less, there is little risk of side effects such as precipitation of lithium metal.

上記負極活物質は、1種類のみで使用しても2種以上を混合して使用してもよい。
複合多孔性材料は、例えば、活性炭とピッチを共存させた状態で熱処理することにより得ることができる。
The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
The composite porous material can be obtained, for example, by heat treatment in a state where activated carbon and pitch coexist.

上記の複合多孔性材料の原料に用いる活性炭は、得られる複合多孔性材料が所望の特性を発揮する限り、活性炭とする前の原材料に特に制限はなく、石油系、石炭系、植物系、高分子系などの各種の原材料から得られた市販品を使用することができる。平均粒子径が1μm以上15μm以下の活性炭粉末を用いることが好ましく、より好ましくは2μm以上10μm以下である。
本発明における平均粒子径とは、粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定した際、全体積を100%として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが50%となる点の粒子径を50%径とし、その50%径(Median径)のことを指すものである。この平均粒子径は市販のレーザー回折式粒度分布測定装置で測定することができる。
The activated carbon used as a raw material for the composite porous material is not particularly limited as long as the raw material before activated carbon is used as long as the obtained composite porous material exhibits desired characteristics. Commercial products obtained from various raw materials such as molecular systems can be used. It is preferable to use activated carbon powder having an average particle size of 1 μm to 15 μm, more preferably 2 μm to 10 μm.
The average particle size in the present invention is the particle size at which the cumulative curve becomes 50% when the cumulative curve is determined with the total volume being 100% when the particle size distribution is measured using a particle size distribution measuring device. % Diameter, and refers to the 50% diameter (Median diameter). This average particle diameter can be measured with a commercially available laser diffraction particle size distribution analyzer.

他方、上記の複合多孔性材料の原料に用いるピッチは、大別して石油系ピッチと石炭系ピッチとに分けられる。石油系ピッチとしては、原油の蒸留残査、流動性接触分解残査(デカントオイルなど)、サーマルクラッカーからのボトム油、ナフサクラッキングの際に得られるエチレンタールなどが例示される。   On the other hand, the pitch used for the raw material of the composite porous material is roughly divided into petroleum pitch and coal pitch. Examples of petroleum pitches include crude oil distillation residue, fluid catalytic cracking residue (such as decant oil), bottom oil from thermal crackers, and ethylene tar obtained during naphtha cracking.

複合多孔性材料は、活性炭の表面でピッチの揮発成分又は熱分解成分を熱反応させることにより、該活性炭にピッチ炭を被着させることにより得られる。この場合、200〜500℃程度の温度において、ピッチの揮発成分又は熱分解成分の活性炭細孔内への被着が進行し、400℃以上で該被着成分がピッチ炭となる反応が進行する。熱処理時のピーク温度は、得られる複合多孔性材料の特性、熱反応パターン、熱反応雰囲気などにより適宜決定されるものであるが、400℃以上であることが好ましく、より好ましくは450℃〜1000℃であり、さらに好ましくは500〜800℃程度である。また、熱処理時のピーク温度を維持する時間は30分間〜10時間であればよく、好ましくは1時間〜7時間、より好ましくは2時間〜5時間である。500〜800℃程度のピーク温度で2時間から5時間熱処理する場合、活性炭表面に被着しているピッチ炭は多環芳香族系炭化水素になっているものと考えられる。   The composite porous material is obtained by depositing pitch charcoal on the activated carbon by thermally reacting the volatile component or pyrolysis component of the pitch on the surface of the activated carbon. In this case, at a temperature of about 200 to 500 ° C., the deposition of pitch volatile components or pyrolysis components into the activated carbon pores proceeds, and at 400 ° C. or higher, the reaction in which the deposited components become pitch charcoal proceeds. . The peak temperature during the heat treatment is appropriately determined depending on the characteristics of the composite porous material to be obtained, the thermal reaction pattern, the thermal reaction atmosphere, etc., but is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 450 ° C. to 1000 ° C. ° C, more preferably about 500 to 800 ° C. Moreover, the time which maintains the peak temperature at the time of heat processing should just be 30 minutes-10 hours, Preferably they are 1 hour-7 hours, More preferably, they are 2 hours-5 hours. When heat treatment is performed at a peak temperature of about 500 to 800 ° C. for 2 to 5 hours, the pitch charcoal deposited on the activated carbon surface is considered to be a polycyclic aromatic hydrocarbon.

上記の複合多孔性材料の製造方法は、例えば、ピッチから揮発した炭化水素ガスを含む不活性雰囲気中で活性炭を熱処理し、気相でピッチ炭を被着させる方法が挙げられる。また、活性炭とピッチを予め混合し熱処理する方法、又は溶媒に溶解させたピッチを活性炭に塗布して乾燥させた後に熱処理する方法も利用することができる。   Examples of the method for producing the composite porous material include a method in which activated carbon is heat-treated in an inert atmosphere containing hydrocarbon gas volatilized from pitch, and pitch charcoal is deposited in the gas phase. Moreover, the method of heat-mixing activated carbon and pitch previously, or the method of heat-processing after apply | coating and drying the pitch melt | dissolved in the solvent on activated carbon can also be utilized.

複合多孔性材料は、活性炭の表面にピッチ炭を被着させたものであるが、活性炭の細孔内部にピッチを被着させた後の細孔分布が重要であり、メソ孔量及びマイクロ孔量により規定できる。すなわち、複合多孔性材料は、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)とするとき、下記I)〜III):
I)0.010≦Vm1≦0.300、かつ、0.010≦Vm2≦0.200;
II)0.010≦Vm1≦0.200、かつ、0.200≦Vm2≦0.400;及び
III)0.010≦Vm1≦0.100、かつ、0.400≦Vm2≦0.650;
の少なくとも1つを満たすことが好ましい。
The composite porous material is obtained by depositing pitch charcoal on the surface of activated carbon, but the pore distribution after the pitch is deposited inside the pores of the activated carbon is important. Can be defined by quantity. That is, the composite porous material has a mesopore amount derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method as Vm1 (cc / g), and a micropore derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method. When the pore volume is Vm2 (cc / g), the following I) to III):
I) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.300 and 0.010 ≦ Vm2 ≦ 0.200;
II) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.200 and 0.200 ≦ Vm2 ≦ 0.400; and III) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.100 and 0.400 ≦ Vm2 ≦ 0.650;
It is preferable to satisfy at least one of the following.

メソ孔量Vm1が上限値以下(Vm1≦0.300)であれば、複合多孔性材料の比表面積を大きくすることができ、リチウムイオンのプリドープ量を高めることができることに加え、負極の嵩密度を高めることができるため、その結果、負極を薄膜化することができる。また、マイクロ孔量Vm2が上限値以下(Vm1≦0.650)であれば、リチウムイオンに対する高い充放電効率が維持できる。一方、メソ孔量Vm1及びマイクロ孔量Vm2が下限値以上(0.010≦Vm1、0.010≦Vm2)であれば、高出力特性が得られる。
複合多孔性材料は、上記I)〜III)中でも、上記I)又はII)を満たすことが好ましい。また、上記I)において、メソ孔量Vm1は、0.050≦Vm1≦0.300であることが好ましい。
If the mesopore amount Vm1 is less than or equal to the upper limit value (Vm1 ≦ 0.300), the specific surface area of the composite porous material can be increased, the pre-doping amount of lithium ions can be increased, and the bulk density of the negative electrode As a result, the negative electrode can be thinned. Moreover, if the micropore amount Vm2 is not more than the upper limit value (Vm1 ≦ 0.650), high charge / discharge efficiency with respect to lithium ions can be maintained. On the other hand, if the mesopore volume Vm1 and the micropore volume Vm2 are not less than the lower limit values (0.010 ≦ Vm1, 0.010 ≦ Vm2), high output characteristics can be obtained.
The composite porous material preferably satisfies the above I) or II) among the above I) to III). In the above I), the mesopore volume Vm1 is preferably 0.050 ≦ Vm1 ≦ 0.300.

本発明において、マイクロ孔量及びメソ孔量は以下のような方法により求めた値である。すなわち、試料を500℃で一昼夜真空乾燥し、窒素を吸着質とし吸脱着の等温線の測定を行なう。このときの脱着側の等温線を用いて、マイクロ孔量はMP法により、メソ孔量はBJH法により算出した。MP法、BJH法については正極活物質の項で記載した通りである。
本発明においては、上述のように、活性炭の表面にピッチ炭を被着した後のメソ孔量及びマイクロ孔量が重要であるが、本発明で規定した細孔分布範囲の複合多孔性材料を得る為には、原料に用いる活性炭の細孔分布が重要である。
In the present invention, the micropore volume and mesopore volume are values determined by the following method. That is, the sample is vacuum-dried at 500 ° C. all day and night, and the adsorption and desorption isotherm is measured using nitrogen as an adsorbate. Using the isotherm on the desorption side at this time, the micropore volume was calculated by the MP method, and the mesopore volume was calculated by the BJH method. The MP method and BJH method are as described in the section of the positive electrode active material.
In the present invention, as described above, the amount of mesopores and the amount of micropores after depositing pitch charcoal on the surface of activated carbon is important, but composite porous materials having a pore distribution range defined in the present invention are used. In order to obtain, the pore distribution of the activated carbon used as a raw material is important.

上記の活性炭は、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とするとき、0.050≦V1≦0.500、0.005≦V2≦1.000、そして0.2≦V1/V2≦20.0であることが好ましい。
メソ孔量については、0.050≦V1≦0.350がより好ましく、0.100≦V1≦0.300が更に好ましい。マイクロ孔量については、0.005≦V2≦0.850がより好ましく、0.100≦V2≦0.800が更に好ましい。メソ孔量/マイクロ孔量の比率については、0.22≦V1/V2≦10.0がより好ましく、0.25≦V1/V2≦10.0が更に好ましい。上限を超える場合、すなわち活性炭のメソ孔量V1が0.5より多い場合及びマイクロ孔量V2が1.0より多い場合、上記本発明の複合多孔性材料の細孔構造を得る為には多くのピッチ炭を被着させる必要があり、細孔構造を制御し難くなる。
The activated carbon has a mesopore amount derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method as V1 (cc / g) and a micropore amount derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method. When V2 (cc / g), it is preferable that 0.050 ≦ V1 ≦ 0.500, 0.005 ≦ V2 ≦ 1.000, and 0.2 ≦ V1 / V2 ≦ 20.0.
The amount of mesopores is more preferably 0.050 ≦ V1 ≦ 0.350, and further preferably 0.100 ≦ V1 ≦ 0.300. The amount of micropores is more preferably 0.005 ≦ V2 ≦ 0.850, and further preferably 0.100 ≦ V2 ≦ 0.800. The ratio of mesopore amount / micropore amount is more preferably 0.22 ≦ V1 / V2 ≦ 10.0, and further preferably 0.25 ≦ V1 / V2 ≦ 10.0. When the upper limit is exceeded, that is, when the mesopore volume V1 of the activated carbon is greater than 0.5 and when the micropore volume V2 is greater than 1.0, it is often necessary to obtain the pore structure of the composite porous material of the present invention. Therefore, it is difficult to control the pore structure.

また、上記の複合多孔性材料を製造する工程は、一般の表面コーティングとは異なり、活性炭の表面にピッチ炭を被着させた後にも凝集の発生が少なく、被着前後の平均粒子径にはほとんど変化がないことを特徴とする。このような上記の複合多孔性材料を製造する工程の特徴と、後述される実施例から明らかなように、被着後にマイクロ孔量及びメソ孔量が減少していることから、本発明においては、ピッチの揮発成分、又は熱分解成分の大部分は、活性炭の細孔内に被着し、この被着成分がピッチ炭となる反応が、進行したものと推測できる。   In addition, unlike the general surface coating, the process for producing the composite porous material described above is less likely to occur after the pitch charcoal is deposited on the surface of the activated carbon, and the average particle diameter before and after the deposition is Characterized by almost no change. In the present invention, the amount of micropores and the amount of mesopores are reduced after deposition, as is clear from the characteristics of the above-mentioned process for producing the composite porous material and the examples described later. It can be presumed that most of the volatile component or pyrolysis component of the pitch is deposited in the pores of the activated carbon, and the reaction in which the deposited component becomes pitch charcoal has progressed.

本発明における複合多孔性材料の平均粒子径は、上述のように、被着前の活性炭とほとんど変わらないが、1μm以上10μm以下であることが好ましい。下限については、より好ましくは2μm以上であり、更に好ましくは2.5μm以上である。上限については、より好ましくは6μm以下であり、更に好ましくは4μm以下である。平均粒子径が2μm以上10μm以下であれば十分な耐久性が保たれる。ここで言う複合多孔性材料の平均粒子径の測定方法は、上述の原料に用いる活性炭と同様の方法である。   As described above, the average particle size of the composite porous material in the present invention is almost the same as that of the activated carbon before deposition, but is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. About a lower limit, More preferably, it is 2 micrometers or more, More preferably, it is 2.5 micrometers or more. About an upper limit, More preferably, it is 6 micrometers or less, More preferably, it is 4 micrometers or less. If the average particle diameter is 2 μm or more and 10 μm or less, sufficient durability is maintained. The measuring method of the average particle diameter of the composite porous material said here is the same method as the activated carbon used for the above-mentioned raw material.

上記の複合多孔性材料において、平均細孔径は、高出力特性にする点から、28Å以上であることが好ましく、30Å以上であることがより好ましい。一方、高エネルギー密度にする点から、65Å以下であることが好ましく、60Å以下であることがより好ましい。本明細書では、平均細孔径とは、液体窒素温度における各相対圧力下での窒素ガスの各平衡吸着量を測定して得られる重量当たりの全細孔容積をBET比表面積で除して求めたものを意味する。   In the above composite porous material, the average pore diameter is preferably 28 mm or more, more preferably 30 mm or more from the viewpoint of achieving high output characteristics. On the other hand, from the viewpoint of achieving a high energy density, it is preferably 65 mm or less, and more preferably 60 kg or less. In this specification, the average pore diameter is obtained by dividing the total pore volume per weight obtained by measuring each equilibrium adsorption amount of nitrogen gas at each relative pressure at the liquid nitrogen temperature by the BET specific surface area. Means something.

上記の複合多孔性材料において、水素原子/炭素原子の原子数比(以下、H/Cともいう。)は、0.05以上0.35以下であることが好ましく、0.05以上0.15以下であることがより好ましい。H/Cが上限値を上回る場合には、活性炭表面に被着している炭素質材料多環芳香族系共役構造が十分に発達していないので、容量(エネルギー密度)及び充放電効率が低くなる。一方、H/Cが下限値を下回る場合には、炭素化が過度に進行して、十分なエネルギー密度が得られない場合がある。なお、H/Cは元素分析装置により測定される。   In the above composite porous material, the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms (hereinafter also referred to as H / C) is preferably 0.05 or more and 0.35 or less, and 0.05 or more and 0.15. The following is more preferable. When H / C exceeds the upper limit, the carbonaceous material polycyclic aromatic conjugated structure deposited on the activated carbon surface is not sufficiently developed, so the capacity (energy density) and charge / discharge efficiency are low. Become. On the other hand, when H / C is lower than the lower limit, carbonization may proceed excessively and a sufficient energy density may not be obtained. H / C is measured by an elemental analyzer.

また、上記の複合多孔性材料は、原料の活性炭に由来するアモルファス構造を有するが、同時に、主に被着した炭素質材料に由来する結晶構造を有する。X線広角回折法によると、該複合多孔性材料は、(002)面の面間隔d002が3.60Å以上4.00Å以下であり、このピークの半価幅から得られるc軸方向の結晶子サイズLcが8.0Å以上20.0Å以下であるものが好ましく、d002が3.60Å以上3.75Å以下であり、このピークの半価幅から得られるc軸方向の結晶子サイズLcが11.0Å以上16.0Å以下であるものがより好ましい。 The composite porous material has an amorphous structure derived from the activated carbon as a raw material, but at the same time has a crystal structure mainly derived from the deposited carbonaceous material. According to the X-ray wide-angle diffraction method, the composite porous material has a (002) plane spacing d 002 of 3.60 to 4.00 and a c-axis direction crystal obtained from the half width of this peak. preferably has child size Lc is less 20.0Å than 8.0 Å, d 002 is less 3.75Å than 3.60A, the crystallite size Lc in the c-axis direction obtained from the half-value width of this peak What is 11.0 to 16.0 is more preferable.

<負極活物質層のその他の成分>
負極活物質層には、必要に応じて、負極活物質の他に導電性フィラー、結着剤を添加することができる。導電性フィラーの種類としては、特に制限されるものではないが、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維が例示される。導電性フィラーの添加量は、例えば、負極活物質に対して0〜30質量%が好ましい。また、結着剤としては、特に制限されるものではないが、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、スチレン−ブタジエン共重合体などを用いることができる。結着剤の添加量は、例えば、負極活物質に対して3〜20質量%の範囲が好ましい。
<Other components of negative electrode active material layer>
In addition to the negative electrode active material, a conductive filler and a binder can be added to the negative electrode active material layer as necessary. The type of the conductive filler is not particularly limited, and examples thereof include acetylene black, ketjen black, and vapor grown carbon fiber. For example, the addition amount of the conductive filler is preferably 0 to 30% by mass with respect to the negative electrode active material. The binder is not particularly limited, and PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), styrene-butadiene copolymer, and the like can be used. The amount of the binder added is preferably, for example, in the range of 3 to 20% by mass with respect to the negative electrode active material.

<負極の成型>
非水系リチウム型蓄電素子用負極は、既知のリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等の電極成型手法により製造することが可能であり、例えば、負極活物質、導電性フィラー、結着剤を溶媒に分散させ、スラリー状にし、活物質層を集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレスすることにより得られる。また、溶媒を使用せずに、乾式で混合し、活物質をプレス成型した後、導電性接着剤等を用いて集電体に貼り付けることも可能である。
<Molding of negative electrode>
A negative electrode for a non-aqueous lithium-type storage element can be manufactured by an electrode molding method such as a known lithium ion battery or an electric double layer capacitor. For example, a negative electrode active material, a conductive filler, and a binder are used as a solvent. It is obtained by dispersing, forming a slurry, applying the active material layer on the current collector, drying, and pressing as necessary. In addition, it is possible to dry-mix without using a solvent and press-mold the active material, and then affix it to the current collector using a conductive adhesive or the like.

非水系リチウム型蓄電素子用負極は、負極活物質層を集電体の片面のみに形成したものでもよいし、両面に形成したものでもよい。該負極活物質層の厚さは、片面当たり15μm以上45μm以下であり、好ましくは20μm以上40μm以下である。この厚さが15μm以上であれば、十分な充放電容量を発現することができる。一方で、この厚さが45μm以下であれば、セル体積を縮小することによりエネルギー密度を高めることができる。
なお、集電体に孔があるときには、負極活物質層の厚さとは、集電体の孔を有していない部分の片面当たりの厚さの平均値をいう。この場合、孔としては、例えば、パンチングメタルの貫通孔部分、エキスパンドメタルの開孔部分などが挙げられる。
The negative electrode for a non-aqueous lithium storage element may have a negative electrode active material layer formed on only one side of the current collector or may be formed on both sides. The thickness of the negative electrode active material layer is 15 μm or more and 45 μm or less per side, preferably 20 μm or more and 40 μm or less. When the thickness is 15 μm or more, sufficient charge / discharge capacity can be exhibited. On the other hand, if this thickness is 45 μm or less, the energy density can be increased by reducing the cell volume.
When the current collector has holes, the thickness of the negative electrode active material layer refers to the average value of the thickness per side of the portion of the current collector that does not have holes. In this case, examples of the hole include a punching metal through-hole portion and an expanded metal opening portion.

また、負極活物質層の嵩密度は、好ましくは0.60g/cm以上1.2g/cm以下であり、更に好ましくは0.70g/cm以上1.0g/cm以下である。嵩密度が0.60g/cm以上であれば十分な強度を保つことができると共に、活物質間の十分な導電性を発現することができる。また、1.2g/cm以下であれば活物質層内でイオンが十分に拡散できる空孔が確保できる。 The bulk density of the negative electrode active material layer is preferably 0.60 g / cm 3 or more and 1.2 g / cm 3 or less, more preferably 0.70 g / cm 3 or more and 1.0 g / cm 3 or less. When the bulk density is 0.60 g / cm 3 or more, sufficient strength can be maintained and sufficient conductivity between the active materials can be expressed. Moreover, if it is 1.2 g / cm < 3 > or less, the hole which ion can fully spread | diffuse in an active material layer is securable.

負極集電体の材料は、蓄電素子を形成した際、溶出、反応などの劣化が起こらない材料であれば特に制限はなく、例えば、銅、鉄、ステンレス等が挙げられる。本発明の非水系リチウム型蓄電素子用負極においては、銅を負極集電体とすることが好ましい。負極集電体の形状は、金属箔又は金属の隙間に電極が形成可能である構造体を用いることができ、金属箔は貫通孔を持たない通常の金属箔でもよいし、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等の貫通孔を有する金属箔でもよい。また、負極集電体の厚みは、負極の形状又は強度を十分に保持できれば特に制限はないが、例えば、1〜100μmが好ましい。   The material of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it does not cause degradation such as elution and reaction when the storage element is formed, and examples thereof include copper, iron, and stainless steel. In the negative electrode for a non-aqueous lithium storage element of the present invention, copper is preferably used as the negative electrode current collector. As the shape of the negative electrode current collector, a metal foil or a structure in which an electrode can be formed in a gap between metals can be used, and the metal foil may be a normal metal foil having no through hole, expanded metal, punching metal Alternatively, a metal foil having a through hole such as an etching foil may be used. The thickness of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as the shape or strength of the negative electrode can be sufficiently maintained, but is preferably 1 to 100 μm, for example.

<負極活物質へのリチウムイオンのプリドープ>
非水系リチウム型蓄電素子用負極にリチウムイオンをプリドープする方法は、既知の方法を用いることができる。例えば、負極活物質を電極に成型した後、該負極電極を作用極、金属リチウムを対極に使用し、非水系電解液を組み合わせた電気化学セルを作製し、電気化学的にリチウムイオンをプリドープする方法が挙げられる。また、該負極電極に金属リチウム箔を圧着し、非水系電解液に入れることで負極にリチウムイオンをプリドープすることも可能である。
<Pre-doping of lithium ions into the negative electrode active material>
A known method can be used as a method of pre-doping lithium ions into the negative electrode for a non-aqueous lithium storage element. For example, after forming a negative electrode active material into an electrode, using the negative electrode as a working electrode and metallic lithium as a counter electrode, an electrochemical cell combining non-aqueous electrolyte is prepared, and lithium ions are electrochemically pre-doped. A method is mentioned. It is also possible to pre-dope lithium ions into the negative electrode by pressing a metal lithium foil on the negative electrode and placing it in a non-aqueous electrolyte.

<エネルギー密度と出力特性と耐久性との両立>
エネルギー密度、出力特性及び耐久性の全てに優れた負極を提供するという観点から、活性炭の表面にピッチ炭を被着させた負極活物質に複合多孔性材料を含み、その負極活物質が、下記i)及びii):
i)該ピッチ炭の該活性炭に対する重量比率が、10%以上60%以下であり、かつ該ピッチ炭の原料であるピッチの軟化点が100℃以下である;及び
ii)該負極活物質はBET比表面積が350m/g〜1500m/gであり、かつリチウムイオンが、単位重量当たり1100mAh/g〜2000mAh/gドープされている;
を満たすことが好ましい。
より詳細には、エネルギー密度[蓄電素子の容量(mAh)/負極の体積(cm)]を向上させるために、負極活物質層の厚さを15μm以上45μm以下に調整するとともに、ピッチ炭/活性炭(重量比)と、ピッチの軟化点を、負極の耐久性を損なわず、かつリチウムイオンのプリドープ量を高めることができる範囲に調整することが好ましい。
<Both energy density, output characteristics and durability>
From the viewpoint of providing a negative electrode that is excellent in energy density, output characteristics, and durability, a negative electrode active material obtained by depositing pitch charcoal on the surface of activated carbon includes a composite porous material. i) and ii):
i) The weight ratio of the pitch charcoal to the activated carbon is 10% or more and 60% or less, and the pitch softening point of the pitch charcoal is 100 ° C. or less; and ii) the negative electrode active material is BET specific surface area of 350m 2 / g~1500m 2 / g, and a lithium ion, is 1100mAh / g~2000mAh / g doped per unit weight;
It is preferable to satisfy.
More specifically, in order to improve energy density [capacitance of storage element (mAh) / negative electrode volume (cm 3 )], the thickness of the negative electrode active material layer is adjusted to 15 μm or more and 45 μm or less, and pitch charcoal / It is preferable to adjust the activated carbon (weight ratio) and the pitch softening point within a range in which the durability of the negative electrode is not impaired and the pre-doping amount of lithium ions can be increased.

