JP2016167403A - Nonaqueous electrolyte power storage element - Google Patents

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宗平 武下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte power storage element, high in discharge capacity and excellent in cycle characteristics and rapid charge/discharge characteristics.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte power storage element includes: a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting/desorbing anions; a negative electrode including a negative electrode active material; and a nonaqueous electrolyte. In the nonaqueous electrolyte power storage element, the positive electrode contains a conductive polymer.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、非水電解液蓄電素子に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte storage element.

近年、携帯機器の小型化、高性能化に伴い高いエネルギー密度を持つ非水電解液蓄電素子の特性が向上し、普及している。また、より大容量で安全性に優れた非水電解液蓄電素子の開発も進められ、電気自動車等への搭載も始まっている。   In recent years, with the miniaturization and high performance of portable devices, the characteristics of non-aqueous electrolyte storage elements having a high energy density have been improved and become widespread. In addition, the development of non-aqueous electrolyte storage elements with higher capacity and superior safety has been promoted, and installation in electric vehicles and the like has begun.

このため、エネルギー密度が高く、高速充放電に適した蓄電素子として、導電性ポリマー、炭素材料等を正極に用い、炭素等の負極と、非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる非水電解液とからなり、充電時には非水電解液中のアニオンが正極へ、カチオンが負極へ挿入し、放電時には正極及び負極に挿入されたアニオン、並びにカチオンが電解液中へ脱離することにより充放電が行われる、いわゆるデュアルインターカレーションタイプの非水電解液蓄電素子の実用化が期待されている。   For this reason, non-aqueous electrolysis in which a conductive polymer, a carbon material or the like is used as a positive electrode as a power storage element having high energy density and suitable for high-speed charge / discharge, and a lithium salt is dissolved in a negative electrode such as carbon and a non-aqueous solvent During charging, the anion in the non-aqueous electrolyte is inserted into the positive electrode and the cation is inserted into the negative electrode, and during discharging, the anion and cation inserted into the positive electrode and the negative electrode are desorbed into the electrolytic solution to charge and discharge. The so-called dual intercalation type non-aqueous electrolyte storage element is expected to be put to practical use.

前記デュアルインターカレーションタイプの蓄電素子は、動作電圧範囲が2.5V〜5.4V程度であり、最高電圧がリチウムイオン二次電池の4.2Vより1V程度高い。このような高い動作電圧範囲でも、電極部材は安定に存在することが求められる。特にバインダは活物質同士をつなぎ合わせることで、電極を安定的に存在させるために重要な役割を持つ。更に、充放電に伴う活物質の膨潤収縮に追従させるためには、バインダの存在は必須である。
一方、電極は、蓄えた電気を損失なく、速やかに移動させるために、電気抵抗が低いことが求められるが、一般的な二次電池に添加されているバインダは、電気伝導性が低く、高抵抗なものが多い。電気伝導性の低いバインダを添加すると電極の電気抵抗も高くなるため電子又はイオンの移動の障害(妨げ)になっており、急速充放電を行った際、十分に性能を発揮できていない。そのため、できる限りバインダ量を減らすとともに、バインダそのものの導電性を向上させる必要がある。
The dual intercalation type power storage element has an operating voltage range of about 2.5 V to 5.4 V, and the maximum voltage is about 1 V higher than 4.2 V of the lithium ion secondary battery. Even in such a high operating voltage range, the electrode member is required to exist stably. In particular, the binder plays an important role in connecting the active materials to make the electrode exist stably. Furthermore, the presence of a binder is essential in order to follow the swelling and shrinkage of the active material accompanying charging and discharging.
On the other hand, the electrode is required to have low electrical resistance in order to move the stored electricity quickly without loss, but the binder added to a general secondary battery has low electrical conductivity and high electrical conductivity. There are many resistances. If a binder with low electrical conductivity is added, the electrical resistance of the electrode is increased, which hinders (impedes) the movement of electrons or ions, and when rapid charging / discharging is performed, the performance cannot be sufficiently exhibited. Therefore, it is necessary to reduce the amount of the binder as much as possible and improve the conductivity of the binder itself.

そこで、電気伝導性を有し、高電圧範囲においても耐性を持つ、導電性ポリマーをバインダに組み入れることができれば、従来のバインダでは得られない電池特性を得ることができる可能性がある。例えば、リチウムイオン二次電池用負極膜のバインダとして、導電性ポリマーであるポリアニリンスルフォン酸を用いる技術が提案されている(特許文献1参照)。   Therefore, if a conductive polymer having electrical conductivity and resistance even in a high voltage range can be incorporated into the binder, battery characteristics that cannot be obtained with a conventional binder may be obtained. For example, a technique using polyaniline sulfonic acid, which is a conductive polymer, as a binder for a negative electrode film for a lithium ion secondary battery has been proposed (see Patent Document 1).

しかしながら、従来のリチウムイオン二次電池はアニオンに比べてイオン半径の小さいLiイオンのみの正極及び負極へのインターカレーションであり、アニオンインターカレーションを伴う電極に比べて膨潤収縮が小さく、使用電圧範囲も低い。そのため、蓄電素子特性を向上させる効果として、54サイクル目における容量維持率の増加は確認できるものの、蓄電素子自体の劣化を抑制する効果は十分に得られていないという課題がある。
そこで、本発明は、高放電容量であり、サイクル特性及び急速充放電特性に優れた非水電解液蓄電素子を提供することを目的とする。
However, the conventional lithium ion secondary battery is an intercalation to the positive electrode and the negative electrode of only Li ions having a small ion radius compared to the anion, and the swelling shrinkage is small compared to the electrode accompanied with the anion intercalation. The range is also low. Therefore, as an effect of improving the storage element characteristics, although an increase in the capacity retention rate at the 54th cycle can be confirmed, there is a problem that an effect of suppressing deterioration of the storage element itself is not sufficiently obtained.
Therefore, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte storage element having a high discharge capacity and excellent cycle characteristics and rapid charge / discharge characteristics.

前記課題を解決するための手段としての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、負極活物質を含む負極と、非水電解液とを有する非水電解液蓄電素子であって、
前記正極が、導電性ポリマーを含有する。
The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention as a means for solving the above problems includes a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or removing anions, a negative electrode including a negative electrode active material, a nonaqueous electrolyte, A non-aqueous electrolyte storage element comprising:
The positive electrode contains a conductive polymer.

本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、高放電容量であり、サイクル特性及び急速充放電特性に優れた非水電解液蓄電素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the said various problems in the past can be solved, and the non-aqueous-electrolyte electrical storage element which is high discharge capacity and excellent in cycling characteristics and rapid charge / discharge characteristics can be provided.

図1は、実施例11、12及び比較例2における(I)の基準電流値での放電容量と放電電流値、充電電流値を高くした場合に、(II)、(IV)、(VI)、(VIII)の放電容量の値をプロットした図である。FIG. 1 shows (II), (IV), (VI) when the discharge capacity, discharge current value, and charge current value at the reference current value (I) in Examples 11 and 12 and Comparative Example 2 were increased. , (VIII) discharge capacity values are plotted. 図2は、本発明の非水電解液蓄電素子の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention.

(非水電解液蓄電素子)
本発明の非水電解液蓄電素子は、正極と、負極と、非水電解液とを有してなり、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
(Non-aqueous electrolyte storage element)
The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, and further includes other members as necessary.

<正極>
前記正極は、正極蓄電物質(正極活物質等)及び導電性ポリマー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及び導電性ポリマーを含有する正極材を備えた正極などが挙げられる。
前記正極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode is not particularly limited as long as it contains a positive electrode storage material (positive electrode active material or the like) and a conductive polymer, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a positive electrode active material and a positive electrode current collector Examples include a positive electrode provided with a positive electrode material containing a conductive polymer.
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−
前記正極材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極活物質及び導電性ポリマーを含み、更に必要に応じて導電助剤、バインダ、増粘剤などを含んでなる。
-Positive electrode material-
The positive electrode material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.For example, the positive electrode material includes a positive electrode active material and a conductive polymer, and further includes a conductive additive, a binder, a thickener, and the like as necessary. Comprising.

