JP2016058252A - Nonaqueous electrolyte power storage device and lithium ion secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte power storage device and lithium ion secondary battery Download PDF

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中島 聡
Satoshi Nakajima
聡 中島
木村 興利
Okitoshi Kimura
興利 木村
栄子 日比野
Eiko Hibino
栄子 日比野
小名木 伸晃
Nobuaki Onaki
伸晃 小名木
杏奈 広渡
Anna Hirowatari
杏奈 広渡
石原 達己
Tatsuki Ishihara
達己 石原
田中 義久
Yoshihisa Tanaka
義久 田中
年宏 中坊
Toshihiro Nakabo
年宏 中坊
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte power storage device which has high charge and discharge efficiencies and high charge and discharge capacities, and which is superior in repeating cycle characteristics.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte power storage device comprises: a positive electrode including a positive electrode active material which allows an anion to go thereinto and go out thereof; a negative electrode including a negative electrode active material which allows a cation to go thereinto and go out thereof; and a nonaqueous electrolytic solution arranged by dissolving an electrolytic salt in a nonaqueous solvent. The nonaqueous solvent includes 85.0-99.9 mass% of chain carbonate and 0.1-15.0 mass% of cyclic carbonate to the total mass of the nonaqueous solvent. The cyclic carbonate includes at least a fluorinated cyclic carbonate. The concentration of the electrolytic salt in the nonaqueous electrolytic solution is 2 mol/L or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水電解液蓄電素子及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte storage element and a lithium ion secondary battery.

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。近年、携帯機器から電気自動車まで幅広い用途に使用され、高いエネルギー密度が求められてきている。   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. In recent years, it has been used for a wide range of applications from portable devices to electric vehicles, and high energy density has been demanded.

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(Dual Carbon Battery: DCB)」と称することがある)が存在する(非特許文献1参照)。前記DCB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。   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 is sometimes referred to as “dual carbon battery (DCB)”) that is charged and discharged by desorption (Non-Patent Document 1). reference). The discharge capacity of the DCB 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.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

放電容量を増やすためには電解液中のイオン量が多量に必要である。そのためLi電池で通常用いられている濃度1M程度では大量の電解液が必要となってしまい、重量エネルギー密度の低下につながる。改善策として、電解液量を減らす、すなわち高濃度の電解液とすればよい。しかしながら、高濃度電解液では粘度が高くなるという問題があり、高濃度電解液をDCBに利用するためには、電解液の粘度を下げることが必要である。
非水電解液の非水溶媒としては環状カーボネート及び鎖状カーボネートが知られている。
鎖状カーボネートは環状カーボネートに比べると粘度が低いため、鎖状カーボネートの使用比率を増やすことで高濃度にしても電解液として利用が可能となる。
In order to increase the discharge capacity, a large amount of ions in the electrolytic solution is required. Therefore, a large amount of electrolyte is required at a concentration of about 1 M that is normally used in Li batteries, leading to a decrease in weight energy density. As an improvement measure, the amount of the electrolyte may be reduced, that is, a high concentration electrolyte may be used. However, there is a problem that the viscosity is high in the high concentration electrolytic solution, and in order to use the high concentration electrolytic solution for DCB, it is necessary to lower the viscosity of the electrolytic solution.
Cyclic carbonates and chain carbonates are known as nonaqueous solvents for nonaqueous electrolytic solutions.
Since the chain carbonate has a lower viscosity than the cyclic carbonate, it can be used as an electrolytic solution even at a high concentration by increasing the use ratio of the chain carbonate.

鎖状カーボネートの比率を100%とすることにより電解液の粘度を低下することができ電解液の高濃度化が可能となり、高い充放電容量を得ることができるが、充放電効率が低下してしまう。高い充放電効率を達成するにはSEI(Solid Electrolyte Interface)の形成が有効である。最初の充放電時に電極を保護するためのSEIという不導体皮膜が形成される。これにより、充電時の強い還元反応で負極が分解劣化すること、及び非水電解液が分解してガスが発生することを防いでいる。このSEI形成には環状カーボネートが有効である。しかし、その割合が非水溶媒全体の20質量%を超えると充放電容量の低下が見られる。さらにSEI形成のためフッ素化環状カーボネートは特に有効であり、フッ素化環状カーボネートを加えた電解液が提案されている(特許文献1〜6参照)。   By setting the ratio of the chain carbonate to 100%, the viscosity of the electrolytic solution can be reduced, the concentration of the electrolytic solution can be increased, and a high charge / discharge capacity can be obtained, but the charge / discharge efficiency is reduced. End up. In order to achieve high charge / discharge efficiency, formation of SEI (Solid Electrolyte Interface) is effective. A non-conductive film called SEI is formed to protect the electrode during the first charge / discharge. This prevents the negative electrode from decomposing and degrading due to a strong reduction reaction during charging, and preventing the nonaqueous electrolyte from decomposing and generating gas. Cyclic carbonate is effective for this SEI formation. However, when the ratio exceeds 20% by mass of the entire non-aqueous solvent, the charge / discharge capacity is reduced. Furthermore, fluorinated cyclic carbonates are particularly effective for SEI formation, and electrolytic solutions to which fluorinated cyclic carbonates are added have been proposed (see Patent Documents 1 to 6).

しかしこれらは非フッ素化環状カーボネートが全体の非水溶媒全体の30質量%以上含まれている。前記に示したようにDCBでは高濃度電解液中において環状カーボネートの占める割合が増加すると容量低下を招く。   However, these contain 30% by mass or more of the non-fluorinated cyclic carbonate in the whole non-aqueous solvent. As described above, in DCB, when the proportion of cyclic carbonate in the high concentration electrolyte increases, the capacity decreases.

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。
すなわち、本発明は高い充放電効率と充放電容量を有し、繰り返しサイクル特性に優れる非水電解液蓄電素子を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects.
That is, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte storage element that has high charge / discharge efficiency and charge / discharge capacity and is excellent in repeated cycle characteristics.

本発明者は、鎖状カーボネートを85−99.9質量%とフッ化環状カーボネートを少なくとも含む環状カーボネートを0.1−14.9質量%含む電解液成分の濃度が2M以上であり、フッ化エチレンカーボネートが全体に対して0.1−10質量%である非水電解液を用いることにより上記課題が解決できることを見いだして、本発明を完成した。
すなわち、本発明は下記(1)に記載する通りの非水系蓄電素子である。
The inventor of the present invention has a concentration of an electrolyte solution component containing 85 to 99.9% by mass of a linear carbonate and 0.1 to 14.9% by mass of a cyclic carbonate containing at least a fluorinated cyclic carbonate of 2M or more, The present invention has been completed by finding that the above-mentioned problems can be solved by using a nonaqueous electrolytic solution containing 0.1 to 10% by mass of ethylene carbonate.
That is, the present invention is a nonaqueous 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を含む正極と、カチオンを挿入乃至脱離可能な負極活物質を含む負極と、非水溶媒に電解質塩が溶解されてなる非水電解液とを備えた非水電解液蓄電素子であって、
前記非水溶媒は、非水溶媒全量に対して鎖状カーボネートを85.0−99.9質量%及び環状カーボネートを0.1−15.0質量%含み、
前記環状カーボネートは少なくともフッ素化環状カーボネートを含み、
前記非水電解液中の電解質塩の濃度が2mol/L以上である
ことを特徴とする非水電解液蓄電素子。
(1) A non-aqueous electrolyte solution comprising a positive electrode active material capable of inserting or removing anions, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of inserting or removing cations, and an electrolyte salt dissolved in a non-aqueous solvent A non-aqueous electrolyte storage element comprising:
The non-aqueous solvent contains 85.0-99.9% by weight of chain carbonate and 0.1-15.0% by weight of cyclic carbonate with respect to the total amount of the non-aqueous solvent,
The cyclic carbonate includes at least a fluorinated cyclic carbonate,
The concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is 2 mol / L or more.

本発明の非水電解液蓄電素子は、高い充放電効率と充放電容量を有し、繰り返しサイクル特性に優れるという効果を奏する。   The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention has high charge / discharge efficiency and charge / discharge capacity, and has the effect of being excellent in repeated cycle characteristics.

実施例の非水電解液蓄電素子について、充放電サイクルを100サイクル行った時の放電容量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the discharge capacity when 100 charge / discharge cycles are performed about the non-aqueous-electrolyte electrical storage element of an Example. 実施例の非水電解液蓄電素子について、充放電サイクルを100サイクル行った時の放電容量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the discharge capacity when 100 charge / discharge cycles are performed about the non-aqueous-electrolyte electrical storage element of an Example.