以下、本発明の非水系リチウム型蓄電素子の能力を引き出すことが可能なセパレータについて説明する。
本発明では単膜のセパレータと単膜のセパレータに絶縁性多孔膜を塗布した無機セパレータの2種類のセパレータを用いることが可能である。
<単膜のセパレータ>
本発明のキャパシタに用いられるセパレータは、正極電極体と負極電極体が直接電気的に接触しないように絶縁すると共に、その内部の空隙に電解液を保持して電極間のリチウムイオンの伝導経路を形成する役割を担う。本実施形態では、セパレータは、ポリエチレンを含むポリオレフィン樹脂から成り、そしてセパレータを非拘束状態で1時間に亘って100℃に保ったときに、セパレータの熱収縮率が、第一の方向では3%以上10%以下であり、かつ第一の方向と直交する第二の方向では2%以上10%以下である。セパレータの熱収縮率は、より好ましくは、第一の方向では4%以上9%以下であり、第二の方向では3%以上9%以下であり、さらに好ましくは、第一の方向では5%以上8%以下であり、第二の方向では3.5%以上5%以下である。
Hereinafter, a separator that can bring out the capability of the nonaqueous lithium electricity storage device of the present invention will be described.
In the present invention, it is possible to use two types of separators, a single membrane separator and an inorganic separator in which an insulating porous membrane is applied to the single membrane separator.
<Single membrane separator>
The separator used in the capacitor of the present invention insulates the positive electrode body and the negative electrode body from being in direct electrical contact with each other, and holds the electrolytic solution in the internal gap to provide a lithium ion conduction path between the electrodes. Play a role to form. In this embodiment, the separator is made of a polyolefin resin containing polyethylene, and when the separator is kept at 100 ° C. for 1 hour in an unconstrained state, the thermal shrinkage rate of the separator is 3% in the first direction. It is 10% or less and 2% or more and 10% or less in the second direction orthogonal to the first direction. The thermal contraction rate of the separator is more preferably 4% or more and 9% or less in the first direction, 3% or more and 9% or less in the second direction, and further preferably 5% in the first direction. It is 8% or less and 3.5% or more and 5% or less in the second direction.

第一の方向をMD方向(シート状に製膜されたセパレータをロールに巻き取るときの進行方向であり、「長手方向」ともいう)とし、第二の方向をTD方向(MD方向と直交する方向であり、「幅方向」又は「短手方向」ともいう)とするのが、セパレータの製造が容易となるので好ましい実施態様である(以降、第一の方向をMD、第二の方向をTDと表記する場合がある。)。本明細書では、「非拘束状態」とは、対象が固定されていない状態を意味し、例えば、シート状態のセパレータをそのままオーブンに入れることを意味する。この熱収縮率は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。   The first direction is the MD direction (the advancing direction when the sheet-formed separator is wound on a roll, also referred to as “longitudinal direction”), and the second direction is the TD direction (perpendicular to the MD direction). Direction, also referred to as “width direction” or “short direction”), which is a preferred embodiment because the manufacture of the separator is facilitated (hereinafter, the first direction is MD, and the second direction is May be written as TD). In this specification, the “unconstrained state” means a state in which the object is not fixed, and means, for example, that a sheet-like separator is put in an oven as it is. This heat shrinkage rate is measured according to the method described in the following examples.

更に、本発明の該正極電極体の正極活物質層の面積又は該負極電極体の負極活物質層の負極面積のいずれか大なる電極面積と該セパレータの面積とが、(セパレータ面積)>(電極面積)であり、且つ、上面視における、該セパレータの第一の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における該電極面積と該セパレータとが重なる部分の長さをAとし、該電極面積と該セパレータが重ならない部分の長さをL、L’とした時、L、L'のいずれかが最も短くなるような任意の直線のL又はL'を下記式(3):
=(L又はL'/(A/2))×100
に代入して求めたXと、
上面視における、該セパレータの第二の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における該電極面積と該セパレータとが重なる部分の長さをBとし、該電極面積と該セパレータが重ならない部分の長さをL、L'とした時、L、L'のいずれかが最も短くなるような任意の直線のL又はL'を下記式(4):
=(L又はL'/(A/2))×100
に代入して求めたXがいずれも0.5以上8.0以下である。
Further, the area of the positive electrode active material layer of the positive electrode body of the present invention or the negative electrode area of the negative electrode active material layer of the negative electrode body and the area of the separator is (separator area)> ( In an arbitrary straight line that is parallel to the first direction of the separator in a top view, the length of the portion where the electrode area and the separator overlap in the arbitrary straight line is A, 'when a, L 1, L 1' the length of the portion in which the electrode area and the separator do not overlap L 1, L 1 and either shortest such optional straight line L 1 or L 1 'of the Following formula (3):
X 1 = (L 1 or L 1 ′ / (A / 2)) × 100
X 1 obtained by substituting
In an arbitrary straight line parallel to the second direction of the separator in a top view, the length of the portion where the electrode area and the separator overlap on the arbitrary straight line is defined as B, and the electrode area and the separator overlap. 'when a, L 2, L 2' the length of not is not part L 2, L 2 or is shortest such optional straight L 2 or L 2 'of the following formula (4):
X 2 = (L 2 or L 2 ′ / (A / 2)) × 100
X 2 obtained by substituting for is 0.5 or more and 8.0 or less.

図3により、Xを求めるためのA、L1、L1’について説明する。1は、セパレータを示し、2は、該正極電極体の正極活物質層の面積又は該負極電極体の負極活物質層の負極面積のいずれか大なる方の電極、3は、2の電極における集電体(活物質層は塗布されていない部位)を示している。Xについても同様である。
及びXは好ましくは2.0以上6.0以下であり、更に好ましくは3.0以上5.0以下である。
The Figure 3, A, L1, L1 'will be described for obtaining the X 1. 1 is a separator, 2 is the electrode of the positive electrode active material layer of the positive electrode body or the negative electrode area of the negative electrode active material layer of the negative electrode body, whichever is larger, 3 is the electrode of 2 A current collector (portion where the active material layer is not applied) is shown. The same is true for X 2.
X 1 and X 2 are preferably 2.0 or more and 6.0 or less, and more preferably 3.0 or more and 5.0 or less.

図4により、本発明における「マージン」の概念を説明する。
(1)着目点
マージンを、電極からはみ出したセパレータの幅(L1、L2、L3、L4)と電極幅(A、A)との割合で規定した。
最も短い幅のマージン部分(L)が、最も早く加熱により電極の内側に縮み、短絡を生じることになる。(L1<L3<L2<L4)。そこで、最も短い幅のマージン部分(L)を様々な形状に対応する特定方法とした。
(2)特定方法
まず、セパレータの方向を特定する。セパレータには製造上,MD方向、TD方向が存在し、流通品も分解して加熱し、熱収縮状態から方向が特定できる。よって、MD方向,TD方向で特定することとした。ここで、MD方向=第一方向、TD方向=第二方向とした。
次いで、マージンを規定した。上記特定された方向に並行な任意の線を想定し、電極の幅(A、A)、セパレータのはみ出し幅(L1、L2、L3、L4)を特定し、セパレータのはみ出し幅が最も短いL1を用いてマージンを規定した。
マージン=[L1/(A/2)]×100(%)
電極幅を(A/2)を基準とすることで「AとL、L」、「AとL、L」の熱収縮の割合を均等化した。
The concept of “margin” in the present invention will be described with reference to FIG.
(1) Points of interest The margin was defined by the ratio of the width (L 1 , L 2 , L 3 , L 4 ) of the separator protruding from the electrode and the electrode width (A 1 , A 2 ).
The margin part (L 1 ) with the shortest width shrinks to the inside of the electrode by heating the fastest and causes a short circuit. (L 1 <L 3 <L 2 <L 4 ). Accordingly, the margin portion (L 1 ) having the shortest width is determined as a specific method corresponding to various shapes.
(2) Identification method First, the direction of the separator is identified. The separator has an MD direction and a TD direction in production, and the flowed product is also decomposed and heated, and the direction can be specified from the heat-shrinkable state. Therefore, the MD direction and the TD direction are specified. Here, MD direction = first direction and TD direction = second direction.
A margin was then defined. Assuming an arbitrary line parallel to the above specified direction, the electrode width (A 1 , A 2 ) and the protruding width of the separator (L 1 , L 2 , L 3 , L 4 ) are specified, and the protruding of the separator The margin was defined using L 1 having the shortest width.
Margin = [L 1 / (A 1 /2)] × 100 (%)
"A 1 and L 1, L 3" electrode width (A 1/2) by a reference to equalize the rate of thermal contraction of "A 2 and L 2, L 4".

ラミネートフィルム外装体を使用した密閉型の蓄電素子は、電解液の沸点を大幅に超える異常高温状態に長時間さらされると、電解液が気化して圧力により外装体が開封する。このようなセパレータは、異常高温状態の継続によりキャパシタ内の電解液が気化してその圧力により外装体を開封させる前にキャパシタを短絡させることができるので、キャパシタを破裂及び発火から防ぎ、安全性を向上させる観点から好ましい。ここで「破裂」とは、外装体の開封時に電極積層体が破壊されて電解液とともに飛散する状態をいう。   When a sealed electricity storage element using a laminate film exterior body is exposed to an abnormally high temperature state that greatly exceeds the boiling point of the electrolyte solution for a long time, the electrolyte solution is vaporized and the exterior body is opened by pressure. Such a separator prevents the capacitor from bursting and firing, because the electrolyte in the capacitor evaporates due to the continuation of abnormally high temperature, and the capacitor can be short-circuited before the exterior body is opened by the pressure. From the viewpoint of improving the ratio. Here, “rupture” refers to a state in which the electrode laminate is broken and scattered with the electrolyte when the outer package is opened.

リチウムイオン電池のセパレータにおいては、異常高温時にシャットダウンさせることは必要であるが、さらに高温になることによりメルトダウンして正極電極体と負極電極体とが短絡することは可能な限り避ける必要がある。そのため、熱収縮率が低くメルトダウンし難いセパレータが使用されてきた。一方、リチウムイオンキャパシタのセパレータにおいては、異常高温時にシャットダウンさせる必要性はないと考えられてきたのでシャットダウンせず、さらに高温になってもメルトダウンもしない紙セパレータが使用されてきた。しかしながら、本発明者は、リチウムイオンキャパシタにおいても、高容量・高出力化を進めると破裂・発火のリスクがあり、それを防止するには、異常高温時にシャットダウンすると、ほぼ同時にメルトダウンさせる機能が有効であることを見出した。すなわち、上記のような熱収縮率を有し、かつポリエチレンを含むポリオレフィン樹脂から成るセパレータは、異常高温時に短時間でメルトダウンすることで、異常高温状態の継続による外装体の開封時に、破裂及び発火することなく安全にキャパシタを短絡させ、安全性を向上させることができるので好ましいことを見出したのである。   In the separator of a lithium ion battery, it is necessary to shut down at an abnormally high temperature, but it is necessary to avoid as much as possible that the positive electrode body and the negative electrode body are short-circuited due to a further high temperature. . Therefore, a separator that has a low heat shrinkage rate and is difficult to melt down has been used. On the other hand, in the separator of a lithium ion capacitor, it has been considered that there is no need to shut down at an abnormally high temperature. Therefore, a paper separator that does not shut down and does not melt down even at a high temperature has been used. However, the present inventor also has a risk of rupture / ignition when a high capacity / high output is promoted even in a lithium ion capacitor. I found it effective. That is, a separator made of a polyolefin resin containing polyethylene having a heat shrinkage rate as described above is melted down in a short time at an abnormally high temperature, and when the exterior body is opened due to the continuation of the abnormally high temperature state, It has been found preferable because the capacitor can be safely short-circuited without ignition and the safety can be improved.

以上より、本発明のセパレータの熱収縮率は、第一の方向では3%以上、第二の方向では2%以上であれば、異常高温時に短時間でメルトダウンすることができ、破裂や発火することなく安全にキャパシタを短絡させ、安全性を向上でき、第一の方向では10%以下、第二の方向では10%以下であれば、通常使用温度範囲では短絡することなくキャパシタ機能を維持することができる。
また、X及びXについては、0.5%以上であれば、通常使用温度範囲では短絡することなくキャパシタ機能を維持することができ、8.0%以下であれば、異常高温時に短時間でメルトダウンすることができ、破裂や発火することなく安全にキャパシタを短絡させ、安全性を向上できる。
From the above, if the thermal contraction rate of the separator of the present invention is 3% or more in the first direction and 2% or more in the second direction, the separator can be melted down at an abnormally high temperature in a short period of time, resulting in rupture or ignition. Capacitor can be safely short-circuited without the need to improve safety, and if the first direction is 10% or less and the second direction is 10% or less, the capacitor function is maintained without being short-circuited in the normal operating temperature range. can do.
If X 1 and X 2 are 0.5% or more, the capacitor function can be maintained without being short-circuited in the normal operating temperature range, and if it is 8.0% or less, it is short at an abnormally high temperature. It can be melted down in time, and the capacitor can be safely short-circuited without rupture or ignition, improving safety.

本実施形態では、セパレータは微多孔膜であることが好ましく、そして微多孔膜の突刺強度(絶対強度)は、200g以上であることが好ましく、300g以上であることがより好ましい。突刺強度を200g以上とすることは、キャパシタ用のセパレータとして微多孔膜を使用する場合において、キャパシタに備えられる電極材等の鋭利部が微多孔膜に突き刺さった際にも、ピンホールや亀裂の発生を低減し得る観点から好ましい。突刺強度の上限として特に制限はないが、1000g以下であることが好ましい。なお、突刺強度は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。
本実施形態の微多孔膜の空孔率は、30%〜70%が好ましく、より好ましくは、55〜70%である。空孔率を30%以上とすることは、微多孔膜をキャパシタのセパレータとして用いた場合に、ハイレート時のリチウムイオンの急速な移動に追従する観点からも好ましい。一方、空孔率を70%以下とすることは、膜強度を向上する観点から好ましく、微多孔膜をキャパシタのセパレータとして用いた場合に自己放電抑制の観点からも好ましい。空孔率は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。
In the present embodiment, the separator is preferably a microporous membrane, and the puncture strength (absolute strength) of the microporous membrane is preferably 200 g or more, and more preferably 300 g or more. When the piercing strength is 200 g or more, when a microporous film is used as a capacitor separator, pinholes and cracks are also generated when sharp portions such as electrode materials provided in the capacitor pierce the microporous film. It is preferable from the viewpoint that generation can be reduced. Although there is no restriction | limiting in particular as an upper limit of puncture strength, It is preferable that it is 1000 g or less. The puncture strength is measured according to the method described in the examples below.
The porosity of the microporous membrane of this embodiment is preferably 30% to 70%, more preferably 55 to 70%. Setting the porosity to 30% or more is preferable from the viewpoint of following the rapid movement of lithium ions at a high rate when a microporous film is used as a capacitor separator. On the other hand, setting the porosity to 70% or less is preferable from the viewpoint of improving the film strength, and also preferable from the viewpoint of suppressing self-discharge when the microporous film is used as a capacitor separator. The porosity is measured according to the method described in the following examples.

また、本実施形態の微多孔膜の交流抵抗は、キャパシタのセパレータとして用いた場合の出力の観点から0.9Ω・cm2以下が好ましく、0.6Ω・cm2以下がより好ましく、0.3Ω・cm2以下が更に好ましい。微多孔膜の交流抵抗は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。 Further, the AC resistance of the microporous membrane of this embodiment, the viewpoint preferably 0.9Ω · cm 2 or less from the output when used as a separator for capacitors, and more preferably 0.6 ohm · cm 2 or less, 0.3 [Omega -More preferably cm 2 or less. The AC resistance of the microporous membrane is measured according to the method described in the examples below.

なお、上記のような各種特性を備える微多孔膜を形成する手段としては、例えば、押出時のポリオレフィンの濃度、ポリオレフィンにおけるポリエチレン及びポリプロピレンなど各種ポリオレフィンの配合比率、ポリオレフィンの分子量、延伸倍率、抽出後の延伸及び緩和操作を最適化する方法が挙げられる。
また、セパレータのMD方向及びTD方向における熱収縮率は、熱固定時の延伸温度、倍率を最適化することで調整することができる。
また、微多孔膜の態様は、単層体の態様であっても積層体の態様であってもよい。
Examples of means for forming a microporous membrane having various properties as described above include, for example, the concentration of polyolefin during extrusion, the blending ratio of various polyolefins such as polyethylene and polypropylene in the polyolefin, the molecular weight of polyolefin, the draw ratio, and after extraction. And a method of optimizing the stretching and relaxation operations.
Moreover, the thermal contraction rate in the MD direction and the TD direction of the separator can be adjusted by optimizing the stretching temperature and the magnification at the time of heat setting.
Moreover, the aspect of the microporous membrane may be an aspect of a single layer or an aspect of a laminate.

次に、本実施形態の微多孔膜の製造方法について、例示的に説明する。ただし、得られる微多孔膜が、上記微多孔膜であれば、本実施形態の製造方法は、ポリマーの種類、溶媒の種類、押出方法、延伸方法、抽出方法、開孔方法、熱固定・熱処理方法など、何ら限定されることはない。   Next, the manufacturing method of the microporous film of this embodiment will be exemplarily described. However, if the obtained microporous membrane is the above-mentioned microporous membrane, the production method of the present embodiment includes a polymer type, a solvent type, an extrusion method, a stretching method, an extraction method, an opening method, a heat setting / heat treatment. The method is not limited at all.

本実施形態の微多孔膜の製造方法は、ポリマーと可塑剤とを、あるいは、ポリマーと可塑剤とフィラーとを溶融混練し成形する工程と、延伸工程と、可塑剤(及び必要に応じてフィラー)抽出工程と、熱固定工程とを含むことが、透過性及び膜強度の物性バランスを適度にコントロールする観点から好ましい。   The manufacturing method of the microporous membrane of this embodiment includes a step of melt-kneading and molding a polymer and a plasticizer, or a polymer, a plasticizer and a filler, a stretching step, a plasticizer (and a filler if necessary) ) It is preferable from the viewpoint of appropriately controlling the balance between physical properties of permeability and membrane strength to include an extraction step and a heat setting step.

より具体的には、例えば、下記(1)〜(4):
(1)ポリオレフィンと、可塑剤と、必要に応じてフィラーとを混練して、混練物を形成する混練工程;
(2)混練工程の後に混練物を押し出し、単層の又は複数層が積層したシート状に成形して冷却固化させるシート成形工程;
(3)シート成形工程の後、必要に応じて可塑剤及び/又はフィラーを抽出し、更にシート(シート状成形体)を一軸以上の方向へ延伸する延伸工程;
(4)延伸工程の後、必要に応じて可塑剤及び/又はフィラーを抽出し、更に熱処理を行う後加工工程;
の各工程を含む微多孔膜の製造方法を用いることができる:
More specifically, for example, the following (1) to (4):
(1) a kneading step in which a polyolefin, a plasticizer, and a filler as necessary are kneaded to form a kneaded product;
(2) A sheet forming step of extruding the kneaded material after the kneading step, forming it into a single-layered or laminated sheet and cooling and solidifying it;
(3) After the sheet forming step, a plasticizer and / or filler is extracted as necessary, and the sheet (sheet-like formed body) is further stretched in a uniaxial direction or more;
(4) A post-processing step of extracting a plasticizer and / or filler as necessary after the stretching step and further performing a heat treatment;
A method for producing a microporous membrane comprising the following steps can be used:

上記(1)の混練工程において用いられるポリオレフィンは、ポリエチレンを必須成分として含む。ポリオレフィンは、1種のポリエチレンからなるものであってもよく、複数種のポリオレフィンを含むポリオレフィン組成物であってもよい。
ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンが挙げられ、これらを2種類以上ブレンドした混合物として用いてもよい。以下、ポリエチレンを「PE」、ポリプロピレンを「PP」と略記することがある。
The polyolefin used in the kneading step (1) includes polyethylene as an essential component. The polyolefin may be composed of one kind of polyethylene, or may be a polyolefin composition containing plural kinds of polyolefins.
Examples of the polyolefin include polyethylene, polypropylene, and poly-4-methyl-1-pentene, and a mixture of two or more of these may be used. Hereinafter, polyethylene may be abbreviated as “PE” and polypropylene may be abbreviated as “PP”.

ポリオレフィンの粘度平均分子量(Mv)は、好ましくは5万〜300万、より好ましくは15万〜200万である。粘度平均分子量が5万以上であることにより、高強度な微多孔膜を得られる傾向となり好ましく、300万以下であることにより、押出工程を容易にさせる効果が得られる傾向となり好ましい。粘度平均分子量は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。   The viscosity average molecular weight (Mv) of polyolefin is preferably 50,000 to 3,000,000, more preferably 150,000 to 2,000,000. When the viscosity average molecular weight is 50,000 or more, a high-strength microporous membrane tends to be obtained, and when it is 3 million or less, the effect of facilitating the extrusion process tends to be obtained. A viscosity average molecular weight is measured based on the method as described in the following Example.

また、ポリオレフィンの融点は、好ましくは100〜165℃、より好ましくは110〜140℃である。融点が100℃以上であることにより高温環境下での機能が安定する傾向となり好ましく、165℃以下であることにより、高温時のメルトダウンの発生又はヒューズ効果が得られる傾向となり好ましい。なお、融点は、示差走査熱量(DSC)測定における融解ピークの温度を意味する。また、ポリオレフィンが複数種の混合物として用いられる場合のポリオレフィンの融点は、その混合物のDSC測定において、融解ピーク面積の最も大きいピークの温度を意味する。
ポリオレフィンとしては、孔の閉塞を抑制しつつ、より高温で熱固定を行うことができるという点から、高密度ポリエチレンを用いることが好ましい。
The melting point of the polyolefin is preferably 100 to 165 ° C, more preferably 110 to 140 ° C. When the melting point is 100 ° C. or higher, the function in a high temperature environment tends to be stable, and when the melting point is 165 ° C. or lower, a meltdown occurs at a high temperature or a fuse effect tends to be obtained. The melting point means the temperature of the melting peak in differential scanning calorimetry (DSC) measurement. Further, the melting point of polyolefin when polyolefin is used as a mixture of plural kinds means the temperature of the peak having the largest melting peak area in DSC measurement of the mixture.
As the polyolefin, it is preferable to use high-density polyethylene from the viewpoint that heat fixation can be performed at a higher temperature while suppressing clogging of the pores.

このような高密度ポリエチレンのポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上である。その割合が5質量%以上であることにより、更に、孔の閉塞を抑制しつつ、より高温で熱固定を行うことができる。一方、高密度ポリエチレンのポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは99質量%以下であり、より好ましくは95質量%以下である。その割合が50質量%以下であることにより、微多孔膜が、高密度ポリエチレンによる効果だけでなく、他のポリオレフィンによる効果をもバランス良く併せ持つことができる。
また、ポリオレフィンとしては、微多孔膜をキャパシタのセパレータとして用いた場合のシャットダウン特性を向上させ、あるいは釘刺し試験の安全性を向上させる観点から、粘度平均分子量(Mv)が10万〜30万のポリエチレンを用いることが好ましい。
The proportion of such high density polyethylene in the polyolefin is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. When the ratio is 5% by mass or more, heat fixation can be performed at a higher temperature while further suppressing the blockage of the holes. On the other hand, the proportion of the high density polyethylene in the polyolefin is preferably 99% by mass or less, and more preferably 95% by mass or less. When the ratio is 50% by mass or less, the microporous membrane can have not only the effect of high density polyethylene but also the effect of other polyolefins in a well-balanced manner.
Moreover, as a polyolefin, a viscosity average molecular weight (Mv) is 100,000-300,000 from a viewpoint of improving the shutdown characteristic at the time of using a microporous film as a capacitor separator, or improving the safety | security of a nail penetration test. It is preferable to use polyethylene.

このような10万〜30万のポリエチレンがポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは45質量%以上である。その割合が30質量%以上であることにより、更に、微多孔膜をキャパシタのセパレータとして用いた場合のシャットダウン特性を向上させ、あるいは釘刺し試験の安全性を向上させることができる。一方、10万〜30万のポリエチレンがポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは100質量%以下であり、より好ましくは95質量%以下である。
ポリオレフィンとして、メルトダウン温度を制御する観点から、ポリプロピレンを添加して用いてもよい。
The ratio of such 100,000 to 300,000 polyethylene in the polyolefin is preferably 30% by mass or more, and more preferably 45% by mass or more. When the ratio is 30% by mass or more, the shutdown characteristics when the microporous film is used as a capacitor separator can be improved, or the safety of the nail penetration test can be improved. On the other hand, the ratio of 100,000 to 300,000 polyethylene in the polyolefin is preferably 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or less.
Polypropylene may be added and used as the polyolefin from the viewpoint of controlling the meltdown temperature.

このようなポリプロピレンがポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは8質量%以上である。その割合が5質量%以上であることは、高温での耐破膜性を向上させる観点から好ましい。一方、ポリプロピレンがポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは18質量%以下である。その割合が20質量%以下であることは、微多孔膜が、ポリプロピレンによる効果だけでなく、他のポリオレフィンによる効果をもバランス良く併せ持つ微多孔膜を実現する観点から好ましい。   The proportion of such polypropylene in the polyolefin is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more. It is preferable that the ratio is 5% by mass or more from the viewpoint of improving the film resistance at high temperatures. On the other hand, the proportion of polypropylene in the polyolefin is preferably 20% by mass or less, and more preferably 18% by mass or less. It is preferable that the ratio is 20% by mass or less from the viewpoint of realizing a microporous membrane that has not only the effect of polypropylene but also the effect of other polyolefins in a well-balanced manner.

