JP2016058239A - Method for operating power storage device - Google Patents

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杏奈 広渡
Anna Hirowatari
杏奈 広渡
木村 興利
Okitoshi Kimura
興利 木村
栄子 日比野
Eiko Hibino
栄子 日比野
中島 聡
Satoshi Nakajima
聡 中島
小名木 伸晃
Nobuaki Onaki
伸晃 小名木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for operating a power storage device, by which the pre-doping can be completed in a power storage device and there is no possibility of lithium remaining in the power storage device, a sufficient pre-doping amount can be obtained without utilizing the decomposition of an electrolytic solution, and degradation of the capacity of a power storage device can be prevented.SOLUTION: In a method for operating a power storage device having a positive electrode including at least two kinds of positive electrode active materials, i.e. a positive electrode active material (referred to as "positive electrode active material A") allowing an anion to go thereinto and go out thereof, and a positive electrode active material (referred to as "positive electrode active material B") lower than the positive electrode active material A in working potential and capable of releasing lithium ions while the power storage device is charged, a negative electrode including a negative electrode active material consisting of a carbon material allowing lithium to go thereinto or go out thereof, and a nonaqueous electrolyte, the power storage device is charged and discharged within a range where it does not reach a lower limit potential of the positive electrode active material B.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、蓄電素子の運転方法に関する。   The present invention relates to a method for operating a storage element.

近年、携帯機器の小型化、高性能化に伴い高いエネルギー密度を持つ非水電解液蓄電素子としての非水電解液二次電池の特性が向上し、普及している。また、電気自動車への応用展開を目指して非水電解液二次電池の重量エネルギー密度向上の試みが進められている。   In recent years, the characteristics of non-aqueous electrolyte secondary batteries as non-aqueous electrolyte storage elements having a high energy density have been improved and become widespread with the downsizing and higher performance of portable devices. Attempts have also been made to improve the weight energy density of non-aqueous electrolyte secondary batteries with the aim of developing applications in electric vehicles.

従来、非水電解液二次電池としては、リチウムコバルト複合酸化物等の正極と、炭素の負極と、非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる非水電解液とを有するリチウムイオン二次電池が多く使用されている。   Conventionally, as a non-aqueous electrolyte secondary battery, a lithium ion secondary battery having a positive electrode such as a lithium cobalt composite oxide, a carbon negative electrode, and a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent Is often used.

一方、正極に導電性高分子、炭素質材料等の材料を用い、非水電解液中のアニオンが正極へ挿入乃至脱離し、非水電解液中のリチウムイオンが炭素質材料からなる負極へ挿入乃至脱離して充放電が行われる非水電解液二次電池(以下、このタイプの電池を「デュアルカーボン電池」と称することがある)が存在する(非特許文献1参照)。   On the other hand, using a material such as a conductive polymer or carbonaceous material for the positive electrode, anions in the non-aqueous electrolyte are inserted or removed from the positive electrode, and lithium ions in the non-aqueous electrolyte are inserted into the negative electrode made of a carbonaceous material There is a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, this type of battery may be referred to as a “dual carbon battery”) that is charged and discharged by desorption (see Non-Patent Document 1).

前記デュアルカーボン電池においては、下記反応式に示すように、非水電解液中から正極に、例えば、PF 等のアニオンが挿入され、非水電解液中から負極にLiが挿入されることにより充電が行われ、正極からPF 等のアニオン、負極からLiが非水電解液へ脱離することにより放電が行われる。 In the above dual carbon battery, as shown in the following reaction scheme, the positive electrode from a nonaqueous electrolytic solution, for example, PF 6 - and the like anions are inserted, Li + is inserted into the negative electrode from a nonaqueous electrolytic solution Thus, charging is performed, and discharge is performed by desorption of an anion such as PF 6 from the positive electrode and Li + from the negative electrode into the non-aqueous electrolyte.

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

このようにデュアルカーボン電池において電池の持つ電気量は、非水電解液中のアニオン及びカチオンの総量に比例する。したがって、電池の蓄えるエネルギーは正極活物質及び負極活物質に加えて、非水電解液の質量の合計に比例する。このため、電池の重量エネルギー密度を高めることが難しい。リチウムイオン二次電池に通常使用される1mol/L程度のリチウム塩濃度の非水電解液を用いると、リチウムイオン二次電池に比べて大量の非水電解液が必要になる。一方、リチウム塩濃度が3mol/L程度の濃い非水電解液を用いると、電池の充放電の繰り返しに伴う電池容量の低下が大きいという課題がある。   As described above, the electric quantity of the battery in the dual carbon battery is proportional to the total amount of anions and cations in the non-aqueous electrolyte. Therefore, the energy stored in the battery is proportional to the total mass of the non-aqueous electrolyte in addition to the positive electrode active material and the negative electrode active material. For this reason, it is difficult to increase the weight energy density of the battery. When a non-aqueous electrolyte solution having a lithium salt concentration of about 1 mol / L, which is usually used for lithium ion secondary batteries, is used, a larger amount of non-aqueous electrolyte solution is required than lithium ion secondary batteries. On the other hand, when a non-aqueous electrolyte having a high lithium salt concentration of about 3 mol / L is used, there is a problem that the battery capacity is greatly reduced due to repeated charge and discharge of the battery.

この電池容量の低下を防止するには、負極の抵抗を下げるリチウムプレドープが有効である。
電極を作製する方法としては、メッシュ状の、あるいは穿孔した集電体の両面に、電極活物質や導電助剤を含むスラリーを成形して正極および負極を形成する技術が公知である。
この様な電極においては正極、負極、及びセパレータの積層体にリチウム金属を接触させ、電解液中に放置することにより、負極にリチウムイオンをプレドープすることができる。
リチウムイオンは、メッシュ状の集電体の空隙部を厚さ方向に輸送される。
しかしながら、この方法は、電池内部にリチウムが金属状態で残存する可能性があり、安全面で課題がある。
In order to prevent this decrease in battery capacity, lithium pre-doping that reduces the resistance of the negative electrode is effective.
As a method for producing an electrode, a technique of forming a positive electrode and a negative electrode by forming a slurry containing an electrode active material and a conductive additive on both surfaces of a mesh-like or perforated current collector is known.
In such an electrode, the negative electrode can be pre-doped with lithium ions by bringing lithium metal into contact with the laminate of the positive electrode, the negative electrode, and the separator and leaving it in the electrolytic solution.
Lithium ions are transported in the thickness direction through the voids of the mesh current collector.
However, this method has a problem in terms of safety because lithium may remain in the battery in a metallic state.

特許文献1には、リチウムプレドープの方法として、正極活物質が有する不可逆容量分をプレドープ容量として用いることが記載されている。すなわち、2サイクル目以降の電圧は、1サイクル目の電圧より低い範囲で充放電をおこなっている。   Patent Document 1 describes that the irreversible capacity of the positive electrode active material is used as a pre-doping capacity as a lithium pre-doping method. That is, the voltage after the second cycle is charged and discharged in a range lower than the voltage at the first cycle.

特許文献2には、リチウムプレドープの方法として、電解液の耐電圧より高い電圧まで印加することで、正極に電解液の分解による不可逆反応容量をもたせ、不可逆容量分をプレドープ容量として用いている。すなわち、2サイクル目以降の電圧が1サイクル目の電圧より低い範囲で充放電をおこなっている。この方法では、電解液の分解によりガスが発生し、電池の早期劣化を引き起こす原因となる。   In Patent Document 2, as a method of lithium pre-doping, an irreversible reaction capacity due to decomposition of the electrolyte is given to the positive electrode by applying a voltage higher than the withstand voltage of the electrolyte, and the irreversible capacity is used as the pre-dope capacity. . That is, charging / discharging is performed in a range where the voltage after the second cycle is lower than the voltage at the first cycle. In this method, gas is generated due to decomposition of the electrolytic solution, which causes early deterioration of the battery.

第49回電池討論会1B21「PF 挿入型グラファイトとLiMnの複合電極の正極特性に及ぼす混合効果」では、複合化により、容量が大きくできるということに言及しているのみで、蓄電素子の容量劣化を防止するという課題については未解決である。 49th Battery Symposium 1B21 - the "PF 6 Insert type graphite and mixing effect on the positive electrode characteristics of the composite electrode of the LiMn 2 O 4", the composite, only mentions that the capacity can be increased, The problem of preventing the capacity deterioration of the electricity storage element has not been solved.

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、蓄電素子内でプレドープを完了させ、且つ蓄電素子内部にリチウムが残存する可能性がなく、電解液の分解を利用せず、充分なプレドープ量が得られ、蓄電素子の容量劣化を防止できる蓄電素子の運転方法を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, the present invention completes the pre-doping in the electricity storage device, and there is no possibility that lithium remains in the electricity storage device, and does not use the decomposition of the electrolytic solution. An object of the present invention is to provide a method for operating a power storage element that can prevent deterioration.

本発明者が鋭意検討を進めた結果、蓄電素子として、アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質(正極活物質Aとする)と、前記正極活物質Aより動作電位が低く且つ充電時リチウムイオンを放出可能な正極活物質(正極活物質Bとする)の少なくとも2種類の正極活物質を含む正極と、リチウムを挿入乃至脱離可能な炭素材料からなる負極活物質を含む負極と、非水電解液を有する蓄電素子を用い、正極活物質Bの下限電位に達しない範囲で充電放電を行う運転方法を採用することにより、上記の課題を解決することができることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は下記(1)に記載する通りの蓄電素子の運転方法である。
As a result of diligent investigations by the present inventors, a positive electrode active material capable of inserting or removing anions (referred to as a positive electrode active material A), an operating element lower than the positive electrode active material A, and lithium during charging as a power storage element A positive electrode including at least two kinds of positive electrode active materials (hereinafter referred to as positive electrode active material B) capable of releasing ions, a negative electrode including a negative electrode active material made of a carbon material capable of inserting or removing lithium, It was found that the above-mentioned problems can be solved by adopting an operation method in which charging and discharging are performed within a range that does not reach the lower limit potential of the positive electrode active material B using a power storage element having a water electrolyte. completed.
That is, the present invention is a method for operating a storage element as described in (1) below.