本発明は下記(1)の非水電解液蓄電素子に係るものであるが、次の(2)〜(10)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を含む正極と、カチオンを挿入乃至脱離可能な負極活物質を含む負極と、非水溶媒に電解質塩が溶解されてなる非水電解液とを備えた非水電解液蓄電素子であって、
前記非水溶媒は、非水溶媒全量に対して鎖状カーボネートを85.0−99.9質量%及び環状カーボネートを0.1−15.0質量%含み、
前記環状カーボネートは少なくともフッ素化環状カーボネートを含み、
前記非水電解液中の電解質塩の濃度が2mol/L以上である
ことを特徴とする非水電解液蓄電素子。
(2)前記非水溶媒におけるフッ素化環状カーボネートの含有割合が0.1−10.0質量%であることを特徴とする上記(1)に記載の非水電解液蓄電素子。
(3)前記鎖状カーボネートがジメチルカーボネート(DMC)を90質量%以上含むことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の非水電解液蓄電素子。
(4)前記非水電解液中の電解質塩の濃度が3mol/L以上であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。
(5)前記非水電解液がハロゲン原子を含むアニオンを化学的に結合可能な化合物を含むことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。
(6)前記ハロゲン原子を含むアニオンを化学的に結合可能な化合物が、トリス(テトラフルオロフェニル)ボレート(TPFPB)及び/またはトリス(ヘキサフルオロイソプロピル)ボレート(THFIPB)であることを特徴とする上記(5)に記載の非水電解液蓄電素子。
(7)前記負極活物質が少なくともハードカーボン又はソフトカーボンを含むことを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。
(8)前記正極活物質と前記負極活物質との容量比が1:1.5−1:4であることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。
(9)充放電時の最高電圧が4.5V以上6.0V以下である上記(1)〜(8)のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。
(10)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子からなり、電解質塩がリチウム塩であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The present invention relates to the following non-aqueous electrolyte storage element (1), and includes the following (2) to (10) as embodiments.
(1) A non-aqueous electrolyte solution comprising a positive electrode active material capable of inserting or removing anions, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of inserting or removing cations, and an electrolyte salt dissolved in a non-aqueous solvent A non-aqueous electrolyte storage element comprising:
The non-aqueous solvent contains 85.0-99.9% by weight of chain carbonate and 0.1-15.0% by weight of cyclic carbonate with respect to the total amount of the non-aqueous solvent,
The cyclic carbonate includes at least a fluorinated cyclic carbonate,
The concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is 2 mol / L or more.
(2) The content ratio of the fluorinated cyclic carbonate in the non-aqueous solvent is 0.1 to 10.0% by mass, and the non-aqueous electrolyte storage element according to (1) above.
(3) The non-aqueous electrolyte storage element according to (1) or (2), wherein the chain carbonate contains 90% by mass or more of dimethyl carbonate (DMC).
(4) The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of (1) to (3), wherein the concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolyte is 3 mol / L or more.
(5) The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of (1) to (4), wherein the nonaqueous electrolyte contains a compound capable of chemically binding an anion containing a halogen atom.
(6) The compound capable of chemically binding an anion containing a halogen atom is tris (tetrafluorophenyl) borate (TPFPB) and / or tris (hexafluoroisopropyl) borate (THFIPB). (5) The nonaqueous electrolyte storage element according to (5).
(7) The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of (1) to (6), wherein the negative electrode active material contains at least hard carbon or soft carbon.
(8) The nonaqueous electrolysis according to any one of the above (1) to (7), wherein the positive electrode active material and the negative electrode active material have a capacity ratio of 1: 1.5-1: 4. Liquid storage element.
(9) The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of (1) to (8), wherein a maximum voltage during charge / discharge is 4.5 V or more and 6.0 V or less.
(10) A lithium ion secondary battery comprising the nonaqueous electrolyte storage element according to any one of (1) to (9), wherein the electrolyte salt is a lithium salt.

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・修正を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.

本発明の非水電解液蓄電素子は、アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質を含む正極と、カチオン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、電解質塩を含む非水電解液とを備えている。
以下では、前記非水電解液蓄電素子を構成する正極、負極、非水電解液、並びにセパレータについて順次説明する。
The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or desorbing anions, a negative electrode including a negative electrode active material composed of a carbon material capable of inserting or desorbing cations, and an electrolyte salt. And a non-aqueous electrolyte solution.
Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the non-aqueous electrolyte, and the separator that constitute the non-aqueous electrolyte storage element will be sequentially described.

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

<<正極材層>>
−正極活物質−
前記正極活物質としては、アニオンを挿入乃至脱離可能な物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭素質材料、導電性高分子、などが挙げられる。これらの中でも、エネルギー密度が高い点から炭素質材料が特に好ましい。前記導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、などが挙げられる。
<< Cathode Material Layer >>
-Positive electrode active material-
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can insert or desorb anions, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include carbonaceous materials and conductive polymers. . Among these, a carbonaceous material is particularly preferable because of its high energy density. Examples of the conductive polymer include polyaniline, polypyrrole, polyparaphenylene, and the like.

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。人造グラファイト、天然グラファイト、ソフトカーボンが特に好ましい。
前記炭素質材料としては、結晶性が高い炭素質材料であることが好ましい。前記結晶性はX線回折、ラマン分析などで評価することができる。例えば、CuKα線を用いた粉末X線回折パターンにおいて、2θ=22.3°における回折ピーク強度I2θ=22.3°と、2θ=26.4°における回折ピーク強度I2θ=26.4°との強度比I2θ=22.3°/I2θ=26.4°が0.4以下であることが好ましい。
Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite and natural graphite, and organic pyrolysis products under various pyrolysis conditions. Artificial graphite, natural graphite, and soft carbon are particularly preferable.
The carbonaceous material is preferably a carbonaceous material having high crystallinity. The crystallinity can be evaluated by X-ray diffraction, Raman analysis, or the like. For example, in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays, diffraction peak intensity I 2θ = 22.3 ° at 2θ = 22.3 ° and diffraction peak intensity I 2θ = 26.4 ° at 2θ = 26.4 °. And the intensity ratio I 2θ = 22.3 ° / I 2θ = 26.4 ° is preferably 0.4 or less.

前記炭素質材料の窒素吸着によるBET比表面積は、1m/g以上100m/g以下が好ましく、レーザー回折・散乱法により求めた平均粒径(メジアン径)は、0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。 The BET specific surface area by nitrogen adsorption of the carbonaceous material is preferably 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less, and the average particle size (median diameter) obtained by the laser diffraction / scattering method is 0.1 μm or more and 100 μm or less. Preferably there is.

ソフトカーボンは、例えば不活性雰囲気下での熱処理によって炭素原子で構成される六角網面が、規則的な積層構造を形成しやすいカーボンの総称である。本発明に好ましいものとしては不活性雰囲気下で熱処理されたときに(002)面の平均間隔d002面が3.50Å以下、好ましくは3.35−3.45Åとなる結晶構造を形成するカーボンが使用される。
具体的なソフトカーボンの原料としては、例えば石油ピッチ、石炭系ピッチ、コークス、アントラセン等の易黒鉛化コークス類が挙げられる。これらは1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
Soft carbon is a general term for carbon in which a hexagonal network surface composed of carbon atoms, for example, by heat treatment under an inert atmosphere, can easily form a regular laminated structure. Preferred for the present invention is carbon that forms a crystal structure in which the average distance d002 of (002) planes is 3.50 mm or less, preferably 3.35-3.45 mm when heat-treated in an inert atmosphere. used.
Specific raw materials for soft carbon include graphitizable cokes such as petroleum pitch, coal-based pitch, coke, and anthracene. These may be used alone or in combination of two or more.

−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、アクリル系バインダ、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種類を単独で使用してもよいし、2種類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 Fluorine binders such as fluoroethylene (PTFE), acrylic binders, styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

−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、アルギン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類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, casein, and sodium alginate. These may be used alone or in combination of two or more.

−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種類を単独で使用してもよいし、2種類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 alone or in combination of two or more.

前記正極材層の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μm−300μmが好ましく、40μm−200μmがより好ましい。前記平均厚みが、20μm以上であることにより、十分なエネルギー密度が得られ、300μm以下であることにより、良好な負荷特性が得られる。   There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of the said positive electrode material layer, Although it can select suitably according to the objective, 20 micrometers-300 micrometers are preferable and 40 micrometers-200 micrometers are more preferable. When the average thickness is 20 μm or more, a sufficient energy density is obtained, and when it is 300 μm or less, good load characteristics are obtained.

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

<<正極の作製方法>>
前記正極は、前記正極活物質に、必要に応じて前記バインダ、前記増粘剤、前記導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした正極材組成物を、前記正極集電体上に塗布し、乾燥して正極材層を形成することによって作製することができる。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したりすることもできる。
<< Method for Fabricating Positive Electrode >>
The positive electrode is obtained by applying a positive electrode material composition in a slurry form by adding the binder, the thickener, the conductive agent, a solvent, and the like to the positive electrode active material as necessary. It can be produced by drying to form a positive electrode material layer. 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 can be formed into a pellet electrode by compression molding.

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

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

−負極活物質−
前記負極活物質としては、カチオンを挿入乃至脱離可能な物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属又はそれを吸蔵、放出可能な金属酸化物;アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属と合金化可能な金属と該金属を含む合金、複合合金化合物;高比表面積の炭素質材料等のイオンの物理吸着による非反応性電極、などが挙げられる。これらの中でも、エネルギー密度の点ではリチウム及びリチウムイオンの少なくともいずれかを挿入乃至脱離可能な物質が好ましく、サイクル特性の面では非反応性電極がより好ましい。
-Negative electrode active material-
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a substance capable of inserting or removing a cation, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, an alkali metal ion, an alkaline earth metal or occlusion thereof, Releasable metal oxides; alkali metal ions, metals that can be alloyed with alkaline earth metals, alloys containing these metals, composite alloy compounds; non-reactive electrodes by physical adsorption of ions such as carbonaceous materials with a high specific surface area , Etc. Among these, a substance capable of inserting or removing at least one of lithium and lithium ions is preferable in terms of energy density, and a non-reactive electrode is more preferable in terms of cycle characteristics.

前記負極活物質としては、具体的には、炭素質材料、酸化アンチモン錫、一酸化珪素等のリチウムを吸蔵、放出可能な金属酸化物、アルミニウム、錫、珪素、亜鉛等のリチウムと合金化可能な金属又は金属合金、リチウムと合金化可能な金属と該金属を含む合金とリチウムとの複合合金化合物、チッ化コバルトリチウム等のチッ化金属リチウム、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、安全性とコストの点から、炭素質材料が特に好ましい。   Specifically, the negative electrode active material can be alloyed with lithium such as carbonaceous material, antimony tin oxide, lithium metal oxide such as silicon monoxide, lithium, such as aluminum, tin, silicon and zinc. Or a metal alloy capable of being alloyed with lithium, a composite alloy compound of lithium and an alloy containing the metal, and lithium metal nitride such as cobalt lithium nitride. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, carbonaceous materials are particularly preferable from the viewpoint of safety and cost.