(1)の混練工程において用いられる可塑剤としては、従来、ポリオレフィン製微多孔膜に用いられているものであってもよく、例えば、フタル酸ジオクチル(以下、「DOP」と略記することがある。)、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジブチルのようなフタル酸エステル;アジピン酸エステル及びグリセリン酸エステル等のフタル酸エステル以外の有機酸エステル;リン酸トリオクチル等のリン酸エステル;流動パラフィン;固形ワックス;ミネラルオイルが挙げられる。これらは1種を単独又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも、ポリエチレンとの相溶性を考慮すると、フタル酸エステルが特に好ましい。   The plasticizer used in the kneading step (1) may be those conventionally used for polyolefin microporous membranes, and may be abbreviated as, for example, dioctyl phthalate (hereinafter referred to as “DOP”). ), Phthalic acid esters such as diheptyl phthalate and dibutyl phthalate; organic acid esters other than phthalic acid esters such as adipic acid ester and glyceric acid ester; phosphoric acid esters such as trioctyl phosphate; liquid paraffin; solid wax; Mineral oil is mentioned. These are used alone or in combination of two or more. Among these, phthalate ester is particularly preferable in consideration of compatibility with polyethylene.

また、(1)の混練工程では、ポリオレフィンと可塑剤とを混練して混練物を形成してもよく、ポリオレフィンと可塑剤とフィラーとを混練して混練物を形成してもよい。後者の場合に用いられるフィラーとしては、有機微粒子及び無機微粒子の少なくとも一方を用いることもできる。
有機微粒子としては、例えば、変性ポリスチレン微粒子及び変性アクリル酸樹脂粒子が挙げられる。
無機微粒子としては、例えば、アルミナ、シリカ(珪素酸化物)、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛及び酸化鉄などの酸化物系セラミックス;窒化ケイ素、窒化チタン及び窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス;シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス;ガラス繊維が挙げられる。
In the kneading step (1), a polyolefin and a plasticizer may be kneaded to form a kneaded product, or a polyolefin, a plasticizer, and a filler may be kneaded to form a kneaded product. As the filler used in the latter case, at least one of organic fine particles and inorganic fine particles can be used.
Examples of the organic fine particles include modified polystyrene fine particles and modified acrylic resin particles.
Examples of inorganic fine particles include oxide ceramics such as alumina, silica (silicon oxide), titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide and iron oxide; nitrides such as silicon nitride, titanium nitride and boron nitride Ceramics: silicon carbide, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amicite, bentonite, asbestos, zeolite, Ceramics such as calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, and silica sand; glass fiber.

(1)の混練工程におけるポリオレフィンと可塑剤と必要に応じて用いられるフィラーとのブレンド比は特に限定されるものではない。ポリオレフィンの混練物中に占める割合は、得られる微多孔膜の強度と製膜性との面から、25〜50質量%が好ましい。また、可塑剤の混練物中に占める割合は、押し出しに適した粘度を得る観点から、30〜60質量%が好ましい。フィラーの混練物中に占める割合は、得られる微多孔膜の孔径の均一性を向上させる観点から10質量%以上が好ましく、製膜性の面から40質量%以下が好ましい。
なお、混練物には、更に必要に応じて、ペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]などのフェノール系、リン系、イオウ系等の酸化防止剤;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸類;紫外線吸収剤;光安定剤;帯電防止剤;防曇剤;及び着色顔料等の各種添加剤を混合してもよい。
The blend ratio of the polyolefin, the plasticizer, and the filler used as necessary in the kneading step (1) is not particularly limited. The proportion of the polyolefin kneaded product is preferably 25 to 50% by mass from the viewpoint of the strength and film-forming property of the resulting microporous membrane. The proportion of the plasticizer in the kneaded product is preferably 30 to 60% by mass from the viewpoint of obtaining a viscosity suitable for extrusion. The proportion of the filler in the kneaded product is preferably 10% by mass or more from the viewpoint of improving the uniformity of the pore diameter of the obtained microporous membrane, and preferably 40% by mass or less from the viewpoint of film forming properties.
In addition, the kneaded material may be further phenolic, phosphorus-based, sulfur-based, such as pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], if necessary. Antioxidants such as calcium soaps, metal soaps such as calcium stearate and zinc stearate; ultraviolet absorbers; light stabilizers; antistatic agents; antifogging agents; and various additives such as color pigments may be mixed.

(1)の混練工程における混練方法に特に制限はなく、従来用いられた方法であってもよい。例えば、混練する順番は、ポリオレフィン、可塑剤及び必要に応じて用いられるフィラーのうちの一部を予め混合したものを、ヘンシェルミキサー、V−ブレンダー、プロシェアミキサー及びリボンブレンダー等の一般的な混合機を用いて予め混合してから、残りの原料と共に更に混練してもよいし、原料の全てを同時に混練してもよい。
また、混練に用いる装置も特に制限はなく、例えば、押出機、ニーダー等の溶融混練装置を用いて混練することができる。
There is no restriction | limiting in particular in the kneading | mixing method in the kneading | mixing process of (1), The method used conventionally may be used. For example, the kneading order is a general mixing of a Henschel mixer, a V-blender, a pro-shear mixer, a ribbon blender, etc., in which a polyolefin, a plasticizer, and a part of a filler used as necessary are mixed in advance. After mixing in advance using a machine, the remaining raw materials may be further kneaded, or all of the raw materials may be kneaded simultaneously.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the apparatus used for kneading | mixing, For example, it can knead | mix using melt-kneading apparatuses, such as an extruder and a kneader.

(2)のシート成形工程は、例えば、上記混練物を、Tダイ等を介してシート状に押し出し、その押出物を熱伝導体に接触させて冷却固化させる工程である。当該熱伝導体としては、金属、水、空気、及び可塑剤自体を使用できる。また、押出物を一対のロール間で挟み込むことにより冷却固化を行うことは、得られるシート状成形体の膜強度を増加させる観点、及びシート状成形体の表面平滑性を向上させる観点から好ましい。   The sheet forming step (2) is, for example, a step of extruding the kneaded material into a sheet shape via a T die or the like, and bringing the extrudate into contact with a heat conductor to cool and solidify. As the heat conductor, metal, water, air, and the plasticizer itself can be used. Moreover, it is preferable to cool and solidify by sandwiching the extrudate between a pair of rolls from the viewpoint of increasing the film strength of the obtained sheet-like molded article and improving the surface smoothness of the sheet-like molded article.

(3)の延伸工程は、シート成形工程を経て得られたシート(シート状成形体)を延伸して延伸シートを得る工程である。延伸工程におけるシートの延伸方法としては、ロール延伸機によるMD一軸延伸、テンターによるTD一軸延伸、ロール延伸機とテンターとの組合せ、又はテンターとテンターとの組合せによる逐次二軸延伸、同時二軸テンター又はインフレーション成形による同時二軸延伸が挙げられる。より均一な膜を得るという観点からは、シートの延伸方法は同時二軸延伸であることが好ましい。延伸の際のトータルの面倍率は、膜厚の均一性、並びに引張伸度、空孔率及び平均孔径のバランスの観点より、8倍以上が好ましく、15倍以上がより好ましく、30倍以上が更に好ましい。トータルの面倍率が30倍以上であると、高強度の微多孔膜が得られやすくなる。延伸温度は、高透過性と高温低収縮性とを付与する観点から、121℃以上が好ましく、膜強度の観点からは、135℃以下であることが好ましい。   The stretching step (3) is a step of stretching a sheet (sheet-like molded body) obtained through the sheet forming step to obtain a stretched sheet. Sheet stretching methods in the stretching process include MD uniaxial stretching with a roll stretching machine, TD uniaxial stretching with a tenter, a combination of roll stretching machine and tenter, or sequential biaxial stretching with a combination of tenter and tenter, simultaneous biaxial tenter Or simultaneous biaxial stretching by inflation molding is mentioned. From the viewpoint of obtaining a more uniform film, the sheet stretching method is preferably simultaneous biaxial stretching. The total surface magnification at the time of stretching is preferably 8 times or more, more preferably 15 times or more, and more preferably 30 times or more from the viewpoint of film thickness uniformity and balance of tensile elongation, porosity and average pore diameter. Further preferred. When the total surface magnification is 30 times or more, a high-strength microporous film is easily obtained. The stretching temperature is preferably 121 ° C. or higher from the viewpoint of imparting high permeability and high temperature and low shrinkage, and is preferably 135 ° C. or lower from the viewpoint of film strength.

(3)の延伸工程における延伸又は(4)の後加工工程における熱処理に先立つ抽出は、抽出溶媒にシート又は延伸シートを浸漬したり、あるいは、抽出溶媒をシート又は延伸シートにシャワーしたりする方法により行なわれる。抽出溶媒は、ポリオレフィンに対して貧溶媒であり、且つ可塑剤及びフィラーに対して良溶媒であると好ましく、沸点がポリオレフィンの融点よりも低いと好ましい。このような抽出溶媒としては、例えば、n−ヘキサン及びシクロヘキサン等の炭化水素類;塩化メチレン、1,1,1−トリクロロエタン及びフルオロカーボン等のハロゲン化炭化水素;エタノール及びイソプロパノール等のアルコール;アセトン及び2−ブタノン等のケトン類;並びにアルカリ水が挙げられる。抽出溶媒は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
なお、フィラーは、全工程内のいずれかの工程で全量又は一部を抽出されてもよく、最終的に得られる微多孔膜に残存させてもよい。また、抽出の順序、方法及び回数については特に制限はない。
The extraction prior to the stretching in the stretching step of (3) or the heat treatment in the post-processing step of (4) is a method of immersing the sheet or the stretched sheet in the extraction solvent or showering the extraction solvent on the sheet or the stretched sheet It is done by. The extraction solvent is preferably a poor solvent for polyolefin and a good solvent for plasticizer and filler, and preferably has a boiling point lower than the melting point of polyolefin. Examples of such extraction solvents include hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,1,1-trichloroethane and fluorocarbon; alcohols such as ethanol and isopropanol; acetone and 2 -Ketones such as butanone; and alkaline water. An extraction solvent is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Note that the filler may be extracted in whole or in part in any of the steps, or may remain in the finally obtained microporous membrane. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the order of extraction, a method, and the frequency | count.

(4)の後加工工程における熱処理の方法としては、延伸工程を経て得られた延伸シートに対して、テンター及び/又はロール延伸機を用いて、所定の温度で延伸及び/又は緩和操作を行う熱固定方法が挙げられる。緩和操作とは、膜のMD及び/又はTDへ、所定の緩和率で行う縮小操作のことである。緩和率とは、緩和操作後の膜のMD寸法を操作前の膜のMD寸法で除した値、あるいは、緩和操作後のTD寸法を操作前の膜のTD寸法で除した値、あるいは、MD及びTDの双方で緩和した場合は、MDの緩和率とTDの緩和率とを乗じた値のことである。上記所定の温度は、熱収縮率の制御又は膜抵抗の制御の観点より130℃以下であると好ましく、123℃以下であるとより好ましい。一方、延伸性の観点から、上記所定の温度は115℃以上であると好ましい。また、熱収縮率及び透過性の観点より、後加工工程にて、延伸シートをTDへ1.5倍以上に延伸することが好ましく、TDへ1.8倍以上に延伸することがより好ましい。一方、安全性の観点から、延伸シートをTDへ6.0倍以下に延伸することが好ましく、膜強度と透過性のバランスを維持する観点から、4.0倍以下がより好ましい。所定の緩和率は、熱収縮の抑制の観点から、0.9倍以下であると好ましく、しわ発生防止と気孔率及び透過性との観点より、0.6倍以上であると好ましい。緩和操作は、MD及びTDの両方向に行ってもよいが、MD及びTDのいずれか片方だけの緩和操作であってもよい。MD及びTDのいずれか片方だけの緩和操作であっても、その操作方向だけでなく、他方の方向にも、熱収縮率を低減することが可能である。   (4) As a heat treatment method in the post-processing step, the stretched sheet obtained through the stretching step is stretched and / or relaxed at a predetermined temperature using a tenter and / or a roll stretching machine. A heat setting method may be mentioned. The relaxation operation is a reduction operation performed at a predetermined relaxation rate on the MD and / or TD of the film. The relaxation rate is a value obtained by dividing the MD dimension of the film after the relaxation operation by the MD dimension of the film before the operation, or a value obtained by dividing the TD dimension after the relaxation operation by the TD dimension of the film before the operation, or MD In the case of relaxation by both TD and TD, it is a value obtained by multiplying the relaxation rate of MD and the relaxation rate of TD. The predetermined temperature is preferably 130 ° C. or lower and more preferably 123 ° C. or lower from the viewpoint of controlling the thermal shrinkage rate or controlling the film resistance. On the other hand, from the viewpoint of stretchability, the predetermined temperature is preferably 115 ° C. or higher. Further, from the viewpoint of heat shrinkage and permeability, in the post-processing step, the stretched sheet is preferably stretched 1.5 times or more to TD, and more preferably 1.8 times or more to TD. On the other hand, from the viewpoint of safety, it is preferable to stretch the stretched sheet to TD to 6.0 times or less, and from the viewpoint of maintaining a balance between film strength and permeability, 4.0 times or less is more preferable. The predetermined relaxation rate is preferably 0.9 times or less from the viewpoint of suppression of heat shrinkage, and is preferably 0.6 times or more from the viewpoint of preventing wrinkle generation, porosity, and permeability. The relaxation operation may be performed in both directions of MD and TD, but may be a relaxation operation of only one of MD and TD. Even if the relaxation operation is performed on only one of MD and TD, it is possible to reduce the thermal contraction rate not only in the operation direction but also in the other direction.

得られる微多孔膜の粘度平均分子量は、20万〜100万が好ましい。その粘度平均分子量が20万以上であれば、膜の強度が維持されやすく、100万以下であると成形性に優れる。
また、微多孔膜の膜厚は、安全性の観点から、5μm以上であると好ましく、高出力・高容量密度の観点から35μm以下であると好ましく、より好ましくは25μm以下である。この膜厚は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。
The viscosity average molecular weight of the obtained microporous membrane is preferably 200,000 to 1,000,000. If the viscosity average molecular weight is 200,000 or more, the strength of the film is easily maintained, and if it is 1,000,000 or less, the moldability is excellent.
The film thickness of the microporous membrane is preferably 5 μm or more from the viewpoint of safety, preferably 35 μm or less from the viewpoint of high output and high capacity density, and more preferably 25 μm or less. This film thickness is measured according to the method described in the following Examples.

また、微多孔膜の孔径は、0.01μm〜0.1μmであり、かつ孔数は、100〜250個/μmであることが好ましい。孔径については、0.01μm以上であると、イオンが十分に拡散できる大きさであり、また0.1μm以下であると、膜表面のラフネスを小さくすることができるため電極が食い込むことによる短絡を防止することができる。孔数については、100個/μm以上であると、イオンが拡散するのに十分な空隙を持つことができ、また250個/μm以下であると、膜の強度を保つことができる。この孔径及び孔数は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。 The pore diameter of the microporous membrane is preferably 0.01 μm to 0.1 μm, and the number of pores is preferably 100 to 250 / μm 2 . When the pore diameter is 0.01 μm or more, the size is such that ions can be sufficiently diffused, and when the pore diameter is 0.1 μm or less, the roughness of the film surface can be reduced, so that short-circuiting due to the electrode biting in can be prevented. Can be prevented. When the number of pores is 100 / μm 2 or more, it is possible to have a sufficient space for ions to diffuse, and when the number is 250 / μm 2 or less, the strength of the film can be maintained. The pore diameter and the number of pores are measured according to the methods described in the following examples.

また、微多孔膜のメチルエチルカーボネートをプローブ分子として測定し、算出したブルッグマン指数が、2.0〜3.0であることが好ましい。ブルッグマン指数とは、メチルエチルカーボネートをプローブ分子としてパルス磁場勾配核磁気共鳴法(PFG−NMR法)より得られる拡散係数(D)を用いて、ε×D=εα×D(ここで、εは膜の空孔率、Dは自由空間中での拡散係数、αはブルッグマン指数を示す)より算出される、空孔率に依存しない膜の孔構造の質を表現する値のことである。したがって、ブルッグマン指数は小さいものほど孔構造がイオン拡散に優れていることになる。本指数が2.0以上であれば膜の強度を保つことができ、また3.0以下であればイオンが拡散するのに十分に適した孔構造を持つことができる。この指数は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。 Further, it is preferable that the measured Burgmann index is 2.0 to 3.0 when the methyl ethyl carbonate of the microporous membrane is measured as a probe molecule. The Burgman index is ε × D = ε α × D 0 (where, using a diffusion coefficient (D) obtained from a pulse magnetic field gradient nuclear magnetic resonance method (PFG-NMR method) using methyl ethyl carbonate as a probe molecule. ε is the porosity of the membrane, D 0 is the diffusion coefficient in free space, and α is the Burgman index). This value expresses the quality of the pore structure of the membrane independent of the porosity. is there. Therefore, the smaller the Burgman index, the better the pore structure in ion diffusion. When the index is 2.0 or more, the strength of the film can be maintained, and when the index is 3.0 or less, a pore structure sufficiently suitable for ion diffusion can be obtained. This index is measured according to the method described in the Examples below.

なお、微多孔膜の製造方法は、上記(1)〜(4)の各工程に加え、積層体を得るための工程として、単層体を複数枚重ね合わせる工程を有することができる。また、その製造方法は、微多孔膜に、電子線照射、プラズマ照射、界面活性剤塗布及び化学的改質などの表面処理を施す工程を有してもよい。   In addition to the above steps (1) to (4), the method for producing a microporous membrane may include a step of superimposing a plurality of single layer bodies as a step for obtaining a laminate. In addition, the production method may include a step of subjecting the microporous film to surface treatment such as electron beam irradiation, plasma irradiation, surfactant coating, and chemical modification.

以下、単膜のセパレータに絶縁性多孔膜を塗布した無機膜セパレータについて説明する。
<無機膜セパレータ>
無機膜のセパレータは、ポリオレフィン多孔膜、及び該ポリオレフィン多孔膜の片面に形成された絶縁多孔膜を含む。本発明のセパレータを用いることで、内部短絡時において、絶縁多孔膜によりキャパシタの温度上昇を抑え、ガス化・発煙・発火の発生を抑制するとともに、ポリオレフィン多孔膜により低抵抗(すなわち、高出力密度)かつ高サイクル特性も有することが可能となる。
Hereinafter, an inorganic membrane separator in which an insulating porous membrane is applied to a single membrane separator will be described.
<Inorganic membrane separator>
The inorganic membrane separator includes a polyolefin porous membrane and an insulating porous membrane formed on one side of the polyolefin porous membrane. By using the separator of the present invention, in the event of an internal short circuit, the insulating porous film suppresses the temperature rise of the capacitor, suppresses the occurrence of gasification, smoke, and ignition, and the polyolefin porous film reduces the resistance (that is, high output density). ) And high cycle characteristics.

本発明のセパレータは、図5に示すように、ポリオレフィン多孔膜(1)、及びポリオレフィン多孔膜(1)の片面に形成された絶縁多孔膜(2)を積層した二層積層セパレータ(以下、「積層セパレータ」ともいう。)である。
また、本発明のリチウムイオンキャパシタは、該セパレータの絶縁多孔膜が該負極電極体と接するように積層された構造を持つことが特徴である。
As shown in FIG. 5, the separator of the present invention is a two-layer laminated separator (hereinafter referred to as “ Also referred to as “laminated separator”.
In addition, the lithium ion capacitor of the present invention is characterized in that the insulating porous film of the separator is laminated so as to be in contact with the negative electrode body.

本発明のリチウムイオンキャパシタが、該セパレータの絶縁多孔膜が該負極電極体と接するように積層された構造を有することにより奏される効果は以下のように推定される。
リチウムイオンキャパシタでは、負極のエネルギー容量は正極に比べて非常に大きいため、該セパレータの絶縁多孔膜と該負極電極体を対向させることで、内部短絡時において熱暴走することを防止し、ガス化・発煙・発火を起こし難くして、リチウムイオンキャパシタの高安全性を確保することができる。
また、リチウムイオンキャパシタでは、正極は負極に比べ充放電時にイオンの吸着脱離が速いため、その速度を落とすことはデバイスの抵抗を上げてしまう。よって、正極側に絶縁多孔膜よりも拡散抵抗が小さいポリオレフィン膜を対向することで、デバイスの抵抗を上げることがなく、高出力密度を得ることができる。
さらに、ポリオレフィン多孔膜は保液性に劣るが、保液性に優れる絶縁多孔膜が存在することで、デバイスのサイクル時にセパレータ内の液枯れを引き起こすことがなく、高サイクル特性を得ることができる。
従って、本発明では負極側に絶縁多孔膜が接し、正極側にポリオレフィン膜が接している限りにおいてポリオレフィン多孔膜(1)及び絶縁多孔膜(2)が複数積層されていても構わず、もちろんポリオレフィン多孔膜(1)と絶縁多孔膜(2)が交互に複数積層されていても構わないが、低抵抗で高サイクル性のリチウムイオンキャパシタを得る為には、ポリオレフィン多孔膜(1)と絶縁多孔膜(2)が一層ずつ積層した二層構造がより好ましい。
尚、リチウムイオン二次電池では、正極と負極のエネルギー容量の差がリチウムイオンキャパシタ程大きくない。その為、本発明の積層構造のセパレータを用いる場合、セパレータの酸化を抑制する為に、絶縁多孔膜を高酸化状態である正極電極体に対向するように配置するのが一般的である。即ち、負極のエネルギー容量が正極に比べて非常に大きいため、積層構造のセパレータの絶縁多孔膜を負極電極体に対向させる本発明とは絶縁多孔膜の活用の考え方が全く異なる。
The effect exhibited by the lithium ion capacitor of the present invention having a structure in which the insulating porous film of the separator is laminated so as to be in contact with the negative electrode body is estimated as follows.
In a lithium ion capacitor, the energy capacity of the negative electrode is much larger than that of the positive electrode, so the insulating porous film of the separator and the negative electrode body face each other to prevent thermal runaway during internal short circuit and gasification・ Smoke and fire are less likely to occur, ensuring high safety of lithium ion capacitors.
In a lithium ion capacitor, since the positive electrode is faster in adsorption and desorption of ions during charge and discharge than the negative electrode, reducing the speed increases the resistance of the device. Therefore, by facing a polyolefin film having a diffusion resistance smaller than that of the insulating porous film on the positive electrode side, a high output density can be obtained without increasing the resistance of the device.
Furthermore, although the polyolefin porous film is inferior in liquid retention, the presence of an insulating porous film excellent in liquid retention does not cause liquid drainage in the separator during device cycle, and high cycle characteristics can be obtained. .
Accordingly, in the present invention, as long as the insulating porous film is in contact with the negative electrode side and the polyolefin film is in contact with the positive electrode side, a plurality of polyolefin porous films (1) and insulating porous films (2) may be laminated. A plurality of porous membranes (1) and insulating porous membranes (2) may be laminated alternately, but in order to obtain a low resistance and high cycle lithium ion capacitor, the polyolefin porous membrane (1) and the insulating porous membrane A two-layer structure in which the films (2) are laminated one by one is more preferable.
In the lithium ion secondary battery, the difference in energy capacity between the positive electrode and the negative electrode is not as great as that of the lithium ion capacitor. Therefore, when using the separator having the laminated structure of the present invention, in order to suppress the oxidation of the separator, the insulating porous film is generally disposed so as to face the positive electrode body in a highly oxidized state. That is, since the energy capacity of the negative electrode is much larger than that of the positive electrode, the concept of utilizing the insulating porous film is completely different from the present invention in which the insulating porous film of the laminated separator is opposed to the negative electrode body.

また、本発明に係る積層セパレータにおいて、ポリオレフィン多孔膜の厚みに対する絶縁多孔膜の厚みの比が、0.25〜1.00であることが好ましい。ポリオレフィン多孔膜の厚みに対する絶縁多孔膜の厚みの比は、0.25以上であると、内部短絡時においてキャパシタの温度上昇を十分に抑制することができることと、十分な電解液の保液性を発現できるため好ましく、他方、1.00以下であると、イオン拡散抵抗の大きな上昇を抑制することができ十分な出力特性を発現することができるため好ましい。
セパレータ全体の厚みは、8μm以上65μm以下が好ましい。
In the laminated separator according to the present invention, the ratio of the thickness of the insulating porous film to the thickness of the polyolefin porous film is preferably 0.25 to 1.00. When the ratio of the thickness of the insulating porous film to the thickness of the polyolefin porous film is 0.25 or more, the temperature rise of the capacitor can be sufficiently suppressed at the time of an internal short circuit, and sufficient liquid retention of the electrolytic solution is achieved. On the other hand, 1.00 or less is preferable because a large increase in ion diffusion resistance can be suppressed and sufficient output characteristics can be expressed.
The total thickness of the separator is preferably 8 μm or more and 65 μm or less.