(1)アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質(正極活物質Aとする)と、
前記正極活物質Aより動作電位が低く且つ充電時にリチウムイオンを放出可能な正極活物質(正極活物質Bとする)の少なくとも2種類の正極活物質を含む正極と、
リチウムを挿入乃至脱離可能な炭素材料からなる負極活物質を含む負極と、
非水電解液と
を有する蓄電素子の運転方法において、
正極活物質Bの下限電位に達しない範囲で充電放電を行う蓄電素子の運転方法。
(1) a positive electrode active material capable of inserting or removing anions (referred to as positive electrode active material A);
A positive electrode containing at least two kinds of positive electrode active materials, a positive electrode active material having a lower operating potential than the positive electrode active material A and capable of releasing lithium ions during charging (referred to as a positive electrode active material B);
A negative electrode including a negative electrode active material made of a carbon material capable of inserting or removing lithium; and
With non-aqueous electrolyte
In a method for operating a storage element having
A method for operating a storage element that performs charge and discharge within a range that does not reach the lower limit potential of the positive electrode active material B.

本発明によれば、蓄電池セル内でプレドープを完了させ、且つ電池内部にリチウムが残存する可能性がなく、電解液の分解を利用せず、充分なプレドープ量が得られ、蓄電素子の容量劣化を防止できる蓄電素子の運転方法を提供できる。   According to the present invention, the pre-doping is completed in the storage battery cell, and there is no possibility that lithium remains in the battery, the decomposition of the electrolytic solution is not utilized, and a sufficient amount of pre-doping is obtained, resulting in the capacity deterioration of the storage element. It is possible to provide a method for operating a power storage element that can prevent the above-described problem.

本発明に係る蓄電素子の第1サイクルの充放電曲線である。It is a charging / discharging curve of the 1st cycle of the electrical storage element which concerns on this invention. 本発明に係る蓄電素子の第2サイクル以降の代表的な充放電曲線である。It is a typical charging / discharging curve after the 2nd cycle of the electrical storage element which concerns on this invention. 本発明に係る蓄電素子の効果を10サイクル毎の容量維持率の推移で示した図である。It is the figure which showed the effect of the electrical storage element which concerns on this invention by transition of the capacity maintenance rate for every 10 cycles. 実施例1における放電容量を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a discharge capacity in Example 1. 実施例2における放電容量を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a discharge capacity in Example 2. 実施例3における放電容量を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a discharge capacity in Example 3. 実施例4における放電容量を示す図である。It is a figure which shows the discharge capacity in Example 4. FIG. 実施例5におけるプレドープの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the pre dope in Example 5. FIG. 実施例6におけるプレドープの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the pre dope in Example 6. FIG. 実施例7におけるプレドープの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the pre dope in Example 7. FIG. 実施例8におけるプレドープの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the pre dope in Example 8. FIG. 非水電解液の濃度を2mol/L以上としたときの蓄電素子のエネルギー密度を確保できる効果を示す図である。It is a figure which shows the effect which can ensure the energy density of an electrical storage element when the density | concentration of a non-aqueous electrolyte is 2 mol / L or more. 添加剤の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of an additive.

以下、本発明にかかる実施の形態について説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正して他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における実施の形態の例を例示するものであって、この特許請求の範囲を限定するものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below. Note that it is easy for a person skilled in the art to make other embodiments by changing or correcting the present invention within the scope of the claims, and these changes and modifications are included in the scope of the claims, The following description exemplifies an embodiment of the present invention and does not limit the scope of the claims.

本発明における蓄電素子は、正極活物質A(アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質)と、正極活物質B(正極活物質Aより動作電位が低く且つ充電時リチウムイオンを放出可能な正極活物質)の少なくとも2種類の正極活物質を含む正極と、リチウムを挿入乃至脱離可能な炭素材料からなる負極活物質を含む負極と、非水電解液とを有する。   The power storage device of the present invention includes a positive electrode active material A (a positive electrode active material capable of inserting or removing anions) and a positive electrode active material B (a positive electrode having a lower operating potential than that of the positive electrode active material A and capable of releasing lithium ions during charging. A positive electrode including at least two types of positive electrode active materials (active material), a negative electrode including a negative electrode active material made of a carbon material into which lithium can be inserted or removed, and a non-aqueous electrolyte.

まず、本発明の蓄電素子の構成を構成部材ごとに詳細に説明する。
<正極>
前記正極は、正極活物質を含んでいれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極集電体上に正極活物質を有する正極材を備えた正極、などが挙げられる。
前記正極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。
前記正極の気孔率としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、正極中に充分な電解液を保持できるように気孔率が50%以上であることが特に好ましい。
First, the structure of the electrical storage element of this invention is demonstrated in detail for every structural member.
<Positive electrode>
The positive electrode is not particularly limited as long as it contains a positive electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a positive electrode including a positive electrode material having a positive electrode active material on a positive electrode current collector, and the like. Can be mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said positive electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as the porosity of the said positive electrode, Although it can select suitably according to the objective, It is especially preferable that a porosity is 50% or more so that sufficient electrolyte solution can be hold | maintained in a positive electrode.

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

−正極活物質−
――正極活物質A――
アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質Aとしては、アニオンを挿入乃至脱離可能な物質であり、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭素質材料、導電性高分子、などが挙げられる。これらの中でも、エネルギー密度が高い点から炭素質材料が特に好ましい。
-Positive electrode active material-
――Positive electrode active material A――
The positive electrode active material A capable of inserting or removing anions is a substance capable of inserting or removing anions, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include carbonaceous materials and conductive polymers. Is mentioned. Among these, a carbonaceous material is particularly preferable because of its high energy density.

前記導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、などが挙げられる。
前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物、などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボンが特に好ましい。
Examples of the conductive polymer include polyaniline, polypyrrole, polyparaphenylene, and the like.
Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite and natural graphite, and organic pyrolysis products under various pyrolysis conditions. Among these, artificial graphite, natural graphite, and soft carbon are particularly preferable.

前記炭素質材料としては、結晶性が高い炭素質材料であることが好ましい。前記結晶性はX線回折、ラマン分析などで評価することができる。前記炭素質材料の窒素吸着によるBET比表面積は、1m/g以上100m/g以下であることが好ましく、レーザー回折・散乱法により求めた平均粒径(メジアン径)は、0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。また、2μm未満では電解液の分解が激しく、10μmを超えると負荷特性が悪くなる点から、2μm以上10μm以下が特に好ましい。
――正極活物質B――
前記正極活物質Bは、動作電圧が正極活物質Aよりも低く、且つ充電時Liイオンを放出可能な正極活物質であれば、その他の性質に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。たとえば、アルカリ金属遷移複合酸化物などが挙げられる。
The carbonaceous material is preferably a carbonaceous material having high crystallinity. The crystallinity can be evaluated by X-ray diffraction, Raman analysis, or the like. The BET specific surface area by nitrogen adsorption of the carbonaceous material is preferably 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less, and the average particle diameter (median diameter) determined by the laser diffraction / scattering method is 0.1 μm or more. It is preferable that it is 100 micrometers or less. When the thickness is less than 2 μm, the electrolytic solution is severely decomposed, and when the thickness exceeds 10 μm, the load characteristics are deteriorated.
――Positive electrode active material B――
The positive electrode active material B is not particularly limited as long as it has a lower operating voltage than the positive electrode active material A and can release Li ions during charging, and is appropriately selected according to the purpose. be able to. For example, an alkali metal transition complex oxide can be used.

前記アルカリ金属遷移複合酸化物としては、例えば、LiCoO,LiNiO,LiMn,LiFePOなどが挙げられる。これらの中でも、構造が安定である面から、スピネル型、オリビン型の物質が好ましく、安全面や地球環境資源面から、LiMn,LiFePOが特に好ましい。
前記アルカリ金属遷移複合酸化物の容量としては、負極の容量に対し2倍以上が好ましい。
これよりも少ない容量では、負極へのプレドープが充分でなく、充分なサイクル特性向上効果を得られない。
Examples of the alkali metal transition composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4, and the like. Among these, spinel-type and olivine-type materials are preferable from the viewpoint of stable structure, and LiMn 2 O 4 and LiFePO 4 are particularly preferable from the viewpoint of safety and global environmental resources.
The capacity of the alkali metal transition composite oxide is preferably at least twice the capacity of the negative electrode.
If the capacity is less than this, the negative electrode is not sufficiently pre-doped, and a sufficient cycle characteristic improvement effect cannot be obtained.

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

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

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

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

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

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

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

−負極活物質−
前記負極活物質としては、炭素材料から成り、少なくとも非水溶媒系で機能する物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボンが特に好ましい。
-Negative electrode active material-
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is made of a carbon material and functions at least in a non-aqueous solvent system, and can be appropriately selected according to the purpose.
Examples of the carbonaceous material include graphite such as coke, artificial graphite, and natural graphite. Among these, artificial graphite, natural graphite, hard carbon, and soft carbon are particularly preferable.

前記負極活物質の量としては、容量比として正極活物質の1.1〜6倍が好ましく、2〜4倍が特に好ましい。1.1倍未満であると正極で発生したフッ化水素ガスに由来する負極でのフッ化リチウムの析出において、前記フッ化リチウムが負極に及ぼす影響が相対的に大きくなること、6倍を超えると負極活物質の量の増加と、プレドープに必要な前記正極活物質Bの量も増加することから、エネルギー密度が低下する。
前記負極の気孔率としては、目的に応じて適宜選択することができるが、負極に充分な電解液を保持できる気孔率は55%以上であることが特に好ましい。
The amount of the negative electrode active material is preferably 1.1 to 6 times, and particularly preferably 2 to 4 times that of the positive electrode active material, as a capacity ratio. If it is less than 1.1 times, the influence of the lithium fluoride on the negative electrode is relatively large in the precipitation of lithium fluoride on the negative electrode derived from the hydrogen fluoride gas generated at the positive electrode, and more than 6 times. Since the amount of the negative electrode active material and the amount of the positive electrode active material B necessary for pre-doping increase, the energy density decreases.
The porosity of the negative electrode can be appropriately selected according to the purpose, but it is particularly preferable that the porosity capable of holding a sufficient electrolyte in the negative electrode is 55% or more.