前記炭素質材料としては、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物、などが挙げられる。これらの中でも、人造グラファイト、天然グラファイト、前記記載のソフトカーボンまたはハードカーボンが特に好ましい。
本発明に好ましいハードカーボンは、例えば不活性雰囲気下で熱処理された時に(002)面の平均面間隔d002が3.50Åを超える結晶構造を形成するカーボンが使用される。具体的なハードカーボンの原料としては、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、アセチレンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック等が挙げられる。
Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite and natural graphite, and pyrolysis products of organic substances under various pyrolysis conditions. Among these, artificial graphite, natural graphite, and the above-mentioned soft carbon or hard carbon are particularly preferable.
As the hard carbon preferable in the present invention, for example, carbon that forms a crystal structure having an average interplanar spacing d002 of (002) plane exceeding 3.50 mm when heat-treated in an inert atmosphere. Specific examples of hard carbon materials include thermosetting resins such as phenol resin, melamine resin, urea resin, epoxy resin, and urethane resin, and carbon black such as acetylene black and furnace black.

−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種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
-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 alone or in combination of two or more.

−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。
前記負極材層の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm−450μmが好ましく、20μm−200μmがより好ましい。前記平均厚みが、10μm以上であることにより、サイクル特性が良好なものとなり、450μm以下であることにより、十分なエネルギー密度が得られる。
-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.
There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of the said negative electrode material layer, Although it can select suitably according to the objective, 10 micrometers-450 micrometers are preferable and 20 micrometers-200 micrometers are more preferable. When the average thickness is 10 μm or more, the cycle characteristics are good, and when it is 450 μm or less, a sufficient energy density is obtained.

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

<<負極の作製方法>>
前記負極は、前記負極活物質に、必要に応じて前記バインダ、前記導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした負極材組成物を、前記負極集電体上に塗布し、乾燥して負極材層を形成することによって作製することができる。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。
<< Method for Manufacturing Negative Electrode >>
The negative electrode is prepared by applying a negative electrode material composition in a slurry form by adding the binder, the conductive agent, a solvent, or the like to the negative electrode active material, if necessary, and drying the negative electrode current collector. It can be produced by forming a material layer. 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。
<<非水溶媒>>
前記非水溶媒としては、非プロトン性有機溶媒である鎖状カーボネートと、環状カーボネートとを併用する。
また、前記非水溶媒は前記環状カーボネートとして少なくともフッ素化環状カーボネートを含むものとする。
前記鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(EMC)、メチルプロピオネート(MP)、などが挙げられる。これらの中でも、ジメチルカーボネート(DMC)が好ましい。
また、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。
<Non-aqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolytic solution is an electrolytic solution containing a nonaqueous solvent and an electrolyte salt.
<< Non-aqueous solvent >>
As the non-aqueous solvent, a chain carbonate that is an aprotic organic solvent and a cyclic carbonate are used in combination.
The non-aqueous solvent contains at least a fluorinated cyclic carbonate as the cyclic carbonate.
Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP), and the like. Among these, dimethyl carbonate (DMC) is preferable.
Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), and vinylene carbonate (VC).

前記鎖状カーボネートの含有量は、前記非水溶媒に対して85.0質量%以上、99.9質量%以下とする。好ましくは90質量%以上、99.9質量%以下である。
また、前記環状カーボネートの含有量は前記非水溶媒に対して0.1−15.0重量%とする。
Content of the said chain carbonate shall be 85.0 mass% or more and 99.9 mass% or less with respect to the said non-aqueous solvent. Preferably they are 90 mass% or more and 99.9 mass% or less.
Moreover, content of the said cyclic carbonate shall be 0.1-15.0 weight% with respect to the said non-aqueous solvent.

前記鎖状カーボネートの含有量が、85.0質量%未満であると、残りの溶媒の誘電率が高い環状物質(環状カーボネートや環状エステル等)である場合には、誘電率が高い環状物質の量が増えるため、3mol/L以上の高濃度の非水電解液を作製したときに粘度が高くなりすぎ、非水電解液の電極へのしみ込みや、イオン拡散の点で不具合を生じることがある。   When the chain carbonate content is less than 85.0% by mass, when the remaining solvent is a cyclic substance (cyclic carbonate, cyclic ester, etc.) having a high dielectric constant, Because the amount increases, the viscosity becomes too high when a high concentration non-aqueous electrolyte solution of 3 mol / L or more is produced, which may cause problems in terms of penetration of the non-aqueous electrolyte solution into the electrode and ion diffusion. is there.

前記鎖状カーボネートとしてジメチルカーボネート(DMC)を用い、前記環状カーボネートとしてエチレンカーボネート(EC)を用いる場合には、ジメチルカーボネート(DMC)とエチレンカーボネート(EC)との混合割合は、質量比(DMC:EC)で、85.0:15.0−99.0:1.0が好ましく、90.0:10.0−99.0:1.0がより好ましい。   When dimethyl carbonate (DMC) is used as the chain carbonate and ethylene carbonate (EC) is used as the cyclic carbonate, the mixing ratio of dimethyl carbonate (DMC) and ethylene carbonate (EC) is a mass ratio (DMC: EC) is preferably 85.0: 15.0-99.0: 1.0, more preferably 90.0: 10.0-99.0: 1.0.

フッ素化環状カーボネートの含有割合としては、非水溶媒に対して0.1−10.0質量%が好ましい。フッ素化環状カーボネートの含有割合が10.0質量%以下であることにより溶媒の粘度が高くなりすぎることがない。また、フッ素化環状カーボネートの含有割合が0.1%以上であることにより十分な充放電効率向上効果が得られる。
前記フッ素化環状カーボネートとしては4−フルオロエチレンカーボネート(FEC)、4,4-ジフルオロエチレンカーボネート、4,5ジフルオロカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネートなどが挙げられる。
As a content rate of a fluorinated cyclic carbonate, 0.1-10.0 mass% is preferable with respect to a non-aqueous solvent. When the content ratio of the fluorinated cyclic carbonate is 10.0% by mass or less, the viscosity of the solvent does not become too high. In addition, when the content ratio of the fluorinated cyclic carbonate is 0.1% or more, a sufficient charge / discharge efficiency improvement effect can be obtained.
Examples of the fluorinated cyclic carbonate include 4-fluoroethylene carbonate (FEC), 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5 difluorocarbonate, and trifluoropropylene carbonate.

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。   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.

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

<<電解質塩>>
前記電解質塩としては、ハロゲン原子を含み、非水溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示すものであれば特に制限はなく、下記のカチオンと、下記のアニオンとを組み合わせたものなどが使用可能である。
<< Electrolyte salt >>
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it contains a halogen atom, dissolves in a non-aqueous solvent and exhibits high ionic conductivity, and a combination of the following cation and the following anion can be used. It is.

前記カチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、スピロ系4級アンモニウムイオン、などが挙げられる。
前記アニオンとしては、例えば、Cl、Br、I、ClO 、BF 、PF 、SbF 、AsF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、などが挙げられる。
Examples of the cation include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, tetraalkylammonium ions, spiro quaternary ammonium ions, and the like.
Examples of the anion include Cl , Br , I , ClO 4 , BF 4 , PF 6 , SbF 6 , AsF 6 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N. -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, and the like.

前記ハロゲン原子を含む電解質塩の中でも、電池容量を向上させる点から、リチウム塩が特に好ましい。
前記リチウム塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、六弗化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CSO)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、炭素電極中へのアニオンの吸蔵量の大きさの観点から、LiPFが特に好ましい。
Among the electrolyte salts containing halogen atoms, lithium salts are particularly preferable from the viewpoint of improving battery capacity.
The lithium salt is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), boron Lithium fluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF6), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), lithium And bisferfluoroethylsulfonylimide (LiN (CF 2 F 5 SO 2 ) 2 ). These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, LiPF 6 is particularly preferable from the viewpoint of the amount of occlusion of anions in the carbon electrode.

前記電解質塩の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記非水溶媒中に、2mol/L以上が好ましく、2.5mol/L−6mol/Lがより好ましく、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。   There is no restriction | limiting in particular as content of the said electrolyte salt, Although it can select suitably according to the objective, 2 mol / L or more is preferable in the said nonaqueous solvent, and 2.5 mol / L-6 mol / L is preferable. More preferably, 2.5 mol / L-4 mol / L is more preferable from the viewpoint of achieving both the capacity and output of the electricity storage element.

<セパレータ>
前記セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために正極と負極の間に設けられる。
前記セパレータの材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記セパレータの材質としては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトフロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、などが挙げられる。
これらの中でも、非水電解液保持の観点から、気孔率が50%以上のものが好ましい。
前記セパレータの形状としては、微多孔(マイクロポア)を有する薄膜タイプよりも、不織布タイプの方が気孔率が高い点から好ましい。
<Separator>
The separator is provided between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said separator, a shape, a magnitude | size, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the material of the separator include paper such as kraft paper, vinylon mixed paper, synthetic pulp mixed paper, cellophane, polyethylene graft film, polyolefin nonwoven fabric such as polypropylene melt flow nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, and glass fiber nonwoven fabric. .
Among these, those having a porosity of 50% or more are preferable from the viewpoint of holding the non-aqueous electrolyte.
As the shape of the separator, the nonwoven fabric type is preferable from the point of high porosity than the thin film type having micropores.