本発明の実施形態では、セパレータの突刺強度(絶対強度)は、200g以上であることが好ましく、400g以上であることがより好ましい。突刺強度を200g以上とすることは、キャパシタ用のセパレータとして微多孔膜を使用する場合において、キャパシタに備えられる電極材等の鋭利部が微多孔膜に突き刺さった際にも、ピンホールや亀裂の発生を低減し得る観点から好ましい。突刺強度の上限として特に制限はないが、1000g以下であることが好ましい。尚、突刺強度は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。   In the embodiment of the present invention, the puncture strength (absolute strength) of the separator is preferably 200 g or more, and more preferably 400 g or more. When the piercing strength is 200 g or more, when a microporous film is used as a capacitor separator, pinholes or cracks may occur even when sharp parts such as electrode materials provided in the capacitor pierce the microporous film. It is preferable from the viewpoint that generation can be reduced. Although there is no restriction | limiting in particular as an upper limit of puncture strength, It is preferable that it is 1000 g or less. The puncture strength is measured according to the method described in the following examples.

また、セパレータのメチルエチルカーボネートをプローブ分子として測定し、算出したブルッグマン指数が、2.5〜3.5であることが好ましい。ブルッグマン指数とは、パルス磁場勾配核磁気共鳴法(PFG−NMR法)より得られる、セパレータ膜厚方向へのメチルエチルカーボネートの拡散係数(D)を用いて算出される、空孔率に依存しない膜の孔構造の質を表現する値のことである。
セパレータがポリオレフィン多孔膜である場合は、ε×D=εα×D(ここで、εは膜の空孔率、Dは30℃における自由空間中でのメチルエチルカーボネートの拡散係数、αはブルッグマン指数を示す)により、ブルッグマン指数が算出される。
セパレータがポリオレフィン多孔膜と絶縁多孔層の積層多孔膜である場合には、ポリオレフィン多孔膜中のメチルエチルカーボネートと絶縁多孔層中のメチルエチルカーボネートがPFG−NMR法で別々のピークとして検出されるため、それぞれ個別の膜厚方向の拡散係数が算出される。この場合には、L1/(L1+L2)×ε1×D1+L2/(L1+L2)×ε2×D2=(L1/(L1+L2)×ε1+L2/(L1+L2)×ε2)α×D(ここで、L1:ポリオレフィン多孔膜の膜厚、L2:絶縁多孔層の膜厚、ε1:ポリオレフィン多孔膜の空孔率、ε2:絶縁多孔層の空孔率、D1:30℃におけるポリオレフィン多孔膜中のメチルエチルカーボネートの膜厚方向の拡散係数、D2:30℃における絶縁多孔層中のメチルエチルカーボネートの膜厚方向の拡散係数、Dは30℃における自由空間中でのメチルエチルカーボネートの拡散係数、αはブルッグマン指数を示す。)により、ブルッグマン指数が算出される。
したがって、ブルッグマン指数は小さいものほど孔構造がイオン拡散に優れていることになる。本指数が2.5以上であれば膜の強度を保つことができ、また、3.5以下であればイオンが拡散するのに十分に適した孔構造を持つことができる。この指数は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。
Further, it is preferable that the Burgmann index calculated by measuring methyl ethyl carbonate of the separator as a probe molecule is 2.5 to 3.5. The Burgman index does not depend on the porosity calculated using the diffusion coefficient (D) of methyl ethyl carbonate in the separator film thickness direction, which is obtained by the pulsed magnetic field gradient nuclear magnetic resonance method (PFG-NMR method). It is a value that expresses the quality of the pore structure of the membrane.
When the separator is a polyolefin porous membrane, ε × D = εα × D 0 (where ε is the porosity of the membrane, D 0 is the diffusion coefficient of methyl ethyl carbonate in free space at 30 ° C., and α is The Burgman index is calculated according to the above.
When the separator is a laminated porous membrane of a polyolefin porous membrane and an insulating porous layer, methyl ethyl carbonate in the polyolefin porous membrane and methyl ethyl carbonate in the insulating porous layer are detected as separate peaks by the PFG-NMR method. The diffusion coefficients in the individual film thickness directions are calculated. In this case, L1 / (L1 + L2) × ε1 × D1 + L2 / (L1 + L2) × ε2 × D2 = (L1 / (L1 + L2) × ε1 + L2 / (L1 + L2) × ε2) α × D 0 (where L1: polyolefin porous Film thickness, L2: insulating porous layer thickness, ε1: porosity of polyolefin porous membrane, ε2: porosity of insulating porous layer, D1: film thickness of methyl ethyl carbonate in polyolefin porous membrane at 30 ° C D2 is a diffusion coefficient in the direction of film thickness of methyl ethyl carbonate in the insulating porous layer at 30 ° C., D 0 is a diffusion coefficient of methyl ethyl carbonate in free space at 30 ° C., and α is a Burgman index. )), The Burgman index is calculated.
Therefore, the smaller the Burgman index, the better the pore structure in ion diffusion. If the index is 2.5 or more, the strength of the film can be maintained, and if the index is 3.5 or less, a pore structure sufficiently suitable for ion diffusion can be obtained. This index is measured according to the method described in the Examples below.

本発明の実施形態では、セパレータを非拘束状態で1時間に亘って100℃に保ったときに、セパレータの熱収縮率が、MD方向(シート状に製膜されたセパレータをロールの状態で巻き取るときの進行方向であり「長手方向」ともいう。)、及びTD方向(MD方向と直交する方向であり、「幅方向」又は「短手方向」ともいう。)のいずれにおいて、0%以上3%以下であることが好ましい。熱収縮率が3%以下であれば、セパレータのメルトダウンにより瞬時に内部短絡して大電流が流れることによって大きな温度上昇を抑制することができる。本明細書では、「非拘束状態」とは、対象が固定されていない状態を意味し、例えば、シート状態のセパレータをそのままオーブンに入れることを意味する。この熱収縮率は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。
尚、セパレータのMD方向及びTD方向における熱収縮率は、熱固定時の延伸温度、倍率を最適化することで調整することができる。
In the embodiment of the present invention, when the separator is kept at 100 ° C. for 1 hour in an unconstrained state, the thermal shrinkage rate of the separator is in the MD direction (the sheet-formed separator is wound in a roll state). 0% or more in any of the advancing direction when taking and also referred to as “longitudinal direction”) and TD direction (direction perpendicular to the MD direction, also referred to as “width direction” or “short direction”). It is preferable that it is 3% or less. If the heat shrinkage rate is 3% or less, a large temperature rise can be suppressed by instantaneously short-circuiting internally due to the meltdown of the separator and causing a large current to flow. In this specification, the “unconstrained state” means a state in which the object is not fixed, and means, for example, that a sheet-like separator is put in an oven as it is. This heat shrinkage rate is measured according to the method described in the following examples.
In addition, the thermal contraction rate in MD direction and TD direction of a separator can be adjusted by optimizing the extending | stretching temperature and magnification at the time of heat setting.

また、上記のような各種特性を備える微多孔性セパレータを形成する手段としては、例えば、ポリオレフィン多孔膜の厚みと絶縁多孔層の厚みの割合、押出時のポリオレフィンの濃度、ポリオレフィンにおけるポリエチレン及びポリプロピレンなどの各種ポリオレフィンの配合比率、ポリオレフィンの分子量、延伸倍率、抽出後の延伸及び緩和操作を最適化する方法、絶縁多孔層における絶縁粒子の種類又は粒径、絶縁粒子とバインダーの配合比率を最適化する方法が挙げられる。   Examples of means for forming a microporous separator having various characteristics as described above include, for example, the ratio of the thickness of the polyolefin porous film to the thickness of the insulating porous layer, the concentration of polyolefin during extrusion, and polyethylene and polypropylene in the polyolefin. Optimize the blending ratio of various polyolefins, the molecular weight of the polyolefin, the draw ratio, the method of optimizing stretching and relaxation after extraction, the type or particle size of insulating particles in the insulating porous layer, and the blending ratio of insulating particles and binder A method is mentioned.

<セパレータの構成要素>
以下、セパレータの構成要素であるポリオレフィン多孔膜及び絶縁多孔膜について説明する。
<ポリオレフィン多孔膜>
ポリオレフィン多孔膜は、ポリオレフィンで形成されている多孔性膜である。
本発明の実施形態では、ポリオレフィン多孔膜の厚みが、5μm以上35μm以下であることが好ましい。ポリオレフィン多孔膜の厚みは、5μm以上であると、キャパシタの微短絡を抑制し、更には電解液を十分に含浸することができるため好ましく、他方、35μm以下であると、イオン拡散抵抗の上昇を抑制できキャパシタの高い出力密度を発現することができるため好ましい。さらに、ポリオレフィン多孔膜の厚みは、20μm以下であることがより好ましい。
本発明の実施形態では、ポリオレフィン多孔膜の空孔率が、50%〜75%であることが好ましい。空孔率を50%以上とすることは、ポリオレフィン多孔膜をセパレータの一部として用いた場合に、ハイレート時のリチウムイオンの急速な移動に追従する観点からも好ましい。他方、空孔率を75%以下とすることは、膜強度を向上する観点から好ましく、ポリオレフィン多孔膜をセパレータの一部として用いた場合に、自己放電抑制の観点からも好ましい。空孔率は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。
<Components of separator>
Hereinafter, the polyolefin porous membrane and the insulating porous membrane, which are constituent elements of the separator, will be described.
<Polyolefin porous membrane>
The polyolefin porous membrane is a porous membrane made of polyolefin.
In the embodiment of the present invention, the polyolefin porous membrane preferably has a thickness of 5 μm or more and 35 μm or less. When the thickness of the polyolefin porous film is 5 μm or more, it is preferable because the capacitor can be sufficiently impregnated with the capacitor, and further, when the thickness is 35 μm or less, the ion diffusion resistance is increased. This is preferable because it can be suppressed and a high output density of the capacitor can be exhibited. Furthermore, the thickness of the polyolefin porous membrane is more preferably 20 μm or less.
In the embodiment of the present invention, the porosity of the polyolefin porous membrane is preferably 50% to 75%. Setting the porosity to 50% or more is preferable from the viewpoint of following the rapid movement of lithium ions at the high rate when the polyolefin porous membrane is used as a part of the separator. On the other hand, setting the porosity to 75% or less is preferable from the viewpoint of improving the film strength, and is also preferable from the viewpoint of suppressing self-discharge when the polyolefin porous film is used as a part of the separator. The porosity is measured according to the method described in the following examples.

また、ポリオレフィン多孔膜の孔径は、0.01μm〜0.1μmであり、かつ孔数は、100〜250個/μmであることが好ましい。孔径については、0.01μm以上であると、イオンが十分に拡散できる大きさであり、また、0.1μm以下であると、膜表面のラフネスを小さくすることができるため電極が食い込むことによる短絡を防止することができる。孔数については、100個/μm以上であると、イオンが拡散するのに十分な空隙を持つことができ、また、250個/μm以下であると、膜の強度を保つことができる。この孔径及び孔数は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。
本発明の実施形態では、ポリオレフィン多孔膜を形成するために使用されるポリオレフィンは、ポリエチレンを必須成分として含むことが好ましい。ポリオレフィンは、1種のポリエチレンから成るものであってもよく、複数種のポリオレフィンを含むポリオレフィン組成物であってもよい。
ポリオレフィンとしては、単膜のセパレータに用いるポリオレフィンと素材、粘土平均分子量(Mv)、融点とも同様である。
ポリオレフィンとしては、孔の閉塞を抑制しつつ、より高温で熱固定を行うことができるという点から、高密度ポリエチレンを用いることが好ましいことも単膜のセパレータと同様であり、このような高密度ポリエチレンのポリオレフィン中に占める割合も単膜のセパレータと同じである。
また、ポリオレフィンとしては、微多孔膜をキャパシタのセパレータとして用いた場合のシャットダウン特性を向上させ、あるいは釘刺し試験の安全性を向上させる観点から、粘度平均分子量(Mv)が10万〜30万のポリエチレンを用いることが好ましいことも単膜のセパレータと同様であり、
このような10万〜30万のポリエチレンがポリオレフィン中に占める割合も単膜のセパレータと同様である。ポリオレフィンとして、メルトダウン温度を制御する観点から、ポリプロピレンを添加して用いてもよく、ポリプロピレンがポリオレフィン中に占める割合は、単膜のセパレータと同様である。
Moreover, the pore diameter of the polyolefin porous membrane is preferably 0.01 μm to 0.1 μm, and the number of pores is preferably 100 to 250 / μm 2 . When the pore diameter is 0.01 μm or more, the ion can be sufficiently diffused, and when the pore diameter is 0.1 μm or less, the roughness of the film surface can be reduced, so that a short circuit due to the electrode biting in. Can be prevented. When the number of pores is 100 / μm 2 or more, it is possible to have a sufficient space for ions to diffuse, and when the number is 250 / μm 2 or less, the strength of the film can be maintained. . The pore diameter and the number of pores are measured according to the methods described in the following examples.
In the embodiment of the present invention, the polyolefin used for forming the polyolefin porous membrane preferably contains polyethylene as an essential component. The polyolefin may be composed of one kind of polyethylene or a polyolefin composition containing plural kinds of polyolefins.
The polyolefin is the same as the polyolefin and material used for the single membrane separator, the clay average molecular weight (Mv), and the melting point.
As polyolefin, it is preferable to use high-density polyethylene from the point that heat fixation can be performed at a higher temperature while suppressing clogging of pores. The proportion of polyethylene in the polyolefin is the same as that of the single membrane separator.
Moreover, as a polyolefin, the viscosity average molecular weight (Mv) is 100,000-300,000 from a viewpoint of improving the shutdown characteristic at the time of using a microporous film as a capacitor separator, or improving the safety | security of a nail penetration test. It is preferable to use polyethylene as well as a single membrane separator,
The ratio of such 100,000 to 300,000 polyethylene in the polyolefin is the same as that of the single membrane separator. Polypropylene may be used by adding polypropylene from the viewpoint of controlling the meltdown temperature, and the proportion of polypropylene in the polyolefin is the same as that of a single membrane separator.

<絶縁多孔膜>
絶縁多孔膜は、電気絶縁性を有する多孔性膜である。
また、絶縁多孔膜は、ポリオレフィン多孔膜の片面に形成される。
本発明の実施形態では、絶縁多孔膜は、絶縁粒子を含むことが好ましく、無機フィラー及び樹脂バインダーを含むことがより好ましい。
本発明の実施形態では、絶縁多孔膜の厚みは、3μm以上30μm以下であることが好ましい。絶縁多孔膜の厚みは、3μm以上であると、内部短絡時において、キャパシタの温度上昇を抑え、ガス化・発煙・発火の発生を抑制することが可能ため好ましく、他方、30μm以下であると、イオン拡散抵抗の上昇を抑制することができ高い出力密度を発現できるため好ましい。
無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、シリカ(珪素酸化物)、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛及び酸化鉄などの酸化物系セラミックス;窒化ケイ素、窒化チタン及び窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス;シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス;ガラス繊維が挙げられる。
<Insulating porous membrane>
The insulating porous film is a porous film having electrical insulating properties.
The insulating porous film is formed on one side of the polyolefin porous film.
In the embodiment of the present invention, the insulating porous film preferably includes insulating particles, and more preferably includes an inorganic filler and a resin binder.
In the embodiment of the present invention, the thickness of the insulating porous film is preferably 3 μm or more and 30 μm or less. The thickness of the insulating porous film is preferably 3 μm or more because it is possible to suppress the temperature rise of the capacitor at the time of an internal short circuit and suppress the occurrence of gasification, smoke generation and ignition, and on the other hand, if it is 30 μm or less, It is preferable because an increase in ion diffusion resistance can be suppressed and a high output density can be expressed.
Examples of the inorganic filler include oxide ceramics such as alumina, silica (silicon oxide), titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide and iron oxide; nitrides such as silicon nitride, titanium nitride and boron nitride Ceramics: silicon carbide, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amicite, bentonite, asbestos, zeolite, Ceramics such as calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, and silica sand; glass fiber.

前記無機フィラーの平均粒径は、0.1μm超4.0μm以下であることが好ましく、0.2μm超3.5μm以下であることがより好ましく、0.4μm超3.0μm以下であることが更に好ましい。無機フィラーの平均粒径を0.1μmより大きくすることは、イオン拡散抵抗の上昇を抑制することができ高い出力密度を発現し易いために好ましい。無機フィラーの平均粒径を4.0μm以下とすることは、内部短絡時において、キャパシタの温度上昇を抑え、ガス化・発煙・発火の発生を抑制することが可能となり易いために好ましい。尚、このような粒径の割合を調整する方法としては、例えば、ボールミル・ビーズミル・ジェットミル等を用いて無機フィラーを粉砕し、粒径を小さくする方法等を挙げることができる。
前記絶縁粒子が、前記絶縁多孔膜中に占める割合としては、無機フィラーの結着性、多層多孔膜のイオン拡散抵抗及び耐熱性等の観点から適宜決定することができるが、50質量%以上100質量%未満であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上99.99質量%以下、さらに好ましくは80質量%以上99.9質量%以下、特に好ましくは90質量%以上99質量%以下である。
The average particle size of the inorganic filler is preferably more than 0.1 μm and not more than 4.0 μm, more preferably more than 0.2 μm and not more than 3.5 μm, and more than 0.4 μm and not more than 3.0 μm. Further preferred. It is preferable to make the average particle size of the inorganic filler larger than 0.1 μm because an increase in ion diffusion resistance can be suppressed and a high output density is easily expressed. It is preferable to set the average particle size of the inorganic filler to 4.0 μm or less because it is easy to suppress the temperature rise of the capacitor and to suppress the occurrence of gasification, smoke generation, and ignition during an internal short circuit. Examples of the method of adjusting the particle size ratio include a method of reducing the particle size by pulverizing the inorganic filler using a ball mill, a bead mill, a jet mill or the like.
The proportion of the insulating particles in the insulating porous film can be appropriately determined from the viewpoints of the binding properties of the inorganic filler, the ion diffusion resistance and the heat resistance of the multilayer porous film, and the like. It is preferably less than mass%, more preferably from 70 mass% to 99.99 mass%, further preferably from 80 mass% to 99.9 mass%, particularly preferably from 90 mass% to 99 mass%. .

樹脂バインダーとしては、無機フィラーを結着でき、リチウムイオン二次電池の電解液に対して不溶であり、かつリチウムイオン二次電池の使用範囲で電気化学的に安定であることが好ましい。
このような樹脂バインダーとしては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体やエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体などの含フッ素ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体又はその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体又はその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体又はその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルなどのゴム類、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエステルなどの融点及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用することも可能である。
As the resin binder, it is preferable that an inorganic filler can be bound, it is insoluble in the electrolyte solution of the lithium ion secondary battery, and it is electrochemically stable within the use range of the lithium ion secondary battery.
Examples of such resin binders include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymers, and ethylene-tetrafluoro. Fluorine-containing rubber such as ethylene copolymer, styrene-butadiene copolymer or its hydride, acrylonitrile-butadiene copolymer or its hydride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer or its hydride, methacrylate ester-acrylic Rubber such as acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, ethylene propylene rubber, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate , Polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyamide, melting point and / or glass transition temperature of such polyesters are 180 ° C. or more resins. These can be used alone or in combination of two or more.

樹脂製バインダーとしては、樹脂製ラテックスバインダーが好ましい。樹脂製ラテックスバインダーを用いた場合、無機フィラーとバインダーとを含む多孔層をポリオレフィン多孔膜の少なくとも片面に積層した際、イオン透過性が低下し難く高出力特性が得られ易い。加えて異常発熱時の温度上昇が速い場合においても、円滑なシャットダウンを示し、高い安全性が得られ易い。他方、樹脂製バインダーの一部又は全てを溶媒に溶解させた後に、ポリオレフィン多孔膜の少なくとも片面に積層し、貧溶媒への浸漬や乾燥による溶媒除去等により樹脂製バインダーを結着させた場合では高出力特性が得られ難いばかりか、円滑なシャットダウン特性を示し難く、安全性に劣る傾向がある。
本実施形態における樹脂製バインダーの平均粒径は、50〜500nmであることが好ましく、より好ましくは60〜460nm、更に好ましくは80〜250nmである。樹脂製バインダーの平均粒径が50nm以上である場合、無機フィラーとバインダーとを含む多孔層をポリオレフィン多孔膜の少なくとも片面に積層した際、イオン透過性が低下し難く高出力特性が得られ易い。加えて異常発熱時の温度上昇が速い場合においても、円滑なシャットダウンを示し、高い安全性が得られ易い。樹脂製バインダーの平均粒径が500nm以下である場合、良好な結着性を発現し、多層多孔膜とした場合に熱収縮が良好となり安全性に優れる傾向がある。
樹脂製バインダーの平均粒径は、重合時間、重合温度、原料組成比、原料投入順序、pHなどを調整することで制御することが可能である。
As the resin binder, a resin latex binder is preferable. When a resin latex binder is used, when a porous layer containing an inorganic filler and a binder is laminated on at least one surface of a polyolefin porous membrane, ion permeability is unlikely to decrease and high output characteristics are easily obtained. In addition, even when the temperature rise during abnormal heat generation is fast, a smooth shutdown is shown and high safety is easily obtained. On the other hand, after part or all of the resin binder is dissolved in a solvent, it is laminated on at least one side of the polyolefin porous membrane, and when the resin binder is bound by immersion in a poor solvent or solvent removal by drying, etc. Not only is it difficult to obtain high output characteristics, it is difficult to exhibit smooth shutdown characteristics, and there is a tendency to be inferior in safety.
The average particle size of the resin binder in the present embodiment is preferably 50 to 500 nm, more preferably 60 to 460 nm, and still more preferably 80 to 250 nm. When the resin binder has an average particle size of 50 nm or more, when a porous layer containing an inorganic filler and a binder is laminated on at least one surface of the polyolefin porous film, the ion permeability is unlikely to decrease and high output characteristics are easily obtained. In addition, even when the temperature rise during abnormal heat generation is fast, a smooth shutdown is shown and high safety is easily obtained. When the average particle diameter of the resin binder is 500 nm or less, good binding properties are exhibited, and when a multilayer porous film is formed, heat shrinkage tends to be good and the safety tends to be excellent.
The average particle diameter of the resin binder can be controlled by adjusting the polymerization time, polymerization temperature, raw material composition ratio, raw material charging order, pH, and the like.

<積層セパレータ(二層積層セパレータ)の製造方法>
本発明の実施形態によるセパレータの製造方法について、例示的に説明する。但し、上記で説明した通りのセパレータを得ることができる限り、本実施形態の製造方法は、ポリマーの種類、絶縁粒子の種類、溶媒の種類、押出方法、延伸方法、抽出方法、開孔方法、熱固定・熱処理方法などに限定されることはない。
セパレータの製造方法は、ポリマーと可塑剤とを、あるいは、ポリマーと可塑剤とフィラーとを溶融混練し成形する工程と、延伸工程と、可塑剤(及び必要に応じてフィラー)抽出工程と、熱固定工程とを含むことが、透過性及び膜強度の物性バランスを適度にコントロールする観点から好ましい。
<Method for producing laminated separator (two-layer laminated separator)>
An exemplary method for manufacturing a separator according to an embodiment of the present invention will be described. However, as long as a separator as described above can be obtained, the production method of the present embodiment includes a polymer type, an insulating particle type, a solvent type, an extrusion method, a stretching method, an extraction method, an opening method, It is not limited to the heat setting / heat treatment method.
The separator manufacturing method includes a step of melting and kneading a polymer and a plasticizer or a polymer, a plasticizer and a filler, a stretching step, a plasticizer (and filler if necessary) extraction step, a heat It is preferable to include a fixing step from the viewpoint of appropriately controlling the physical property balance between permeability and membrane strength.

より具体的には、セパレータの製造方法は、例えば、下記(1)〜(4)の各工程を含むことができる:
(1)ポリオレフィンと、可塑剤と、必要に応じてフィラーとを混練して、混練物を形成する混練工程。
(2)混練工程の後に混練物を押し出し、単層の又は複数層が積層したシート状に成形して冷却固化させるシート成形工程。
(3)シート成形工程の後、必要に応じて可塑剤及び/又はフィラーを抽出し、更にシート(シート状成形体)を一軸以上の方向へ延伸する延伸工程。
(4)延伸工程の後、必要に応じて可塑剤及び/又はフィラーを抽出し、更に熱処理を行う後加工工程。
以上の4個の工程を経た後、本発明の無機膜セパレータは、次の(5)の工程を経て製造される。
(5)得られたポリオレフィン膜の少なくとも片面に、絶縁粒子と樹脂バインダーの混合物を塗布して、セパレータを得る塗布工程。
More specifically, the separator manufacturing method can include, for example, the following steps (1) to (4):
(1) A kneading step in which a polyolefin, a plasticizer, and a filler as necessary are kneaded to form a kneaded product.
(2) A sheet forming step of extruding the kneaded material after the kneading step, forming it into a single-layered or laminated sheet and cooling and solidifying it.
(3) A stretching step of extracting a plasticizer and / or filler as necessary after the sheet molding step and further stretching the sheet (sheet-like molded body) in a direction of one axis or more.
(4) A post-processing step in which a plasticizer and / or a filler is extracted as necessary after the stretching step and further subjected to heat treatment.
After passing through the above four steps, the inorganic membrane separator of the present invention is manufactured through the following step (5).
(5) A coating step in which a separator is obtained by coating a mixture of insulating particles and a resin binder on at least one surface of the obtained polyolefin film.