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

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

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

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

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

<<非水溶媒>>
前記非水溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非プロトン性有機溶媒が好適である。
前記非プロトン性有機溶媒としては、鎖状カーボネート、環状カーボネート等のカーボネート系有機溶媒が用いられ、低粘度な溶媒が好ましい。これらの中でも、低粘度で電解質塩の溶解力が高い点から、鎖状カーボネートが好ましい。
前記鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、などが挙げられ、混合して使用することができる。これらの中でも、ジメチルカーボネート(DMC)が好ましい。
<< Non-aqueous solvent >>
There is no restriction | limiting in particular as said non-aqueous solvent, Although it can select suitably according to the objective, An aprotic organic solvent is suitable.
As the aprotic organic solvent, carbonate-based organic solvents such as chain carbonates and cyclic carbonates are used, and low viscosity solvents are preferred. Among these, a chain carbonate is preferable from the viewpoint of low viscosity and high electrolyte salt dissolving power.
Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and the like. Among these, dimethyl carbonate (DMC) is preferable.

前記鎖状カーボネートの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記非水溶媒に対して70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。前記鎖状カーボネートの含有量が、70質量%未満であると、残りの溶媒は誘電率が高い環状物質(環状カーボネートや環状エステル等)である場合には、誘電率が高い環状物質の量が増えるため、3M以上の高濃度の非水電解液を作製したときに粘度が高くなりすぎ、非水電解液の電極へのしみ込みや、イオン拡散の点で不具合を生じることがある。   The content of the chain carbonate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more based on the non-aqueous solvent. When the content of the chain carbonate is less than 70% by mass, when the remaining solvent is a cyclic substance having a high dielectric constant (such as cyclic carbonate or cyclic ester), the amount of the cyclic substance having a high dielectric constant is Therefore, when a non-aqueous electrolyte solution having a high concentration of 3M or more is produced, the viscosity becomes too high, which may cause problems in terms of penetration of the non-aqueous electrolyte solution into the electrode and ion diffusion.

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

なお、前記非水溶媒としては、必要に応じて、環状エステル、鎖状エステル等のエステル系有機溶媒、環状エーテル、鎖状エーテル等のエーテル系有機溶媒、などを用いることができる。
前記環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン(γBL)、2−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、などが挙げられる。
In addition, as said non-aqueous solvent, ester type organic solvents, such as cyclic ester and chain ester, ether type organic solvents, such as cyclic ether and chain ether, etc. can be used as needed.
Examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone (γBL), 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.

前記鎖状エステルとしては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル(酢酸メチル(MA)、酢酸エチル等)、ギ酸アルキルエステル(ギ酸メチル(MF)、ギ酸エチル等)、などが挙げられる。
前記環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキソラン、などが挙げられる。
前記鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジメトシキエタン(DME)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、などが挙げられる。
Examples of the chain ester include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, acetic acid alkyl ester (methyl acetate (MA), ethyl acetate, etc.), formic acid alkyl ester (methyl formate (MF), ethyl formate, etc.), etc. Is mentioned.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane, and the like.
Examples of the chain ether include 1,2-dimethoxyethane (DME), diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, and tetraethylene glycol dialkyl ether.

<<電解質塩>>
前記電解質塩としては、ハロゲン原子を含み、非水溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示すものであれば特に制限はなく、リチウムと、下記のアニオンとを組み合わせたものなどが使用可能である。
前記アニオンとしては、例えば、Cl、Br、I、ClO 、BF 、PF−、SbF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、などが挙げられる。
<< Electrolyte salt >>
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it contains a halogen atom, dissolves in a non-aqueous solvent, and exhibits high ionic conductivity, and a combination of lithium and the following anions can be used. .
Examples of the anion include Cl , Br , I , ClO 4 , BF 4 , PF 6 −, SbF 6 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N , and the like.

前記リチウム塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、六弗化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CSO)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、炭素電極中へのアニオンの吸蔵量の大きさの観点から、LiPF6が特に好ましい。 The lithium salt is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), boron Lithium fluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoride arsenic (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), Lithium bisfurfluoroethylsulfonylimide (LiN (CF 2 F 5 SO 2 ) 2 ), and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, LiPF6 is particularly preferable from the viewpoint of the amount of occlusion of anions in the carbon electrode.

本発明の蓄電素子における電解質塩の含有量は、アニオンとカチオンの共挿入により充電を行うため、エネルギー密度向上の点から前記非水溶媒中に、2mol/L以上が好ましく、非水電解液の粘度が高くなりイオン伝導度が大きくなり高抵抗化する点から5mol/L以下が好ましい。特に、蓄電素子の容量と出力の両立の点から、2.5mol/L〜4mol/Lがより好ましい。
例として、セパレータの気孔率が限りなく0に近いと仮定した場合、活物質比容量180mAh、直径16mm、厚さ150μmの電極において、正極の気孔率50%、負極の気孔率60%としたときに、正極に保持できる電解液は0.01ml、負極に保持できる電解液は0.016mlとなり、正極と負極に保持している電解液から蓄電素子の充電時必要な電解質67μmolを得るには、最低2.6mol/Lの電解質濃度の電解液が必要である。
Since the content of the electrolyte salt in the electricity storage device of the present invention is charged by co-insertion of an anion and a cation, it is preferably 2 mol / L or more in the non-aqueous solvent from the viewpoint of energy density improvement. 5 mol / L or less is preferable from the viewpoint of increasing the viscosity, increasing the ionic conductivity, and increasing the resistance. In particular, 2.5 mol / L to 4 mol / L is more preferable from the viewpoint of both the capacity and output of the energy storage device.
As an example, assuming that the porosity of the separator is as close to 0 as possible, in an electrode having an active material specific capacity of 180 mAh, a diameter of 16 mm, and a thickness of 150 μm, the positive electrode porosity is 50% and the negative electrode porosity is 60%. In addition, the electrolytic solution that can be held on the positive electrode is 0.01 ml, the electrolytic solution that can be held on the negative electrode is 0.016 ml, and in order to obtain 67 μmol of the electrolyte necessary for charging the storage element from the electrolytic solution held on the positive electrode and the negative electrode, An electrolyte solution with an electrolyte concentration of at least 2.6 mol / L is required.

<<添加剤>>
前記添加剤としては、フッ素原子を含むアニオンを化学的に結合可能な化合物(アニオンレセプター)としては、特にトリスヘキサフルオロイソプロピルボレート(THFIPB)やトリスペンタフルオロフェニルボラン(TPFPB)が好ましく、負極表面にSEI(固体電解質界面)を形成する化合物としては、環状カーボネートが好ましく、特に負極に良好なSEIを形成するフルオロエチレンカーボネート(FEC)、ECが好ましい。
アニオンレセプターは、フッ化物アニオンと結合することによって非水性電解質溶液の導電率を上昇させるように、前記電解質と接触している。また、トリスヘキサフルオロイソプロピルボレート(THFIPB)及びトリスペンタフルオロフェニルボラン(TPFPB)はフッ化水素酸を捕捉する効果がある。
<< Additives >>
As the additive, as a compound capable of chemically binding an anion containing a fluorine atom (anion receptor), trishexafluoroisopropyl borate (THFIPB) and trispentafluorophenylborane (TPFPB) are particularly preferable. As a compound that forms SEI (solid electrolyte interface), a cyclic carbonate is preferable, and in particular, fluoroethylene carbonate (FEC) and EC that form good SEI on the negative electrode are preferable.
The anion receptor is in contact with the electrolyte so as to increase the conductivity of the non-aqueous electrolyte solution by binding to fluoride anions. Trishexafluoroisopropyl borate (THFIPB) and trispentafluorophenyl borane (TPFPB) have an effect of capturing hydrofluoric acid.

前記ハロゲン原子を含むアニオンを結合可能な部位を有する化合物の含有量は、目的に応じて適宜選択することができるが、非水電解液に対して0.5質量%以上が好ましく、0.5質量%〜5質量%がより好ましく、1質量%〜3質量%が更に好ましい。前記含有量が、0.5質量%未満であると、効果が得られにくくなることがあり、5質量%を超えると、粘度の上昇によるイオン拡散性の低下や、充放電効率が低下することがある。   The content of the compound having a site capable of binding an anion containing a halogen atom can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 0.5% by mass or more based on the non-aqueous electrolyte. Mass% to 5 mass% is more preferable, and 1 mass% to 3 mass% is still more preferable. When the content is less than 0.5% by mass, it may be difficult to obtain the effect. When the content exceeds 5% by mass, the ion diffusibility decreases due to an increase in viscosity and the charge / discharge efficiency decreases. There is.

前記環状カーボネートの混合割合は、質量比(ECまたはFEC:非水溶媒)が、3:10〜1:99が好ましく、3:10〜1:20がより好ましい。   As for the mixing ratio of the cyclic carbonate, the mass ratio (EC or FEC: nonaqueous solvent) is preferably 3:10 to 1:99, more preferably 3:10 to 1:20.

なお、蓄電素子の内部にハロゲン原子を含むアニオンを結合可能な部位を有する化合物(例えば、TPFPB)が添加されていることは、蓄電素子を分解し、非水電解液をガスクロマトグラフィーなどで調べることで分析することができる。   Note that the addition of a compound having a site capable of binding an anion containing a halogen atom (for example, TPFPB) is added to the inside of the electricity storage element, so that the electricity storage element is decomposed and the nonaqueous electrolytic solution is examined by gas chromatography or the like. Can be analyzed.

<セパレータ>
前記セパレータは、正極と負極との短絡を防ぐために正極と負極の間に設けられる。
前記セパレータの材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記セパレータの材質としては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトブロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、などが挙げられる。前記セパレータの形状としては、例えば、シート状、などが挙げられる。
前記セパレータの大きさとしては、蓄電素子に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、固体電解質を使用することもできる。
前記セパレータの構造は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
<Separator>
The separator is provided between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said separator, a shape, a magnitude | size, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the material of the separator include paper such as kraft paper, vinylon mixed paper, synthetic pulp mixed paper, cellophane, polyethylene graft film, polyolefin nonwoven fabric such as polypropylene melt blown nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, and glass fiber nonwoven fabric. Examples of the shape of the separator include a sheet shape.
The size of the separator is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a power storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.
A solid electrolyte can also be used.
The separator may have a single layer structure or a laminated structure.