−−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、炭素質材料などが挙げられる。
前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。
--- 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.
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.

−−導電性ポリマー−−
前記導電性ポリマーは、電気伝導性を付与する以外にバインダとしての役割も果たし、バインダとして、導電性ポリマーの1種を単独で用いてもよく、後述するバインダと組み合わせて2種以上を併用することもできる。
前記導電性ポリマーとしては、例えば、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン又はこれらの誘導体などが挙げられる。これらの中でも、導電率が100S/cm以上のものが好ましく、ポリピロール、ポリアニリンスルフォン酸、及びポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)がより好ましく、PEDOTが特に好ましい。前記PEDOTは高い導電性を有し、その他の導電性ポリマーを使用した場合に比べて、電極のインピーダンスを低減させることができる。
前記PEDOT単体では溶媒に対する溶解性が非常低いため、前記PEDOTとポリ(4−スチレンスルホン酸)(PSS)との混合物(PEDOT/PSS)が好ましい。
前記導電性ポリマーの含有量は、前記正極から正極集電体を除いた正極材全量に対して、0.1質量%〜10質量%が好ましく、0.3質量%〜3質量%がより好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満であると、正極活物質間及び正極活物質と正極集電体の間の結着力が低下することがあり、10質量%を超えると、容量の低下及びインピーダンス増加による高電流特性の劣化を招くことがある。また、バインダと正極活物質及び水から構成される塗料の正極集電体への塗工性も低下することがある。
--Conductive polymer--
The conductive polymer plays a role as a binder in addition to imparting electrical conductivity, and one type of conductive polymer may be used alone as the binder, or two or more types are used in combination with a binder described later. You can also
Examples of the conductive polymer include polypyrrole, polyaniline, polythiophene, and derivatives thereof. Among these, those having an electrical conductivity of 100 S / cm or more are preferable, polypyrrole, polyaniline sulfonic acid, and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) are more preferable, and PEDOT is particularly preferable. The PEDOT has high conductivity and can reduce the impedance of the electrode as compared with the case where other conductive polymers are used.
Since the PEDOT alone has very low solubility in a solvent, a mixture (PEDOT / PSS) of the PEDOT and poly (4-styrenesulfonic acid) (PSS) is preferable.
The content of the conductive polymer is preferably 0.1% by mass to 10% by mass and more preferably 0.3% by mass to 3% by mass with respect to the total amount of the positive electrode material excluding the positive electrode current collector from the positive electrode. . When the content is less than 0.1% by mass, the binding force between the positive electrode active materials and between the positive electrode active material and the positive electrode current collector may decrease, and when the content exceeds 10% by mass, the capacity decreases. In addition, the high current characteristics may be deteriorated due to an increase in impedance. Moreover, the applicability | paintability to the positive electrode electrical power collector of the coating material comprised from a binder, a positive electrode active material, and water may also fall.

−−バインダ及び増粘剤−−
前記バインダ及び増粘剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液、印加される電位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、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、アクリレート系ラテックス、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、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、アルギン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼインなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、アクリレート系ラテックス、カルボキシメチルセルロース(CMC)が好ましい。
--Binder and thickener--
The binder and thickener are not particularly limited as long as they are materials that are stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. Fluorine binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, acrylate latex, carboxymethylcellulose (CMC) , Methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, alginic acid, oxidized starch, phosphoric acid starch, casein and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, fluorine-based binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), acrylate latex, and carboxymethyl cellulose (CMC) are preferable.

−−導電助剤−−
前記導電助剤としては、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、カーボンナノチューブ等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--Conductive aid--
Examples of the conductive aid include metal materials such as copper and aluminum, and carbonaceous materials such as carbon black, acetylene black, and carbon nanotubes. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−正極集電体−
前記正極集電体の材質、形状、大きさ、構造としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記正極集電体の材質としては、導電性材料で形成されたもので、印加される電位に対して安定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、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 formed of a conductive material and is not particularly limited as long as it is stable with respect to the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include steel, nickel, aluminum, titanium, and tantalum. 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、前記正極活物質及び前記導電性ポリマーに、必要に応じて前記バインダ、前記増粘剤、前記導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした正極材を、前記正極集電体上に塗布し、乾燥することにより製造することができる。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水系溶媒、有機系溶媒などが挙げられる。前記水系溶媒としては、例えば、水、アルコールなどが挙げられる。前記有機系溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、トルエンなどが挙げられる。
なお、前記正極活物質をそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたりすることもできる。
-Method for producing positive electrode-
The positive electrode comprises a positive electrode material formed into a slurry by adding the binder, the thickener, the conductive agent, a solvent, and the like to the positive electrode active material and the conductive polymer as necessary on the positive electrode current collector. It can manufacture by apply | coating to and drying.
There is no restriction | limiting in particular as said solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, an aqueous solvent, an organic solvent, etc. are mentioned. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and toluene.
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、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、リチウム金属箔、負極集電体上に負極活物質を有する負極材を備えた負極などが挙げられる。
前記負極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状、金属箔状などが挙げられる。
前記負極は、導電性ポリマーを含有することが好ましい。前記導電性ポリマーとしては、前記正極と同様のものを用いることができる。前記負極が導電性ポリマーを含有し、前記正極及び前記負極がいずれも導電性ポリマーを含有すると、サイクル寿命が大幅に向上する。
<Negative electrode>
There is no restriction | limiting in particular in the said negative electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, the negative electrode provided with the negative electrode material which has a negative electrode active material on a lithium metal foil and a negative electrode collector, etc. are mentioned.
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, metal foil shape, etc. are mentioned.
The negative electrode preferably contains a conductive polymer. As the conductive polymer, the same polymer as the positive electrode can be used. When the negative electrode contains a conductive polymer and the positive electrode and the negative electrode both contain a conductive polymer, the cycle life is greatly improved.

−負極材−
前記負極材としては、負極蓄電物質(負極活物質等)を少なくとも含み、更に必要に応じて導電助剤、バインダ、増粘剤などを含んでなる。
-Negative electrode material-
The negative electrode material includes at least a negative electrode storage material (negative electrode active material or the like), and further includes a conductive additive, a binder, a thickener, and the like as necessary.

−−負極活物質−−
前記負極活物質としては、金属リチウム及びリチウムイオンの少なくともいずれかを吸蔵乃至放出可能な物質であれば特に制限はなく、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、チタン酸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。前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛が特に好ましい。
--- Negative electrode active material-
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a substance that can occlude or release at least one of metallic lithium and lithium ions, and specifically, a lithium such as carbonaceous material, antimony tin oxide, and silicon monoxide. Metal oxide that can occlude and release, metal such as aluminum, tin, silicon, and zinc or metal alloy that can be alloyed with lithium, metal that can be alloyed with lithium, and an alloy compound containing lithium and a composite alloy compound of lithium And lithium metal nitride such as cobalt lithium nitride and lithium titanate. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. 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 and natural graphite are particularly preferable.

−−バインダ及び増粘剤−−
前記バインダ及び増粘剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液、印加される電位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、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、アクリレート系ラテックス、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、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、アルギン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼインなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)が好ましい。
--Binder and thickener--
The binder and thickener are not particularly limited as long as they are materials that are stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. Fluorine binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, acrylate latex, carboxymethylcellulose (CMC) , Methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, alginic acid, oxidized starch, phosphoric acid starch, casein and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, fluorine-based binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) are preferable.