上記した(1)〜(4)の各工程は、単膜のセパレータと同様に実施される。
(5)の塗布工程は、ポリオレフィン樹脂を主成分とする多孔膜の少なくとも片面に、絶縁粒子と樹脂バインダーとを含む塗布液を塗布、乾燥して多孔層を形成する方法を挙げることができる。
塗布液の溶媒としては、前記絶縁粒子、及び前記樹脂バインダーを均一かつ安定に分散または溶解できるものが好ましく、例えば、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、水、エタノール、トルエン、熱キシレン、塩化メチレン、ヘキサン等が挙げられる。
塗布液の濃度((絶縁粒子の質量+樹脂バインダーの質量)×100/塗布液の質量)は、10〜90%が好ましく、15〜80%がより好ましく、20〜70%がさらに好ましい。塗布液の濃度が90%以下であれば粘度を低くできるので、薄膜塗工が容易になる。一方で、塗布液の濃度が10%以上であれば乾燥時間が短く膜厚の調整を行い易い。
塗布液には、分散安定化や塗工性の向上のために、界面活性剤等の分散剤;増粘剤;湿潤剤;消泡剤;酸、アルカリを含むPH調製剤等の各種添加剤を加えてもよい。これらの添加剤は、溶媒除去の際に除去できるものが好ましいが、リチウムイオン二次電池又はキャパシタの使用範囲において電気化学的に安定で、電池反応を阻害せず、かつ200℃程度まで安定ならば多孔層内に残存してもよい。
Each of the steps (1) to (4) described above is performed in the same manner as the single membrane separator.
Examples of the coating step (5) include a method of forming a porous layer by applying and drying a coating liquid containing insulating particles and a resin binder on at least one surface of a porous film containing a polyolefin resin as a main component.
As the solvent for the coating solution, those capable of uniformly and stably dispersing or dissolving the insulating particles and the resin binder are preferable. For example, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, water , Ethanol, toluene, hot xylene, methylene chloride, hexane and the like.
The concentration of the coating solution ((mass of insulating particles + mass of resin binder) × 100 / mass of coating solution) is preferably 10 to 90%, more preferably 15 to 80%, and still more preferably 20 to 70%. Since the viscosity can be lowered if the concentration of the coating solution is 90% or less, thin film coating is facilitated. On the other hand, if the concentration of the coating solution is 10% or more, the drying time is short and the film thickness can be easily adjusted.
Various additives such as surfactants, thickeners, wetting agents, antifoaming agents, PH preparations containing acids and alkalis are added to the coating solution in order to stabilize dispersion and improve coating properties. May be added. These additives are preferably those that can be removed when the solvent is removed. However, if these additives are electrochemically stable in the range of use of the lithium ion secondary battery or capacitor, do not inhibit the battery reaction, and are stable up to about 200 ° C. For example, it may remain in the porous layer.

前記絶縁粒子と前記樹脂バインダーとを、塗布液の溶媒に分散または溶解させる方法については、塗布工程に必要な塗布液の分散特性を実現できる方法であれば特に限定はない。例えば、ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、コロイドミル、アトライター、ロールミル、高速インペラー分散、ディスパーザー、ホモジナイザー、高速衝撃ミル、超音波分散、撹拌羽根等による機械撹拌等が挙げられる。
塗布液を多孔膜に塗布する方法については、必要とする層厚又は塗布面積を実現できる方法であれば特に限定はなく、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ディップコーター法、ナイフコーター法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、スクイズコーター法、キャストコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法等が挙げられる。
塗布後に塗布膜から溶媒を除去する方法については、多孔膜に悪影響を及ぼさない方法であれば特に限定はない。例えば、多孔膜を固定しながらその融点以下の温度にて乾燥する方法、低温で減圧乾燥する方法等が挙げられる。
The method for dispersing or dissolving the insulating particles and the resin binder in the solvent of the coating solution is not particularly limited as long as it is a method capable of realizing the dispersion characteristics of the coating solution necessary for the coating step. Examples thereof include a ball mill, a bead mill, a planetary ball mill, a vibrating ball mill, a sand mill, a colloid mill, an attritor, a roll mill, a high-speed impeller dispersion, a disperser, a homogenizer, a high-speed impact mill, ultrasonic dispersion, and mechanical stirring using a stirring blade.
The method for applying the coating solution to the porous film is not particularly limited as long as the required layer thickness or coating area can be realized. Examples include coater method, kiss coater method, dip coater method, knife coater method, air doctor coater method, blade coater method, rod coater method, squeeze coater method, cast coater method, die coater method, screen printing method, spray coating method, etc. .
The method for removing the solvent from the coating film after coating is not particularly limited as long as it does not adversely affect the porous film. For example, a method of drying at a temperature below its melting point while fixing the porous membrane, a method of drying under reduced pressure at a low temperature, and the like can be mentioned.

尚、セパレータの製造方法は、上記(1)〜(5)の各工程に加え、積層体を得るための工程として、単層体を複数枚重ね合わせる工程を有することができる。また、その製造方法は、ポリオレフィン多孔膜及び絶縁多孔層に、電子線照射、プラズマ照射、界面活性剤塗布及び化学的改質などの表面処理を施す工程を有してもよい。
以下、本発明の非水系リチウム型蓄電素子に用いるその他の構成材料について説明する。
In addition, in addition to each process of said (1)-(5), the manufacturing method of a separator can have the process of laminating | stacking several single layer bodies as a process for obtaining a laminated body. In addition, the production method may include a step of subjecting the polyolefin porous film and the insulating porous layer to surface treatment such as electron beam irradiation, plasma irradiation, surfactant coating, and chemical modification.
Hereinafter, other constituent materials used for the non-aqueous lithium storage element of the present invention will be described.

(電極端子)
電極端子(正極端子と負極端子とを総称していう。)は、一般的には略矩形をしており、その一端は電極の集電体と電気的に接続され、他端は使用時に外部の負荷(放電の場合)又は電源(充電の場合)と電気的に接続される。正極に正極端子の一端を電気的に接続し、負極に負極端子の一端を電気的に接続する。具体的には、正極集電体の正極活物質層の未塗布領域に正極端子を、負極集電体の負極活物質層の未塗布領域に負極端子を電気的に接続する。電極端子は、正極端子の材質がアルミニウムであり、負極端子の材質がニッケルメッキされた銅であることが好ましい。
下記のラミネートフィルム外装体の封止部となる、電極端子の中央部には、ポリプロピレン等の樹脂製のフィルムが貼りつけられていることが好ましい。これは、電極端子と、ラミネートフィルムを構成する金属箔との短絡を防ぎ、かつ封止密閉性を向上させる。
前述した電極体と電極端子との電気的な接続方法は、例えば、超音波溶接法が一般的であるが、抵抗溶接、レーザー溶接等でもよく、限定するものではない。
(Electrode terminal)
An electrode terminal (collectively referred to as a positive electrode terminal and a negative electrode terminal) generally has a substantially rectangular shape, one end of which is electrically connected to an electrode current collector, and the other end is externally connected during use. It is electrically connected to a load (when discharging) or a power source (when charging). One end of the positive electrode terminal is electrically connected to the positive electrode, and one end of the negative electrode terminal is electrically connected to the negative electrode. Specifically, the positive electrode terminal is electrically connected to the uncoated region of the positive electrode active material layer of the positive electrode current collector, and the negative electrode terminal is electrically connected to the uncoated region of the negative electrode active material layer of the negative electrode current collector. In the electrode terminal, the material of the positive electrode terminal is preferably aluminum, and the material of the negative electrode terminal is preferably copper plated with nickel.
It is preferable that a resin film such as polypropylene is attached to the central portion of the electrode terminal, which is a sealing portion of the laminate film outer package described below. This prevents a short circuit between the electrode terminal and the metal foil constituting the laminate film, and improves the sealing hermeticity.
For example, an ultrasonic welding method is generally used as an electrical connection method between the electrode body and the electrode terminal. However, resistance welding, laser welding, or the like may be used, and the method is not limited.

(外装体)
外装体に使用される金属缶としては、アルミニウム製のものが好ましい。また、外装体をラミネートフィルムから形成することもでき、その場合に使用されるラミネートフィルムは、金属箔と樹脂フィルムを積層したフィルムが好ましく、外層樹脂フィルム/金属箔/内層樹脂フィルムから成る3層構成のものが例示される。外層樹脂フィルムは接触等により金属箔が損傷を受けることを防止するためのものであり、ナイロン又はポリエステル等の樹脂が好適に使用できる。金属箔は水分又はガスの透過を防ぐためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等の箔が好適に使用できる。また、内層樹脂フィルムは、内部に収納する電解液から金属箔を保護するとともに、ヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィン、酸変成ポリオレフィンが好適に使用できる。
(Exterior body)
As a metal can used for an exterior body, the thing made from aluminum is preferable. Further, the outer package can be formed from a laminate film, and the laminate film used in that case is preferably a film in which a metal foil and a resin film are laminated, and is composed of three layers comprising an outer layer resin film / metal foil / inner layer resin film. The thing of a structure is illustrated. The outer layer resin film is for preventing the metal foil from being damaged by contact or the like, and a resin such as nylon or polyester can be suitably used. The metal foil is for preventing the permeation of moisture or gas, and a foil of copper, aluminum, stainless steel or the like can be suitably used. The inner layer resin film protects the metal foil from the electrolyte contained therein and melts and seals it at the time of heat sealing. Polyolefin and acid-modified polyolefin can be preferably used.

(非水系電解液)
本実施態様において、蓄電素子に用いられる非水系電解液の溶媒としては、炭酸エチレン(EC)、炭酸プロピレン(PC)に代表される環状炭酸エステル、炭酸ジエチル(DEC)、炭酸ジメチル(DMC)、炭酸エチルメチル(MEC)に代表される鎖状炭酸エステル、γ−ブチロラクトン(γBL)などのラクトン類、又はこれらの混合溶媒を用いることができる。
溶媒に溶解する電解質は、リチウム塩である必要があり、好ましいリチウム塩としては、LiBF、LiPF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiN(SOCF)(SOH)又はこれらの混合塩を挙げることができる。非水系電解液中の電解質濃度は、0.5〜2.0mol/Lの範囲が好ましい。0.5mol/L以上であれば、陰イオンの供給が不足せず、蓄電素子の容量が高くなる。一方、2.0mol/L以下であれば、未溶解の塩が該電解液中に析出したり、該電解液の粘度が高くなり過ぎたりすることによって、逆に伝導度が低下して出力特性が低下するおそれがない。
(Non-aqueous electrolyte)
In this embodiment, as a solvent for the non-aqueous electrolyte used in the electricity storage element, cyclic carbonate represented by ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), A chain carbonate represented by ethyl methyl carbonate (MEC), a lactone such as γ-butyrolactone (γBL), or a mixed solvent thereof can be used.
The electrolyte dissolved in the solvent needs to be a lithium salt, and preferable lithium salts include LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 2 ). F 5 ), LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 2 F 4 H), or a mixed salt thereof. The electrolyte concentration in the non-aqueous electrolyte is preferably in the range of 0.5 to 2.0 mol / L. If it is 0.5 mol / L or more, the supply of anions will not be insufficient, and the capacity of the electricity storage element will increase. On the other hand, if it is 2.0 mol / L or less, the undissolved salt precipitates in the electrolyte solution, or the viscosity of the electrolyte solution becomes too high. There is no risk of decline.

(蓄電素子)
本実施態様の非水系リチウム型蓄電素子においては、正極及び負極は、セパレータを介して積層又は捲廻積層された電極体として、金属缶又はラミネートフィルムから形成された外装体に挿入される。
本実施態様の非水系リチウム型蓄電素子の一実施態様は、図1(a)及び(b)の断面模式図で表されるものであり、正極端子(7)と負極端子(8)とが、電極体(10)の1辺より導出される態様である。別の実施態様としては、正極端子(7)と負極端子(8)とが、電極体(10)の対向する2辺より導出される態様が挙げられる。後者の実施態様は、電極端子を幅広くできるために、より大電流を流す用途に適している。
(Storage element)
In the non-aqueous lithium storage element of this embodiment, the positive electrode and the negative electrode are inserted into an exterior body formed from a metal can or a laminate film as an electrode body laminated or wound around via a separator.
One embodiment of the non-aqueous lithium storage element of this embodiment is represented by the schematic cross-sectional views of FIGS. 1A and 1B, and includes a positive electrode terminal (7) and a negative electrode terminal (8). This is a mode derived from one side of the electrode body (10). As another embodiment, a mode in which the positive electrode terminal (7) and the negative electrode terminal (8) are led out from two opposing sides of the electrode body (10) can be mentioned. The latter embodiment is suitable for applications in which a larger current flows because the electrode terminals can be made wider.

蓄電素子は、正極集電体(11)に正極活物質層(12)を積層した正極(16)、及び負極集電体(14)に負極活物質層(15)を積層した負極(17)を、正極活物質層(12)と負極活物質層(15)とがセパレータ(13)を挟んで対向するように、交互に積層して電極体(10)を形成し、正極端子(7)を正極集電体(11)に接続し、かつ負極端子(8)を負極集電体(14)に接続し、電極体(10)を外装体(9)に収納し、非水系電解液(図示せず)を外装体(9)内に注入し、そして正極端子(7)と負極端子(8)の端部を外装体(9)の外部に引き出した状態で外装体(9)の周縁部を封口して成る。   The power storage element includes a positive electrode (16) in which a positive electrode active material layer (12) is laminated on a positive electrode current collector (11), and a negative electrode (17) in which a negative electrode current collector (14) is laminated with a negative electrode active material layer (15). Are stacked alternately so that the positive electrode active material layer (12) and the negative electrode active material layer (15) face each other with the separator (13) interposed therebetween to form the electrode body (10), and the positive electrode terminal (7) Is connected to the positive electrode current collector (11), the negative electrode terminal (8) is connected to the negative electrode current collector (14), the electrode body (10) is housed in the exterior body (9), and a non-aqueous electrolyte ( The outer periphery of the exterior body (9) is poured into the exterior body (9) and the ends of the positive terminal (7) and the negative terminal (8) are pulled out of the exterior body (9). The part is sealed.

以下、実施例、比較例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例
により何ら限定されるものではない。
<実施例1>
(正極の作製)
アスペクト比が1.25以下となる樹脂原料は以下のようにして作製した。35重量%塩酸と36重量%ホルムアルデヒド水溶液とを用いて、ホルムアルデヒド濃度15重量%および塩酸濃度15重量%である混合溶液10000gを調製した後、該混合溶液にカルボキシメチルセルロースナトリウム塩の2重量%水溶液40gを添加し、攪拌して均一溶液とした。次に、該均一溶液の温度を20℃に調整した後、攪拌しながら、30℃の95重量%フェノール400gを加えた。フェノールの添加から約120秒で反応液は白濁化した。白濁化後も攪拌速度を落として反応を継続したところ、フェノールの添加から約30分後に反応液は淡いピンク色に着色した。このとき、反応液の温度は30℃に達していた。反応液の着色後、外部加熱により反応液を90℃に加熱し、この温度で30分間保持した。ついで、この反応液を濾過し、得られたケーキを水で洗浄した後、0.5重量%アンモニア水溶液に懸濁させて、40℃で1時間中和反応を行なった。中和反応後、当該懸濁液をアスピレータを用いて吸引濾過し、水で洗浄し、50℃の乾燥機で20時間乾燥させることにより、球状のフェノール樹脂350gを得た。
このフェノール樹脂を焼成炉にて窒素雰囲気下、600℃で2時間炭化処理を行い、炭化物を得た。KOHをこの炭化物に対して重量比1:3.5で混合し、焼成炉にて混合物を窒素雰囲下、800℃で1時間、加熱して賦活化を行った。その後2mol/Lに調整した希塩酸で1時間撹拌洗浄を行った後、蒸留水でPH5〜6の間で安定するまで煮沸洗浄した後に乾燥を行い、平均粒径が約7μmの球状の活性炭(A)を作製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited at all by these Examples.
<Example 1>
(Preparation of positive electrode)
A resin raw material having an aspect ratio of 1.25 or less was prepared as follows. After preparing 10000 g of a mixed solution having a formaldehyde concentration of 15 wt% and a hydrochloric acid concentration of 15 wt% using 35 wt% hydrochloric acid and a 36 wt% aqueous formaldehyde solution, 40 g of a 2 wt% aqueous solution of carboxymethylcellulose sodium salt was added to the mixed solution. And stirred to make a homogeneous solution. Next, after adjusting the temperature of the homogeneous solution to 20 ° C., 400 g of 95 wt% phenol at 30 ° C. was added with stirring. About 120 seconds after the addition of phenol, the reaction solution became cloudy. After the white turbidity, the reaction was continued at a reduced stirring speed. As a result, about 30 minutes after the addition of phenol, the reaction solution was colored pale pink. At this time, the temperature of the reaction solution had reached 30 ° C. After coloring the reaction solution, the reaction solution was heated to 90 ° C. by external heating and kept at this temperature for 30 minutes. Next, this reaction solution was filtered, and the resulting cake was washed with water, then suspended in a 0.5 wt% aqueous ammonia solution, and neutralized at 40 ° C. for 1 hour. After the neutralization reaction, the suspension was subjected to suction filtration using an aspirator, washed with water, and dried in a dryer at 50 ° C. for 20 hours to obtain 350 g of a spherical phenol resin.
The phenol resin was carbonized in a baking furnace at 600 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a carbide. KOH was mixed with this carbide in a weight ratio of 1: 3.5, and the mixture was activated in a firing furnace by heating at 800 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Then, after stirring and washing with dilute hydrochloric acid adjusted to 2 mol / L for 1 hour, boiling and washing with distilled water until it is stable between pH 5 and 6, followed by drying, spherical activated carbon having an average particle diameter of about 7 μm (A ) Was produced.

この粒子100個のアスペクト比を走査型電子顕微鏡S−4700(日立ハイテクノロジーズ製)にで加速電圧5kV、倍率2000倍で観察したところ、平均は1.06であった。
一方、ノボラック型フェノール樹脂を焼成炉にて窒素雰囲気下、600℃で2時間炭化処理を行った。その後、焼成物をボールミルにて粉砕し、分級を行い平均粒径が7μmの破砕状の炭化物を得た。KOHをこの炭化物に対して重量比1:3.5で混合し、焼成炉にて混合物を窒素雰囲下、800℃で1時間、加熱して賦活化を行った。その後2mol/Lに調整した希塩酸で1時間撹拌洗浄を行った後、蒸留水でPH5〜6の間で安定するまで煮沸洗浄した後に乾燥を行い、破砕状の活性炭(B)を作製した。
活性炭(A)を35重量%と活性炭(B)を65重量%を混合した。この混合物の粒度分布をレーザー回析式乾式粒度分布測定装置HELOS & RODOSを用いて行った。粒度分布パラメーターは2.06であった。この混合物を正極活物質とした。
When the aspect ratio of 100 particles was observed with a scanning electron microscope S-4700 (manufactured by Hitachi High-Technologies) at an acceleration voltage of 5 kV and a magnification of 2000, the average was 1.06.
On the other hand, the novolac type phenol resin was carbonized in a baking furnace at 600 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the fired product was pulverized with a ball mill and classified to obtain a crushed carbide having an average particle size of 7 μm. KOH was mixed with this carbide in a weight ratio of 1: 3.5, and the mixture was activated in a firing furnace by heating at 800 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the mixture was stirred and washed with dilute hydrochloric acid adjusted to 2 mol / L for 1 hour, then boiled and washed with distilled water until it became stable between pH 5 and 6, and then dried to produce crushed activated carbon (B).
35% by weight of activated carbon (A) and 65% by weight of activated carbon (B) were mixed. The particle size distribution of this mixture was measured using a laser diffraction dry particle size distribution measuring device HELOS & RODOS. The particle size distribution parameter was 2.06. This mixture was used as a positive electrode active material.

上記活性炭(A)と活性炭(B)を混合して得た正極活物質に係る本発明の活性炭をユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)で、細孔分布を前述の方法により、BET比表面積をBET1点法により、求めた。その結果、メソ孔量V1は0.98cc/g、マイクロ孔量V2は1.05cc/g、BET比表面積は2640m/gであった。
この活性炭を正極活物質に用い、活性炭83.4質量部、導電性カーボンブラック(ライオン株式会社ケッチェンブラックECP600JD)8.3質量部及びPVDF(ポリフッ化ビニリデン、クレハ社製KFポリマー W#9300、融点163℃)8.3質量部をNMP(N−メチルピロリドン)と混合して、スラリー状の活物質層を得た。次いで、得られた活物質層を表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.31g/cmであった。なお、電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は、十分に乾燥させた電極を露点が−60℃以下に管理されたドライルームにて、集電体を除いた電極の重量と集電体の厚さを除いた電極活物質層の厚さを求めて、計算をして求めた。厚みの測定は小野測器DG−4120を用いた。
The activated carbon of the present invention relating to the positive electrode active material obtained by mixing the activated carbon (A) and the activated carbon (B) is measured with a pore distribution measuring device (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd. Distribution was determined by the above-described method, and BET specific surface area was determined by the BET one-point method. As a result, the mesopore volume V1 was 0.98 cc / g, the micropore volume V2 was 1.05 cc / g, and the BET specific surface area was 2640 m 2 / g.
Using this activated carbon as a positive electrode active material, activated carbon 83.4 parts by mass, conductive carbon black (Lion Corporation Ketjen Black ECP600JD) 8.3 parts by mass and PVDF (polyvinylidene fluoride, Kureha KF polymer W # 9300, 8.3 parts by mass of mp 163 ° C. were mixed with NMP (N-methylpyrrolidone) to obtain a slurry-like active material layer. Next, the obtained active material layer was applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied to the surface and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.31 g / cm 3 . Note that the basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was the weight of the electrode excluding the current collector and the current density in a dry room in which a sufficiently dried electrode was controlled at −60 ° C. or less. The thickness of the electrode active material layer excluding the thickness of the electric body was obtained and calculated. Ono Sokki DG-4120 was used for the measurement of thickness.

活物質層を塗布した電極を図2の巻出しロール位置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロール装置(由利ロール社製MSC−31)にて110kgf/cmの線圧で、1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.45g/cm、電極層の厚さ53μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。加熱ロールの温度の測定方法はKEYENCE社製、赤外放射温度計IT2−60にてロール表面温度を非接触で検出し、PID制御にて設定温度に調節した。また、線圧は加圧ロールに掛かる圧力と上下のロールが接触する長さで計算をした。
この電極について5か所でサンプル片を切り出し、Arイオンビームにて切断して、走査型電子顕微鏡S−4700(日立ハイテクノロジーズ製)にて加速電圧5kV、倍率2000倍で断面観察を行った。無作為に100個の粒子の像を選び、各活性炭粒子の断面の形状と断面積を求めたところ、アスペクト比が1.25以下の粒子の面積の割合は全粒子に合計面積に対して32%であった。
The electrode coated with the active material layer is installed at the unwinding roll position in FIG. The distance between the rolls was 60 μm, and the pressure was applied at 30 μm for the second time to obtain a positive electrode having a bulk density of the electrode active material layer of 0.45 g / cm 3 and a thickness of the electrode layer of 53 μm. The pressing speed was 5 m / min. The temperature of the heating roll was measured by detecting the roll surface temperature in a non-contact manner with an infrared radiation thermometer IT2-60 manufactured by KEYENCE, and adjusting the temperature to the set temperature by PID control. The linear pressure was calculated from the pressure applied to the pressure roll and the length of contact between the upper and lower rolls.
Sample pieces of this electrode were cut out at five locations, cut with an Ar ion beam, and cross-sections were observed with a scanning electron microscope S-4700 (manufactured by Hitachi High-Technologies) at an acceleration voltage of 5 kV and a magnification of 2000 times. Randomly selecting an image of 100 particles and determining the cross-sectional shape and cross-sectional area of each activated carbon particle, the ratio of the area of the particles having an aspect ratio of 1.25 or less is 32% of the total area of all particles. %Met.

(負極の作製)
フェノール樹脂硬化体をステンレス製皿に入れ、熱反応させた。熱反応は、窒素雰囲気下で行い、炉内が700℃になるまで昇温し、同温度で4時間保持した後、自然冷却した。得られた材料を、遊星型ボールミルを用いて粉砕することで、負極活物質となる難黒鉛化炭素材料を得た。本炭素材料をユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)で、細孔分布を前述の方法により求めた。その結果、メソ孔量Vm1は0.0084cc/g、マイクロ孔量Vm2は0.0061cc/gであった。この負極のリチウムイオン吸蔵容量は600mAh/gであった。
次いで、上記で得た負極活物質を83.4質量部、アセチレンブラック(電気化学工業株式会社デンカブラック)8.3質量部及びPVDF(クレハ社製KFポリマー W#9300、融点163℃)8.3質量部を、NMP(N−メチルピロリドン)と混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを厚さ14μmの銅箔の片面に塗布し、乾燥し、プレスして、厚さ60μmの負極を得た。
(Preparation of negative electrode)
The cured phenol resin was placed in a stainless steel dish and allowed to react by heat. The thermal reaction was carried out in a nitrogen atmosphere, the temperature was raised until the inside of the furnace reached 700 ° C., kept at the same temperature for 4 hours, and then naturally cooled. The obtained material was pulverized using a planetary ball mill to obtain a non-graphitizable carbon material serving as a negative electrode active material. The pore distribution of this carbon material was determined by the aforementioned method using a pore distribution measuring device (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics. As a result, the mesopore volume Vm1 was 0.0084 cc / g, and the micropore volume Vm2 was 0.0061 cc / g. The negative electrode had a lithium ion storage capacity of 600 mAh / g.
Next, 83.4 parts by mass of the negative electrode active material obtained above, 8.3 parts by mass of acetylene black (Denka Black, Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and PVDF (KF polymer KF polymer W # 9300, melting point 163 ° C.) 8. 3 parts by mass was mixed with NMP (N-methylpyrrolidone) to obtain a slurry. Next, the obtained slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 14 μm, dried, and pressed to obtain a negative electrode having a thickness of 60 μm.