前記セパレータの平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μ−100μmが好ましい。前記平均厚みが、20μm未満であると、電解液の保持量が少なくなることがあり、100μmを超えると、エネルギー密度が低下することになる。
更に好ましくは、負極側でのアルカリ金属、アルカリ土類金属の析出による正負短絡を防止するため負極側に30μm以下の微多孔膜(マイクロポア膜)を配し、正極側に厚みとしては20μm−100μmの気孔率50%以上の不織布を用いることが好ましい。
前記セパレータの形状としては、例えば、シート状、などが挙げられる。
前記セパレータの大きさとしては、非水電解液蓄電素子に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of the said separator, Although it can select suitably according to the objective, 20 micrometers-100 micrometers are preferable. When the average thickness is less than 20 μm, the retained amount of the electrolytic solution may be reduced, and when it exceeds 100 μm, the energy density is reduced.
More preferably, a microporous film (micropore film) of 30 μm or less is arranged on the negative electrode side to prevent a positive / negative short circuit due to precipitation of alkali metal or alkaline earth metal on the negative electrode side, and the thickness is 20 μm− on the positive electrode side. It is preferable to use a non-woven fabric with a porosity of 100 μm and a porosity of 50% or more.
Examples of the shape of the separator include a sheet shape.
There is no restriction | limiting in particular as long as the magnitude | size of the said separator is a magnitude | size which can be used for a non-aqueous electrolyte electrical storage element, It can select suitably according to the objective.

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

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

本発明の非水電解液蓄電素子は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、充放電時の最高電圧が4.5V−6.0Vであることが好ましい。前記充放電時の最高電圧が、4.5V未満であると、十分アニオンの蓄積ができず容量が下がることがあり、6.0Vを超えると、溶媒や電解質塩の分解が起こりやく、劣化が早まることがある。   The non-aqueous electrolyte storage element of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the maximum voltage during charge / discharge is preferably 4.5V-6.0V. If the maximum voltage at the time of charging / discharging is less than 4.5V, the anion cannot be sufficiently accumulated and the capacity may be lowered. If it exceeds 6.0V, the solvent and the electrolyte salt are not easily decomposed and deteriorated. May be faster.

この非水蓄電素子の充放電時の4.5−6.0Vが望ましい。高電圧下での充放電では電解液の分解などでHFが発生する。このHFは負極に対して劣化を引き起こす。そのため正極と負極の活物質の容量比が1:1.5−1:4すなわち負極の容量が正極の容量に比べて大きくすることで負極の一部が劣化しても正極の容量で動作が可能となる。また、負極の容量が正極の容量の4倍以上だと、エネルギー密度が下がりやすい。   4.5-6.0V at the time of charging / discharging of this nonaqueous electrical storage element is desirable. In charge / discharge under a high voltage, HF is generated due to decomposition of the electrolyte. This HF causes deterioration of the negative electrode. Therefore, the capacity ratio of the positive electrode and negative electrode active material is 1: 1.5-1: 4, that is, the negative electrode capacity is larger than the positive electrode capacity. It becomes possible. Further, when the capacity of the negative electrode is four times or more of the capacity of the positive electrode, the energy density tends to decrease.

<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>
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としては、ハロゲン原子を含むアニオンと結合可能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が、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が好ましい。
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(以下、「アニオンレセプター」と称することもある。)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、クラウンエーテル系化合物、アザエーテル系化合物、シクロデキストリン等の包接化合物、フッ化アルキルホウ素系化合物、フッ化フェニルホウ素、などが挙げられる。これらの中でも、比較的小さいアニオンに配位能力のある化合物が好ましい。本発明においては、より小さい元素であるハロゲン原子を含むアニオン(特にフッ素原子を含むアニオン)の捕捉を目的とするので比較的小さいアニオンに配位能力のある化合物が好ましい。大きいアニオンを捕捉できるアニオンレセプターはアニオンであるPF 等も捕捉することが可能なため、電池内のアニオン輸送効率を下げてしまうので好ましくない。
<Compound having a site capable of binding an anion containing a halogen atom>
The compound having a site capable of binding an anion containing a halogen atom is not particularly limited as long as it can bind to an anion containing a halogen atom, and can be appropriately selected depending on the purpose. Chemically bondable compounds are preferred.
The compound having a moiety capable of binding an anion containing a halogen atom (hereinafter also referred to as “anion receptor”) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples include ether compounds, azaether compounds, inclusion compounds such as cyclodextrin, alkyl boron fluoride compounds, phenyl boron fluoride, and the like. Among these, a compound having a coordination ability for a relatively small anion is preferable. In the present invention, a compound having a coordination ability for a relatively small anion is preferred because it aims at capturing an anion containing a halogen atom which is a smaller element (particularly an anion containing a fluorine atom). An anion receptor capable of capturing a large anion is not preferable because it can also capture an anion such as PF 6- and the like, which lowers the anion transport efficiency in the battery.

前記比較的小さいアニオンに配位能力のある化合物とは、アニオン配位能力を有する元素を有し、かつアニオンの捕捉能力を上げるため、前記アニオン配位能力を有する元素の電子密度を下げるような置換基を有する化合物である。その結果、アニオン配位能力を有する元素は強いルイス酸性部位として機能することが可能となり、ルイス塩基としてのフッ素成分を効率よく捕捉することができる。例えば、三級ホウ素を主機能骨格とし、置換基としてハロゲン原子、フッ素置換されたアルキル基、フッ素置換されたアルコキシ基、フッ素置換されたアリール基、フッ素置換されたフェノキシ基、フッ素置換されたアリル基等を有する化合物が用いられる。なお、三級窒素を主機能骨格とする化合物も使用可能である。これらの中でも、三級ホウ素を主機能骨格とし電子吸引能力がある置換基(特にフッ素置換基)を有する化合物がルイス酸性能力の高さの点から特に好ましい。   The compound having a coordination ability to the relatively small anion has an element having an anion coordination ability and increases the anion capturing ability, so that the electron density of the element having the anion coordination ability is lowered. It is a compound having a substituent. As a result, an element having anion coordination ability can function as a strong Lewis acidic site, and can efficiently capture the fluorine component as a Lewis base. For example, tertiary boron is the main functional skeleton, and the substituent is halogen atom, fluorine-substituted alkyl group, fluorine-substituted alkoxy group, fluorine-substituted aryl group, fluorine-substituted phenoxy group, fluorine-substituted allyl A compound having a group or the like is used. A compound having tertiary nitrogen as the main functional skeleton can also be used. Among these, a compound having a substituent (particularly a fluorine substituent) having tertiary boron as a main functional skeleton and an electron withdrawing ability is particularly preferable from the viewpoint of high Lewis acid ability.

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としては、後述する一般式(1)で表される化合物及び一般式(2)で表される化合物から選択される少なくとも1種であることが好ましい。   The compound having a site capable of binding an anion containing a halogen atom is at least one selected from a compound represented by the following general formula (1) and a compound represented by the general formula (2). Is preferred.

<一般式(1)の化合物>
まず下記一般式(1)で表される化合物について説明する。
<Compound of general formula (1)>
First, the compound represented by the following general formula (1) will be described.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

前記一般式(1)において、R、R及びRは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、アルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基のいずれかを表し、これらは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシド基、チオール基、チオアルコキシド基、アリール基、エーテル基及びチオエーテル基のいずれかで置換されていてもよい。 In the general formula (1), R 1 , R 2 and R 3 may be the same as or different from each other, and represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heteroaryl group. May be substituted with any of a halogen atom, an alkyl group, an alkoxide group, a thiol group, a thioalkoxide group, an aryl group, an ether group and a thioether group.

前記アルキル基としては、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、例えば、炭素数が1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基が好適に挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブ
チル基、ターシャリーブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、イソヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、シクロペンチル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、などが挙げられる。
The alkyl group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tertiary butyl group, pentyl group, isopentyl group, hexyl group, isohexyl group, heptyl group, isoheptyl group, octyl group, isooctyl group , Nonyl group, isononyl group, cyclopentyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, and the like.

前記アリール基としては、炭素数6〜12が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、スチリル基、メシチル基、シンナミル基、フェネチル基、ベンズヒドリル基、ナフチル基、などが挙げられ、フェニル基が特に好ましい。   The aryl group preferably has 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a cumenyl group, a styryl group, a mesityl group, a cinnamyl group, a phenethyl group, a benzhydryl group, and a naphthyl group. A phenyl group is particularly preferred.

前記へテロアリール基としては、例えば、チエニル基、ピリジル基、インドリル基、などが挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子などが挙げられ、フッ素原子が特に好ましい。
Examples of the heteroaryl group include a thienyl group, a pyridyl group, an indolyl group, and the like.
Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, and a fluorine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.

、R及びRが、環状構造を有する場合には、芳香族性を有する環状構造を有するものが好ましく、ホウ素との結合は直接芳香族性を有する環状化合物が結合するか、この環状化合物と共役系を形成できる置換基を介して結合していることが好ましい。更に、環状化合物に結合する置換基は電子吸引性を有し環の電子密度を下げる働きを有する置換基が好ましい。 In the case where R 1 , R 2 and R 3 have a cyclic structure, those having a cyclic structure having an aromatic property are preferred, and the bond with boron is bonded directly to a cyclic compound having an aromatic property, or It is preferable that it couple | bonds through the substituent which can form a conjugated system with a cyclic compound. Further, the substituent bonded to the cyclic compound is preferably a substituent having an electron withdrawing function and a function of lowering the electron density of the ring.