−−導電助剤−−
前記導電助剤としては、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、カーボンナノチューブ等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--Conductive aid--
Examples of the conductive aid include metal materials such as copper and aluminum, and carbonaceous materials such as carbon black, acetylene black, and carbon nanotubes. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

−負極集電体−
前記負極集電体の材質、形状、大きさ、構造としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記負極集電体の材質としては、導電性材料で形成されたもので、印加される電位に対して安定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、アルミニウムが特に好ましい。
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 formed of a conductive material and is not particularly limited as long as it is stable with respect to the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include steel, nickel, aluminum, and copper. Among these, stainless steel, copper, and aluminum 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及び前記増粘剤、前記導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした負極材を、前記負極集電体上に塗布し、乾燥することにより製造することができる。前記溶媒としては、前記正極の作製方法と同様の溶媒を用いることができる。
また、前記負極活物質に前記バインダ及び前記増粘剤、前記導電剤等を加えたものをそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたり、蒸着、スパッタ、メッキ等の手法で前記負極集電体上に前記負極活物質の薄膜を形成することもできる。
-Negative electrode manufacturing method-
The negative electrode is prepared by applying a negative electrode material in the form of a slurry by adding the binder, the thickener, the conductive agent, a solvent and the like to the negative electrode active material as necessary, and drying the negative electrode current collector. Can be manufactured. As the solvent, the same solvent as that for the positive electrode can be used.
In addition, the negative electrode active material added with the binder, the thickener, the conductive agent, and the like is roll-formed as it is to form a sheet electrode, a pellet electrode by compression molding, vapor deposition, sputtering, plating, etc. A thin film of the negative electrode active material may be formed on the negative electrode current collector.

<非水電解液>
前記非水電解液は、非水溶媒に電解質塩を溶解してなる電解液である。
前記非水溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、非プロトン性有機溶媒などが挙げられる。
前記非プロトン性有機溶媒としては、例えば、鎖状カーボネート、環状カーボネート等のカーボネート系有機溶媒が用いられ、低粘度な溶媒が好ましい。これらの中でも、電解質塩の溶解力が高い点から、鎖状カーボネートが好ましい。
前記鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(EMC)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。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte is an electrolyte obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent.
There is no restriction | limiting in particular as said non-aqueous solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, an aprotic organic solvent etc. are mentioned.
Examples of the aprotic organic solvent include carbonate-based organic solvents such as chain carbonates and cyclic carbonates, and low viscosity solvents are preferable. Among these, a chain carbonate is preferable from the viewpoint that the electrolyte salt has a high dissolving power.
Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl ethyl carbonate (EMC). Among these, dimethyl carbonate (DMC) is preferable.

前記DMCの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記非水溶媒に対して70質量%以上が好ましく、83質量%以上がより好ましい。前記DMCの含有量が、70質量%未満であると、残りの溶媒は誘電率が高い環状物質(環状カーボネートや環状エステル等)である場合には、誘電率が高い環状物質の量が増えるため、3M以上の高濃度の非水電解液を作製したときに粘度が高くなりすぎ、非水電解液の電極へのしみ込みや、イオン拡散の点で不具合を生じることがある。   The content of the DMC is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 70% by mass or more and more preferably 83% by mass or more with respect to the non-aqueous solvent. If the content of the DMC is less than 70% by mass, the amount of the cyclic substance having a high dielectric constant increases when the remaining solvent is a cyclic substance (cyclic carbonate, cyclic ester, etc.) having a high dielectric constant. When a non-aqueous electrolyte solution having a high concentration of 3M or more is produced, the viscosity becomes too high, which may cause problems in terms of penetration of the non-aqueous electrolyte solution into the electrode and ion diffusion.

前記環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)などが挙げられる。
前記環状カーボネートとしてエチレンカーボネート(EC)と、前記鎖状カーボネートとしてジメチルカーボネート(DMC)とを組み合わせた混合溶媒を用いる場合には、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合割合は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), and fluoroethylene carbonate (FEC).
When a mixed solvent combining ethylene carbonate (EC) as the cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) as the chain carbonate is used, the mixing ratio of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) is particularly There is no restriction | limiting, According to the objective, it can select suitably.

なお、前記非水溶媒としては、必要に応じて、環状エステル、鎖状エステル等のエステル系有機溶媒、環状エーテル、鎖状エーテル等のエーテル系有機溶媒などを用いることができる。
前記環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン(γBL)、2−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどが挙げられる。
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。
As the non-aqueous solvent, an ester organic solvent such as a cyclic ester or a chain ester, an ether organic solvent such as a cyclic ether or a chain ether, or the like can be used as necessary.
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.) and the like. Can be 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、リチウム塩が好ましい。
前記リチウム塩としては、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、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、六弗化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)、リチウムビスパーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CSO)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。
前記電解質塩の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、容量と出力の両立の点から、前記非水溶媒中に、0.5mol/L〜6mol/Lが好ましく、2mol/L〜4mol/Lがより好ましい。
<Electrolyte salt>
The electrolyte salt is preferably a lithium salt.
The lithium salt is not particularly limited as long as it is dissolved in a non-aqueous solvent and exhibits high ionic conductivity, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) Lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), lithium borofluoride (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistri Fluoromethylsulfonylimide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), lithium bisperfluoroethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), and the like can be given. 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.
There is no restriction | limiting in particular as a density | concentration of the said electrolyte salt, Although it can select suitably according to the objective, From the point of coexistence of a capacity | capacitance and an output, 0.5 mol / L-6 mol / L in the said non-aqueous solvent. Is preferable, and 2 mol / L to 4 mol / L is more preferable.

<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ブロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、マイクロポア膜などが挙げられる。これらの中でも、電解液保持の観点から、気孔率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、気孔率が高い不織布系の方が好ましい。
前記セパレータの平均厚みは、短絡防止及び電解液保持の観点から、20μm以上が好ましい。
前記セパレータの大きさとしては、非水電解液蓄電素子に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記セパレータの構造は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
<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, a shape, a magnitude | size, and a structure of the said separator, 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 membrane, polyolefin nonwoven fabric such as polypropylene melt blown nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, glass fiber nonwoven fabric, and micropore membrane. Can be mentioned. Among these, those having a porosity of 50% or more are preferable from the viewpoint of electrolyte solution retention.
As the shape of the separator, a non-woven fabric system having a higher porosity is more preferable than a thin film type having micropores.
The average thickness of the separator is preferably 20 μm or more from the viewpoint of short circuit prevention and electrolyte solution retention.
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.
The separator may have a single layer structure or a laminated structure.

<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.

ここで、図2は、本発明の非水電解液蓄電素子の一例を示す概略図である。この非水電解液蓄電素子10は、外装缶4内に、アニオンを可逆的に蓄積乃至放出可能な正極活物質を含む正極1と、負極活物質を含む負極2と、正極1と負極2の間にセパレータ3とを収容してなり、これら正極1、負極2、及びセパレータ3は、非水溶媒に電解質塩を溶解してなる非水電解液(不図示)に浸っている。なお、5は負極引き出し線、6は正極引き出し線である。   Here, FIG. 2 is a schematic view showing an example of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention. The non-aqueous electrolyte storage element 10 includes a positive electrode 1 including a positive electrode active material capable of reversibly storing or releasing anions in an outer can 4, a negative electrode 2 including a negative electrode active material, and a positive electrode 1 and a negative electrode 2. The separator 3 is accommodated therebetween, and the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3 are immersed in a non-aqueous electrolyte solution (not shown) formed by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent. In addition, 5 is a negative electrode lead wire and 6 is a positive electrode lead wire.

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、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。   There is no restriction | limiting in particular about the shape of the nonaqueous electrolyte electrical storage element of this invention, According to the use, it can select suitably from various shapes employ | adopted generally. Examples of the shape include 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.