上記で得られた負極を面積が3cmになるように切り取り、作用極として使用し、金属リチウムを対極および参照極として使用し、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを1:4重量比で混合した溶媒に1mol/Lの濃度にLiPFを溶解した溶液を電解液として使用し、アルゴンドライボックス中で電気化学セルを作製した。この電気化学セルを東洋システム社製の充放電装置(TOSCAT−3100U)を用いて、まずリチウム電位に対して1mVになるまで負極活物質の重量に対して85mAh/gの速度で定電流充電し、その後1mVで定電圧充電を行い、負極活物質の重量に対して合計500mAh/gのリチウムイオンを予めドープした。 The negative electrode obtained above was cut out to have an area of 3 cm 2 , used as a working electrode, metallic lithium as a counter electrode and a reference electrode, and a solvent in which ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate were mixed at a weight ratio of 1: 4. An electrochemical cell was prepared in an argon dry box using a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L as an electrolyte. This electrochemical cell was charged with a constant current at a rate of 85 mAh / g with respect to the weight of the negative electrode active material, using a charge / discharge device (TOSCAT-3100U) manufactured by Toyo System Co., Ltd. until it reached 1 mV with respect to the lithium potential. Thereafter, constant voltage charging was performed at 1 mV, and a total of 500 mAh / g of lithium ions was doped in advance with respect to the weight of the negative electrode active material.

以下、リチウムイオンのドープの方法を説明する。
上記で得られた負極を面積が3cmになるように切り取り、作用極として使用し、金属リチウムを対極および参照極として使用し、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを1:4重量比で混合した溶媒に1mol/Lの濃度にLiPFを溶解した溶液を電解液として使用し、アルゴンドライボックス中で電気化学セルを作製した。この電気化学セルを東洋システム社製の充放電装置(TOSCAT−3100U)を用いて、まずリチウム電位に対して1mVになるまで負極活物質の重量に対して85mAh/gの速度で定電流充電し、その後1mVで定電圧充電を行い、負極活物質の重量に対して合計500mAh/gのリチウムイオンを予めドープした。
Hereinafter, a method of doping lithium ions will be described.
The negative electrode obtained above was cut out to have an area of 3 cm 2 , used as a working electrode, metallic lithium as a counter electrode and a reference electrode, and a solvent in which ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate were mixed at a weight ratio of 1: 4. An electrochemical cell was prepared in an argon dry box using a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L as an electrolyte. This electrochemical cell was charged with a constant current at a rate of 85 mAh / g with respect to the weight of the negative electrode active material, using a charge / discharge device (TOSCAT-3100U) manufactured by Toyo System Co., Ltd. until it reached 1 mV with respect to the lithium potential. Thereafter, constant voltage charging was performed at 1 mV, and a total of 500 mAh / g of lithium ions was doped in advance with respect to the weight of the negative electrode active material.

(蓄電素子の組立と性能評価)
上記で得られた正極を3cmになるように切り取り、この正極と、上記のリチウムを予めドープした負極を、それぞれに正極端子と負極端子とを超音波融着して、厚み30μmのセルロース製不織布セパレータを挟んで対向させ、ポリプロピレンとアルミニウムとナイロンとを積層したラミネートフィルムから成る外装体に収納し、外装体内に電解液を注入し、正極端子と負極端子の端部を外装体外に引き出した状態で外装体をヒートシールすることにより封入し、リチウムイオンキャパシタを組立てた。この時、電解液としてエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを1:4(重量比)で混合した溶媒に1mol/Lの濃度になるようにLiPFを溶解させた溶液を使用した。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。放電容量は、0.711mAhであった。電極の活物質重量当たりの容量は165F/g、電極活物質層の体積当たりの容量(以下「容積容量」ともいう。)は79F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、0.626mAhの放電容量が得られた。1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は88%と良好であった。
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The positive electrode obtained above was cut out to 3 cm 2 , and the positive electrode and the negative electrode previously doped with lithium were ultrasonically fused to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, respectively, to make a 30 μm thick cellulose product. The non-woven fabric separator was placed opposite to each other, housed in an exterior body made of a laminate film of polypropylene, aluminum, and nylon. The exterior body was sealed by heat sealing in the state, and a lithium ion capacitor was assembled. At this time, a solution in which LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1 mol / L in a solvent in which ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate were mixed at a ratio of 1: 4 (weight ratio) was used as an electrolytic solution.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The discharge capacity was 0.711 mAh. The capacity per active material weight of the electrode was 165 F / g, and the capacity per volume of the electrode active material layer (hereinafter also referred to as “volume capacity”) was 79 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged at 100 mA to 2.0 V, a discharge capacity of 0.626 mAh was obtained. The ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 88%.

(蓄電素子の組立と性能評価)
上記で得られた正極を3cmになるように切り取り、この正極と、上記のリチウムを予めドープした負極を、それぞれに正極端子と負極端子とを超音波融着して、厚み30μmのセルロース製不織布セパレータを挟んで対向させ、ポリプロピレンとアルミニウムとナイロンとを積層したラミネートフィルムから成る外装体に収納し、外装体内に電解液を注入し、正極端子と負極端子の端部を外装体外に引き出した状態で外装体をヒートシールすることにより封入し、リチウムイオンキャパシタを組立てた。この時、電解液としてエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを1:2(重量比)で混合した溶媒に1.2mol/Lの濃度になるようにLiPFを溶解させた溶液を使用した。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの放電容量は163F/g、電極活物質層の体積当たりの容量(以下「容積容量」ともいう。)は73F/cmであった。
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The positive electrode obtained above was cut out to 3 cm 2 , and the positive electrode and the negative electrode previously doped with lithium were ultrasonically fused to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, respectively, to make a 30 μm thick cellulose product. The non-woven fabric separator was placed opposite to each other, housed in an exterior body made of a laminate film of polypropylene, aluminum, and nylon. The exterior body was sealed by heat sealing in the state, and a lithium ion capacitor was assembled. At this time, a solution in which LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1.2 mol / L in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate at a weight ratio of 1: 2 was used as an electrolytic solution.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The discharge capacity per active material weight of the electrode was 163 F / g, and the capacity per volume of the electrode active material layer (hereinafter also referred to as “volume capacity”) was 73 F / cm 3 .

このセルに2Vから4Vまでの電圧範囲で300Cで定電流充電、定電流放電を繰り返すサイクル充放電を行い、10万回繰り返したのちの1mAでの放電容量を初回の放電容量と比較したサイクル維持率は75%であった。
3cm2の面積に切り出した正極と、同サイズに切り出したステンレス製メッシュに同サイズの0.5mm厚さの金属リチウム箔を張り付けた対極を1mmの厚さのガラスフィルターを介して対向させ、その正極、及びステンレス製メッシュの外側をガラス板で押さえて固定した単極セルを作製した。参照極として金属リチウムを正極近傍に設置して、正極を金属リチウムに対して4.2Vから2.2Vの範囲で1mA/cm2の電流密度で定電流充電/定電流放電を行い、4サイクル目の放電時の放電容量と電圧の関係を求めた。4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.43であった。
This cell is subjected to cycle charge / discharge that repeats constant current charge and constant current discharge at 300C in the voltage range from 2V to 4V, and the cycle capacity is maintained by comparing the discharge capacity at 1mA after repeating 100,000 times with the initial discharge capacity. The rate was 75%.
A positive electrode cut out in an area of 3 cm @ 2 and a counter electrode made by attaching a metal lithium foil of 0.5 mm thickness of the same size to a stainless steel mesh cut out in the same size are opposed to each other through a glass filter of 1 mm thickness. And the monopolar cell which pressed and fixed the outer side of the stainless steel mesh with the glass plate was produced. Metal lithium was installed near the positive electrode as a reference electrode, and the positive electrode was charged with constant current and discharged at a current density of 1 mA / cm @ 2 in the range of 4.2 V to 2.2 V with respect to the metal lithium. The relationship between the discharge capacity and voltage at the time of discharge was determined. The ratio of the discharge capacity from 3.2 V to 2.2 V to the discharge capacity from 4.2 V to 2.2 V was 0.43.

<実施例2>
(正極の作製)
実施例1に記載の球状炭化物、破砕状炭化物に対して、KOHを重量比1:4.3で混合して賦活し、活性炭(A)、(B)を得て、その後混合した以外は実施例1と同じ条件で活性炭を作製した。この混合物の粒度分布パラメーターは2.11であった。
この混合した活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.21cc/g、マイクロ孔量V2は1.84cc/g、BET比表面積は3100m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.43g/cm、厚さ56μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して33%であった。
<Example 2>
(Preparation of positive electrode)
The spherical carbide and crushed carbide described in Example 1 were activated by mixing KOH at a weight ratio of 1: 4.3 to obtain activated carbon (A) and (B), and then mixing them. Activated carbon was produced under the same conditions as in Example 1. The particle size distribution parameter of this mixture was 2.11.
When the mixed activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.21 cc / g, the micropore volume V2 was 1.84 cc / g, and the BET specific surface area was 3100 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.29 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.43 g / cm 3 and a thickness of 56 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 33% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は172F/g、容積容量は74F/cmであった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 172 F / g, and the volume capacity was 74 F / cm 3 .

次に、同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は88%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、74%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.45であった。
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 88%.
When the cycle maintenance ratio was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 74%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.45.

<実施例3>
(正極の作製)
実施例1に記載の球状炭化物、破砕状炭化物に対して、KOHを重量比1:5で混合して賦活し、活性炭(A)、(B)を得て、その後混合した以外は実施例1と同じ条件で活性炭を作製した。この混合物の粒度分布パラメーターは2.08であった。
この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.32cc/g、マイクロ孔量V2は2.12cc/g、BET比表面積は3380m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.28g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて130kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.41g/cm、厚さ59μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して32%であった。
<Example 3>
(Preparation of positive electrode)
Except for mixing and activating KOH at a weight ratio of 1: 5 to the spherical carbides and crushed carbides described in Example 1 to obtain activated carbon (A) and (B), and then mixing them, Example 1 Activated charcoal was produced under the same conditions. The particle size distribution parameter of this mixture was 2.08.
When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.32 cc / g, the micropore volume V2 was 2.12 cc / g, and the BET specific surface area was 3380 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.28 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time with a linear pressure of 130 kgf / cm with the heated press roll heated to 140 ° C. The second time Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.41 g / cm 3 and a thickness of 59 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 32% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は181F/g、容積容量は74F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は89%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、78%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.46であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 181 F / g, and the volume capacity was 74 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 89%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 78%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.46.

<実施例4>
(正極の作製)
実施例1で作製した活性炭(A)を65重量%、活性炭(B)を35重量%混合した。この混合物の粒度分布パラメーターは1.67であった。
この混合した活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は0.99cc/g、マイクロ孔量V2は1.12cc/g、BET比表面積は2690m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.31g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて110kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.46g/cm、厚さ52μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して61%であった。
<Example 4>
(Preparation of positive electrode)
The activated carbon (A) produced in Example 1 was mixed with 65% by weight and the activated carbon (B) was mixed with 35% by weight. The particle size distribution parameter of this mixture was 1.67.
When the mixed activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 0.99 cc / g, the micropore volume V2 was 1.12 cc / g, and the BET specific surface area was 2690 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.31 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll device in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 110 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressure was applied at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.46 g / cm 3 and a thickness of 52 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 61% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は164F/g、容積容量は75F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は88%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、80%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.43であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 164 F / g, and the volume capacity was 75 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 88%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 80%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.43.

<実施例5>
(正極の作製)
実施例2で作製した活性炭(A)を65重量%、活性炭(B)を35重量%混合した。この混合物の粒度分布パラメーターは1.74であった。
この混合した活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.25cc/g、マイクロ孔量V2は1.83cc/g、BET比表面積は3140m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.44g/cm、厚さ55μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して63%であった。
<Example 5>
(Preparation of positive electrode)
65% by weight of the activated carbon (A) prepared in Example 2 and 35% by weight of the activated carbon (B) were mixed. The particle size distribution parameter of this mixture was 1.74.
When the mixed activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.25 cc / g, the micropore volume V2 was 1.83 cc / g, and the BET specific surface area was 3140 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.29 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.44 g / cm 3 and a thickness of 55 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 63% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は173F/g、容積容量は76F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は89%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、82%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.44であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1. Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 173 F / g, and the volume capacity was 76 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 89%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 82%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.44.

<実施例6>
(正極の作製)
実施例3で作製した活性炭(A)を65重量%、活性炭(B)を35重量%混合した。この混合物の粒度分布パラメーターは1.72であった。
この混合した活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.31cc/g、マイクロ孔量V2は1.92cc/g、BET比表面積は3420m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.41g/cm、厚さ59μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して60%であった。
<Example 6>
(Preparation of positive electrode)
65% by weight of the activated carbon (A) prepared in Example 3 and 35% by weight of the activated carbon (B) were mixed. The particle size distribution parameter of this mixture was 1.72.
When the mixed activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.31 cc / g, the micropore volume V2 was 1.92 cc / g, and the BET specific surface area was 3420 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.29 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.41 g / cm 3 and a thickness of 59 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 60% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は180F/g、容積容量は74F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は90%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、83%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.46であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 180 F / g, and the volume capacity was 74 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 90%.
When the cycle maintenance ratio was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 83%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.46.

<実施例7>
(正極の作製)
実施例1で作製した球状の活性炭(A)のみを用いた。この活性炭の粒度分布パラメーターは1.21であった。
この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.00cc/g、マイクロ孔量V2は1.08cc/g、BET比表面積は2650m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.31g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.47g/cm、厚さ51μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して92%であった。
(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は161F/g、容積容量は76F/cmであった。
<Example 7>
(Preparation of positive electrode)
Only the spherical activated carbon (A) produced in Example 1 was used. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 1.21.
When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.00 cc / g, the micropore volume V2 was 1.08 cc / g, and the BET specific surface area was 2650 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.31 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.47 g / cm 3 and a thickness of 51 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 92% with respect to all particles.
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 161 F / g, and the volume capacity was 76 F / cm 3 .

次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は89%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、85%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.44であった。
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 89%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 85%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.44.

<実施例8>
(正極の作製)
実施例2で作製した球状の活性炭(A)のみを用いた。この活性炭の粒度分布パラメーターは1.24であった。
この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.19cc/g、マイクロ孔量V2は1.85cc/g、BET比表面積は3110m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.44g/cm、厚さ55μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して91%であった。
(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は173F/g、容積容量は76F/cmであった。
<Example 8>
(Preparation of positive electrode)
Only the spherical activated carbon (A) produced in Example 2 was used. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 1.24.
When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.19 cc / g, the micropore volume V2 was 1.85 cc / g, and the BET specific surface area was 3110 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.29 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.44 g / cm 3 and a thickness of 55 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 91% with respect to all particles.
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 173 F / g, and the volume capacity was 76 F / cm 3 .

次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は91%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、86%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.45であった。
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 91%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 86%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.45.

<実施例9>
(正極の作製)
実施例3で作製した活性炭(A)のみを用いた。この活性炭の粒度分布パラメーターは1.31であった。
この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.28cc/g、マイクロ孔量V2は1.86cc/g、BET比表面積は3430m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.28g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.42g/cm、厚さ57μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して89%であった。
(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は181F/g、容積容量は76F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は92%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、90%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.47であった。
<Example 9>
(Preparation of positive electrode)
Only the activated carbon (A) prepared in Example 3 was used. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 1.31.
When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.28 cc / g, the micropore volume V2 was 1.86 cc / g, and the BET specific surface area was 3430 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.28 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.42 g / cm 3 and a thickness of 57 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 89% with respect to all particles.
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 181 F / g, and the volume capacity was 76 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 92%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 90%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.47.

<実施例10>
(正極の作製)
実施例8でアルミ箔上に活物質層を塗布した電極を、1回目に加熱せず室温のロールで120kgf/cmの線圧でロール間距離60μmでプレスし、2回目に140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧、ロール間距離30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.43g/cm、厚さ56μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して91%であった。
<Example 10>
(Preparation of positive electrode)
The electrode in which the active material layer was applied on the aluminum foil in Example 8 was not heated at the first time, but was pressed at a linear pressure of 120 kgf / cm with a room temperature roll at a distance of 60 μm between the rolls, and heated to 140 ° C. the second time. Pressurization was performed with a heated press roll at a linear pressure of 120 kgf / cm and a distance between the rolls of 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.43 g / cm 3 and a thickness of 56 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 91% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は174F/g、容積容量は75F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は89%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、89%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.47であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 174 F / g, and the volume capacity was 75 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 89%.
When the cycle maintenance ratio was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 89%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.47.

<実施例11>
(正極の作製)
実施例8でアルミ箔上に活物質層を塗布した電極を、加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に36μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.43g/cm、厚さ56μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して88%であった。
(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は171F/g、容積容量は74F/cmであった。
<Example 11>
(Preparation of positive electrode)
The electrode in which the active material layer was applied on the aluminum foil in Example 8 was placed in a heated press roll device, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time with a linear pressure of 120 kgf / cm using a heated press roll heated to 140 ° C., The second pressure was applied at 36 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.43 g / cm 3 and a thickness of 56 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 88% with respect to all particles.
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 171 F / g, and the volume capacity was 74 F / cm 3 .

次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は89%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、87%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.45であった。
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 89%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 87%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.45.

<実施例12>
(正極の作製)
実施例1の球状の活性炭(A)の製造条件で、ホルムアルデヒド濃度20重量%および塩酸濃度10重量%である混合溶液10000gで処理し、KOHを炭化物に対して重量比1:4.3で混合して賦活した以外は実施例1の球状の活性炭(A)の製造条件と同様の方法で行ったところ、平均粒径10μmの活性炭(A)を得た。この活性炭の粒度分布パラメーターは1.46であった。この粒子100個のアスペクト比を走査型電子顕微鏡S−4700(日立ハイテクノロジーズ製)にで加速電圧5kV、倍率2000倍で観察したところ、平均は1.12であった。
この活性炭(A)を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.23cc/g、マイクロ孔量V2は1.86cc/g、BET比表面積は3100m/gであった。この活性炭(A)のみを用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.43g/cm、厚さ56μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して90%であった。
(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は172F/g、容積容量は74F/cmであった。
<Example 12>
(Preparation of positive electrode)
Treatment with 10000 g of a mixed solution having a formaldehyde concentration of 20% by weight and a hydrochloric acid concentration of 10% by weight under the production conditions of the spherical activated carbon (A) of Example 1, and mixing KOH with carbide in a weight ratio of 1: 4.3 The activated carbon (A) having an average particle diameter of 10 μm was obtained by the same method as that for producing the spherical activated carbon (A) in Example 1 except that the activated carbon was activated. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 1.46. When the aspect ratio of 100 particles was observed with a scanning electron microscope S-4700 (manufactured by Hitachi High-Technologies) at an acceleration voltage of 5 kV and a magnification of 2000, the average was 1.12.
When this activated carbon (A) was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.23 cc / g, the micropore volume V2 was 1.86 cc / g, and the BET specific surface area was 3100 m 2 / g. Using only this activated carbon (A), a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, and applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied to the surface and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.29 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.43 g / cm 3 and a thickness of 56 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 90% with respect to all particles.
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 172 F / g, and the volume capacity was 74 F / cm 3 .

次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は89%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、85%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.45であった。
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 89%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 85%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.45.

<実施例13>
(正極の作製)
実施例1の球状の活性炭(A)の製造条件で、ホルムアルデヒド濃度10重量%および塩酸濃度20重量%である混合溶液10000gで処理しKOHを炭化物に対して重量比1:4.3で混合して賦活した以外は実施例1の球状の活性炭(A)の製造条件と同様の方法で行ったところ、平均粒径2μmの活性炭(A)を得た。この活性炭の粒度分布パラメーターは1.16であった。この粒子100個のアスペクト比を走査型電子顕微鏡S−4700(日立ハイテクノロジーズ製)にで加速電圧5kV、倍率2000倍で観察したところ、平均は1.05であった。
この活性炭(A)を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.22cc/g、マイクロ孔量V2は1.84cc/g、BET比表面積は3080m/gであった。この活性炭(A)のみを用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
実施例1でアルミ箔上に活物質層を塗布した電極を、加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に24μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.43g/cm、厚さ56μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して94%であった。
(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は169F/g、容積容量は73F/cmであった。
<Example 13>
(Preparation of positive electrode)
Under the production conditions of the spherical activated carbon (A) of Example 1, the mixture was treated with 10000 g of a mixed solution having a formaldehyde concentration of 10% by weight and a hydrochloric acid concentration of 20% by weight, and KOH was mixed with carbides in a weight ratio of 1: 4.3. The activated carbon (A) having an average particle diameter of 2 μm was obtained by the same method as the production conditions of the spherical activated carbon (A) of Example 1 except that the activated carbon was activated. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 1.16. When the aspect ratio of 100 particles was observed with a scanning electron microscope S-4700 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) at an acceleration voltage of 5 kV and a magnification of 2000 times, the average was 1.05.
When this activated carbon (A) was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.22 cc / g, the micropore volume V2 was 1.84 cc / g, and the BET specific surface area was 3080 m 2 / g. Using only this activated carbon (A), a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, and applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied to the surface and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.29 g / cm 3 .
The electrode in which the active material layer was applied on the aluminum foil in Example 1 was installed in a heated press roll apparatus, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. The second pressure was applied at 24 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.43 g / cm 3 and a thickness of 56 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 94% with respect to all particles.
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 169 F / g, and the volume capacity was 73 F / cm 3 .

次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は90%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、86%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.46であった。
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 90%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 86%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.46.

<実施例14>
(正極の作製)
実施例8使用した正極を用いた。
(負極の作製)OGC
市販のヤシ殻活性炭をユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)で、窒素を吸着質として細孔分布を測定した。比表面積はBET1点法により求めた。また、上述したように、脱着側の等温線を用いて、メソ孔量はBJH法により、マイクロ孔量はMP法によりそれぞれ求めた。その結果、BET比表面積が1,780m2/g、メソ孔量(V1)が0.198cc/g、マイクロ孔量(V2)が0.695cc/g、V1/V2=0.29、平均細孔径が21.2Åであった。
この活性炭150gをステンレススチールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ(軟化点:80℃)75gを入れたステンレス製バットの上に置き、電気炉 (炉内有効寸法300mm×300mm×300mm)内に設置して、熱反応を行った。熱処理は窒素雰囲気下で、680℃まで2時間で昇温し、同温度で4時間保持し、続いて自然冷却により60℃まで冷却した後、炉から取り出し、負極材料となる複合多孔性材料1を得た。
複合多孔性材料1は、被着させた炭素質材料(以下、「ピッチ炭」ともいう)の活性炭に対する重量比率は20%、BET比表面積が958m2/g、メソ孔量(Vm1)が0.153cc/g、マイクロ孔量(Vm2)が0.381cc/gであった。さらに、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−2000J)を用いて平均粒子径を測定した結果、3.01μmであった。
次いで、上記で得た複合多孔性材料1を83.4重量部、アセチレンブラックを8.3重量部およびPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を8.3重量部とNMP(N−メチルピロリドン)を混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを厚さ15μmの銅箔の片面に塗布し、乾燥し、プレスして、負極活物質層の厚さが30μmの負極を得た。負極活物質層の厚さは、小野計器社製膜厚計(Linear Gauge Sensor GS−551)を用いて負極の10か所で測定した負極の厚さの平均値から、銅箔の厚さを引いて求めた値とした。
<Example 14>
(Preparation of positive electrode)
Example 8 The positive electrode used was used.
(Preparation of negative electrode) OGC
The pore distribution was measured using a commercially available coconut shell activated carbon with a pore distribution measuring device (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd. using nitrogen as an adsorbate. The specific surface area was determined by the BET single point method. Further, as described above, using the isotherm on the desorption side, the mesopore amount was determined by the BJH method, and the micropore amount was determined by the MP method. As a result, the BET specific surface area was 1,780 m2 / g, the mesopore volume (V1) was 0.198 cc / g, the micropore volume (V2) was 0.695 cc / g, V1 / V2 = 0.29, and the average pore diameter. Was 21.2 kg.
150 g of this activated carbon is placed in a stainless steel mesh jar, placed on a stainless steel bat containing 75 g of coal-based pitch (softening point: 80 ° C.), and placed in an electric furnace (effective size in the furnace 300 mm × 300 mm × 300 mm). It was installed and a thermal reaction was performed. The heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere in 2 hours up to 680 ° C., held at the same temperature for 4 hours, then cooled to 60 ° C. by natural cooling, and then taken out from the furnace to be a composite porous material 1 serving as a negative electrode material Got.
In the composite porous material 1, the weight ratio of the deposited carbonaceous material (hereinafter also referred to as “pitch charcoal”) to the activated carbon is 20%, the BET specific surface area is 958 m 2 / g, and the mesopore amount (Vm 1) is 0.00. It was 153 cc / g and the micropore amount (Vm2) was 0.381 cc / g. Furthermore, it was 3.01 micrometer as a result of measuring an average particle diameter using the Shimadzu Corporation laser diffraction type particle size distribution analyzer (SALD-2000J).
Next, 83.4 parts by weight of the composite porous material 1 obtained above, 8.3 parts by weight of acetylene black, 8.3 parts by weight of PVDF (polyvinylidene fluoride) and NMP (N-methylpyrrolidone) were mixed. To obtain a slurry. Next, the obtained slurry was applied to one side of a 15 μm thick copper foil, dried, and pressed to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer thickness of 30 μm. The thickness of the negative electrode active material layer is determined by calculating the thickness of the copper foil from the average value of the thickness of the negative electrode measured at 10 locations on the negative electrode using a thickness gauge (Linear Gauge Sensor GS-551) manufactured by Ono Keiki Co., Ltd. The value obtained by subtraction.