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

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

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

<用途>
本発明の蓄電素子の用途としては、特に制限はなく、各種用途に用いることができ、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、などが挙げられる。
<Application>
There is no restriction | limiting in particular as a use of the electrical storage element of this invention, For example, it can use for various uses, For example, a notebook personal computer, pen input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a mobile telephone, a portable fax, a portable copy, a portable printer , Headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, minidisc, transceiver, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, motor, lighting equipment, toy, game device, clock, Strobe, camera, etc.

<蓄電素子の運転方法>
本発明の蓄電素子の運転方法について説明する。
本発明の蓄電素子の運転方法を説明するに際しては、蓄電素子を構成する材料として以下に記載する材料を用いて、後述する実施例1と同様にして組み立てた蓄電素子を二次電池として使用する例に基づいて説明する。
正極活物質A : 炭素粉末
正極活物質B : LiMn
負極活物質 : 炭素粉末
非水電解液 : 溶剤DMC電解質LiPF濃度3M
正極集電体 : Al箔
負極集電体 : Cu箔
<Operation method of power storage element>
A method for operating the electricity storage device of the present invention will be described.
In explaining the operation method of the electricity storage device of the present invention, the electricity storage device assembled in the same manner as in Example 1 described later is used as a secondary battery, using the materials described below as materials constituting the electricity storage device. This will be described based on an example.
Positive electrode active material A: carbon powder
Cathode active material B: LiMn 2 O 4
Negative electrode active material: Carbon powder
Non-aqueous electrolyte: Solvent DMC electrolyte LiPF 6 concentration 3M
Positive electrode current collector: Al foil
Negative electrode current collector: Cu foil

上記の材料を用いてコイン型蓄電素子(2032型)を組み立て、充放電装置にセットする。
(初回充放電)
室温(25℃)において0.5mA/cmの定電流で充電終止電圧5.2Vまで充電する。
この充電時、3.0Vから4.2Vの範囲において、正極側では、LiMnからリチウムイオンが脱離し、負極では、リチウムイオンが挿入される。4.2Vから5.2Vの範囲では、正極側にはPF イオンが挿入され、負極側にはリチウムイオンが挿入される。
1回目の充電の後、0.5mA/cmの定電流で4.2Vまで放電する。この放電時、4.2Vまでの放電では、正極側ではPF イオンが脱離し、負極側ではリチウムイオンが脱離する。この動作では、初回充電時に負極側に挿入されたLiMnの容量分のリチウムイオンの脱離が始まっていないため、負極には、LiMnから離脱した容量分のリチウムイオンが残存している。
この初回充放電における充放電曲線を図1に示す。
A coin-type energy storage device (2032 type) is assembled using the above materials, and set in a charge / discharge device.
(First charge / discharge)
The battery is charged to a final charge voltage of 5.2 V at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.).
At the time of this charge, in the range of 3.0 V to 4.2 V, lithium ions are desorbed from LiMn 2 O 4 on the positive electrode side, and lithium ions are inserted on the negative electrode. The range of 5.2V from 4.2 V, the positive electrode side PF 6 - is inserted ions, a negative electrode side is inserted lithium ions.
After the first charge, the battery is discharged to 4.2 V with a constant current of 0.5 mA / cm 2 . During this discharge, PF 6 ions are desorbed on the positive electrode side and lithium ions are desorbed on the negative electrode side in the discharge up to 4.2V. In this operation, since the desorption of lithium ions corresponding to the capacity of LiMn 2 O 4 inserted on the negative electrode side at the time of the first charge has not started, lithium ions corresponding to the capacity released from LiMn 2 O 4 remain in the negative electrode. doing.
The charge / discharge curve in this first charge / discharge is shown in FIG.

(2サイクル目以降の充放電)
2サイクル目以降は、室温(25℃)において0.5mA/cmの定電流で充電終止電圧5.2Vまで充電する。この充電の後、室温(25℃)において0.5mA/cmの定電流で充電終止電圧4.2Vまで放電する。この充放電を1セットとし、100回繰り返す試験を行った。
この2サイクル目以降の充放電における充放電曲線は、代表例として第2サイクル目の充放電曲線を図2に示す。
(Charging / discharging after the second cycle)
After the second cycle, the battery is charged to a charge end voltage of 5.2 V at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After this charging, the battery is discharged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.) to a charge end voltage of 4.2 V. This charging / discharging was made into 1 set, and the test repeated 100 times was done.
As a representative example of the charge / discharge curve in the second and subsequent cycles, the charge / discharge curve in the second cycle is shown in FIG.

(容量維持率の推移)
図3は、前記運転方法での蓄電素子の繰り返し充放電における10サイクル毎の容量維持率の推移を示したグラフである。図3の結果から、本発明の運転方法により、容量維持率のサイクル特性が向上できていることがわかる。
(Changes in capacity maintenance rate)
FIG. 3 is a graph showing the transition of the capacity maintenance rate for every 10 cycles in the repeated charging / discharging of the electricity storage device in the operation method. From the results of FIG. 3, it can be seen that the cycle characteristics of the capacity retention rate can be improved by the operation method of the present invention.

1サイクル目において、炭素粉末とLiMnを5.2V充電したのち、LiMnの放電が始まる電圧に達する前に放電を停止し、2サイクル目以降では炭素粉末の動作電圧内でのみ充放電を行う。これにより、1サイクル目で充電されたLiMnから離脱した容量分のLiイオンは負極にドープされたまま、2サイクル目以降、電池は充放電を繰り返すため、リチウムプレドープと同じ効果が得られる。 In the first cycle, the carbon powder and LiMn 2 O 4 were charged by 5.2 V, and then the discharge was stopped before reaching the voltage at which the LiMn 2 O 4 discharge started. In the second and subsequent cycles, within the operating voltage of the carbon powder. Only charge and discharge. As a result, since the battery is repeatedly charged and discharged in the second and subsequent cycles while the amount of Li ions released from the LiMn 2 O 4 charged in the first cycle remains doped in the negative electrode, the same effect as lithium pre-doping is obtained. can get.

本発明においては、電解質濃度が高い非水電解液を使用することで、容量のサイクル劣化が大きくなる蓄電素子において、負極にリチウムイオンをドープすることで、負極の反応抵抗が下がり、電解質濃度の高い非水電解液を使用しても、容量維持率のサイクル向上が図れるものである。   In the present invention, by using a non-aqueous electrolyte solution having a high electrolyte concentration, in a power storage device in which the capacity cycle deterioration becomes large, by doping lithium ions into the negative electrode, the reaction resistance of the negative electrode is lowered, and the electrolyte concentration is reduced. Even if a high non-aqueous electrolyte is used, the cycle of capacity retention can be improved.

また、本発明は下記の(1)の蓄電素子の運転方法に係るものであるが、次の(2)〜(7)をも実施の形態として含む。
(1)アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質(正極活物質Aとする)と、
前記正極活物質Aより動作電位が低く且つ充電時にリチウムイオンを放出可能な正極活物質(正極活物質Bとする)の少なくとも2種類の正極活物質を含む正極と、
リチウムを挿入乃至脱離可能な炭素材料からなる負極活物質を含む負極と、
非水電解液と
を有する蓄電素子の運転方法において、
正極活物質Bの下限電位に達しない範囲で充電放電を行う蓄電素子の運転方法。
(2)充電電圧の最大値が5.5Vである請求項1に記載の蓄電素子の運転方法。
(3)アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質(正極活物質Aとする)と、
前記正極活物質Aより動作電位が低く且つ充電時にリチウムイオンを放出可能な正極活物質(正極活物質Bとする)の少なくとも2種類の正極活物質を含む正極と、
リチウムを挿入乃至脱離可能な炭素材料からなる負極活物質を含む負極と、
非水電解液と
を有する蓄電素子であって、
前記非水電解液の電解質濃度が2mol/L以上である、
(1)または(2)に記載の蓄電素子の運転方法で用いるための蓄電素子。
(4)前記正極活物質BがLiFePOまたはLiMnである(3)に記載の蓄電素子。
(5)前記正極活物質BがLiMnであり、LiMnOの容量をK、負極容量をLとしたとき、L/K<2.5である(4)に記載の蓄電素子。
(6)前記非水電解液が、トリスヘキサフルオロイソプロピルボレート(THFIPB)及び/又はトリスペンタフルオロフェニルボラン(TPFPB)を含む(3)〜(5)のいずれか一項に記載の蓄電素子。
(7)前記正極活物質の少なくとも1種は炭素材料である(3)〜(6)のいずれか一項に記載の蓄電素子。
Moreover, although this invention concerns on the operating method of the electrical storage element of following (1), following (2)-(7) is also included as embodiment.
(1) a positive electrode active material capable of inserting or removing anions (referred to as positive electrode active material A);
A positive electrode containing at least two kinds of positive electrode active materials, a positive electrode active material having a lower operating potential than the positive electrode active material A and capable of releasing lithium ions during charging (referred to as a positive electrode active material B);
A negative electrode including a negative electrode active material made of a carbon material capable of inserting or removing lithium; and
With non-aqueous electrolyte
In a method for operating a storage element having
A method for operating a storage element that performs charge and discharge within a range that does not reach the lower limit potential of the positive electrode active material B.
(2) The method for operating a storage element according to claim 1, wherein the maximum value of the charging voltage is 5.5V.
(3) a positive electrode active material capable of inserting or removing anions (referred to as positive electrode active material A);
A positive electrode containing at least two kinds of positive electrode active materials, a positive electrode active material having a lower operating potential than the positive electrode active material A and capable of releasing lithium ions during charging (referred to as a positive electrode active material B);
A negative electrode including a negative electrode active material made of a carbon material capable of inserting or removing lithium; and
With non-aqueous electrolyte
A power storage device comprising:
The non-aqueous electrolyte has an electrolyte concentration of 2 mol / L or more,
A power storage device for use in the method for operating a power storage device according to (1) or (2).
(4) The storage element according to (3), wherein the positive electrode active material B is LiFePO 4 or LiMn 2 O 4 .
(5) The electric storage element according to (4), wherein the positive electrode active material B is LiMn 2 O 4 , and the capacity of LiMnO 4 is K and the negative electrode capacity is L, L / K <2.5.
(6) The electricity storage device according to any one of (3) to (5), wherein the non-aqueous electrolyte includes trishexafluoroisopropyl borate (THFIPB) and / or trispentafluorophenyl borane (TPFPB).
(7) The electricity storage device according to any one of (3) to (6), wherein at least one of the positive electrode active materials is a carbon material.