これらの中でも、前記一般式(1)において、R、R及びRは同一の基であることが好ましく、フェニル基がより好ましく、前記フェニル基の5つの水素原子は一部又は全部がフッ素で置換されていることがより好ましく、フェニル基の5つの水素原子がすべてフッ素原子で置換された−Cが、電気陰性度の高いフッ素原子によって誘起された電子不足の状態が芳香環上に非局在化できるとともに、中心元素であるホウ素の電子軌道とも相互作用することができるため、有効にホウ素上の電子密度を下げることができる点から、特に好ましい。 Among these, in the general formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are preferably the same group, more preferably a phenyl group, and part or all of the five hydrogen atoms of the phenyl group are all More preferably, it is substituted with fluorine, and —C 6 F 5 in which all five hydrogen atoms of the phenyl group are substituted with fluorine atoms has an electron-deficient state induced by a fluorine atom having high electronegativity. This is particularly preferable because it can be delocalized on the ring and can also interact with the electron orbital of boron, which is the central element, and can effectively reduce the electron density on boron.

前記一般式(1)で表される化合物としては、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、下記構造式(1−1)で表される化合物(トリス(ぺンタフルオロフェニル)ボラン:TPFPB)、トリメシチルボラン、トリス(1、2―ジメチルプロピル)ボラン、トリス(パラフルオロフェニル)ボラン、トリス(パラクロロフェニル)ボラン、などが挙げられる。これらの中でも、アニオンに対する配位能力の点から、下記構造式(1−1)で表されるTPFPBが好ましい。   The compound represented by the general formula (1) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the compound represented by the following structural formula (1-1) (tris (penta Fluorophenyl) borane: TPFPB), trimesitylborane, tris (1,2-dimethylpropyl) borane, tris (parafluorophenyl) borane, tris (parachlorophenyl) borane, and the like. Among these, TPFPB represented by the following structural formula (1-1) is preferable from the viewpoint of coordination ability to anions.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

<一般式(2)の化合物>
次に、下記一般式(2)で表される化合物について説明する。

Figure 2016058252
<Compound of general formula (2)>
Next, the compound represented by the following general formula (2) will be described.
Figure 2016058252

前記一般式(2)において、R、R及びRは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、アルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基のいずれかを表し、これらは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシド基、チオール基、チオアルコキシド基、アリール基、エーテル基及びチオエーテル基のいずれかで置換されていてもよい。 In the general formula (2), R 4 , R 5 and R 6 may be the same as or different from each other, and represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heteroaryl group. May be substituted with any of a halogen atom, an alkyl group, an alkoxide group, a thiol group, a thioalkoxide group, an aryl group, an ether group and a thioether group.

前記アルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基としては、前記一般式(1)のアルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基と同様のものが挙げられる。前記ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子などが挙げられ、フッ素原子が特に好ましい。
これらの中でも、前記一般式(2)において、R、R及びRは同一であることが好ましく、炭素数2〜3のアルキル基がより好ましく、炭素数2〜3のアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが更に好ましく、炭素数2〜3のアルキル基の水素原子がすべてフッ素原子で置換されたものが、中心元素であるホウ素の電子密度を下げる点から特に好ましい。
Examples of the alkyl group, aryl group, and heteroaryl group include those similar to the alkyl group, aryl group, and heteroaryl group of the general formula (1). Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, and a fluorine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Among these, in the general formula (2), R 4 , R 5 and R 6 are preferably the same, more preferably an alkyl group having 2 to 3 carbon atoms, and hydrogen of an alkyl group having 2 to 3 carbon atoms. Those in which some or all of the atoms are substituted with fluorine atoms are more preferred, and those in which all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 2 to 3 carbon atoms are substituted with fluorine atoms lower the electron density of boron as the central element. It is particularly preferable from the viewpoint.

前記一般式(2)で表される化合物としては、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、(CHO)B、(CCHO)B、[(CFCHO]B、[(CFC(C)O]B、(CO)B、(FCO)B、(FO)B、(FHO)B、(CO)B、(CFO)B、[(CFO]B、下記構造式(2−1)で表される化合物(トリス(ヘキサフルオロイソプロピル)ボレート:THFIPB)、(CFO)B、などが挙げられる。特に下記構造式(2−1)で表されるTHFIPBが好ましい。 Examples of the compound represented by the general formula (2) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, (CH 3 O) 3 B , (C 3 F 7 CH 2 O) 3 B, [(CF 3 ) 2 CHO] 3 B, [(CF 3 ) 2 C (C 6 H 5 ) O] 3 B, (C 6 H 5 O) 3 B, (FC 6 H 4 O) 3 B , (F 2 C 6 H 3 O) 3 B, (F 4 C 6 HO) 3 B, (C 6 F 5 O) 3 B, (CF 3 C 6 H 4 O) 3 B, [(CF 3 ) 2 C 6 H 3 O] 3 B, compounds represented by the following structural formula (2-1) (tris (hexafluoroisopropyl) borate: THFIPB), (CF 3 O) 3 B, and the like. In particular, THFIPB represented by the following structural formula (2-1) is preferable.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

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、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 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is 0.5% by mass or more based on the non-aqueous electrolyte. Preferably, 0.5 mass%-5 mass% are more preferable, and 1 mass%-3 mass% are 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.

なお、非水電解液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、非水電解液蓄電素子を分解し、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 (for example, TPFPB) having a portion capable of binding an anion containing a halogen atom inside the non-aqueous electrolyte storage element decomposes the non-aqueous electrolyte storage element, resulting in non-aqueous electrolysis. The liquid can be analyzed by examining it with gas chromatography or the like.

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

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

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
また、以下の記載においては特に明記しない限り、部は質量部を示し、%は質量%を示す。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
Further, in the following description, unless otherwise specified, parts indicate parts by mass and% indicates mass%.

<正極の製造例1>
−正極Aの作製−
正極活物質として炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6:黒鉛)を用いた。この炭素粉末は窒素吸着によるBET比表面積20m/g、レーザー回折粒度分布計(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した平均粒径(メジアン径)は3.4μmであった。
炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)10.0g、及び導電剤(アセチレンブラック)0.75gに水を加えて混練し、更に増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)2質量%水溶液を19g加えて混練した。続いてバインダ(JSR社製)0.75g)加えて混練、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5分間真空乾燥させ、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Aを作製した。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20mgであった。
<Production Example 1 of Positive Electrode>
-Production of positive electrode A-
Carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6: graphite) was used as the positive electrode active material. This carbon powder had a BET specific surface area of 20 m 2 / g by nitrogen adsorption and an average particle diameter (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation) was 3.4 μm.
Carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) 10.0 g and a conductive agent (acetylene black) 0.75 g are added and kneaded, and further 19 g of carboxymethyl cellulose (CMC) 2 mass% aqueous solution is added as a thickener. And kneaded. Subsequently, a binder (manufactured by JSR) (0.75 g) was 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 5 minutes 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 A. 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 20 mg.

<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:黒鉛)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、及び導電剤(アセチレンブラック)0.5gに水を加えて混練し、更に増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)2質量%水溶液を10g加えて混練した。続いてバインダ(電気化学工業社製)50.2質量%水溶液0.6gを加えて負極材層組成物(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5分間真空乾燥させ、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であった。
<Negative electrode production example 1>
-Production of negative electrode A-
Carbon powder (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., MAGD: graphite) 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 was added to and kneaded with 10 g of carbon powder (graphite) and 0.5 g of a conductive agent (acetylene black), and 10 g of a 2% by weight aqueous solution of carboxymethyl cellulose (CMC) was further added and kneaded as a thickener. Subsequently, a binder (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) 50.2 mass% aqueous solution 0.6 g was added to prepare a negative electrode material layer composition (slurry). The negative electrode material layer composition was applied to a Cu foil and vacuum dried at 120 ° C. for 5 minutes to form a negative electrode material layer. This was punched into a round shape with a diameter of 16 mm to obtain a 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.

<負極の製造例2>
−負極Bの作製−
負極活物質として、ソフトカーボン(日立化成工業株式会社製、SMC)を用いた。の炭素粉末は、窒素吸着によるBET比表面積2.7m/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15μm、タップ密度910kg/mであった。
負極Aと同様の作成方法で負極B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であった。
<Negative electrode production example 2>
-Production of negative electrode B-
Soft carbon (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., SMC) was used as the negative electrode active material. The carbon powder of BET has a BET specific surface area of 2.7 m 2 / g by nitrogen adsorption, an average particle size (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation), and a tap density of 910 kg. / M 3 .
Negative electrode B was prepared by the same production method 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.

<負極の製造例3>
−負極Cの作製−
負極活物質として、ハードカーボン(住友ベークライト社製、LVB−1001)を用いた。この炭素粉末は、窒素吸着によるBET比表面積2.9m/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10μm、タップ密度900kg/mであった。
負極Aと同様の作成方法で負極C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であった。
<Negative electrode production example 3>
-Production of negative electrode C-
Hard carbon (Sumitomo Bakelite Co., Ltd., LVB-1001) was used as the negative electrode active material. This carbon powder has a BET specific surface area of 2.9 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 900 kg. / M 3 .
A negative electrode C was prepared in the same manner as the 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.

<負極の製造例4>
−負極Dの作製−
負極活物質として、MAGDとハードカーボンを質量比7:3で混合した。
負極Aと同様の作成方法でMAGDの代わりにMAGDとハードカーボンを質量比7:3で混合したものを10g加えて作成した。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であった。
<Negative electrode production example 4>
-Production of negative electrode D-
As the negative electrode active material, MAGD and hard carbon were mixed at a mass ratio of 7: 3.
It was prepared by adding 10 g of a mixture of MAGD and hard carbon in a mass ratio of 7: 3 instead of MAGD by the same production method as that for 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.

<負極の製造例5>
−負極Eの作製−
負極活物質として、MAGDとハードカーボンを質量比5:5で混合した。負極Aと同様の作成方法でMAGDの代わりにMAGDとハードカーボンを質量比5:5で混合したものを10g加えて作成した。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であった。
<Negative electrode production example 5>
-Production of negative electrode E-
As the negative electrode active material, MAGD and hard carbon were mixed at a mass ratio of 5: 5. It was prepared by adding 10 g of a mixture of MAGD and hard carbon at a mass ratio of 5: 5 instead of MAGD by the same production method as that for 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.