上記で得られた負極を3cmになるように切り取り、作用極が負極、対極がリチウム、参照極がリチウム、電解液がエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを体積比1:4で混合した溶媒に1mol/LとなるLiPFを溶解したものにおける3極式セルにおいて、電流値が負極活物質当り100mA/gとなる値であり、かつセル温度が45℃であるという条件下で、定電流にてリチウムを充電し、負極電位が1mVになると定電圧に切り替えて更に充電をし、定電流定電圧充電で合計40時間後の充電量を初回リチウム充電量とし、上記充電後、電流値が負極活物質当り50mA/gとなる値であり、かつセル温度が45℃であるという条件下で、定電流にて負極電位が2.5Vになるまでリチウムを放電した際の放電量を初回リチウム放電量としたとき、初回リチウム充電量は1605mAh/gであり、そして初回リチウム放電量のうち、負極電位が0〜0.5Vの間にあるときの放電量は145mAh/gであった。
更に上記と同じスラリーを銅箔の両面に塗布、乾燥後、プレスを行い、負極活物質層の厚さが60μmの負極を得た。この負極を3cmになるように切り取り、複合多孔性材料1の重量に対して合計1605mAh/gのリチウムイオンをプリドープすることで、負極を作製した。
The negative electrode obtained above was cut out to 3 cm 2 , and the working electrode was a negative electrode, the counter electrode was lithium, the reference electrode was lithium, the electrolyte was 1 mol in a solvent in which ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 4. In a tripolar cell in which LiPF 6 is dissolved, the current value is 100 mA / g per negative electrode active material and the cell temperature is 45 ° C. When lithium is charged and the negative electrode potential reaches 1 mV, it is switched to a constant voltage and further charged. The charge amount after 40 hours in total at constant current and constant voltage charge is defined as the initial lithium charge amount. Discharge when lithium is discharged at a constant current until the negative electrode potential becomes 2.5 V under the condition that the value is 50 mA / g per substance and the cell temperature is 45 ° C. Is the initial lithium discharge amount, the initial lithium charge amount is 1605 mAh / g, and of the initial lithium discharge amount, the discharge amount when the negative electrode potential is between 0 and 0.5 V is 145 mAh / g. It was.
Furthermore, the same slurry as above was applied to both sides of the copper foil, dried, and then pressed to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer thickness of 60 μm. This negative electrode was cut out to 3 cm 2, and a total of 1605 mAh / g of lithium ions was pre-doped with respect to the weight of the composite porous material 1 to produce a negative electrode.

(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は171F/g、容積容量は75F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は91%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、85%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.45であった。
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 171 F / g, and the volume capacity was 75 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 91%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 85%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.45.

<比較例1>
(正極の作製)
実施例1で作製した破砕状活性炭(B)のみを用いた以外は実施例1と同じ条件で活性炭を作製した。この活性炭の粒度分布パラメーターは2.51であった。この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は0.98cc/g、マイクロ孔量V2は0.98cc/g、BET比表面積は2630m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.31g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて100kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.46g/cm、厚さ52μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して9%であった。
<Comparative Example 1>
(Preparation of positive electrode)
Activated carbon was produced under the same conditions as in Example 1 except that only the crushed activated carbon (B) produced in Example 1 was used. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 2.51. When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 0.98 cc / g, the micropore volume V2 was 0.98 cc / g, and the BET specific surface area was 2630 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.31 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 100 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressure was applied at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.46 g / cm 3 and a thickness of 52 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 9% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は163F/g、容積容量は74F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は86%であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、59%と低い結果であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.43であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 163 F / g, and the volume capacity was 74 F / cm 3 .
Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA. The ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was 86%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, the result was as low as 59%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.43.

<比較例2>
(正極の作製)
実施例2で作製した活性炭(B)のみを用いた以外は実施例1と同じ条件で活性炭を作製した。この活性炭の粒度分布パラメーターは2.62であった。この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.26cc/g、マイクロ孔量V2は1.85cc/g、BET比表面積は3120m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて110kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.43g/cm、厚さ56μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して11%であった。
<Comparative Example 2>
(Preparation of positive electrode)
Activated carbon was produced under the same conditions as in Example 1 except that only activated carbon (B) produced in Example 2 was used. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 2.62. When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.26 cc / g, the micropore volume V2 was 1.85 cc / g, and the BET specific surface area was 3120 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.29 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll device in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 110 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurization was performed at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.43 g / cm 3 and a thickness of 56 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 11% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は175F/g、容積容量は75F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は88%であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、64%と低い結果であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.45であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 175 F / g, and the volume capacity was 75 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was 88%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, the result was as low as 64%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.45.

<比較例3>
(正極の作製)
実施例3で作製した活性炭(B)のみを用いた以外は実施例1と同じ条件で活性炭を作製した。この活性炭の粒度分布パラメーターは2.65であった。この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は1.37cc/g、マイクロ孔量V2は2.09cc/g、BET比表面積は3410m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.28g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置したが、加熱を行わず室温の状態のプレスロールにて100kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度0.41g/cm、厚さ59μmの正極を得た。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して12%であった。
<Comparative Example 3>
(Preparation of positive electrode)
Activated carbon was produced under the same conditions as in Example 1 except that only activated carbon (B) produced in Example 3 was used. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 2.65. When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 1.37 cc / g, the micropore volume V2 was 2.09 cc / g, and the BET specific surface area was 3410 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.28 g / cm 3 .
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus as in Example 1, but the distance between the rolls was 60 μm for the first time at a linear pressure of 100 kgf / cm with a press roll at room temperature without heating. The second pressure was applied at 30 μm to obtain a positive electrode having a bulk density of 0.41 g / cm 3 and a thickness of 59 μm of the electrode active material layer. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 12% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は179/g、容積容量は73F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は89%であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、65%と低い結果であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.47であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 179 / g, and the volume capacity was 73 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was 89%.
When the cycle retention rate was evaluated by the same method as in Example 1, the result was as low as 65%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.47.

<比較例4>
(正極の作製)
実施例1で作製した球状炭化物のみを用い、炭化物の重量に対して、KOHを炭化物に対して重量比1:2.2で混合した以外は実施例1と同じ条件で活性炭を作製した。この活性炭の粒度分布パラメーターは1.23であった。この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は0.31cc/g、マイクロ孔量V2は0.78cc/g、BET比表面積は2100m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.33g/cmであった。
実施例1でアルミ箔上に活物質層を塗布した電極を、100kgf/cmの線圧でロール間距離60μmで1回だけプレスしたところ、電極活物質層のかさ密度0.54g/cm、厚さ44μmとなり、実施例1に比べるとかさ密度が高い正極となった。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して92%であった。
<Comparative Example 4>
(Preparation of positive electrode)
Activated carbon was produced under the same conditions as in Example 1 except that only the spherical carbide produced in Example 1 was used and KOH was mixed with the carbide in a weight ratio of 1: 2.2 with respect to the weight of the carbide. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 1.23. When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 0.31 cc / g, the micropore volume V2 was 0.78 cc / g, and the BET specific surface area was 2100 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.33 g / cm 3 .
When the electrode in which the active material layer was applied on the aluminum foil in Example 1 was pressed only once with a linear pressure of 100 kgf / cm and a distance between rolls of 60 μm, the bulk density of the electrode active material layer was 0.54 g / cm 3 , The thickness was 44 μm, and a positive electrode having a higher bulk density than that of Example 1 was obtained. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 92% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は140F/g、容積容量は76F/cmであった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は79%と低い値であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、84%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.40であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 140 F / g, and the volume capacity was 76 F / cm 3 .
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was a low value of 79%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 84%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.40.

<比較例5>
(正極の作製)
実施例1で作製した活性炭(A)のみを用い、炭化物(A)の重量に対して、KOHを炭化物に対して重量比1:3.5で混合した以外は実施例1と同じ条件で活性炭を作製した。この活性炭の粒度分布パラメーターは1.25であった。この活性炭を実施例1と同様に測定すると、メソ孔量V1は0.95cc/g、マイクロ孔量V2は1.08cc/g、BET比表面積は2660m/gであった。この活性炭を用いて実施例1と同様の方法でスラリー状の活物質層を作製し、表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は24g/mでかさ密度は0.31g/cmであった。実施例1でアルミ箔上に活物質層を塗布した電極を、120kgf/cmの線圧でロール間距離60μmで1回だけプレスしたところ、電極活物質層のかさ密度0.36g/cm3、厚さ67μmとなり、実施例1に比べるとかさ密度が低い正極となった。プレス速度は5m/分で行った。
実施例1と同様方法で電極の断面観察を行い、アスペクト比が1.25以下の割合を算出したところ、全粒子に対して91%であった。
<Comparative Example 5>
(Preparation of positive electrode)
Activated carbon was used under the same conditions as in Example 1 except that only the activated carbon (A) prepared in Example 1 was used and KOH was mixed with the carbide in a weight ratio of 1: 3.5 with respect to the weight of the carbide (A). Was made. The particle size distribution parameter of this activated carbon was 1.25. When this activated carbon was measured in the same manner as in Example 1, the mesopore volume V1 was 0.95 cc / g, the micropore volume V2 was 1.08 cc / g, and the BET specific surface area was 2660 m 2 / g. Using this activated carbon, a slurry-like active material layer was prepared in the same manner as in Example 1, applied to one side of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied on the surface, and dried. The basis weight of the electrode active material layer was 24 g / m 2 and the bulk density was 0.31 g / cm 3 . When the electrode in which the active material layer was applied on the aluminum foil in Example 1 was pressed only once with a linear pressure of 120 kgf / cm and a distance between the rolls of 60 μm, the bulk density of the electrode active material layer was 0.36 g / cm 3 and the thickness was The thickness was 67 μm, which was a positive electrode having a lower bulk density than that of Example 1. The pressing speed was 5 m / min.
When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1 and the ratio of the aspect ratio of 1.25 or less was calculated, it was 91% with respect to all particles.

(負極の作製)
実施例1と同様に行った。
(蓄電素子の組立と性能評価)
リチウムイオンキャパシタの組み立ては、実施例1と同様に行った。
作製したリチウムイオンキャパシタをアスカ電子製の充放電装置(ACD−01)を用いて、1mAの電流で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行なった。続いて、1mAの定電流で2.0Vまで放電した。電極の活物質重量当たりの容量は162F/g、容積容量は58F/cmと低い値であった。
次に同様の充電を行い100mAで2.0Vまで放電したところ、1mAでの放電容量に対する100mAでの放電容量の比は87%と良好であった。
実施例1と同様の方法でサイクル維持率を評価したところ、85%であった。
また、実施例1と同様な方法で単極セルを作製して評価を行ったところ、4.2Vから2.2Vまでの放電容量に対して、3.2Vから2.2Vまでの放電容量の比率は0.44であった。
(Preparation of negative electrode)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Assembly and performance evaluation of storage element)
The assembly of the lithium ion capacitor was performed in the same manner as in Example 1.
Using the charge / discharge device (ACD-01) manufactured by Asuka Electronics, the prepared lithium ion capacitor was charged to 4.0 V with a current of 1 mA, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed. Done for hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a constant current of 1 mA. The capacity per active material weight of the electrode was 162 F / g, and the volume capacity was 58 F / cm 3 , which was a low value.
Next, when the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at 100 mA, the ratio of the discharge capacity at 100 mA to the discharge capacity at 1 mA was as good as 87%.
When the cycle retention rate was evaluated in the same manner as in Example 1, it was 85%.
Moreover, when the single electrode cell was produced and evaluated by the same method as Example 1, the discharge capacity from 3.2V to 2.2V was compared with the discharge capacity from 4.2V to 2.2V. The ratio was 0.44.

<実施例15>
(正極の作製)
実施例8で使用した活性炭を用い、実施例1と同様の組成でスラリーを作製した。次いで、得られた活物質層を表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面及び両面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は片面塗工電極で24g/m2、両面塗工電極で48g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度は片面、両面塗工電極とも0.44g/cmであった。プレス速度は5m/分で行った。
(負極の作製)
実施例14で作製した負極と同じスラリーを貫通孔を有するエッチング銅箔の両面に塗布、乾燥後、プレスを行い、負極活物質層の厚さが60μmの負極を得た。この複合多孔性材料の重量に対して合計1605mAh/gのリチウムイオンをプリドープすることで、負極を作製した。
<Example 15>
(Preparation of positive electrode)
Using the activated carbon used in Example 8, a slurry was produced with the same composition as in Example 1. Next, the obtained active material layer was applied to one side and both sides of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied to the surface and dried. Basis weight of the electrode active material layer is 24 g / m 2 on one surface coating electrode, 48 g / m 2 huge bulk density in a double side coating electrode was 0.29 g / cm 3.
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurizing at 30 μm, the bulk density of the electrode active material layer was 0.44 g / cm 3 for both single-sided and double-sided coated electrodes. The pressing speed was 5 m / min.
(Preparation of negative electrode)
The same slurry as the negative electrode produced in Example 14 was applied to both sides of the etched copper foil having through-holes, dried, and pressed to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer thickness of 60 μm. A negative electrode was produced by pre-doping a total of 1605 mAh / g of lithium ions with respect to the weight of the composite porous material.

(セパレータの作製)
純ポリマーとしてMvが25万および70万のポリエチレンのホモポリマーをそれぞれ重量比で50:50の割合で準備した。上記純ポリマー99質量%に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1.0質量%添加し、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、ポリマー等混合物を得た。得られたポリマー等混合物を、系内を窒素置換した二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また、可塑剤として流動パラフィンを押出機のシリンダーにプランジャーポンプにより注入した。二軸押出機により溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの量比が68質量%(すなわち、ポリマー等混合物(PC)の量比が32質量%)となるように、フィーダー及びポンプを調整した。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数100rpm、吐出量12kg/時とした。
続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て、表面温度40℃に制御された冷却ロール上に押し出してキャストすることにより、厚さ1600μmのゲルシートを得た。
次に、得られたゲルシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸を行い、延伸シートを得た。設定延伸条件は、MDの延伸倍率7.0倍、TDの延伸倍率6.1倍、設定温度121℃であった。
次いで、延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に充分に浸漬して、延伸シートから流動パラフィンを抽出除去し、その後、メチルエチルケトンを乾燥除去した。
次に、メチルエチルケトンを乾燥除去した延伸シートをTDテンターに導き、熱固定を行った。熱固定温度を121℃、TD最大倍率を2.0倍、緩和率を0.90倍とした。こうして得られた微多孔膜セパレータ1の各種特性の評価結果を、組成と共に以下の表1に示す。
(Preparation of separator)
As a pure polymer, homopolymers of polyethylene having Mv of 250,000 and 700,000 were prepared in a weight ratio of 50:50, respectively. To 99% by mass of the pure polymer, 1.0% by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] is added as an antioxidant, and a tumbler blender is used. By using and dry blending, a polymer mixture was obtained. The obtained mixture of polymers and the like was fed by a feeder under a nitrogen atmosphere to a twin-screw extruder in which the system was purged with nitrogen. Further, liquid paraffin as a plasticizer was injected into the cylinder of the extruder by a plunger pump. Feeder and pump so that the amount ratio of liquid paraffin in the total mixture extruded and melt-kneaded by a twin screw extruder is 68% by mass (that is, the amount ratio of the polymer mixture (PC) is 32% by mass). Adjusted. The melt kneading conditions were a set temperature of 200 ° C., a screw rotation speed of 100 rpm, and a discharge rate of 12 kg / hour.
Subsequently, the obtained melt-kneaded product was extruded through a T-die onto a cooling roll controlled at a surface temperature of 40 ° C. and cast to obtain a gel sheet having a thickness of 1600 μm.
Next, the obtained gel sheet was guided to a simultaneous biaxial tenter stretching machine, and biaxial stretching was performed to obtain a stretched sheet. The set stretching conditions were an MD draw ratio of 7.0 times, a TD draw ratio of 6.1 times, and a set temperature of 121 ° C.
Next, the stretched sheet was introduced into a methyl ethyl ketone bath and sufficiently immersed in methyl ethyl ketone to extract and remove liquid paraffin from the stretched sheet, and then the methyl ethyl ketone was removed by drying.
Next, the stretched sheet from which methyl ethyl ketone was removed by drying was guided to a TD tenter and heat-set. The heat setting temperature was 121 ° C., the TD maximum magnification was 2.0 times, and the relaxation rate was 0.90 times. The evaluation results of various properties of the microporous membrane separator 1 thus obtained are shown in Table 1 below together with the composition.

(電解液の調製)
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とを1:4質量比で混合した溶媒に1mol/lの濃度でLiPFを溶解して得た溶液を電解液として使用した。

(キャパシタの組立)
得られた片面正極電極、両面正極電極、及び両面負極電極体を、100mm×100mmにカットした。次に、最上面と最下面は片面正極電極体を用い、中間部は、両面負極電極体20枚と両面正極電極体19枚とを、上記微多孔膜セパレータを介して交互に積層した後、負極電極体と正極電極体に電極端子を接続して電極積層体とした。この電極積層体をラミネートフィルムからなる外装体内に挿入し、電極端子の端部を引き出した状態で上記電解液を注入して該外装体を密閉し、リチウムイオンキャパシタを組立てた。
この際にセパレータの寸法は、該正極電極体の正極活物質層の面積又は該負極電極体の負極活物質層の負極面積のいずれか大なる電極面積と該セパレータの面積とが、(セパレータ面積)>(電極面積)の関係にあり、かつ、先記した
上面視における、該セパレータの第一の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における該電極面積と該セパレータとが重なる部分の長さをAとし、該電極面積と該セパレータが重ならない部分の長さをL、L’とした時、L、L’のいずれかが最も短くなるような任意の直線のL又はL’を下記式(3):
=(L又はL’/(A/2))×100
に代入して求めたXと、上面視における、該セパレータの第二の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における該電極面積と該セパレータとが重なる部分の長さをBとし、該電極面積と該セパレータが重ならない部分の長さをL、L’とした時、L、L’のいずれかが最も短くなるような任意の直線のL又はL’を下記式(4):
=(L又はL’/(A/2))×100
に代入して求めたXは、いずれも、1.0であった。
(Preparation of electrolyte)
A solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / l in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) were mixed at a mass ratio of 1: 4 was used as an electrolytic solution.

(Assembly of capacitor)
The obtained single-sided positive electrode, double-sided positive electrode, and double-sided negative electrode body were cut into 100 mm × 100 mm. Next, the single-sided positive electrode body is used for the uppermost surface and the lowermost surface, and the intermediate portion is formed by alternately laminating 20 double-sided negative electrode bodies and 19 double-sided positive electrode bodies through the microporous membrane separator, Electrode terminals were connected to the negative electrode body and the positive electrode body to form an electrode laminate. The electrode laminate was inserted into an outer package made of a laminate film, and the electrolyte was injected with the end of the electrode terminal pulled out to seal the outer package, and a lithium ion capacitor was assembled.
At this time, the dimension of the separator is such that the area of the positive electrode active material layer of the positive electrode body or the area of the negative electrode of the negative electrode active material layer of the negative electrode body and the area of the separator are (separator area). )> (Electrode area), and in any straight line parallel to the first direction of the separator in the above-described top view, the electrode area and the separator overlap in the arbitrary straight line. the length of the portion as a, 'when a, L 1, L 1' the length of the portion in which the electrode area and the separator do not overlap L 1, L 1 either shortest such optional straight L 1 or L 1 ′ of the following formula (3):
X 1 = (L 1 or L 1 ′ / (A / 2)) × 100
B and X 1 obtained by substituting, in top view, in an arbitrary straight line as the second parallel to the direction of the separator, the length of the portion and the electrode area and the separator in the arbitrary straight line overlaps and then, the electrodes 'when a, L 2, L 2' area and the length of the portion the separator do not overlap L 2, L 2 arbitrary straight line of L 2 or any such is the shortest of the L 2 'In the following formula (4):
X 2 = (L 2 or L 2 ′ / (A / 2)) × 100
X 2 determined by substituting for was 1.0.

[加熱試験と特性評価]
作製したキャパシタの加熱試験を行った。2Cの電流値で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行った。次に、キャパシタの一面の中央部に熱電対をポリイミドテープで貼り付け、金属板で挟みリボンヒーターを巻いて加熱媒体に用い、大気雰囲気下の恒温槽内にセッティングした。該リボンヒーターの設定昇温速度は5℃/分とし、キャパシタの電圧と温度とを測定した。短絡開始温度は128℃、完全短絡温度は138℃であり、200℃を超えた時点で、キャパシタは破裂及び発火することなく開封し、ガス噴射はほとんど見られず安全な変化を示した。
作製したキャパシタを、1.5Cの電流値において定電圧充電時間が1時間確保できる定電流定電圧充電によって3.8Vまで充電し、2.2Vまで同じく1.5Cの電流値において定電流放電を施した。その際の容量と電圧変化より本キャパシタの静電容量は1320Fであることが分かった。
作製したキャパシタを25℃の環境下で特性評価を行った。1Cの電流量で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行った。続いて、1Cの電流量で2.0Vまで放電した。次に、同上の充電を2時間行った後、300Cの電流値で2.0Vまで放電した。1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比率は82%であった。次に、−20℃の環境下で特性評価を行った。上記と同様な充電を行い、200Cの電流量で2.0Vまで放電した。25℃の1Cでの放電容量に対する、−20℃の200Cでの放電容量の比率は、58%であった。
[Heating test and characteristic evaluation]
A heating test of the fabricated capacitor was performed. The battery was charged to 4.0 V at a current value of 2 C, and then a constant current and constant voltage charge for applying a constant voltage of 4.0 V was performed for 2 hours. Next, a thermocouple was affixed to the center of one surface of the capacitor with a polyimide tape, sandwiched between metal plates, wound with a ribbon heater, used as a heating medium, and set in a thermostatic chamber in an atmospheric atmosphere. The temperature rise rate of the ribbon heater was 5 ° C./min, and the voltage and temperature of the capacitor were measured. The short-circuit start temperature was 128 ° C., and the complete short-circuit temperature was 138 ° C. When the temperature exceeded 200 ° C., the capacitor was opened without rupture and ignition, and almost no gas injection was observed, indicating a safe change.
The manufactured capacitor is charged to 3.8 V by constant current constant voltage charging that can secure a constant voltage charging time of 1 hour at a current value of 1.5 C, and constant current discharge is also performed at a current value of 1.5 C up to 2.2 V. gave. From the capacitance and voltage change at that time, it was found that the capacitance of this capacitor was 1320F.
The produced capacitor was evaluated in an environment of 25 ° C. The battery was charged to 4.0 V with a current amount of 1 C, and then subjected to constant current constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied for 2 hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a current amount of 1C. Next, after charging for 2 hours, the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300C. The ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 82%. Next, the characteristics were evaluated in an environment of −20 ° C. The same charge as above was performed, and the battery was discharged to 2.0 V with a current amount of 200C. The ratio of the discharge capacity at 200 C at −20 ° C. to the discharge capacity at 1 C at 25 ° C. was 58%.

<実施例16>
(正極の作製)
実施例8で使用した活性炭を用い、実施例1と同様の組成でスラリーを作製した。次いで、得られた活物質層を表面に導電層を塗布した厚さ15μmのアルミニウム箔の片面及び両面に塗布し、乾燥した。電極活物質層の目付は片面塗工電極で24g/m2、両面塗工電極で48g/mでかさ密度は0.29g/cmであった。
活物質層を塗布した電極を実施例1と同様に加熱プレスロール装置に設置し、140℃に加熱した加熱プレスロールにて120kgf/cmの線圧で1回目にロール間距離60μm、2回目に30μmで加圧して、電極活物質層のかさ密度は片面、両面塗工電極とも0.44g/cmであった。プレス速度は5m/分で行った。
(負極の作製)
実施例14で作製した負極と同じスラリーを貫通孔を有するエッチング銅箔の両面に塗布、乾燥後、プレスを行い、負極活物質層の厚さが60μmの負極を得た。この複合多孔性材料の重量に対して合計1605mAh/gのリチウムイオンをプリドープすることで、負極を作製した。
<Example 16>
(Preparation of positive electrode)
Using the activated carbon used in Example 8, a slurry was produced with the same composition as in Example 1. Next, the obtained active material layer was applied to one side and both sides of a 15 μm thick aluminum foil having a conductive layer applied to the surface and dried. Basis weight of the electrode active material layer is 24 g / m 2 on one surface coating electrode, 48 g / m 2 huge bulk density in a double side coating electrode was 0.29 g / cm 3.
The electrode coated with the active material layer was installed in a heated press roll apparatus in the same manner as in Example 1, and the distance between the rolls was 60 μm at the first time and the second time at a linear pressure of 120 kgf / cm with a heated press roll heated to 140 ° C. Pressurizing at 30 μm, the bulk density of the electrode active material layer was 0.44 g / cm 3 for both single-sided and double-sided coated electrodes. The pressing speed was 5 m / min.
(Preparation of negative electrode)
The same slurry as the negative electrode produced in Example 14 was applied to both sides of the etched copper foil having through-holes, dried, and pressed to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer thickness of 60 μm. A negative electrode was produced by pre-doping a total of 1605 mAh / g of lithium ions with respect to the weight of the composite porous material.