本発明の非水電解液蓄電素子としては、例えば、非水電解液二次電池、非水電解液キャパシタ、などが挙げられる。
前記非水電解液蓄電素子の用途としては、特に制限はなく、各種用途に用いることができ、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、などが挙げられる。
Examples of the non-aqueous electrolyte storage element of the present invention include a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte capacitor.
The use of the non-aqueous electrolyte storage element is not particularly limited and can be used for various purposes. For example, a notebook computer, a pen input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a mobile phone, a mobile fax, a portable 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 machine, Clocks, strobes, cameras, 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。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<非水電解液蓄電素子の作製>
−電極の作製−
正極活物質として炭素粉末(TIMCAL社製、KS−6)、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状、電気化学工業株式会社製)、増粘剤としてカルボキシルメチルセルロース(ダイセル2200、ダイセル化学工業株式会社製)、バインダとしてアクリレート系ラテックス(TRD202A、JSR株式会社製)、及び導電性ポリマーとしてPEDOT・PSS(Clevios(登録商標)、PH500、エイチ・シー・スタルク株式会社製)を、各々、固形分の質量比率で、87.2質量%:6.6質量%:3.3質量%:2.2質量%:0.7質量%になるように混合し、水を加えて適切な粘度に調整したスラリーを、厚み20μmのアルミニウム箔にドクターブレードを用いて片面に塗布した。乾燥後の目付け量(塗工された正極中の炭素活物質粉末の質量)の平均は20mg/cmであった。これを直径16mmに打ち抜いて正極とした。
なお、負極には直径16mmのリチウム金属箔を用いた。
Example 1
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
-Production of electrodes-
Carbon powder (manufactured by TIMCAL, KS-6) as a positive electrode active material, acetylene black (denka black powder, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive additive, and carboxyl methyl cellulose (Daicel 2200, Daicel Chemical Industries, Ltd.) as a thickener Company), acrylate latex (TRD202A, manufactured by JSR Corporation) as a binder, and PEDOT / PSS (Clevios (registered trademark), PH500, manufactured by H.C. The mass ratio is 87.2% by mass: 6.6% by mass: 3.3% by mass: 2.2% by mass: 0.7% by mass, and water is added to adjust the viscosity appropriately. The resulting slurry was applied to one side of a 20 μm thick aluminum foil using a doctor blade. The average weight per unit area (mass of carbon active material powder in the coated positive electrode) after drying was 20 mg / cm 2 . This was punched out to a diameter of 16 mm to obtain a positive electrode.
A lithium metal foil having a diameter of 16 mm was used for the negative electrode.

−セパレータ−
セパレータは、ガラス濾紙(GA100、ADVANTEC社製)を直径16mmに打ち抜いたものを2枚用意した。
-Separator-
Two separators prepared by punching glass filter paper (GA100, manufactured by ADVANTEC) to a diameter of 16 mm were prepared.

−非水電解液−
非水電解液としては2mol/LのLiPFのジメチルカーボネート(DMC)溶液(キシダ化学株式会社製)を用いた。
-Non-aqueous electrolyte-
As the non-aqueous electrolyte, a 2 mol / L LiPF 6 dimethyl carbonate (DMC) solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was used.

−蓄電素子の作製−
前記正極及び前記セパレータを150℃で4時間真空乾燥後、乾燥アルゴングローブボックス中で、2032型コイン蓄電素子を組み立てた。
前記コインセルに、前記非水電解液を充填して、蓄電素子を作製した。
得られた蓄電素子について、以下のようにして、充放電試験を行った。
-Production of electricity storage elements-
The positive electrode and the separator were vacuum-dried at 150 ° C. for 4 hours, and then a 2032 type coin power storage device was assembled in a dry argon glove box.
The coin cell was filled with the non-aqueous electrolyte to produce a power storage device.
About the obtained electrical storage element, the charging / discharging test was done as follows.

<充放電試験>
作製した蓄電素子を25℃の恒温槽中に保持し、以下のような条件で充放電試験を実施した。
充放電試験には1024B−7V0.1A−4(エレクトロフィールド社製)の自動電池評価装置を使用した。基準電流値を2.0mAとし、充電終止電圧5.2Vまで充電した。1回目の充電の後、3.0Vまで放電した。充電と放電、放電と充電の間には5分間の休止を入れ、この充放電を繰り返した。また、全て充電はカットオフ電圧5.2Vで定電流、放電はカットオフ電圧3.0Vとし、放電と充電の間には5分間の休止を入れた。この充電を1回目の放電容量より容量が20%以上低下するまで繰り返した。
10サイクル目の放電容量と、1サイクル目の放電容量を100%とした時、放電容量維持率が80%以下になった時点のサイクル数を求めた。結果を表1に示した。
<Charge / discharge test>
The produced electrical storage element was hold | maintained in the 25 degreeC thermostat, and the charging / discharging test was implemented on the following conditions.
For the charge / discharge test, an automatic battery evaluation device of 1024B-7V0.1A-4 (manufactured by Electrofield) was used. The reference current value was set to 2.0 mA, and the battery was charged to a charge end voltage of 5.2V. After the first charge, the battery was discharged to 3.0V. Between charging and discharging, and between discharging and charging, a pause of 5 minutes was put, and this charging and discharging was repeated. In addition, all the charging was performed at a constant current with a cutoff voltage of 5.2 V, the discharging was performed at a cutoff voltage of 3.0 V, and a pause of 5 minutes was inserted between the discharging and charging. This charging was repeated until the capacity decreased by 20% or more from the first discharge capacity.
When the discharge capacity at the 10th cycle and the discharge capacity at the 1st cycle were taken as 100%, the number of cycles when the discharge capacity retention rate became 80% or less was determined. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、前記バインダ、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、87.2質量%:6.6質量%:3.3質量%:2.6質量%:0.3質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
(Example 2)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, the binder, and the conductive polymer are each in a mass ratio of solid content of 87.2% by mass: 6.6% by mass: 3.3% by mass: 2.6% by mass: 0.3% by mass The electrodes and the electricity storage device were prepared in the same manner as in Example 1 except that water was added to prepare a slurry. The charge / discharge test was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、前記バインダ、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、87.2質量%:6.6質量%:3.3質量%:1.8質量%:1.1質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
(Example 3)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, the binder, and the conductive polymer are each in a mass ratio of solid content of 87.2% by mass: 6.6% by mass: 3.3% by mass: 1.8% by mass: 1.1% by mass The electrode and the electricity storage device were prepared in the same manner as in Example 1 except that the slurry was prepared by adding water. The charge / discharge test was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、87.2質量%:6.6質量%:3.3質量%:2.9質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
Example 4
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, and the conductive polymer were each 87.2 mass%: 6.6 mass%: 3.3 in terms of the solid mass ratio. % By mass: mixed to 2.9% by mass, except that water was added to prepare a slurry in the same manner as in Example 1 to produce an electrode and a power storage device. A charge / discharge test was conducted. The results are shown in Table 1.

(実施例5)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、87.1質量%:6.4質量%:3.0質量%:3.5質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
(Example 5)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, and the conductive polymer were each in a solid mass ratio of 87.1% by mass: 6.4% by mass: 3.0. % By mass: mixed to be 3.5% by mass, except that water was added to prepare a slurry, and in the same manner as in Example 1, an electrode and an electricity storage device were produced. A charge / discharge test was conducted. The results are shown in Table 1.

(実施例6)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、83.8質量%:6.3質量%:3.2質量%:6.7質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
(Example 6)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, and the conductive polymer were each 83.8% by mass: 6.3% by mass: 3.2 in terms of solid mass ratio. % By mass: mixed to be 6.7% by mass, except that water was added to prepare a slurry, and in the same manner as in Example 1, an electrode and a storage element were produced. A charge / discharge test was conducted. The results are shown in Table 1.