<負極の製造例6>
−負極Fの作製−
負極活物質として、MAGDとハードカーボンを質量比3:7で混合した。負極Aと同様の作成方法でMAGDの代わりにMAGDとハードカーボンを質量比3:7で混合したものを10g加えて作成した。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であった。
なお、上記で得られた正極及び負極の構成は後掲する表2に示した。
<Negative electrode production example 6>
-Production of negative electrode F-
As the negative electrode active material, MAGD and hard carbon were mixed at a mass ratio of 3: 7. In the same production method as that of the negative electrode A, 10 g of a mixture of MAGD and hard carbon in a mass ratio of 3: 7 was added instead of MAGD. 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.
The structures of the positive electrode and the negative electrode obtained above are shown in Table 2 below.

<非水電解液の製造例1>
−非水電解液Aの作製−
ジメチルカーボネート(DMC)とエチレンカーボネート(EC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)を質量比88:10:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
なお、以下ではジメチルカーボネートを「DMC」と、エチレンカーボネートを「EC」と、フルオロエチレンカーボネートを「FEC」とそれぞれ略記する。
<Production Example 1 of Nonaqueous Electrolyte>
−Preparation of non-aqueous electrolyte A−
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), and fluoroethylene carbonate (FEC) were mixed at a mass ratio of 88: 10: 2 was prepared.
In the following, dimethyl carbonate is abbreviated as “DMC”, ethylene carbonate as “EC”, and fluoroethylene carbonate as “FEC”.

<非水電解液の製造例2>
−非水電解液Bの作製−
DMCとEC、FECを質量比96:2:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 2 of Nonaqueous Electrolyte>
−Preparation of non-aqueous electrolyte B−
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC, EC, and FEC were mixed at a mass ratio of 96: 2: 2 was prepared.

<非水電解液の製造例3>
−非水電解液C作製−
DMCとFECを質量比98:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 3 of Nonaqueous Electrolyte>
-Preparation of non-aqueous electrolyte C-
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC and FEC were mixed at a mass ratio of 98: 2 was prepared.

<非水電解液の製造例4>
−非水電解液D作製−
DMCとFECを質量比98:2で混合した溶液に3.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 4 of Nonaqueous Electrolyte>
-Preparation of non-aqueous electrolyte D-
20 mL of an electrolytic solution in which 3.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC and FEC were mixed at a mass ratio of 98: 2 was prepared.

<非水電解液の製造例5>
−非水電解液Eの作製−
DMCとFECを質量比98:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させ、次いでこれにトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(TPFPB、東京化成工業株式会社製、試薬品)を添加してTPFPBの濃度が1質量%である電解液を20mL調製した。
<Production Example 5 of Nonaqueous Electrolyte>
−Preparation of non-aqueous electrolyte E−
2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC and FEC were mixed at a mass ratio of 98: 2, and then tris (pentafluorophenyl) borane (TPFPB, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., reagent product) was added thereto. By adding 20 mL of an electrolyte solution having a concentration of TPFPB of 1% by mass.

<非水電解液の製造例6>
−非水電解液Fの作製−
DMCとFECを質量比98:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させ、次いでこれにトリス(ヘキサフルオソイソプロピル)ボレート(THFIPB、東京化成工業株式会社製、試薬品)THFIPBを添加してTHFIPBの濃度が1質量%である電解液を20mL調製した。
<Production Example 6 of Nonaqueous Electrolyte>
-Preparation of non-aqueous electrolyte F-
2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC and FEC were mixed at a mass ratio of 98: 2, and then tris (hexafluosoisopropyl) borate (THFIPB, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., reagent product) THFIPB was added to prepare 20 mL of an electrolytic solution having a THFIPB concentration of 1% by mass.

<非水電解液の製造例7>
−非水電解液HGの作製−
DMCに2.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 7 of Nonaqueous Electrolyte>
-Production of non-aqueous electrolyte HG-
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in DMC was prepared.

<非水電解液の製造例8>
−非水電解液Hの作製−
DMCとEC、FECを質量比88:10:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 8 of Nonaqueous Electrolyte>
−Preparation of non-aqueous electrolyte H−
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC, EC, and FEC were mixed at a mass ratio of 88: 10: 2 was prepared.

<非水電解液の製造例9>
−非水電解液Iの作製−
DMCとEC、FECを質量比85:13:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Nonaqueous electrolyte production example 9>
−Preparation of non-aqueous electrolyte I−
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC, EC, and FEC were mixed at a mass ratio of 85: 13: 2 was prepared.

<非水電解液の製造例10>
−非水電解液Jの作製−
DMCとEC、FECを質量比78:20:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 10 of Nonaqueous Electrolyte>
−Preparation of non-aqueous electrolyte J−
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC, EC, and FEC were mixed at a mass ratio of 78: 20: 2 was prepared.

<非水電解液の製造例11>
−非水電解液Kの作製−
DMCとEC、FECを質量比65:33:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 11 of Nonaqueous Electrolyte>
−Preparation of non-aqueous electrolyte K−
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in a solution in which DMC, EC, and FEC were mixed at a mass ratio of 65: 33: 2 was prepared.

<非水電解液の製造例12>
−非水電解液Lの作製−
DMCに1.0mol/LのLiPFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 12 of Nonaqueous Electrolyte>
-Preparation of non-aqueous electrolyte L-
20 mL of an electrolytic solution in which 1.0 mol / L LiPF 6 was dissolved in DMC was prepared.

<非水電解液の製造例13>
−非水電解液Mの作製−
DMCとγ−ブチロラクトン(GBL)、FECを質量比88:10:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiBFを溶解させた電解液を20mL調製した。
<Production Example 13 of Nonaqueous Electrolyte>
−Preparation of non-aqueous electrolyte M−
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiBF 4 was dissolved in a solution in which DMC, γ-butyrolactone (GBL), and FEC were mixed at a mass ratio of 88: 10: 2 was prepared.

<非水電解液の製造例14>
−非水電解液Nの作製−
DMCとEC、FECを質量比96:2:2で混合した溶液に2.0mol/LのLiBFを溶解させた電解液を20mL調製した。
上記の非水電解液A〜Nについて、その組成を表1に示す。
<Production Example 14 of Nonaqueous Electrolyte>
−Preparation of non-aqueous electrolyte N−
20 mL of an electrolytic solution in which 2.0 mol / L LiBF 4 was dissolved in a solution in which DMC, EC, and FEC were mixed at a mass ratio of 96: 2: 2 was prepared.
The compositions of the non-aqueous electrolytes A to N are shown in Table 1.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

<セパレータ>
厚み0.38mmのガラス繊維製セパレータ(ADVANTEC社製、GA−100 GLASS FIBER FILTER)を用意した。
<Separator>
A glass fiber separator (manufactured by ADVANTEC, GA-100 GLASS FIBER FILTER) having a thickness of 0.38 mm was prepared.

<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)に前記正極、前記セパレータ、前記負極、及び前記非水電解液を入れ、缶をかしめ装置(宝泉株式会社)でかしめて、非水電解液蓄電素子を作製した。
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
The positive electrode, the separator, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte solution are placed in a coin-type electric storage element manufacturing can (2032 type, manufactured by Hosen Co., Ltd.), and the can is caulked with a caulking device (Hosen Co., Ltd.). A nonaqueous electrolyte storage element was produced.

<正極の容量確認>
−正極Aの容量確認−
コイン缶中に、前記正極A、前記セパレータ、前記非水電解液A、及び対極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、蓄電素子を構成した。この蓄電素子に室温(25℃)において1mA/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、1mA/cmの定電流で3.0Vまで放電して初期充放電を行った。そして、初期充放電後の蓄電素子について、1mA/cmの定電流で5.2Vまで定電流充電を行い、次に、1mA/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2回行い、正極Aの単位面積当りの容量を測定したところ、0.85mAh/cmであった。なお、充放電測定装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)を用いて計測した。
<Verification of positive electrode capacity>
-Positive electrode A capacity check-
In a coin can, lithium (Honjo Metal Co., Ltd., thickness: 200 μm) was placed as the positive electrode A, the separator, the non-aqueous electrolyte A, and the counter electrode to constitute a power storage device. This electricity storage device was charged to a charge end voltage of 5.2 V with a constant current of 1 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 3.0 V at a constant current of 1 mA / cm 2 . Then, the storage element after the initial charge and discharge, a constant current charging at a constant current of 1 mA / cm 2 to 5.2V, then constant current discharge for discharging at a constant current of 1 mA / cm 2 to 3.0V The charge / discharge cycle was performed twice, and the capacity per unit area of the positive electrode A was measured. As a result, it was 0.85 mAh / cm 2 . In addition, it measured using the charging / discharging measuring apparatus (Toyo System Co., Ltd. make, TOSCAT3001).

<負極の容量確認>
−負極Aの容量確認−
コイン缶中に、前記負極A、前記セパレータ、前記非水電解液A、及び対極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、蓄電素子を構成した。この蓄電素子に室温(25℃)において1mA/cmの定電流で充電終止電圧0Vまで充電する。1回目の充電の後、2mA/cmの定電流で1.5Vまで放電して初期充放電を行った。そして、初期充放電後の蓄電素子について、1mA/cmの定電流で0Vまで定電流充電を行い、次に、1mA/cmの定電流で1.5Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを2回行い。負極Aの単位面積当りの容量を測定したところ、3.41mAh/cmであった。なお、充放電測定装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)を用いて計測した。
<Confirmation of negative electrode capacity>
-Capacity check of negative electrode A-
In a coin can, the negative electrode A, the separator, the non-aqueous electrolyte A, and lithium (Honjo Metal Co., Ltd., thickness: 200 μm) were placed as a counter electrode to constitute a power storage device. This power storage element is charged to a charge end voltage of 0 V at a constant current of 1 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 1.5 V at a constant current of 2 mA / cm 2 . Then, the storage element after the initial charge / discharge is charged with a constant current of 1 mA / cm 2 to 0 V, and then discharged with a constant current of 1 mA / cm 2 to 1.5 V for one cycle. And this charge / discharge cycle is performed twice. When the capacity per unit area of the negative electrode A was measured, it was 3.41 mAh / cm 2 . In addition, it measured using the charging / discharging measuring apparatus (Toyo System Co., Ltd. make, TOSCAT3001).