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

[実施例1]
(正極の製造例1)
―正極Aの作製―
電極膜となるスラリーを作製する。このスラリーは、基本組成液に活物質を加えてなる。
<<基本組成液>>
増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)3質量%水溶液を12.5gに、純水5gを加えて混練し、更に20%アセチレンブラック水分散液(御国色素株式会社製)を7.5g加えて混練した。得られた基本組成液を[基本組成液1]とする。
[Example 1]
(Production Example 1 of positive electrode)
-Fabrication of positive electrode A-
A slurry to be an electrode film is prepared. This slurry is obtained by adding an active material to a basic composition liquid.
<< Basic composition liquid >>
As a thickener, 12.5 g of a 3% by weight aqueous solution of carboxymethylcellulose (CMC) is added and kneaded with 5 g of pure water, and 7.5 g of 20% acetylene black aqueous dispersion (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.) is added and kneaded. did. Let the obtained basic composition liquid be [basic composition liquid 1].

<<正極材の作製>>
正極活物質Aとして炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)を用いた。この炭素粉末は窒素吸着によるBET比表面積20m/g、レーザー回折粒度分布計(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した平均粒径(メジアン径)は3.4μmであった。
[基本組成液1]4gに、正極活物質Aである前記炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)2gを加えて混練し、更に正極活物質BとしてLiMnを2gと純水を2g加えて混練し、正極材層組成物(スラリー)を作製した。前記正極材層組成物をアルミニウム箔に塗工して120℃で4時間真空乾燥させ、正極材層を形成した。これを直径16mmの丸型に打ち抜き加工して正極を作製し、これを[正極A]とした。このとき、直径16mmのアルミニウム(Al)箔に塗工された正極材層中の正極活物質の質量は20mg、正極材層の平均厚みは95.8μm(0.00958cm)であった。
また、実施例(実施例1、2、5)で用いた[正極A]における正極材層の平均気孔率は50%であった。
<< Preparation of positive electrode material >>
Carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) was used as the positive electrode active material A. This carbon powder had a BET specific surface area of 20 m 2 / g by nitrogen adsorption and an average particle diameter (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation) was 3.4 μm.
[Basic composition liquid 1] 4 g of the carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) as the positive electrode active material A was added to 4 g and kneaded. Further, 2 g of LiMn 2 O 4 and pure water were added as the positive electrode active material B. 2 g was added and kneaded to prepare a positive electrode material layer composition (slurry). The positive electrode material layer composition was applied to an aluminum foil and vacuum dried at 120 ° C. for 4 hours to form a positive electrode material layer. This was punched into a round shape with a diameter of 16 mm to produce a positive electrode, which was designated as [Positive electrode A]. At this time, the mass of the positive electrode active material in the positive electrode material layer coated on the aluminum (Al) foil having a diameter of 16 mm was 20 mg, and the average thickness of the positive electrode material layer was 95.8 μm (0.00958 cm).
Moreover, the average porosity of the positive electrode material layer in [Positive electrode A] used in the examples (Examples 1, 2, and 5) was 50%.

(負極の製造例1)
―負極Aの作製―
負極活物質として炭素粉末(日立化成工業株式会社製、MAGD)を用いた。この炭素粉末は、窒素吸着によるBET比表面積4.5m/g、レーザー回折粒度分布計(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した平均粒径(メジアン径)は20μm、タップ密度630kg/mであった。
炭素粉末(黒鉛)10g、及び20%アセチレンブラック水分散液(御国色素株式会社製)2.5gに水を加えて混練し、更に増粘材としてカルボキシルメチルセルロース(CMC)2質量%水溶液を10g加えて混練し、負極材層組成物(スラリー)を作製した。前記負極材層組成物をCu箔に塗工して120℃で4時間真空乾燥させ、負極材層を形成した。これを直径16mmの丸型に打ち抜き加工して負極を作製した。
この負極を[負極A]とした。このとき、直径16mmのCu箔に塗工された負極材層中の炭素粉末(黒鉛)の質量は20mg、負極材層の平均厚みは130μm(0.13cm)であった。
また、実施例(実施例1、4、6)で用いた[負極A]における負極材層の平均気孔率は63%であった。
(Negative electrode production example 1)
-Production of negative electrode A-
Carbon powder (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., MAGD) was used as the negative electrode active material. This carbon powder has a BET specific surface area of 4.5 m 2 / g by nitrogen adsorption, an average particle diameter (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation), and a tap density of 630 kg. / M 3 .
Water is added to 10 g of carbon powder (graphite) and 2.5 g of 20% acetylene black water dispersion (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.) and kneaded. Further, 10 g of 2% by weight aqueous solution of carboxymethyl cellulose (CMC) is added as a thickener. And kneaded to prepare a negative electrode material layer composition (slurry). The negative electrode material layer composition was applied to Cu foil and vacuum dried at 120 ° C. for 4 hours to form a negative electrode material layer. This was punched into a round shape with a diameter of 16 mm to produce a negative electrode.
This negative electrode was designated as [Negative electrode A]. At this time, the mass of the carbon powder (graphite) in the negative electrode material layer coated on the Cu foil having a diameter of 16 mm was 20 mg, and the average thickness of the negative electrode material layer was 130 μm (0.13 cm).
Moreover, the average porosity of the negative electrode material layer in [Negative electrode A] used in the examples (Examples 1, 4, and 6) was 63%.

<非水電解液>
1.0mol/LのLiPFを溶解させたEC/DMCを用意した。これを[非水電解液1]とした。
<Non-aqueous electrolyte>
EC / DMC in which 1.0 mol / L LiPF 6 was dissolved was prepared. This was designated as [Nonaqueous Electrolytic Solution 1].

<セパレータ>
ガラス製セパレータ、GA−100 GLASS FIBER(GF) FILTER(ADVANTEC社製)を用意した。これを[セパレータ1]とした。
<Separator>
A glass separator, GA-100 GLASS FIBER (GF) FILTER (manufactured by ADVANTEC) was prepared. This was designated as [Separator 1].

<蓄電素子の作製>
分解可能な二極セル(タクミ技研社製)に、[正極A]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、[負極A]をいれ、[蓄電素子1]を作製した。この[蓄電素子1]のL/Kの比は3.65である。
<Production of electricity storage element>
[Positive electrode A], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1], and [Negative electrode A] were placed in a decomposable bipolar cell (manufactured by Takumi Giken Co., Ltd.) to produce [Electric storage element 1]. The [electric storage element 1] has a L / K ratio of 3.65.

<正極Aと負極Aのプレドープ確認>
[蓄電素子1]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、充電終止電圧5.2Vまで充電した。1回目の充電の後、グローブボックス内でこの二極セルを分解し、[負極A]を取り出した。
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、前記取り出した[負極A]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、及びリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、負極ハーフセルを構成した。この負極ハーフセルに室温(25℃)において0.5mA/cmの定電流で放電を行ったところ、放電容量101.9mAh/gの放電がおこなわれた。
実施例1の蓄電素子の放電容量を図4に示す。図4は本発明の運転方法により蓄電セル内でプレドープを完了させることができたことを示している。
<Confirmation of pre-doping of positive electrode A and negative electrode A>
[Storage element 1] was charged to a final charge voltage of 5.2 V at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, the bipolar cell was disassembled in the glove box, and [Negative electrode A] was taken out.
[Negative electrode A], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1] and lithium (Honjo Metal Co., Ltd.) taken out in a can for producing a coin-type electricity storage device (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.) , A thickness of 200 μm) to form a negative electrode half cell. When this negative electrode half cell was discharged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.), discharge with a discharge capacity of 101.9 mAh / g was performed.
The discharge capacity of the electricity storage device of Example 1 is shown in FIG. FIG. 4 shows that pre-doping could be completed in the storage cell by the operation method of the present invention.

[実施例2]
(負極の製造例2)
―負極Bの作製―
Cu箔に塗工された負極材層中の炭素粉末(黒鉛)の質量を10mgとした以外は実施例1と同様にして、負極材層の平均厚みが85μm(0.0085cm)の負極を作製した。この負極を[負極B]とした。
実施例(実施例2、3、5、7、8)で用いた[負極B]における負極材層の平均気孔率は63%であった。
[Example 2]
(Negative electrode production example 2)
-Production of negative electrode B-
A negative electrode with an average thickness of the negative electrode material layer of 85 μm (0.0085 cm) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mass of the carbon powder (graphite) in the negative electrode material layer coated on the Cu foil was 10 mg. did. This negative electrode was designated as [Negative electrode B].
The average porosity of the negative electrode material layer in [Negative electrode B] used in the examples (Examples 2, 3, 5, 7, and 8) was 63%.

<非水電解液蓄電素子の作製>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)に[正極A]、[セパレータ1]、[負極B]、及び[非水電解液1]をいれ、缶をかしめ装置(宝泉株式会社)でかしめて、[蓄電素子2]を作製した。
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
[Positive electrode A], [Separator 1], [Negative electrode B], and [Non-aqueous electrolyte 1] are put into a coin-type electric storage element manufacturing can (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.), and the can is caulked ( [Hakosen Co., Ltd.] was used to produce [Electric storage element 2].