(実施例7)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、80.8質量%:6.1質量%:3.1質量%:10.0質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
(Example 7)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, and the conductive polymer were each 80.8% by mass: 6.1% by mass: 3.1 in terms of solid mass ratio. Mass%: mixed to be 10.0% by mass, except that water was added to prepare a slurry, and in the same manner as in Example 1, an electrode and a power storage device were produced. A charge / discharge test was conducted. The results are shown in Table 1.

(実施例8)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、80.6質量%:6.1質量%:3.1質量%:10.2質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
(Example 8)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, and the conductive polymer were each in a solid mass ratio of 80.6% by mass: 6.1% by mass: 3.1. Mass%: 10.2% by mass was mixed, and except that water was added to prepare a slurry, an electrode and a storage element were produced in the same manner as in Example 1, and as in Example 1, A charge / discharge test was conducted. The results are shown in Table 1.

(実施例9)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、前記バインダ、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、87.2質量%:6.6質量%:3.3質量%:2.8質量%:0.1質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
Example 9
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, the binder, and the conductive polymer are each in a mass ratio of solid content of 87.2% by mass: 6.6% by mass: 3.3% by mass: 2.8% by mass: 0.1% by mass The electrode and the electricity storage device were prepared in the same manner as in Example 1 except that water was added to prepare a slurry. The charge / discharge test was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例10)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、前記バインダ、及び前記導電性ポリマーを、各々、固形分の質量比率で、87.3質量%:6.5質量%:3.32質量%:2.8質量%:0.08質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
(Example 10)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, the binder, and the conductive polymer are each in a mass ratio of solid content of 87.3 mass%: 6.5 mass%: 3.32% by mass: 2.8% by mass: 0.08% by mass The electrodes and the electricity storage device were produced in the same manner as in Example 1 except that water was added to prepare a slurry. The charge / discharge test was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、及び前記バインダを、各々、固形分の質量比率で、87.2質量%:6.6質量%:3.3質量%:2.9質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例1と同様にして、充放電試験を行った。結果を表1に示した。
(Comparative Example 1)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, and the binder are each in a solid mass ratio of 87.2% by mass: 6.6% by mass: 3.3% by mass. : 2.9% by mass was mixed, and except that water was added to prepare a slurry, an electrode and an electricity storage device were prepared in the same manner as in Example 1, and charge / discharge was performed in the same manner as in Example 1. A test was conducted. The results are shown in Table 1.

Figure 2016167403
表1の結果から、導電性ポリマーの含有量に対するサイクル寿命を比較すると、サイクル寿命は導電性ポリマーを0.7質量%含有した実施例1が最も高く、導電性ポリマーの含有量が最も少ない実施例10及び最も多い実施例8においては、比較例1と比べて、サイクル寿命の向上は見られなかった。これは、導電性ポリマーの含有量が0.1質量%未満であると、含有量が少なすぎるため導電性ポリマーの含有効果が得られにくく、含有量が10質量%を超えると、正極中の酸性度が高くなることでサイクル特性の向上に繋がらなかったものと考えられる。
したがって、表1の結果から、導電性ポリマーの添加量が0.1質量%〜10.0質量%の範囲において効果を示し、0.3質量%〜3.0質量%がより好ましいことがわかった。
Figure 2016167403
From the results of Table 1, when comparing the cycle life with respect to the content of the conductive polymer, the cycle life was highest in Example 1 containing 0.7% by mass of the conductive polymer, and having the lowest content of the conductive polymer. In Example 10 and the most frequent Example 8, the cycle life was not improved as compared with Comparative Example 1. This is because when the content of the conductive polymer is less than 0.1% by mass, the content of the conductive polymer is too small to obtain the effect of containing the conductive polymer. When the content exceeds 10% by mass, It is thought that the increase in acidity did not lead to improvement in cycle characteristics.
Therefore, the results in Table 1 show that the addition amount of the conductive polymer is effective in the range of 0.1% by mass to 10.0% by mass, and 0.3% by mass to 3.0% by mass is more preferable. It was.

(実施例11)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1で示した処方で作製した正極を用い、負極には直径16mmのリチウム金属箔を用い、実施例1と同様にして、蓄電素子を作製した。
(Example 11)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
A positive electrode produced with the formulation shown in Example 1 was used, and a lithium metal foil with a diameter of 16 mm was used for the negative electrode, and an electricity storage device was produced in the same manner as in Example 1.

<非水電解液蓄電素子の充放電試験>
作製した蓄電素子を25℃の恒温槽中に保持し、充放電試験として以下の表Aに示す(I)〜(VIII)のような条件で充放電試験を実施した。
基準電流値を2mAとし、(II)と(VI)は放電のみ基準電流値の5倍(5C)、10倍(10C)の値とし急速放電時の特性を確認した。
(IV)と(VIII)は充電のみ基準電流値の5倍(5C)、10倍(10C)の値とし急速充電時の特性を確認した。
(I)〜(VIII)において、充電はカットオフ電圧5.2Vで定電流、放電はカットオフ電圧3.0Vとし、充電と放電、放電と充電の間には5分間の休止を入れた。
図1に各充放電条件における比容量のプロット図、表2に(I)の基準電流値での10回目の放電容量と、それに対する(II)、(IV)、(VI)、(VIII)の3回目の放電容量の維持率を示した。
<Charge / discharge test of nonaqueous electrolyte storage element>
The produced electrical storage element was hold | maintained in a 25 degreeC thermostat, and the charging / discharging test was implemented as conditions (I)-(VIII) shown to the following Table A as a charging / discharging test.
The reference current value was set to 2 mA, and (II) and (VI) were set to 5 times (5C) and 10 times (10C) values of the reference current value only for discharge, and the characteristics at the time of rapid discharge were confirmed.
In (IV) and (VIII), only charging was 5 times (5C) and 10 times (10C) the reference current value, and the characteristics during rapid charging were confirmed.
In (I) to (VIII), charging was a constant current at a cutoff voltage of 5.2 V, discharging was a cutoff voltage of 3.0 V, and a pause of 5 minutes was put between charging and discharging and discharging and charging.
FIG. 1 is a plot of specific capacity under each charge / discharge condition, Table 2 is the tenth discharge capacity at the reference current value of (I), and (II), (IV), (VI), (VIII) corresponding thereto. The third discharge capacity retention rate was shown.

Figure 2016167403
Figure 2016167403

(実施例12)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例4で示した処方で作製した正極を用い、負極には直径16mmのリチウム金属箔を用い、実施例11と同様にして、蓄電素子を作製し、実施例11と同様にして、充放電試験を行った。結果を表2及び図1に示した。
(Example 12)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
Using the positive electrode produced by the formulation shown in Example 4 and using a lithium metal foil with a diameter of 16 mm for the negative electrode, a power storage device was produced in the same manner as in Example 11, and charging / discharging was conducted in the same manner as in Example 11. A test was conducted. The results are shown in Table 2 and FIG.

(実施例13)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、前記バインダ、及び導電性ポリマーとしてポリピロール(SSPY、化研産業株式会社製)のNMP50質量%溶液を、各々、固形分の質量比率で、87.2質量%:6.6質量%:3.3質量%:2.2質量%:0.7質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、電極及び蓄電素子を作製し、実施例11と同様にして、充放電試験を行った。結果を表2に示した。
(Example 13)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, an NMP 50 mass% solution of polypyrrole (SSPY, manufactured by Kaken Sangyo Co., Ltd.) as the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, the binder, and the conductive polymer, Except that the mass ratio was 87.2% by mass: 6.6% by mass: 3.3% by mass: 2.2% by mass: 0.7% by mass, and the slurry was prepared by adding water. In the same manner as in Example 1, electrodes and power storage elements were produced, and in the same manner as in Example 11, a charge / discharge test was performed. The results are shown in Table 2.