−負極Bの容量確認−
コイン缶中に、前記負極B、前記セパレータ、前記非水電解液A、及び対極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、蓄電素子を構成した。この蓄電素子に室温(25℃)において2mA/cmの定電流で充電終止電圧0Vまで充電する。1回目の充電の後、2mA/cmの定電流で1.5Vまで放電して初期充放電を行った。そして、初期充放電後の蓄電素子について、1mA/cmの定電流で0Vまで定電流充電を行い、次に、1mA/cmの定電流で1.5Vまで放電する定電流放電を1サイクルとし、この充放電サイクルを2回行い。負極Bの単位面積当りの容量を測定したところ、1.87mAh/cmであった。
-Capacity check of negative electrode B-
In a coin can, lithium (Honjo Metal Co., Ltd., thickness: 200 μm) was put as the negative electrode B, the separator, the non-aqueous electrolyte A, and the counter electrode to constitute a power storage device. This power storage element is charged to a charge end voltage of 0 V at a constant current of 2 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 1.5 V at a constant current of 2 mA / cm 2 . Then, the storage element after the initial charge / discharge is charged with a constant current of 1 mA / cm 2 to 0 V, and then discharged with a constant current of 1 mA / cm 2 to 1.5 V for one cycle. And this charge / discharge cycle is performed twice. When the capacity per unit area of the negative electrode B was measured, it was 1.87 mAh / cm 2 .

−負極Cの容量確認−
コイン缶中に、前記負極F、前記セパレータ、前記非水電解液A、及び対極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、蓄電素子を構成し、負極Bと同条件の充放電をおこなった。負極Cの単位面積当りの容量は、1.89mAh/cmであった。
-Capacity check of negative electrode C-
In a coin can, the negative electrode F, the separator, the non-aqueous electrolyte A, and lithium (Honjo Metal Co., Ltd., thickness: 200 μm) are placed as a counter electrode to constitute a storage element, and charge / discharge under the same conditions as the negative electrode B I did it. The capacity per unit area of the negative electrode C was 1.89 mAh / cm 2 .

−負極Dの容量確認−
コイン缶中に、前記負極C、前記セパレータ、前記非水電解液A、及び対極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、蓄電素子を構成し、負極Bと同条件の充放電をおこなった。負極Cの単位面積当りの容量は、2.91mAh/cmであった。
-Capacity check of negative electrode D-
In a coin can, the negative electrode C, the separator, the non-aqueous electrolyte A, and lithium (Honjo Metal Co., Ltd., thickness: 200 μm) are placed as a counter electrode to constitute a storage element, and charge / discharge under the same conditions as the negative electrode B I did it. The capacity per unit area of the negative electrode C was 2.91 mAh / cm 2 .

−負極Eの容量確認−
コイン缶中に、前記負極D、前記セパレータ、前記非水電解液A、及び対極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、蓄電素子を構成し、負極Bと同条件の充放電をおこなった。負極Cの単位面積当りの容量は、2.63mAh/cmであった。
-Capacity check of negative electrode E-
In a coin can, the negative electrode D, the separator, the non-aqueous electrolyte A, and lithium (Honjo Metal Co., Ltd., thickness: 200 μm) are placed as a counter electrode to constitute a storage element, and charge / discharge under the same conditions as the negative electrode B I did it. The capacity per unit area of the negative electrode C was 2.63 mAh / cm 2 .

−負極Fの容量確認−
コイン缶中に、前記負極E、前記セパレータ、前記非水電解液A、及び対極としてリチウム(本庄金属株式会社製、厚み200μm)を入れ、蓄電素子を構成し、負極Bと同条件の充放電をおこなった。負極Cの単位面積当りの容量は、2.31mAh/cmであった。
正極及び負極の構成及び単位面積あたりの容量を下記表2に示す。
-Capacity check of negative electrode F-
In a coin can, the negative electrode E, the separator, the non-aqueous electrolyte A, and lithium (made by Honjo Metal Co., Ltd., thickness: 200 μm) are placed as a counter electrode to constitute a storage element, and charge / discharge under the same conditions as the negative electrode B I did it. The capacity per unit area of the negative electrode C was 2.31 mAh / cm 2 .
The constitution of the positive electrode and the negative electrode and the capacity per unit area are shown in Table 2 below.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

[実施例1]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、前記非水電解液Cを入れ、実施例1の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において1mA/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、1mA/cmの定電流で3.0Vまで放電して初期充放電を行った。そして、初期充放電後の蓄電素子について、1mA/cmの定電流で5.2Vまで定電流充電を行い、次に、1mA/cmの定電流で3.0Vまで放電する定電流放電を1サイクルとした。このサイクルを10回行った。このうち1、10サイクル目の充放電効率を算出した。結果を表1に示す。
ここで、充放電効率は同一サイクルの充電、および放電容量を用い(放電容量/充電容量×100)%、として算出した。なお、充放電測定装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)を用いて計測した。結果を表3に示す。
[Example 1]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, and the non-aqueous electrolyte C were placed in a coin can, and the non-aqueous electrolyte storage element of Example 1 was assembled. The obtained nonaqueous electrolyte storage element was charged to a charge end voltage of 5.2 V at a constant current of 1 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 3.0 V at a constant current of 1 mA / cm 2 . Then, the storage element after the initial charge and discharge, a constant current charging at a constant current of 1 mA / cm 2 to 5.2V, then constant current discharge to discharge with a constant current of 1 mA / cm 2 to 3.0V One cycle was used. This cycle was performed 10 times. Among these, the charge / discharge efficiency of the 1st and 10th cycles was calculated. The results are shown in Table 1.
Here, the charge / discharge efficiency was calculated as (discharge capacity / charge capacity × 100)% using the charge and discharge capacity in the same cycle. In addition, it measured using the charging / discharging measuring apparatus (Toyo System Co., Ltd. make, TOSCAT3001). The results are shown in Table 3.

[比較例1]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、前記非水電解液Hを入れ、比較例1の非水電解液蓄電素子を組み立てた。この素子を実施例1と同様な方法で充放電測定し、1、10目のサイクルの充放電効率を算出した。結果を表3に示す。
実施例1と比較例1との対比により、電解液にFECを加えることで充放電効率が向上することがわかる。
[Comparative Example 1]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, and the non-aqueous electrolyte H were put in a coin can, and the non-aqueous electrolyte storage element of Comparative Example 1 was assembled. This element was subjected to charge / discharge measurement in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge efficiency of the first and tenth cycles was calculated. The results are shown in Table 3.
From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that charging and discharging efficiency is improved by adding FEC to the electrolytic solution.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

[実施例2、3]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、前記非水電解液A,Bを入れ、実施例2及び実施例3の非水電解液蓄電素子を組み立てた。この素子を実施例1と同様な方法で充放電測定し、1回目及び10回目のサイクルの充放電効率を算出した。結果を表4に示す。ECおよびFECを加えることで充放電効率は上昇した。
[Examples 2 and 3]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, and the nonaqueous electrolytes A and B were placed in a coin can, and the nonaqueous electrolyte storage elements of Example 2 and Example 3 were assembled. This element was subjected to charge / discharge measurement in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge efficiency of the first and tenth cycles was calculated. The results are shown in Table 4. Charge / discharge efficiency increased by adding EC and FEC.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

[実施例4〜8]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、前記非水電解液B、H〜Kを入れ、実施例4〜8の非水電解液蓄電素子を組み立てた。
得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において1mA/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、1mA/cmの定電流で3.0Vまで放電して初期充放電を行った。初回の放電容量を表5に示す。ECの割合が増えるにつれて初回放電容量は少なくなった。
[Examples 4 to 8]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, and the non-aqueous electrolytes B and H to K were put in a coin can, and the non-aqueous electrolyte storage elements of Examples 4 to 8 were assembled.
The obtained nonaqueous electrolyte storage element was charged to a charge end voltage of 5.2 V at a constant current of 1 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 3.0 V at a constant current of 1 mA / cm 2 . Table 5 shows the initial discharge capacity. As the proportion of EC increased, the initial discharge capacity decreased.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

実施例1〜8より、電解液にECおよびFECを加えることで充放電効率は上昇し、またECの添加量が多すぎると充放電容量の低下につながることが示された。   From Examples 1 to 8, it was shown that the charge / discharge efficiency was increased by adding EC and FEC to the electrolytic solution, and that the charge / discharge capacity was reduced when the amount of EC added was too large.