<正極Aと負極Bのプレドープ確認>
分解可能な二極セル(タクミ技研社製)に、前記[正極A]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、[負極B]をいれ、蓄電素子を構成した。この蓄電素子のL/Kの比は2.14である。この蓄電素子に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、充電終止電圧5.2Vまで充電した。1回目の充電の後、グローブボックス内でこの二極セルを分解し、[負極B]を取り出した。
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、前記取り出した[負極B]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、及びリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、負極ハーフセルを構成した。この負極ハーフセルに室温(25℃)において0.5mA/cmの定電流で放電を行ったところ、放電容量173.7mAh/gの放電がおこなわれた。
<Confirmation of pre-doping of positive electrode A and negative electrode B>
The above-described [Positive electrode A], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1], and [Negative electrode B] were placed in a decomposable bipolar cell (manufactured by Takumi Giken Co., Ltd.) to constitute a storage element. This power storage element has an L / K ratio of 2.14. The electricity storage device was charged to a charge end voltage of 5.2 V with a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, the bipolar cell was disassembled in the glove box, and [Negative electrode B] was taken out.
[Negative electrode B], [Separator 1], [Non-aqueous electrolyte 1] and lithium (Honjo Metal Co., Ltd.) taken out in a can for producing a coin-type electricity storage device (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.) , A thickness of 200 μm) to form a negative electrode half cell. When this negative electrode half cell was discharged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.), a discharge capacity of 173.7 mAh / g was discharged.

[蓄電素子2]の放電容量を図5に示す。図5は本発明の運転方法により蓄電セル内でプレドープを完了させることができたことを示している。
また、実施例2を、正極と負極の容量比が2.5以上である実施例1と比較すると、実施例1における放電容量は101.9mAh/gであり、実施例2における蓄電素子の放電容量は173.7mAh/gである。実施例2の結果から、L/Kが小さな値である場合、充分な量のプレドープ量を得られ、負極を安定な領域で使用し、安定したサイクル特性をもつ蓄電素子を提供できる。
The discharge capacity of [electric storage element 2] is shown in FIG. FIG. 5 shows that pre-doping could be completed in the storage cell by the operation method of the present invention.
Further, when Example 2 is compared with Example 1 in which the capacity ratio of the positive electrode and the negative electrode is 2.5 or more, the discharge capacity in Example 1 is 101.9 mAh / g, and the discharge of the storage element in Example 2 is The capacity is 173.7 mAh / g. From the results of Example 2, when L / K is a small value, a sufficient amount of pre-doping can be obtained, and the negative electrode can be used in a stable region, and a storage element having stable cycle characteristics can be provided.

[実施例3]
(正極の製造例2)
―正極Bの作製―
<<正極材の作製>>
正極活物質Aとして炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)を用いた。この炭素粉末は窒素吸着によるBET比表面積20m/g、レーザー回折粒度分布計(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した平均粒径(メジアン径)は3.4μmであった。
[基本組成液1]8gに、前記正極活物質Aである炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)4gを加えて混練し、更に正極活物質BとしてLiFePOを4gと純水を3g加えて混練し、正極材層組成物(スラリー)を作製した。前記正極材層組成物をアルミニウム箔に塗工して120℃で4時間真空乾燥させ、正極材層を形成した。これを直径16mmの丸型に打ち抜き加工して正極を作製し、これを[正極B]とした。このとき、直径16mmのアルミニウム(Al)箔に塗工された正極材層中の正極活物質の質量は20mg、正極材層の平均厚みは103.5μm(0.1035cm)であった。
また、実施例(実施例3、4、6、8)で用いた[正極B]における正極材層の平均気孔率は50%であった。
[Example 3]
(Production Example 2 of positive electrode)
-Production of positive electrode B-
<< Preparation of positive electrode material >>
Carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) was used as the positive electrode active material A. This carbon powder had a BET specific surface area of 20 m 2 / g by nitrogen adsorption and an average particle diameter (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation) was 3.4 μm.
[Basic composition solution 1] 8 g of carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) as the positive electrode active material A was added to 8 g and kneaded, and 4 g of LiFePO 4 and 3 g of pure water were added as the positive electrode active material B. And kneaded to prepare a positive electrode material layer composition (slurry). The positive electrode material layer composition was applied to an aluminum foil and vacuum dried at 120 ° C. for 4 hours to form a positive electrode material layer. This was punched into a round shape with a diameter of 16 mm to produce a positive electrode, which was designated as [Positive electrode B]. At this time, the mass of the positive electrode active material in the positive electrode material layer coated on the aluminum (Al) foil having a diameter of 16 mm was 20 mg, and the average thickness of the positive electrode material layer was 103.5 μm (0.1035 cm).
Moreover, the average porosity of the positive electrode material layer in [Positive electrode B] used in Examples (Examples 3, 4, 6, and 8) was 50%.

<蓄電素子の作製>
分解可能な二極セル(タクミ技研社製)に、[正極B]、[セパレータ1]、[非水電解液1]及び[負極B]をいれ、[蓄電素子3]を作製した。
<Production of electricity storage element>
[Positive electrode B], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1] and [Negative electrode B] were put in a decomposable bipolar cell (manufactured by Takumi Giken Co., Ltd.) to produce [Storage element 3].

<正極Bと負極Bのプレドープ確認>
[蓄電素子3]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、充電終止電圧5.2Vまで充電した。1回目の充電の後、グローブボックス内でこの二極セルを分解し、負極Bを取り出した。
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、前記取り出した[負極B]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、及びリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、負極ハーフセルを構成した。この負極ハーフセルに室温(25℃)において0.5mA/cmの定電流で放電を行ったところ、放電容量66.6mAh/gの放電がおこなわれた。
実施例3の蓄電素子の放電容量を図6に示す。図6は本発明の運転方法により蓄電セル内でプレドープを完了させることができたことを示している。
<Confirmation of pre-doping of positive electrode B and negative electrode B>
[Storage element 3] was charged to a final charge voltage of 5.2 V with a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, the bipolar cell was disassembled in the glove box, and the negative electrode B was taken out.
[Negative electrode B], [Separator 1], [Non-aqueous electrolyte 1] and lithium (Honjo Metal Co., Ltd.) taken out in a can for producing a coin-type electricity storage device (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.) , A thickness of 200 μm) to form a negative electrode half cell. When the negative electrode half cell was discharged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.), a discharge capacity of 66.6 mAh / g was discharged.
The discharge capacity of the electricity storage device of Example 3 is shown in FIG. FIG. 6 shows that pre-doping could be completed in the storage cell by the operation method of the present invention.

[実施例4]
<蓄電素子の作製>
分解可能な二極セル(タクミ技研社製)に、[正極B]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、[負極A]をいれ、[蓄電素子4]を作製した。
[Example 4]
<Production of electricity storage element>
[Positive electrode B], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1], and [Negative electrode A] were placed in a decomposable bipolar cell (manufactured by Takumi Giken Co., Ltd.) to produce [Storage element 4].

<正極Bと負極Aのプレドープ確認>
[蓄電素子4]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、充電終止電圧5.2Vまで充電した。1回目の充電の後、グローブボックス内でこの二極セルを分解し、[負極A]を取り出した。
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、前記取り出した[負極A]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、及びリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、負極ハーフセルを構成した。この負極ハーフセルに室温(25℃)において0.5mA/cmの定電流で放電を行ったところ、放電容量41.2mAh/gの放電がおこなわれた。
実施例4の蓄電素子の放電容量を図7に示す。図7は本発明の運転方法により蓄電セル内でプレドープを完了させることができたことを示している。
<Confirmation of pre-doping of positive electrode B and negative electrode A>
[Storage element 4] was charged to a final charge voltage of 5.2 V at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, the bipolar cell was disassembled in the glove box, and [Negative electrode A] was taken out.
[Negative electrode A], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1] and lithium (Honjo Metal Co., Ltd.) taken out in a can for producing a coin-type electricity storage device (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.) , A thickness of 200 μm) to form a negative electrode half cell. When this negative electrode half cell was discharged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.), discharge with a discharge capacity of 41.2 mAh / g was performed.
The discharge capacity of the electricity storage device of Example 4 is shown in FIG. FIG. 7 shows that pre-doping could be completed in the storage cell by the operation method of the present invention.

[実施例5]
<蓄電素子の作製>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、[正極A]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、[負極B]をいれ、[蓄電素子5]を作製した。この蓄電素子のL/Kの比は2.14である。
<正極Aと負極Bでのプレドープ効果の確認>
この蓄電素子に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で4.2Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
実施例5の蓄電素子の放電容量の維持率を図8に示す。
図8は2サイクル目の比容量を100%とした時の容量維持率(%)の推移を示したものである。
図8に示された結果から、蓄電素子内でプレドープを完了させることにより容量劣化を防止することができることが分かる。
[Example 5]
<Production of electricity storage element>
[Positive electrode A], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1], and [Negative electrode B] are put into a coin-type battery element canister (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.). ] Was produced. This power storage element has an L / K ratio of 2.14.
<Confirmation of pre-doping effect in positive electrode A and negative electrode B>
At room temperature (25 ° C.) to the storage element, a constant current of 0.5 mA / cm 2, a constant current charging until 5.2V, then discharged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 4.2V One cycle of constant current discharge was performed, and this charge / discharge cycle was performed 100 times.
The maintenance rate of the discharge capacity of the electricity storage device of Example 5 is shown in FIG.
FIG. 8 shows the transition of the capacity retention rate (%) when the specific capacity in the second cycle is 100%.
From the results shown in FIG. 8, it can be seen that the capacity deterioration can be prevented by completing the pre-doping in the electric storage element.

[実施例6]
<蓄電素子の作製>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、[正極B]、[セパレータ1]、[非水電解液1]、[負極A]をいれ、[蓄電素子6]を作製した。
<正極Bと負極Aでのプレドープ効果の確認>
[蓄電素子6]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3.8Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
実施例6の蓄電素子の放電容量の維持率を図9に示す。
図9は2サイクル目の比容量を100%とした時の容量維持率(%)の推移を示したものである。
図9に示された結果から、蓄電素子内でプレドープを完了させることにより容量劣化を防止することができることが分かる。
[Example 6]
<Production of electricity storage element>
[Positive electrode B], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1], and [Negative electrode A] are put into a can (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.) for coin-type electricity storage device, ] Was produced.
<Confirmation of pre-doping effect in positive electrode B and negative electrode A>
At room temperature (25 ° C.) in the electric storage device 6, a constant current of 0.5 mA / cm 2, a constant current charging until 5.2V, then a constant current of 0.5 mA / cm 2 until 3.8V The constant current discharge to discharge was made into 1 cycle, and this charging / discharging cycle was performed 100 times.
The retention rate of the discharge capacity of the electricity storage device of Example 6 is shown in FIG.
FIG. 9 shows the transition of the capacity retention rate (%) when the specific capacity in the second cycle is 100%.
From the results shown in FIG. 9, it can be seen that the capacity deterioration can be prevented by completing the pre-doping in the electric storage element.