(セパレータの作製)
セパレータ2(無機膜)
純ポリマーとしてMvが25万及び70万のポリエチレンのホモポリマーをそれぞれ重量比で50:50の割合で準備した。上記純ポリマー99質量%に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1.0質量%添加し、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、ポリマー等混合物を得た。得られたポリマー等混合物を、系内を窒素置換した二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また、可塑剤として流動パラフィンを押出機のシリンダーにプランジャーポンプにより注入した。二軸押出機により溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が68質量%(すなわち、ポリマー等混合物(PC)の割合が32質量%)となるように、フィーダー及びポンプを調整した。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数100rpm、吐出量12kg/時とした。
続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て、表面温度40℃に制御された冷却ロール上に押し出してキャストすることにより、厚み1600μmのゲルシートを得た。
次に、得られたゲルシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸を行い延伸シートを得た。設定延伸条件は、MDの延伸倍率7.0倍、TDの延伸倍率6.1倍、設定温度121℃であった。
次いで、延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に充分に浸漬して、延伸シートから流動パラフィンを抽出除去し、その後、メチルエチルケトンを乾燥除去した。
次に、メチルエチルケトンを乾燥除去した延伸シートをTDテンターに導き、熱固定を行った。熱固定温度を121℃、TD最大倍率を2.0倍、緩和率を0.90倍とした。得られたポリオレフィン多孔膜は、厚み16μm、空孔率65%、孔径0.05μm、孔数190個/μmであった。
次に、得られたポリオレフィン多孔膜の片面に、絶縁アルミナ粒子を分散した塗工液をマイクログラビアコーターを用い塗布し、60℃で乾燥することでポリオレフィン多孔膜上に厚み5μmの絶縁多孔膜を形成した。尚、塗工液は、平均粒径(Dp50)が1.0μmになるようにビーズミルにて粒度調整したアルミナ96.0質量部、樹脂バインダーとしてアクリルラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm)4.0質量部、及びポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製SNディスパーサント5468)1.0質量部を、100質量部の水に均一に分散させて調合した。
(Preparation of separator)
Separator 2 (inorganic film)
As the pure polymer, polyethylene homopolymers having Mv of 250,000 and 700,000 were prepared in a weight ratio of 50:50, respectively. To 99% by mass of the pure polymer, 1.0% by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] is added as an antioxidant, and a tumbler blender is used. By using and dry blending, a polymer mixture was obtained. The obtained mixture of polymers and the like was fed by a feeder under a nitrogen atmosphere to a twin-screw extruder in which the system was purged with nitrogen. Further, liquid paraffin as a plasticizer was injected into the cylinder of the extruder by a plunger pump. Feeder and pump are adjusted so that the ratio of liquid paraffin in the total mixture to be extruded is 68% by mass (that is, the ratio of mixture of polymers (PC) is 32% by mass). did. The melt kneading conditions were a set temperature of 200 ° C., a screw rotation speed of 100 rpm, and a discharge rate of 12 kg / hour.
Subsequently, the obtained melt-kneaded product was extruded through a T-die onto a cooling roll controlled at a surface temperature of 40 ° C. and cast to obtain a gel sheet having a thickness of 1600 μm.
Next, the obtained gel sheet was guided to a simultaneous biaxial tenter stretching machine and biaxially stretched to obtain a stretched sheet. The set stretching conditions were an MD draw ratio of 7.0 times, a TD draw ratio of 6.1 times, and a set temperature of 121 ° C.
Next, the stretched sheet was introduced into a methyl ethyl ketone bath and sufficiently immersed in methyl ethyl ketone to extract and remove liquid paraffin from the stretched sheet, and then the methyl ethyl ketone was removed by drying.
Next, the stretched sheet from which methyl ethyl ketone was removed by drying was guided to a TD tenter and heat-set. The heat setting temperature was 121 ° C., the TD maximum magnification was 2.0 times, and the relaxation rate was 0.90 times. The obtained polyolefin porous film had a thickness of 16 μm, a porosity of 65%, a pore diameter of 0.05 μm, and a number of holes of 190 / μm 2 .
Next, a coating liquid in which insulating alumina particles are dispersed is applied to one side of the obtained polyolefin porous film using a micro gravure coater, and dried at 60 ° C. to form an insulating porous film having a thickness of 5 μm on the polyolefin porous film. Formed. The coating solution was 96.0 parts by mass of alumina whose particle size was adjusted with a bead mill so that the average particle size (Dp50) was 1.0 μm, and acrylic latex (solid content concentration 40%, average particle size 145 nm as a resin binder). ) 4.0 parts by mass and 1.0 part by mass of an aqueous solution of ammonium polycarboxylate (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco) were uniformly dispersed in 100 parts by mass of water and prepared.

(電解液の調製)
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とを1:4質量比で混合した溶媒に1mol/lの濃度でLiPFを溶解して得た溶液を電解液として使用した。
(キャパシタの組立)
得られた片面正極電極体、両面正極電極体、及び両面負極電極体を、100mm×100mmにカットした。次に、最上面と最下面は片面正極電極体を用い、中間部は、両面負極電極体20枚と両面正極電極体19枚とを、微多孔膜セパレータ1を介して交互に積層した後、負極電極体と正極電極体に電極端子を接続して電極積層体とした。この電極積層体をラミネートフィルムからなる外装体内に挿入し、電極端子の端部を引き出した状態で上記電解液を注入して該外装体を密閉し、リチウムイオンキャパシタを組立てた。
(Preparation of electrolyte)
A solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / l in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) were mixed at a mass ratio of 1: 4 was used as an electrolytic solution.
(Assembly of capacitor)
The obtained single-sided positive electrode body, double-sided positive electrode body, and double-sided negative electrode body were cut into 100 mm × 100 mm. Next, the single-sided positive electrode body is used for the uppermost surface and the lowermost surface, and the intermediate portion is formed by alternately stacking 20 double-sided negative electrode bodies and 19 double-sided positive electrode bodies with the microporous membrane separator 1 interposed therebetween. Electrode terminals were connected to the negative electrode body and the positive electrode body to form an electrode laminate. The electrode laminate was inserted into an outer package made of a laminate film, and the electrolyte was injected with the end of the electrode terminal pulled out to seal the outer package, and a lithium ion capacitor was assembled.

(特性評価)
作製したキャパシタを25℃の環境下で特性評価を行った。1Cの電流量で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行った。続いて、1Cの電流量で2.0Vまで放電した。次に、同上の充電を2時間行った後、300Cの電流値で2.0Vまで放電した。1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比率は78%であった。次に、−20℃の環境下で特性評価を行った。上記と同様な充電を行い、200Cの電流量で2.0Vまで放電した。25℃の1Cでの放電容量に対する、−20℃の200Cでの放電容量の比率は、49%であった。
更に、耐久性試験として、作製したキャパシタを、25℃において300Cの電流量にて、1サイクルの電圧幅2.0Vから4.0Vまで、定電流充電定電流放電を繰り返すサイクル試験を行った。300Cの電流量において、試験開始時(10サイクル目)に対する10万サイクル経過後における容量維持率を測定した。ここでいう容量維持率とは、{(10万サイクル経過後における放電容量)/(10サイクル目での放電容量)}×100で表される数値とする。10万サイクル経過後における容量維持率は88%であった。
(Characteristic evaluation)
The produced capacitor was evaluated in an environment of 25 ° C. The battery was charged to 4.0 V with a current amount of 1 C, and then subjected to constant current constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied for 2 hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a current amount of 1C. Next, after charging for 2 hours, the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300C. The ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 78%. Next, the characteristics were evaluated in an environment of −20 ° C. The same charge as above was performed, and the battery was discharged to 2.0 V with a current amount of 200C. The ratio of the discharge capacity at 200 C at −20 ° C. to the discharge capacity at 1 C at 25 ° C. was 49%.
Further, as a durability test, a cycle test in which a constant current charge and a constant current discharge were repeated from 25 V to a voltage range of 2.0 V to 4.0 V at a current amount of 300 C at 25 ° C. was performed. The capacity maintenance rate after the elapse of 100,000 cycles with respect to the start of the test (10th cycle) at a current amount of 300 C was measured. The capacity maintenance rate here is a numerical value represented by {(discharge capacity after 100,000 cycles have passed) / (discharge capacity at the 10th cycle)} × 100. The capacity retention rate after the elapse of 100,000 cycles was 88%.

(釘刺し試験)
試験機:島津オートグラフAG−X
釘:φ2.5mm−SUS304
評価について:図6に示すように、セル(3)を水平に固定し、セル中央部の釘刺し位置(8)に、10mm/secの速度で釘を貫通するまで刺した後、ラミネート表面の温度測定位置(6,7)に張り付けた熱電対にて温度を測定し、その最大温度を求めた。また、発生するガス及び発煙の量を観察し、そしてキャパシタの開封状況を観察した。結果はラミネートの最大温度が52℃、ガス発生及び発煙はなく、ラミネートの開封もなく、良好であった。尚、図6において、ヒートシール部分(9)には、電極体又は電解液は含まれていない。
(Nail penetration test)
Testing machine: Shimadzu Autograph AG-X
Nail: φ2.5mm-SUS304
Evaluation: As shown in FIG. 6, the cell (3) was fixed horizontally, and pierced at the nail penetration position (8) at the center of the cell until it penetrated the nail at a speed of 10 mm / sec. The temperature was measured with a thermocouple attached to the temperature measurement position (6, 7), and the maximum temperature was determined. In addition, the amount of generated gas and smoke was observed, and the opening of the capacitor was observed. As a result, the maximum temperature of the laminate was 52 ° C., there was no gas generation and smoke generation, and the laminate was not opened. In FIG. 6, the heat seal portion (9) does not contain an electrode body or an electrolytic solution.

本発明の蓄電素子用負極材料を用いた蓄電素子は、自動車において、内燃機関又は燃料電池、モーター、及び蓄電素子を組み合わせたハイブリット駆動システムの分野、さらには瞬間電力ピークのアシスト用途などで好適に利用できる。   The power storage element using the negative electrode material for a power storage element of the present invention is suitable for automobiles, in the field of hybrid drive systems combining an internal combustion engine or a fuel cell, a motor, and a power storage element, and for assisting instantaneous power peak. Available.

(図1の符号)
7 正極端子
8 負極端子
9 外装体
10 電極体
11 正極集電体
12 正極活物質層
13 セパレータ
14 負極集電体
15 負極活物質層
16 正極
17 負極
(図2の符号)
1 巻だしロール
2 ガイド
3 加熱プレスロール
4 巻取りロール
5 油圧シリンダー
6 正極
(図3の符号)
A セパレータの第一の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における電極面積とセパレータとが重なる部分の長さ
L1 電極面積とセパレータが重ならない部分の長さ
L1’ 電極面積とセパレータが重ならない部分の長さ
1 セパレータ
2 正極電極体の正極活物質層の面積又は負極電極体の負極活物質層の負極面積のいずれか大なる方の電極
3 2の電極における集電体(活物質層は塗布されていない部位)
(図4の符号)
1 電極からはみ出したセパレータの幅
2 電極からはみ出したセパレータの幅
3 電極からはみ出したセパレータの幅
4 電極からはみ出したセパレータの幅
電極幅
電極幅
(図5の符号)
1 ポリオレフィン多孔膜
2 絶縁多孔膜
(図6の符号)
3 セル
4 正極端子
5 負極端子
6 温度測定位置
7 温度測定位置
8 釘刺し位置
9 ヒートシール部分
(Reference in FIG. 1)
7 Positive electrode terminal 8 Negative electrode terminal 9 Exterior body 10 Electrode body 11 Positive electrode current collector 12 Positive electrode active material layer 13 Separator 14 Negative electrode current collector 15 Negative electrode active material layer 16 Positive electrode 17 Negative electrode (reference numeral in FIG. 2)
1 Winding roll 2 Guide 3 Heating press roll 4 Winding roll 5 Hydraulic cylinder 6 Positive electrode (reference numeral in FIG. 3)
A The length of the portion where the electrode area and the separator overlap in the arbitrary straight line parallel to the first direction of the separator L1 The electrode area and the length of the portion where the separator does not overlap L1 ′ The electrode area and the separator 1 Separator 2 Current collector (active electrode) of electrode 32, whichever is greater of the area of the positive electrode active material layer of the positive electrode body or the negative electrode area of the negative electrode active material layer of the negative electrode body The part where the substance layer is not applied)
(Reference in FIG. 4)
Width of separator protruding from L 1 electrode Width of separator protruding from L 2 electrode Width of separator protruding from L 3 electrode Width of separator protruding from L 4 electrode A 1 electrode width A 2 electrode width (reference numeral in FIG. 5)
1 Polyolefin porous membrane 2 Insulating porous membrane (symbol in FIG. 6)
3 cell 4 positive electrode terminal 5 negative electrode terminal 6 temperature measurement position 7 temperature measurement position 8 nail penetration position 9 heat seal part

Claims (12)

2600m/g以上4500m/g以下のBET比表面積を有し、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量V1(cc/g)が0.8<V1≦2.5であり、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量V2(cc/g)が0.92<V2≦3.0であり、平均粒径が1μm以上30μm以下であり、かつ、真球度が0.80以上であることを特徴とする非水系リチウム型蓄電素子の電極に用いられる活物質。 The amount of mesopores V1 (cc / g) derived from pores having a BET specific surface area of 2600 m 2 / g to 4500 m 2 / g and a diameter of 20 mm to 500 mm calculated by the BJH method is 0.8 <V1 ≦ The micropore amount V2 (cc / g) derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is 0.92 <V2 ≦ 3.0, and the average particle size is 1 μm or more and 30 μm or less. And an active material used for an electrode of a non-aqueous lithium storage element, characterized by having a sphericity of 0.80 or more. 2600m/g以上4500m/g以下のBET比表面積を有し、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量V1(cc/g)が0.8<V1≦2.5であり、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量V2(cc/g)が0.92<V2≦3.0であり、かつ、平均粒径が1μm以上、30μm以下である正極活物質を含み、該正極活物質を含む活物質層のかさ密度が0.40g/cm以上0.70g/cm以下であり、そして該活物質層は、該正極活物質層を電極の厚さ方向に垂直に切断した際に得られる断面における真円度が0.80以上の正極活物質を含むことを特徴とする非水系リチウム型蓄電素子用正極電極。 The amount of mesopores V1 (cc / g) derived from pores having a BET specific surface area of 2600 m 2 / g to 4500 m 2 / g and a diameter of 20 mm to 500 mm calculated by the BJH method is 0.8 <V1 ≦ 2.5, the amount of micropores V2 (cc / g) derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is 0.92 <V2 ≦ 3.0, and the average particle size is 1 μm or more includes a positive electrode active material is 30μm or less, the bulk density of the active material layer containing a positive electrode active material is not more than 0.40 g / cm 3 or more 0.70 g / cm 3, and the active material layer, positive electrode A positive electrode for a non-aqueous lithium storage element, comprising a positive electrode active material having a roundness of 0.80 or more in a cross section obtained when the active material layer is cut perpendicularly to the thickness direction of the electrode. 前記正極活物質層を電極の厚さ方向に垂直に切断した際に得られる断面において、真円度0.80以上の正極活物質の断面積の合計が、電極断面にある全正極活物質の総断面積に対して50%以上である、請求項2に記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極電極。   In the cross section obtained when the positive electrode active material layer is cut perpendicularly to the thickness direction of the electrode, the total cross-sectional area of the positive electrode active material having a roundness of 0.80 or more is equal to the total positive electrode active material in the electrode cross section. The positive electrode for a non-aqueous lithium storage element according to claim 2, wherein the positive electrode is 50% or more with respect to the total cross-sectional area. 請求項2又は3に記載の正極電極と、セパレータ、及び負極活物質の粒子を含む負極電極が積層されてなる電極体;リチウムイオンを含む非水系電解液;並びに外装体を有する非水系リチウム型蓄電素子。   An electrode body comprising the positive electrode according to claim 2, a separator, and a negative electrode including negative electrode active material particles; a non-aqueous electrolyte containing lithium ions; and a non-aqueous lithium type having an exterior body Power storage element. 前記正極活物質は、3000m/g以上4000m/g以下のBET比表面積を有する活性炭である、請求項4に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 The non-aqueous lithium storage element according to claim 4, wherein the positive electrode active material is activated carbon having a BET specific surface area of 3000 m 2 / g or more and 4000 m 2 / g or less. 前記負極電極に含まれる負極活物質が、活性炭の表面にピッチ炭を被着させた複合多孔性材料を含み、かつ、下記i)及びii):
i)該ピッチ炭の該活性炭に対する重量比率が、10%以上60%以下であり、かつ、該ピッチ炭の原料であるピッチの軟化点が100℃以下である;及び
ii)該負極活物質はBET比表面積が350m/g〜1500m/gであり、かつ、リチウムイオンが、単位重量当たり1100mAh/g〜2000mAh/gドープされている;
を同時に満たす、請求項4又は5に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
The negative electrode active material included in the negative electrode includes a composite porous material in which pitch charcoal is deposited on the surface of activated carbon, and the following i) and ii):
i) The weight ratio of the pitch charcoal to the activated carbon is 10% or more and 60% or less, and the pitch softening point of the pitch charcoal is 100 ° C. or less; and ii) the negative electrode active material is BET specific surface area of 350m 2 / g~1500m 2 / g, and lithium ions, have been 1100mAh / g~2000mAh / g doped per unit weight;
The non-aqueous lithium storage element according to claim 4 or 5, wherein
前記負極活物質が活性炭の表面にピッチ炭を被着させた複合多孔性材料を含み、かつ、該複合多孔性材料は、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)とするとき、下記I)〜III):
I)0.010≦Vm1≦0.300、かつ、0.010≦Vm2≦0.200;
II)0.010≦Vm1≦0.200、かつ、0.200≦Vm2≦0.400;及び
III)0.010≦Vm1≦0.100、かつ、0.400≦Vm2≦0.650;
の少なくとも1つを満たす、請求項4〜6のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
The negative electrode active material includes a composite porous material in which pitch charcoal is deposited on the surface of activated carbon, and the composite porous material is a mesopore derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method. When the amount is Vm1 (cc / g) and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is Vm2 (cc / g), the following I) to III):
I) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.300 and 0.010 ≦ Vm2 ≦ 0.200;
II) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.200 and 0.200 ≦ Vm2 ≦ 0.400; and III) 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.100 and 0.400 ≦ Vm2 ≦ 0.650;
The non-aqueous lithium storage element according to any one of claims 4 to 6, satisfying at least one of the following.
前記負極活物質は、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量Vm1(cc/g)が0.001≦Vm1<0.01であり、かつ、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量Vm2(cc/g)が0.001≦Vm2<0.01である難黒鉛化炭素材料を含む、請求項4又は5に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The negative electrode active material has a mesopore volume Vm1 (cc / g) derived from pores having a diameter of 20 mm or more and 500 mm or less calculated by the BJH method of 0.001 ≦ Vm1 <0.01, and calculated by the MP method. 6. The non-aqueous lithium according to claim 4, comprising a non-graphitizable carbon material in which the micropore amount Vm2 (cc / g) derived from pores having a diameter of less than 20 mm is 0.001 ≦ Vm2 <0.01. Type storage element. 正極活物質の粒子を含む正極活物質層を含む非水系リチウム型蓄電素子用正極電極であって、該正極電極を陽極に、金属リチウムを陰極及び参照極にした単極セルにおいて、電流密度1mA/cm、陽極電位2.2〜4.2Vの範囲で充放電した際、2.2〜4.2V放電容量中の2.2〜3.2V放電容量の比率が0.43以上であり、該正極活物質の平均粒径が1μm以上30μm以下であり、該正極活物質を含む正極活物質層のかさ密度が0.40g/cm以上0.70g/cm以下であり、そして該正極活物質層は、該正極活物質層を電極の厚さ方向に垂直に切断した際に得られる断面において真円度0.80以上の正極活物質の粒子を含む、前記非水系リチウム型蓄電素子用正極電極。 A positive electrode for a non-aqueous lithium storage element including a positive electrode active material layer containing particles of a positive electrode active material, wherein the current density is 1 mA in a single electrode cell using the positive electrode as an anode and metallic lithium as a cathode and a reference electrode. When charging / discharging in the range of / cm 2 and anode potential of 2.2 to 4.2 V, the ratio of 2.2 to 3.2 V discharge capacity in the 2.2 to 4.2 V discharge capacity is 0.43 or more. The positive electrode active material has an average particle size of 1 μm or more and 30 μm or less, and the positive electrode active material layer containing the positive electrode active material has a bulk density of 0.40 g / cm 3 or more and 0.70 g / cm 3 or less, and The positive electrode active material layer includes particles of a positive electrode active material having a roundness of 0.80 or more in a cross section obtained by cutting the positive electrode active material layer perpendicularly to the thickness direction of the electrode. Positive electrode for device. 前記セパレータが非拘束状態で1時間に亘って100℃に保ったときに、該セパレータの熱収縮率が、第一の方向では3%以上10%以下であり、かつ、第一の方向と直交する第二の方向では2%以上10%以下であり、
前記正極電極の正極活物質層の面積又は該負極電極の負極活物質層の負極面積のいずれか大なる電極面積と該セパレータの面積とが、(セパレータ面積)>(電極面積)の関係にあり、かつ、
上面視における、該セパレータの第一の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における該電極面積と該セパレータとが重なる部分の長さをAとし、該電極面積と該セパレータが重ならない部分の長さをL1、L1’とした時、L1、L1’のいずれかが最も短くなるような任意の直線のL1又はL1’を下記式(3):
X1=(L1又はL1’/(A/2))×100
に代入して求めたX1と、
上面視における、該セパレータの第二の方向と平行となる任意の直線において、該任意の直線における該電極面積と該セパレータとが重なる部分の長さをBとし、該電極面積と該セパレータが重ならない部分の長さをL2、L2’とした時、L2、L2’のいずれかが最も短くなるような任意の直線のL2又はL2’を下記式(4):
X2=(L2又はL2’/(A/2))×100
に代入して求めたX2が、いずれも、0.5以上8.0以下である、
請求項4〜8のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
When the separator is kept at 100 ° C. for 1 hour in an unconstrained state, the thermal contraction rate of the separator is 3% or more and 10% or less in the first direction, and is orthogonal to the first direction. 2% to 10% in the second direction
The area of the positive electrode active material layer of the positive electrode or the area of the negative electrode of the negative electrode active material layer of the negative electrode and the area of the separator have a relationship of (separator area)> (electrode area). ,And,
In an arbitrary straight line parallel to the first direction of the separator in a top view, the length of the portion where the electrode area and the separator overlap in the arbitrary straight line is A, and the electrode area and the separator overlap. When the length of the part that does not become L1 and L1 ′, L1 or L1 ′ of an arbitrary straight line in which either L1 or L1 ′ is the shortest is expressed by the following formula (3):
X1 = (L1 or L1 ′ / (A / 2)) × 100
X1 obtained by substituting
In an arbitrary straight line parallel to the second direction of the separator in a top view, the length of the portion where the electrode area and the separator overlap on the arbitrary straight line is defined as B, and the electrode area and the separator overlap. When the length of the part that does not become L2 and L2 ′, L2 or L2 ′ of an arbitrary straight line in which either L2 or L2 ′ is the shortest is expressed by the following formula (4):
X2 = (L2 or L2 ′ / (A / 2)) × 100
X2 obtained by substituting for each is 0.5 or more and 8.0 or less.
The non-aqueous lithium storage element according to any one of claims 4 to 8.
前記セパレータが、ポリオレフィン多孔膜と絶縁多孔膜とを積層した積層セパレータであり、かつ、該絶縁多孔膜が前記負極と接している、請求項4〜8のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The nonaqueous lithium according to any one of claims 4 to 8, wherein the separator is a laminated separator obtained by laminating a polyolefin porous film and an insulating porous film, and the insulating porous film is in contact with the negative electrode. Type storage element. 前記積層セパレータのポリオレフィン多孔膜の厚みが5μm以上35μm以下であり、該ポリオレフィン多孔膜に対する該絶縁多孔膜の厚みの比が0.25〜1.00である、請求項11に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The non-aqueous lithium according to claim 11, wherein a thickness of the polyolefin porous film of the laminated separator is 5 μm or more and 35 μm or less, and a ratio of the thickness of the insulating porous film to the polyolefin porous film is 0.25 to 1.00. Type storage element.
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