(実施例14)
<非水電解液蓄電素子の作製>
実施例1において、前記炭素粉末、前記導電助剤、前記増粘剤、前記バインダ、及び導電性ポリマーとしてポリアニリンスルフォン酸(aquaPASS(登録商標)−01x、化研産業株式会社製)を、各々、固形分の質量比率で、87.2質量%:6.6質量%:3.3質量%:2.2質量%:0.7質量%になるように混合し、水を加えてスラリーを調製した以外は、実施例1と同様にして、正極及び蓄電素子を作製し、実施例11と同様にして、充放電試験を行った。結果を表2に示した。
(Example 14)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
In Example 1, the carbon powder, the conductive auxiliary agent, the thickener, the binder, and polyaniline sulfonic acid (aquaPASS (registered trademark) -01x, manufactured by Kaken Sangyo Co., Ltd.) as the conductive polymer, Mix in a mass ratio of solid content of 87.2% by mass: 6.6% by mass: 3.3% by mass: 2.2% by mass: 0.7% by mass, and add water to prepare a slurry. A positive electrode and a storage element were produced in the same manner as in Example 1 except that the charge / discharge test was performed in the same manner as in Example 11. The results are shown in Table 2.

(比較例2)
<非水電解液蓄電素子の作製>
比較例1で示した処方で作製した正極を用い、負極には直径16mmのリチウム金属箔を用い、実施例11と同様にして、蓄電素子を作製し、実施例11と同様にして、充放電試験を行った。結果を表2に示した。
(Comparative Example 2)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
Using the positive electrode produced by the prescription shown in Comparative Example 1 and using a lithium metal foil having a diameter of 16 mm for the negative electrode, a power storage device was produced in the same manner as in Example 11, and charging / discharging was conducted in the same manner as in Example 11. A test was conducted. The results are shown in Table 2.

Figure 2016167403
図1及び表2の結果から、導電性ポリマーを添加した実施例11、12、13、及び14は、導電性ポリマーを未添加の比較例2に比べて、急速充放電した際の放電容量が大きく、容量維持率も高い値を示した。これらの結果は、導電性ポリマーの添加によって、電極の抵抗が低下し、電子及びイオンの移動が容易になったためと考えられる。
また、導電性ポリマーとしてポリピロール、ポリアニリンスルフォン酸を用いた実施例13及び14は、導電性ポリマーを未添加の比較例2に比べて、急速充放電した際の放電容量及び容量維持率が向上することがわかった。しかし、その添加効果はPEDOTを添加した際と比較して小さいことがわかった。これはポリピロール及びポリアニリンスルフォン酸と比較して、PEDOTは高い導電性を有するためであると考えられる。
Figure 2016167403
From the results of FIG. 1 and Table 2, Examples 11, 12, 13, and 14 to which a conductive polymer was added had a discharge capacity when rapidly charged / discharged compared to Comparative Example 2 to which no conductive polymer was added. It was large and the capacity retention rate was also high. These results are thought to be because the addition of the conductive polymer decreased the resistance of the electrode and facilitated the movement of electrons and ions.
Further, in Examples 13 and 14 using polypyrrole and polyaniline sulfonic acid as the conductive polymer, the discharge capacity and capacity retention rate when rapidly charged / discharged are improved as compared with Comparative Example 2 in which the conductive polymer was not added. I understood it. However, it was found that the effect of addition was small compared to the case where PEDOT was added. This is considered to be because PEDOT has higher conductivity than polypyrrole and polyaniline sulfonic acid.

(実施例15)
<非水電解液蓄電素子の作製>
−負極の作製−
負極活物質として人造黒鉛(日立化成工業株式会社製、MAGD)を用い、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状、電気化学工業株式会社製)、バインダとしてSBR系(EX1215、電気化学工業株式会社製)、導電性ポリマーとしてPEDOT・PSS(Clevios(登録商標)PH500、エイチ・シー・スタルク株式会社製)、及び増粘剤としてカルボキシルメチルセルロース(ダイセル2200、ダイセル化学工業株式会社製)を、各々、固形分の質量比率で、90.9質量%:4.5質量%:2.0質量%:0.7質量%:1.9質量%になるように混合し、水を加えて適切な粘度に調整したスラリーを、厚み18μmの銅箔にドクターブレードを用いて片面に塗布した。乾燥後の目付け量(塗工された負極中の炭素活物質粉末の質量)の平均は10mg/cmであった。これを直径16mmに打ち抜いて負極とした。
正極には実施例1で作製したものを用いた。なお、セパレータ、非水電解液、及び電極の作製は、実施例1と同様に実施した。
(Example 15)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
-Production of negative electrode-
Artificial graphite (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., MAGD) is used as the negative electrode active material, acetylene black (Denka black powder, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is used as the conductive additive, and SBR system (EX1215, Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is used as the binder. Company), PEDOT / PSS (Clevios (registered trademark) PH500, manufactured by H.C. Starck Co., Ltd.) as the conductive polymer, and carboxymethyl cellulose (Daicel 2200, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) as the thickener, , 90.9% by mass: 4.5% by mass: 2.0% by mass: 0.7% by mass: 1.9% by mass The slurry adjusted to the viscosity was applied to one side of a 18 μm thick copper foil using a doctor blade. The average weight per unit area (mass of carbon active material powder in the coated negative electrode) after drying was 10 mg / cm 2 . This was punched out to a diameter of 16 mm to obtain a negative electrode.
What was produced in Example 1 was used for the positive electrode. The separator, non-aqueous electrolyte, and electrode were produced in the same manner as in Example 1.

<非水電解液蓄電素子の充放電試験>
作製した蓄電素子を25℃の恒温槽中に保持し、以下のような条件で充放電試験を実施した。なお、前記充放電試験には実施例1と同様の自動電池評価装置を使用した。
基準電流値を2.0mAとし、充電終止電圧5.2Vまで充電した。1回目の充電の後、3.0Vまで放電した。充電と放電、放電と充電の間には5分間の休止を入れた。この充放電を10回繰り返した。その後、充電のみ基準電流値の5倍(10mA)とし、放電は基準電流値2.0mAで放電を行った。また、全て、充電はカットオフ電圧5.2Vで定電流、放電はカットオフ電圧3.0Vとし、放電と充電の間には5分間の休止を入れた。この充電を基準電流値の5倍にした際の1回目の放電容量より容量が20%以上低下するまで繰り返した。表3に、基準電流値2mAでの10回目の放電容量と、充電を基準電流値の5倍にした際の1回目の放電容量とその時の放電容量を100%とした時、放電容量維持率が80%以下になった時点のサイクル数を示した。
<Charge / discharge test of nonaqueous electrolyte storage element>
The produced electrical storage element was hold | maintained in the 25 degreeC thermostat, and the charging / discharging test was implemented on the following conditions. In addition, the same automatic battery evaluation apparatus as Example 1 was used for the said charging / discharging test.
The reference current value was set to 2.0 mA, and the battery was charged to a charge end voltage of 5.2V. After the first charge, the battery was discharged to 3.0V. There was a 5-minute pause between charging and discharging and between discharging and charging. This charge / discharge was repeated 10 times. Thereafter, only charging was set to 5 times the reference current value (10 mA), and discharging was performed at a reference current value of 2.0 mA. In all cases, charging was a constant current with a cut-off voltage of 5.2 V, discharge was a cut-off voltage of 3.0 V, and a pause of 5 minutes was inserted between the discharge and the charge. This charge was repeated until the capacity was reduced by 20% or more from the first discharge capacity when the charge was made 5 times the reference current value. Table 3 shows the discharge capacity maintenance rate when the discharge capacity at the 10th time at the reference current value of 2 mA, the discharge capacity at the first time when charging is 5 times the reference current value, and the discharge capacity at that time as 100%. The number of cycles at the time when became 80% or less.