[実施例7]
(正極の製造例3)
―正極Cの作製―
<<正極材の作製>>
実施例3の[正極B]の製造方法において、アルミニウム(Al)箔に塗工された正極材層中の正極活物質の質量を10mgとした以外は実施例3の[正極B]の製造方法と同様にして、正極材層の平均厚みが59.5μm(0.0595cm)、正極材層の気孔率が50%である正極を作製した。この正極を[正極C]とした。
<蓄電素子の作製>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、[正極C]、[セパレータ1]、[非水電解液1]及び[負極B]をいれ、[蓄電素子7]を構成した。
[Example 7]
(Production Example 3 of Positive Electrode)
-Fabrication of positive electrode C-
<< Preparation of positive electrode material >>
In the method for producing [Positive electrode B] in Example 3, the method for producing [Positive electrode B] in Example 3 except that the mass of the positive electrode active material in the positive electrode material layer coated on the aluminum (Al) foil was 10 mg. In the same manner as above, a positive electrode in which the average thickness of the positive electrode material layer was 59.5 μm (0.0595 cm) and the porosity of the positive electrode material layer was 50% was produced. This positive electrode was designated as [Positive electrode C].
<Production of electricity storage element>
[Positive electrode C], [Separator 1], [Non-aqueous electrolyte 1] and [Negative electrode B] are put into a can for producing a coin-type electricity storage device (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.). ] Was configured.

<正極Cと負極Bでのプレドープ効果の確認>
この蓄電素子に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3.8Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
実施例7の蓄電素子の放電容量の維持率を図10に示す。
図10は2サイクル目の比容量を100%とした時の容量維持率(%)の推移を示したものである。
図10に示された結果から、蓄電素子内でプレドープを完了させることにより容量劣化を防止することができることが分かる。
<Confirmation of pre-doping effect in positive electrode C and negative electrode B>
The electricity storage device is charged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 5.2 V at room temperature (25 ° C.), and then discharged to 3.8 V at a constant current of 0.5 mA / cm 2. One cycle of constant current discharge was performed, and this charge / discharge cycle was performed 100 times.
The retention rate of the discharge capacity of the electricity storage device of Example 7 is shown in FIG.
FIG. 10 shows the transition of the capacity retention rate (%) when the specific capacity in the second cycle is 100%.
From the results shown in FIG. 10, it can be seen that capacity degradation can be prevented by completing pre-doping in the electric storage element.

[実施例8]
<蓄電素子の作製>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、[正極B]、[セパレータ1]、[非水電解液1]及び[負極B]をいれ、[蓄電素子8]を作製した。
<正極Bと負極Bでのプレドープ効果確認>
[蓄電素子8]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3.8Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
実施例8の蓄電素子の放電容量の維持率を図11に示す。
図11は2サイクル目の比容量を100%とした時の容量維持率(%)の推移を示したものである。
図11に示された結果から、蓄電素子内でプレドープを完了させることにより容量劣化を防止することができることが分かる。
[Example 8]
<Production of electricity storage element>
[Positive electrode B], [Separator 1], [Nonaqueous electrolyte 1] and [Negative electrode B] are put into a can for producing a coin-type electricity storage device (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.). ] Was produced.
<Confirmation of pre-doping effect in positive electrode B and negative electrode B>
At room temperature (25 ° C.) to the storage element 8, a constant current of 0.5 mA / cm 2, a constant current charging until 5.2V, then a constant current of 0.5 mA / cm 2 until 3.8V The constant current discharge to discharge was made into 1 cycle, and this charging / discharging cycle was performed 100 times.
The retention rate of the discharge capacity of the electricity storage device of Example 8 is shown in FIG.
FIG. 11 shows the transition of the capacity retention rate (%) when the specific capacity in the second cycle is 100%.
From the results shown in FIG. 11, it can be seen that capacity degradation can be prevented by completing pre-doping in the electric storage element.

[比較例1]
実施例5で作製した[蓄電素子5]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
比較例1における[蓄電素子5]の放電容量の維持率を図8に示す。
図8に示された結果から、比較例1では実施例5に比べて容量劣化が起こっていることが分かる。
[Comparative Example 1]
The [electric storage element 5] manufactured in Example 5 was charged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at a constant current of 0.5 mA / cm 2 up to 5.2 V and then a constant current of 0.5 mA / cm 2 . The constant current discharge which discharges to 3V with electric current was made into 1 cycle, and this charging / discharging cycle was performed 100 times.
The maintenance rate of the discharge capacity of [Electric storage element 5] in Comparative Example 1 is shown in FIG.
From the results shown in FIG. 8, it can be seen that the capacity deterioration is occurring in the comparative example 1 compared to the example 5.

[比較例2]
実施例6で作製した[蓄電素子6]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
比較例2における[蓄電素子6]の放電容量の維持率を図9に示す。
図9に示された結果から、比較例2では実施例6に比べて容量劣化が起こっていることが分かる。
[Comparative Example 2]
The [electric storage element 6] manufactured in Example 6 was charged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 at a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 5.2 V, and then a constant current of 0.5 mA / cm 2 . The constant current discharge which discharges to 3V with electric current was made into 1 cycle, and this charging / discharging cycle was performed 100 times.
The retention rate of the discharge capacity of [Electric storage element 6] in Comparative Example 2 is shown in FIG.
From the results shown in FIG. 9, it can be seen that the capacity deterioration is occurring in the comparative example 2 as compared with the example 6.

[比較例3]
実施例7で作製した[蓄電素子7]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3Vまで放電する定電流放電を1 イクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
比較例3における[蓄電素子7]の放電容量の維持率を図10に示す。
図10に示された結果から、比較例3では実施例7に比べて容量劣化が起こっていることが分かる。
[Comparative Example 3]
The [electric storage element 7] manufactured in Example 7 was charged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 5.2 V at room temperature (25 ° C.), and then a constant current of 0.5 mA / cm 2 . The charge / discharge cycle was performed 100 times with a constant current discharge that discharged to 3 V as a current.
The retention rate of the discharge capacity of [Electric storage element 7] in Comparative Example 3 is shown in FIG.
From the results shown in FIG. 10, it can be seen that the capacity deterioration is caused in the comparative example 3 as compared with the example 7.

[比較例4]
実施例8で作製した[蓄電素子8]に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
比較例4における[蓄電素子8]の放電容量の維持率を図11に示す。
図11に示された結果から、比較例4では実施例8に比べて容量劣化が起こっていることが分かる。
[Comparative Example 4]
The [electric storage element 8] manufactured in Example 8 was charged at a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 5.2 V at room temperature (25 ° C.), and then a constant current of 0.5 mA / cm 2 . The constant current discharge which discharges to 3V with electric current was made into 1 cycle, and this charging / discharging cycle was performed 100 times.
The retention rate of the discharge capacity of [Electric storage element 8] in Comparative Example 4 is shown in FIG.
From the results shown in FIG. 11, it can be seen that the capacity deterioration is occurring in the comparative example 4 compared to the example 8.

以下、本発明の参考例を説明する。
上記実施例の蓄電素子は、正極活物質Bをプレドープに使用し、蓄電素子としてのサイクル試験は正極活物質Aとして用いた炭素部分で行っている。以下の参考例は正極に炭素を用いた蓄電素子における電解液濃度の効果を明らかにするために示すものである。
Hereinafter, reference examples of the present invention will be described.
The power storage device of the above example uses the positive electrode active material B for pre-doping, and the cycle test as the power storage device is performed on the carbon portion used as the positive electrode active material A. The following reference examples are shown in order to clarify the effect of the electrolyte concentration in a power storage device using carbon for the positive electrode.

[参考例1]
本参考例は蓄電素子の非水電解液の濃度を2mol/L以上とすることにより、蓄電素子のエネルギー密度を確保でき、充分な量のアニオンとカチオンの供給によりサイクルを安定させることができることを示すためのものである。
[Reference Example 1]
In this reference example, the energy density of the electricity storage device can be secured by setting the concentration of the nonaqueous electrolyte of the electricity storage device to 2 mol / L or more, and the cycle can be stabilized by supplying a sufficient amount of anions and cations. It is for showing.

(正極の製造例4)
―正極Dの作製―
正極活物質として炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)を用いた。この炭素粉末は窒素吸着によるBET比表面積20m/g、レーザー回折粒度分布計(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した平均粒径(メジアン径)は3.4μmであった。
この炭素粉末と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)3質量%水溶液を19gに、20%アセチレンブラック水分散液(御国色素株式会社製)を3.75gを加えて混練し、更に純水5gを加えて混練し、正極材層組成物(スラリー)を作製した。前記正極材組成物をアルミニウム箔に塗工して120℃で4時間真空乾燥させ、正極材層を形成した。これを直径16mmの丸型に打ち抜き加工して正極を作製した。これを[正極D]とした。このとき、直径16mmのアルミニウム(Al)箔に塗工された正極材層中の炭素粉末(黒鉛)の質量は10mg、正極材層の平均厚みは69.5μm、正極材層の平均気孔率は61.4%であった。
(Production Example 4 of Positive Electrode)
-Fabrication of positive electrode D-
Carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) was used as the positive electrode active material. This carbon powder had a BET specific surface area of 20 m 2 / g by nitrogen adsorption and an average particle diameter (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation) was 3.4 μm.
19 g of this carbon powder and a 3% by weight aqueous solution of carboxymethylcellulose (CMC) as a thickener are added to 3.75 g of a 20% acetylene black aqueous dispersion (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.) and kneaded, and further 5 g of pure water. Were added and kneaded to prepare a positive electrode material layer composition (slurry). The positive electrode material composition was coated on an aluminum foil and vacuum dried at 120 ° C. for 4 hours to form a positive electrode material layer. This was punched into a round shape with a diameter of 16 mm to produce a positive electrode. This was designated as [Positive electrode D]. At this time, the mass of the carbon powder (graphite) in the positive electrode material layer coated on the aluminum (Al) foil having a diameter of 16 mm was 10 mg, the average thickness of the positive electrode material layer was 69.5 μm, and the average porosity of the positive electrode material layer was It was 61.4%.