[実施例9、10]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、前記非水電解液CおよびEを入れ、実施例9、10の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子について、実得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において1mA/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、1mA/cmの定電流で3.0Vまで放電して初期充放電を行った。結果を表6に示す。電解質濃度が多くなることで充放電容量が上昇することが示された。
[Examples 9 and 10]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, and the nonaqueous electrolytes C and E were placed in a coin can, and the nonaqueous electrolyte storage elements of Examples 9 and 10 were assembled. About the obtained non-aqueous electrolyte storage element, the obtained non-aqueous electrolyte storage element was charged to a final charge voltage of 5.2 V at a constant current of 1 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 3.0 V at a constant current of 1 mA / cm 2 . The results are shown in Table 6. It was shown that the charge / discharge capacity increases as the electrolyte concentration increases.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

[実施例11]
コイン缶中に前記正極A、負極B、セパレータ、非水電解液Cを入れ、実施例11の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして充放電サイクルを10サイクル行った。このうち1、10サイクル後を比較した。結果を表7に示す。
[Example 11]
The positive electrode A, the negative electrode B, the separator, and the nonaqueous electrolyte C were put in a coin can, and the nonaqueous electrolyte storage element of Example 11 was assembled. About the obtained nonaqueous electrolyte solution electrical storage element, it carried out similarly to Example 1, and performed the charging / discharging cycle 10 cycles. Of these, comparisons were made after 1, 10 cycles. The results are shown in Table 7.

[比較例2]
コイン缶中に前記正極A、負極B、セパレータ、前記非水電解液Gを入れ、比較例2の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において実施例11と同様に初期充放電を行った。結果を表7に示す。
[Comparative Example 2]
The positive electrode A, the negative electrode B, the separator, and the nonaqueous electrolyte solution G were put in a coin can, and the nonaqueous electrolyte storage element of Comparative Example 2 was assembled. The obtained nonaqueous electrolyte storage element was subjected to initial charge / discharge in the same manner as in Example 11 at room temperature (25 ° C.). The results are shown in Table 7.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

実施例11及び比較例2に示されるように、負極活物質としてソフトカーボン(SMC)を用いた場合においても、FECを加えることで充放電効率が向上した。   As shown in Example 11 and Comparative Example 2, even when soft carbon (SMC) was used as the negative electrode active material, the charge / discharge efficiency was improved by adding FEC.

[実施例12〜16]
コイン缶中に前記正極A、負極B−F、セパレータ、前記非水電解液Bを入れ、実施例12〜16の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において実施例5と同様に初期充放電を行った。結果を表8に示す。負極として黒鉛(MAGD)とハードカーボン(HC)を混合しても容量は得られた。これらの結果からハードカーボン(HC)、ソフトカーボンを負極に用いることが可能であり、また、ハードカーボン(HC)に黒鉛(MAGD)を混合した電極でも可能なことが示された。
[Examples 12 to 16]
The positive electrode A, the negative electrode BF, the separator, and the nonaqueous electrolyte solution B were placed in a coin can, and the nonaqueous electrolyte storage elements of Examples 12 to 16 were assembled. The obtained nonaqueous electrolyte storage element was subjected to initial charge / discharge in the same manner as in Example 5 at room temperature (25 ° C.). The results are shown in Table 8. The capacity was obtained even when graphite (MAGD) and hard carbon (HC) were mixed as the negative electrode. From these results, it was shown that hard carbon (HC) and soft carbon can be used for the negative electrode, and that an electrode in which hard carbon (HC) is mixed with graphite (MAGD) is also possible.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

[実施例17、18]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、前記非水電解液BおよびMを入れ、実施例17、18の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子について、得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において1mA/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、1mA/cmの定電流で3.0Vまで放電して初期充放電を行った。結果を表に示す。環状カーボネートに代えて環状エステルのGBLを用いてもECを含む電解液とほぼ同等な容量を得ることができた。
[Examples 17 and 18]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, and the nonaqueous electrolyte solutions B and M were put in a coin can, and the nonaqueous electrolyte storage elements of Examples 17 and 18 were assembled. About the obtained non-aqueous electrolyte storage element, the obtained non-aqueous electrolyte storage element was charged to a final charge voltage of 5.2 V at a constant current of 1 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 3.0 V at a constant current of 1 mA / cm 2 . The results are shown in the table. Even when the cyclic ester GBL was used instead of the cyclic carbonate, a capacity almost equivalent to that of the electrolytic solution containing EC could be obtained.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

[実施例19、20]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、前記非水電解液BおよびQNを入れ、実施例19、20の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子について、実得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において1mA/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、1mA/cmの定電流で3.0Vまで放電して初期充放電を行った。結果を表に示す。電解質にLiBFを用いてもLiPFとほぼ同等な容量を得ることができた。
[Examples 19 and 20]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, the nonaqueous electrolyte B and QN were put in a coin can, and the nonaqueous electrolyte storage elements of Examples 19 and 20 were assembled. About the obtained non-aqueous electrolyte storage element, the obtained non-aqueous electrolyte storage element was charged to a final charge voltage of 5.2 V at a constant current of 1 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.). After the first charge, initial charge / discharge was performed by discharging to 3.0 V at a constant current of 1 mA / cm 2 . The results are shown in the table. Even when LiBF 4 was used as the electrolyte, a capacity almost equivalent to LiPF 6 could be obtained.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

[実施例21]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、非水電解液Eを入れ、実施例の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして充放電サイクルを100サイクル行った。図1は各サイクルの放電容量をプロットした図である。TPFEPB添加することによりサイクル特性が向上した。
[Example 21]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, and the non-aqueous electrolyte E were put in a coin can, and the non-aqueous electrolyte storage element of the example was assembled. About the obtained nonaqueous electrolyte solution electrical storage element, it carried out similarly to Example 1, and performed the charging / discharging cycle 100 cycles. FIG. 1 is a graph plotting the discharge capacity of each cycle. The cycle characteristics were improved by adding TPFEPB.

[実施例22]
コイン缶中に前記正極A、負極A、セパレータ、非水電解液Fを入れ、実施例の非水電解液蓄電素子を組み立てた。得られた非水電解液蓄電素子について、実施例1と同様にして充放電サイクルを100サイクル行った。図2は各サイクルの放電容量をプロットした図である。THFIPB添加することによりサイクル特性が向上した。
[Example 22]
The positive electrode A, the negative electrode A, the separator, and the non-aqueous electrolyte F were put in a coin can, and the non-aqueous electrolyte storage element of the example was assembled. About the obtained nonaqueous electrolyte solution electrical storage element, it carried out similarly to Example 1, and performed the charging / discharging cycle 100 cycles. FIG. 2 is a plot of the discharge capacity of each cycle. By adding THFIPB, cycle characteristics were improved.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

本実施例、比較例の非水電解液蓄電池における非水電解液、電極、充放電特性の詳細を表12に示す。   Table 12 shows details of the nonaqueous electrolyte solution, electrodes, and charge / discharge characteristics in the nonaqueous electrolyte storage batteries of this example and the comparative example.

Figure 2016058252
Figure 2016058252

特開2003−86245号公報JP 2003-86245 A 特開2013−55285号公報JP2013-55285A 特開2009−206071号公報JP 2009-206071 A 特開2006−286926号公報JP 2006-286926 A 特許第4503209号公報Japanese Patent No. 4503209 特許第4527605号公報Japanese Patent No. 4527605

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

Claims (10)

アニオンを挿入乃至脱離可能な正極活物質を含む正極と、カチオンを挿入乃至脱離可能な負極活物質を含む負極と、非水溶媒に電解質塩が溶解されてなる非水電解液とを備えた非水電解液蓄電素子であって、
前記非水溶媒は、非水溶媒全量に対して鎖状カーボネートを85.0−99.9質量%及び環状カーボネートを0.1−15.0質量%含み、
前記環状カーボネートは少なくともフッ素化環状カーボネートを含み、
前記非水電解液中の電解質塩の濃度が2mol/L以上である
ことを特徴とする非水電解液蓄電素子。
A positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or desorbing anions, a negative electrode including a negative electrode active material capable of inserting or desorbing cations, and a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent. Non-aqueous electrolyte storage element,
The non-aqueous solvent contains 85.0-99.9% by weight of chain carbonate and 0.1-15.0% by weight of cyclic carbonate with respect to the total amount of the non-aqueous solvent,
The cyclic carbonate includes at least a fluorinated cyclic carbonate,
The concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is 2 mol / L or more.
前記非水溶媒におけるフッ素化環状カーボネートの含有割合が0.1−10.0質量%であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein a content ratio of the fluorinated cyclic carbonate in the nonaqueous solvent is 0.1 to 10.0% by mass. 前記鎖状カーボネートがジメチルカーボネート(DMC)を90質量%以上含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the chain carbonate contains 90% by mass or more of dimethyl carbonate (DMC). 前記非水電解液中の電解質塩の濃度が3mol/L以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolyte is 3 mol / L or more. 前記非水電解液がハロゲン原子を含むアニオンを化学的に結合可能な化合物を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte includes a compound capable of chemically binding an anion containing a halogen atom. 前記ハロゲン原子を含むアニオンを化学的に結合可能な化合物が、トリス(テトラフルオロフェニル)ボレート(TPFPB)及び/またはトリス(ヘキサフルオロイソプロピル)ボレート(THFIPB)であることを特徴とする請求項5に記載の非水電解液蓄電素子。   6. The compound capable of chemically binding an anion containing a halogen atom is tris (tetrafluorophenyl) borate (TPFPB) and / or tris (hexafluoroisopropyl) borate (THFIPB). The nonaqueous electrolyte storage element described. 前記負極活物質が少なくともハードカーボン又はソフトカーボンを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the negative electrode active material contains at least hard carbon or soft carbon. 前記正極活物質と前記負極活物質との容量比が1:1.5−1:4であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The capacity ratio of the said positive electrode active material and the said negative electrode active material is 1: 1.5-1: 4, The nonaqueous electrolyte storage element in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 充放電時の最高電圧が4.5V以上6.0V以下である請求項1〜8のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to any one of claims 1 to 8, wherein a maximum voltage during charging and discharging is 4.5 V or more and 6.0 V or less. 請求項1〜9のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子からなり、電解質塩がリチウム塩であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery comprising the nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the electrolyte salt is a lithium salt.
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