(実施例16)
<非水電解液蓄電素子の作製>
−負極の作製−
負極活物質として人造黒鉛(日立化成工業株式会社製、MAGD)を用い、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状、電気化学工業株式会社製)、バインダとしてSBR系(EX1215、電気化学工業株式会社製)、増粘剤としてカルボキシルメチルセルロース(ダイセル2200、ダイセル化学工業株式会社製)を、各々、固形分の質量比率で、90.9質量%:4.5質量%:2.7質量%:1.9質量%になるように混合し、水を加えて適切な粘度に調整したスラリーを、厚み18μmの銅箔にドクターブレードを用いて片面に塗布した。乾燥後の目付け量(塗工された正極中の炭素活物質粉末の質量)の平均は10mg/cmであった。これを直径16mmに打ち抜いて負極とした。
正極には実施例1で作製したものを用いた。それ以外は、実施例15と同様にして、蓄電素子を作製し、評価を行った。結果を表3に示した。
(Example 16)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
-Production of negative electrode-
Artificial graphite (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., MAGD) is used as the negative electrode active material, acetylene black (Denka black powder, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is used as the conductive additive, and SBR system (EX1215, Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is used as the binder. Company), and carboxymethyl cellulose (Daicel 2200, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) as a thickener, in terms of solid mass, 90.9% by mass: 4.5% by mass: 2.7% by mass: The slurry which mixed so that it might become 1.9 mass%, added water, and was adjusted to the appropriate viscosity was apply | coated to one side using a doctor blade to the copper foil of thickness 18 micrometers. The average weight per unit area (mass of carbon active material powder in the coated positive electrode) after drying was 10 mg / cm 2 . This was punched out to a diameter of 16 mm to obtain a negative electrode.
What was produced in Example 1 was used for the positive electrode. Other than that was carried out similarly to Example 15, and produced and evaluated the electrical storage element. The results are shown in Table 3.

(比較例3)
<非水電解液蓄電素子の作製>
正極には比較例1で作製した電極を用い、負極には実施例15で作製した電極を用いた以外は、実施例15と同様にして、蓄電素子を作製し、評価を行った。結果を表3に示した。
(Comparative Example 3)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
A power storage device was produced and evaluated in the same manner as in Example 15 except that the electrode produced in Comparative Example 1 was used for the positive electrode and the electrode produced in Example 15 was used for the negative electrode. The results are shown in Table 3.

(比較例4)
<非水電解液蓄電素子の作製>
正極には比較例1で作製した電極を用い、負極には実施例16で作製した電極を用いた以外は、実施例15と同様にして、蓄電素子を作製し、評価を行った。結果を表3に示した。
(Comparative Example 4)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
A power storage device was produced and evaluated in the same manner as in Example 15 except that the electrode produced in Comparative Example 1 was used for the positive electrode and the electrode produced in Example 16 was used for the negative electrode. The results are shown in Table 3.

Figure 2016167403
表3の結果から、正極及び負極のいずれにも導電性ポリマーを添加した実施例15と、正極のみに導電性ポリマーを添加した実施例16のサイクル寿命は、比較例4と比べて飛躍的に向上していることがわかった。一方、負極のみに導電性ポリマーを添加した比較例3では、大きな添加効果は得られなかった。これは、デュアルカーボン蓄電素子において、各電極にインターカレーションするイオン径は負極よりも正極のほうが大きく、電極劣化は正極の方が顕著であると予想されることから、正極に導電性ポリマーを添加することで、より効果的に電極劣化による導電性の低下を抑制することができるためであると考えられる。
Figure 2016167403
From the results of Table 3, the cycle life of Example 15 in which the conductive polymer was added to both the positive electrode and the negative electrode and Example 16 in which the conductive polymer was added only to the positive electrode were dramatically higher than that of Comparative Example 4. It turns out that it is improving. On the other hand, in Comparative Example 3 in which the conductive polymer was added only to the negative electrode, a large addition effect was not obtained. This is because in a dual carbon energy storage device, the ion diameter intercalated with each electrode is larger in the positive electrode than in the negative electrode, and electrode deterioration is expected to be more remarkable in the positive electrode. By adding, it is considered that it is possible to more effectively suppress a decrease in conductivity due to electrode deterioration.

(実施例17)
<非水電解液蓄電素子の作製>
−正極の作製−
正極は、実施例1と同様の処方で導電性ポリマーを0.7質量%含む電極膜を作製し、目付け量の平均が3.0mg/cmの電極を作製した。
(Example 17)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
-Production of positive electrode-
For the positive electrode, an electrode film containing 0.7% by mass of a conductive polymer was prepared in the same manner as in Example 1, and an electrode having an average basis weight of 3.0 mg / cm 2 was prepared.

−負極の作製−
負極活物質としてチタン酸リチウム(LiTi12、チタン工業株式会社製)、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカブラック粉状、電気化学工業株式会社製)、バインダとしてスチレンブタジエンゴム(TRD102A、JSR株式会社製)、及び増粘剤としてカルボキシルメチルセルロース(ダイセル2200、ダイセル化学工業株式会社製)を、各々、固形分の質量比で、100:7:3:1になるように混合し、水を加えて適切な粘度に調整したスラリーを、厚み18μmのアルミニウム箔にドクターブレードを用いて片面に塗布した。乾燥後の目付け量の平均は3.0mg/cmであった。以上により、負極を作製した。
-Production of negative electrode-
Lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 , manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) as the negative electrode active material, acetylene black (Denka Black powder, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as the conductive additive, and styrene butadiene rubber (TRD102A, JSR Co., Ltd.) and carboxymethyl cellulose (Daicel 2200, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) as a thickener are mixed in a mass ratio of solids of 100: 7: 3: 1, and water. Was applied to one side of a 18 μm thick aluminum foil using a doctor blade. The average basis weight after drying was 3.0 mg / cm 2 . Thus, a negative electrode was produced.

−蓄電素子の作製−
非水電解液に2mol/LのLiPFのジメチルカーボネート(DMC):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)=(96質量%:2質量%:2質量%)混合溶液(キシダ化学株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、蓄電素子を作製した。
-Production of electricity storage elements-
2 mol / L LiPF 6 dimethyl carbonate (DMC): ethylene carbonate (EC): fluoroethylene carbonate (FEC) = (96 mass%: 2 mass%: 2 mass%) mixed solution (Kishida Chemical Co., Ltd.) in non-aqueous electrolyte A power storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that the product manufactured by the company was used.

<非水電解液蓄電素子の充放電試験>
基準電流値を0.5mAとし、充電終止電圧3.7Vまで充電した。
1回目の充電の後、1.5Vまで放電した(チタン酸リチウムは作動電位が1.5V(vsLi/Li)であるため)。充電と放電、放電と充電の間には5分間の休止を入れた。この充放電を10回繰り返した。この後、充電のみ基準電流値の5倍(2.5mA)とし、放電は基準電流値0.5mAで放電を行った。また、全て、充電はカットオフ電圧3.7Vで定電流、放電はカットオフ電圧1.5Vで定電流とし、放電と充電の間には5分間の休止を入れた。この充電を基準電流値の5倍にした際の1回目の放電容量より容量が20%以上低下するまで繰り返した。
表4に、基準電流値0.5mAでの10回目の放電容量と、充電を基準電流値の5倍にした際の1回目の放電容量とその時の放電容量を100%とした時、放電容量維持率が80%以下になった時点のサイクル数を示した。
<Charge / discharge test of nonaqueous electrolyte storage element>
The reference current value was 0.5 mA, and the battery was charged to a charge end voltage of 3.7 V.
After the first charge, the battery was discharged to 1.5 V (since lithium titanate has an operating potential of 1.5 V (vsLi / Li + )). There was a 5-minute pause between charging and discharging and between discharging and charging. This charge / discharge was repeated 10 times. Thereafter, only charging was performed at 5 times the reference current value (2.5 mA), and discharging was performed at a reference current value of 0.5 mA. In all cases, charging was a constant current at a cutoff voltage of 3.7 V, discharging was a constant current at a cutoff voltage of 1.5 V, and a pause of 5 minutes was inserted between discharging and charging. This charge was repeated until the capacity was reduced by 20% or more from the first discharge capacity when the charge was made 5 times the reference current value.
Table 4 shows the discharge capacity when the discharge capacity at the 10th time at the reference current value of 0.5 mA, the discharge capacity at the first time when charging is 5 times the reference current value, and the discharge capacity at that time as 100%. The number of cycles when the maintenance rate became 80% or less is shown.