<蓄電素子でのサイクル特性向上の確認>
<<蓄電素子A1の作製>>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、[正極D]、[セパレータ1]、非水電解液(キシダ化学株式会社製、2mol/L LiPF(DMC))、[負極B]をいれ、蓄電素子A1を構成した。この蓄電素子A1に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3.0Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、 この充放電サイクルを100回行った。
蓄電素子A1の容量−サイクルの関係を図12に示す。
<Confirmation of cycle characteristics improvement in power storage elements>
<< Preparation of power storage element A1 >>
[Positive electrode D], [Separator 1], non-aqueous electrolyte (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., 2 mol / L LiPF 6 (DMC)) ) And [Negative electrode B] were added to form a storage element A1. At room temperature (25 ° C.) to the storage element A1, a constant current of 0.5 mA / cm 2, a constant current charging until 5.2V, then a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 3.0V discharge The constant current discharge to be performed was one cycle, and this charge / discharge cycle was performed 100 times.
FIG. 12 shows the capacity-cycle relationship of the electricity storage element A1.

<<<蓄電素子A2の作製>>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、[正極D]、[セパレータ1]、非水電解液(キシダ化学株式会社製、1mol/L LiPF(DMC))、[負極B]をいれ、蓄電素子A2を構成した。この蓄電素子A2に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3.0Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、 この充放電サイクルを100回行った。
蓄電素子A2の容量−サイクルの関係を図12に示す。
<<< Production of power storage element A2 >>>
[Positive electrode D], [Separator 1], non-aqueous electrolyte (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., 1 mol / L LiPF 6 (DMC)) ) And [Negative electrode B] were added to form a storage element A2. At room temperature (25 ° C.) to the storage element A2, a constant current of 0.5 mA / cm 2, a constant current charging until 5.2V, then a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 3.0V discharge The constant current discharge to be performed was one cycle, and this charge / discharge cycle was performed 100 times.
FIG. 12 shows the capacity-cycle relationship of the electricity storage element A2.

図12に示された結果から、非水電解液濃度を、1mol/Lとした蓄電素子A2は、蓄電素子充電に必要なアニオン・カチオンの不足によりサイクル劣化が起きている。これに対し、非水電解液濃度を2mol/Lとし蓄電素子A1は、蓄電素子充電に必要なアニオンとカチオンと保持しているため、サイクル劣化が起きていない。   From the results shown in FIG. 12, the battery element A2 having a non-aqueous electrolyte concentration of 1 mol / L undergoes cycle deterioration due to a shortage of anions and cations necessary for charging the battery element. On the other hand, since the nonaqueous electrolyte concentration is 2 mol / L and the storage element A1 holds the anion and cation necessary for charging the storage element, cycle deterioration does not occur.

[参考例2]
本参考例は蓄電素子の非水電解液にトリスヘキサフルオロイソプロピルボレート(THFIPB)、トリスペンタフルオロフェニルボラン(TPFPB)を添加することにより、蓄電素子のサイクル特性向上が向上する効果を示したものである。
<蓄電素子でのサイクル特性向上確認>
[Reference Example 2]
This reference example shows the effect of improving the cycle characteristics of the electricity storage device by adding trishexafluoroisopropyl borate (THFIPB) and trispentafluorophenylborane (TPFPB) to the non-aqueous electrolyte of the electricity storage device. is there.
<Confirmation of improved cycle characteristics in power storage devices>

<<蓄電素子B1の作製>>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、[正極D]、[セパレータ1]、非水電解液(2.5mol/L LiPF(EMC)+1wt%THFIPBまたはTPFPB)、[負極B]をいれ、蓄電素子B1を構成した。この蓄電素子B1に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3.0Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
蓄電素子B1の容量−サイクルの関係を図13に示す。
<< Production of Power Storage Element B1 >>
[Positive electrode D], [Separator 1], non-aqueous electrolyte (2.5 mol / L LiPF 6 (EMC) +1 wt% THFIPB or TPFPB) and [Negative electrode B] were added to form a storage element B1. At room temperature (25 ° C.) to the power storage device B1, a constant current of 0.5 mA / cm 2, a constant current charging until 5.2V, then a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 3.0V discharge The constant current discharge is defined as one cycle, and this charge / discharge cycle was performed 100 times.
FIG. 13 shows the capacity-cycle relationship of the storage element B1.

<<蓄電素子B2の作製>>
コイン型蓄電素子作製用の缶(2032型、宝泉株式会社製)中に、[正極D]、[セパレータ1]、非水電解液(2.5mol/L LiPF(EMC))、[負極B]をいれ、蓄電素子B2を構成した。
この蓄電素子B2に室温(25℃)において、0.5mA/cmの定電流で、5.2Vまで定電流充電を行い、次に0.5mA/cmの定電流で3.0Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを100回行った。
蓄電素子B2の容量−サイクルの関係を図13に示す。
<< Production of power storage element B2 >>
[Positive electrode D], [Separator 1], non-aqueous electrolyte (2.5 mol / L LiPF 6 (EMC)), [negative electrode] B] was entered to form a power storage device B2.
At room temperature (25 ° C.) to the power storage device B2, a constant current of 0.5 mA / cm 2, a constant current charging until 5.2V, then a constant current of 0.5 mA / cm 2 to 3.0V discharge The constant current discharge is defined as one cycle, and this charge / discharge cycle was performed 100 times.
FIG. 13 shows the capacity-cycle relationship of the storage element B2.

図12に示された結果から、正極から発生するフッ化水素を捕らえる添加剤を含まない蓄電素子B2は、正極から発生するフッ化水素の影響で容量のサイクル劣化が起きている。これに対し、蓄電素子B1は、正極から発生するフッ化水素を捕捉する添加剤を付加しているため、サイクル特性の向上が確認できる。   From the results shown in FIG. 12, in the power storage element B2 that does not contain an additive that captures hydrogen fluoride generated from the positive electrode, the capacity deteriorates due to the influence of hydrogen fluoride generated from the positive electrode. On the other hand, since the additive for trapping hydrogen fluoride generated from the positive electrode is added to the storage element B1, improvement in cycle characteristics can be confirmed.

特開2012−212632号公報JP 2012-212632 A 特開2008−91727号公報JP 2008-91727 A

Journal of The ElectrochemicalSociety, 147(3) 899-901(2000)Journal of The ElectrochemicalSociety, 147 (3) 899-901 (2000)

Claims (7)

アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質(正極活物質Aとする)と、
前記正極活物質Aより動作電位が低く且つ充電時にリチウムイオンを放出可能な正極活物質(正極活物質Bとする)の少なくとも2種類の正極活物質を含む正極と、
リチウムを挿入乃至脱離可能な炭素材料からなる負極活物質を含む負極と、
非水電解液と
を有する蓄電素子の運転方法において、
正極活物質Bの下限電位に達しない範囲で充電放電を行う蓄電素子の運転方法。
A positive electrode active material capable of inserting or releasing anions (referred to as positive electrode active material A);
A positive electrode containing at least two kinds of positive electrode active materials, a positive electrode active material having a lower operating potential than the positive electrode active material A and capable of releasing lithium ions during charging (referred to as a positive electrode active material B);
A negative electrode including a negative electrode active material made of a carbon material capable of inserting or removing lithium; and
With non-aqueous electrolyte
In a method for operating a storage element having
A method for operating a storage element that performs charge and discharge within a range that does not reach the lower limit potential of the positive electrode active material B.
充電電圧の最大値が5.5Vである請求項1に記載の蓄電素子の運転方法。   The method for operating a storage element according to claim 1, wherein the maximum value of the charging voltage is 5.5V. アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質(正極活物質Aとする)と、
前記正極活物質Aより動作電位が低く且つ充電時にリチウムイオンを放出可能な正極活物質(正極活物質Bとする)の少なくとも2種類の正極活物質を含む正極と、
リチウムを挿入乃至脱離可能な炭素材料からなる負極活物質を含む負極と、
非水電解液と
を有する蓄電素子であって、
前記非水電解液の電解質濃度が2mol/L以上である、
請求項1または2に記載の蓄電素子の運転方法で用いるための蓄電素子。
A positive electrode active material capable of inserting or releasing anions (referred to as positive electrode active material A);
A positive electrode containing at least two kinds of positive electrode active materials, a positive electrode active material having a lower operating potential than the positive electrode active material A and capable of releasing lithium ions during charging (referred to as a positive electrode active material B);
A negative electrode including a negative electrode active material made of a carbon material capable of inserting or removing lithium; and
With non-aqueous electrolyte
A power storage device comprising:
The non-aqueous electrolyte has an electrolyte concentration of 2 mol / L or more,
A power storage element for use in the method for operating a power storage element according to claim 1.
前記正極活物質BがLiFePOまたはLiMnである請求項3に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to claim 3, wherein the positive electrode active material B is LiFePO 4 or LiMn 2 O 4 . 前記正極活物質BがLiMnであり、LiMnOの容量をK、負極容量をLとしたとき、L/K<2.5である請求項4に記載の蓄電素子。 5. The storage element according to claim 4, wherein the positive electrode active material B is LiMn 2 O 4 , and the capacity of LiMnO 4 is K and the negative electrode capacity is L, L / K <2.5. 前記非水電解液が、トリスヘキサフルオロイソプロピルボレート(THFIPB)及び/又はトリスペンタフルオロフェニルボラン(TPFPB)を含む請求項3〜5のいずれか一項に記載の蓄電素子。   The electrical storage element as described in any one of Claims 3-5 in which the said non-aqueous electrolyte contains a tris hexafluoro isopropyl borate (THFIPB) and / or a tris pentafluorophenyl borane (TPFPB). 前記正極活物質の少なくとも1種は炭素材料である請求項3〜6のいずれか一項に記載の蓄電素子。

The power storage element according to claim 3, wherein at least one of the positive electrode active materials is a carbon material.

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