(実施例18)
<非水電解液蓄電素子の作製>
正極は実施例3と同様の処方で導電性ポリマーを1.1質量%含む電極膜を作製し、目付け量の平均が3.0mg/cmの電極を作製した以外は、実施例17と同じ方法で負極、及び蓄電素子を作製し、評価を行った。結果を表4に示した。
(Example 18)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
The positive electrode was the same as in Example 17 except that an electrode film containing 1.1% by mass of a conductive polymer was prepared in the same formulation as in Example 3, and an electrode having an average basis weight of 3.0 mg / cm 2 was prepared. A negative electrode and a power storage element were produced by the method and evaluated. The results are shown in Table 4.

(比較例5)
<非水電解液蓄電素子の作製>
正極は比較例1と同様の処方で導電性ポリマーを含まない電極膜を作製し、目付け量の平均が3.0mg/cmの電極を作製した以外は、実施例17と同じ方法で負極、及び蓄電素子を作製し、評価を行った。結果を表4に示した。
(Comparative Example 5)
<Preparation of nonaqueous electrolyte storage element>
The positive electrode was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that an electrode film containing no conductive polymer was prepared, and an electrode having an average basis weight of 3.0 mg / cm 2 was prepared. And the electrical storage element was produced and evaluated. The results are shown in Table 4.

Figure 2016167403
表4の結果から、負極にチタン酸リチウム(LTO)を用いた場合においても、導電性ポリマーを添加した実施例17及び18は、導電性ポリマーを未添加の比較例5に比べて、サイクル寿命の向上が認められた。
Figure 2016167403
From the results of Table 4, even when lithium titanate (LTO) was used for the negative electrode, Examples 17 and 18 to which a conductive polymer was added were more cycle life than Comparative Example 5 to which no conductive polymer was added. Improvement was observed.

以上の結果から、電極の構成材料として導電性ポリマーを添加することにより、正極へのアニオン挿入を利用した、高放電容量であり、サイクル特性及び急速充放電特性に優れた非水電解液蓄電素子を提供できることがわかった。   From the above results, a non-aqueous electrolyte storage element with high discharge capacity and excellent cycle characteristics and rapid charge / discharge characteristics utilizing anion insertion into the positive electrode by adding a conductive polymer as a constituent material of the electrode It was found that can provide.

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<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、負極活物質を含む負極と、非水電解液とを有する非水電解液蓄電素子であって、
前記正極が、導電性ポリマーを含有することを特徴とする非水電解液蓄電素子である。
<2> 前記導電性ポリマーの含有量が、前記正極から正極集電体を除いた正極材全量に対して、0.1質量%〜10質量%である前記<1>に記載の非水電解液蓄電素子である。
<3> 前記導電性ポリマーの含有量が、前記正極から正極集電体を除いた正極材全量に対して、0.3質量%〜3質量%である前記<1>から<2>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<4> 前記負極が、導電性ポリマーを含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<5> 前記導電性ポリマーが、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)とポリ(4−スチレンスルホン酸)(PSS)との混合物である前記<1>から<4>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<6> 前記負極が、金属リチウム及びリチウムイオンの少なくともいずれかを吸蔵乃至放出可能な負極活物質を含む負極である前記<1>から<5>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<7> 前記正極活物質が、炭素質材料である前記<1>から<6>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<8> 前記負極活物質が、炭素質材料である前記<1>から<7>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<9> 前記非水電解液が、非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる前記<1>から<8>のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子である。
<10> 前記リチウム塩が、LiPFである前記<9>に記載の非水電解液蓄電素子である。
Aspects of the present invention are as follows, for example.
<1> A non-aqueous electrolyte storage element having a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or removing anions, a negative electrode including a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte,
The positive electrode contains a conductive polymer, and is a nonaqueous electrolyte storage element.
<2> The nonaqueous electrolysis according to <1>, wherein the content of the conductive polymer is 0.1% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the positive electrode material excluding the positive electrode current collector from the positive electrode. It is a liquid storage element.
<3> Any of <1> to <2>, wherein the content of the conductive polymer is 0.3% by mass to 3% by mass with respect to the total amount of the positive electrode material excluding the positive electrode current collector from the positive electrode It is a non-aqueous electrolyte storage element as described above.
<4> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <3>, wherein the negative electrode contains a conductive polymer.
<5> Any of <1> to <4>, wherein the conductive polymer is a mixture of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly (4-styrenesulfonic acid) (PSS) It is a non-aqueous electrolyte storage element as described above.
<6> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <5>, wherein the negative electrode includes a negative electrode active material capable of occluding or releasing at least one of metallic lithium and lithium ions. It is.
<7> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <6>, wherein the positive electrode active material is a carbonaceous material.
<8> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <7>, wherein the negative electrode active material is a carbonaceous material.
<9> The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of <1> to <8>, wherein the nonaqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt in a nonaqueous solvent.
<10> The lithium salt is a nonaqueous electrolytic capacitor element according to the a LiPF 6 <9>.

1 正極
2 負極
3 セパレータ
4 外装缶
5 負極引き出し線
6 正極引き出し線
10 非水電解液蓄電素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Exterior can 5 Negative electrode lead wire 6 Positive electrode lead wire 10 Nonaqueous electrolyte storage element

特許第4098505号公報Japanese Patent No. 4098505

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、負極活物質を含む負極と、非水電解液とを有する非水電解液蓄電素子であって、
前記正極が、導電性ポリマーを含有することを特徴とする非水電解液蓄電素子。
A non-aqueous electrolyte storage element having a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or removing anions, a negative electrode including a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte,
The non-aqueous electrolyte storage element, wherein the positive electrode contains a conductive polymer.
前記導電性ポリマーの含有量が、前記正極から正極集電体を除いた正極材全量に対して、0.1質量%〜10質量%である請求項1に記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the content of the conductive polymer is 0.1% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the positive electrode material excluding the positive electrode current collector from the positive electrode. 前記導電性ポリマーの含有量が、前記正極から正極集電体を除いた正極材全量に対して、0.3質量%〜3質量%である請求項1から2のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   3. The non-aqueous solution according to claim 1, wherein the content of the conductive polymer is 0.3% by mass to 3% by mass with respect to the total amount of the positive electrode material excluding the positive electrode current collector from the positive electrode. Electrolyte storage element. 前記負極が、導電性ポリマーを含有する請求項1から3のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the negative electrode contains a conductive polymer. 前記導電性ポリマーが、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)とポリ(4−スチレンスルホン酸)(PSS)との混合物である請求項1から4のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive polymer is a mixture of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly (4-styrenesulfonic acid) (PSS). Electrolyte storage element. 前記負極が、金属リチウム及びリチウムイオンの少なくともいずれかを吸蔵乃至放出可能な負極活物質を含む負極である請求項1から5のいずれかに記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the negative electrode is a negative electrode including a negative electrode active material capable of occluding or releasing at least one of metallic lithium and lithium ions. 前記正極活物質が、炭素質材料である請求項1から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 positive electrode active material is a carbonaceous material. 前記負極活物質が、炭素質材料である請求項1から7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 is a carbonaceous material. 前記非水電解液が、非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる請求項1から8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 nonaqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt in a nonaqueous solvent. 前記リチウム塩が、LiPFである請求項9に記載の非水電解液蓄電素子。 The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 9, wherein the lithium salt is LiPF 6 .
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