JP2017022141A - Manufacturing method of active material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture an electrode in which charge/discharge cycle characteristics is enhanced and deterioration due to peeling of active material or the like is unlikely to occur, and to provide a power storage device.SOLUTION: In an electrode for a power storage device, by using a collector, and an electrode on the collector having an active material layer that has particles containing niobium oxide and granular active material, charge/discharge cycle characteristics of the power storage device can be enhanced. Furthermore, the granular active material and the particles containing niobium oxide come into contact with each other, whereby, the granular active material is fixed physically. Thus, pulverization of the active material due to expansion or contraction accompanying charge/discharge of the power storage device, and deterioration due to peeling or the like from the collector can be suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電極の作製方法および蓄電装置に関する。 The present invention relates to an electrode manufacturing method and a power storage device.

なお、本明細書における蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子または装置全般を指すもの
である。
Note that the power storage device in this specification refers to all elements or devices having a power storage function.

近年、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタおよび空気電池など、様々な
蓄電装置の開発が行われている。特に高出力および高エネルギー密度の二次電池として、
リチウムイオンを正極と負極との間で移動させて充放電を行う、リチウムイオン二次電池
が注目されている。
In recent years, various power storage devices such as lithium ion secondary batteries, lithium ion capacitors, and air batteries have been developed. Especially as a secondary battery with high output and high energy density
Attention has been focused on lithium ion secondary batteries in which charging and discharging are performed by moving lithium ions between a positive electrode and a negative electrode.

蓄電装置に用いられる電極は、集電体の一表面に活物質層を形成することにより作製され
る。活物質層は、炭素またはシリコンなどのキャリアとなるイオンの貯蔵および放出が可
能な活物質により形成される。例えば、シリコンまたはリンが添加されたシリコンにより
活物質層を形成すると、炭素により活物質層を形成するのに比べて理論容量が大きく、蓄
電装置の大容量化という点において優れている(特許文献1参照。)。
An electrode used for a power storage device is manufactured by forming an active material layer over one surface of a current collector. The active material layer is formed of an active material capable of storing and releasing ions serving as carriers such as carbon or silicon. For example, when an active material layer is formed of silicon or silicon to which phosphorus is added, the theoretical capacity is larger than that of forming an active material layer of carbon, which is superior in terms of increasing the capacity of a power storage device (Patent Document) 1).

しかし、活物質であるシリコンは、リチウムを吸蔵または放出する際に、シリコンの体積
が膨張または収縮することが知られている。そのため充放電に伴い、活物質層が微粉化し
、集電体から脱離するなどの問題が生じる。その結果、電極内の集電性が低下し、充放電
のサイクル特性が悪くなる。この対策として、活物質層表面への炭素、銅、ニッケルなど
のコーティングを行うことにより、シリコンの崩れを抑制する方法がある。しかし、これ
らコーティングを行うと、リチウムとシリコンの反応性を低下させてしまい、充放電容量
を低下させてしまう欠点がある。
However, it is known that silicon, which is an active material, expands or contracts when the lithium is occluded or released. Therefore, the active material layer is pulverized with charging / discharging, causing problems such as detachment from the current collector. As a result, the current collecting property in the electrode is lowered, and the charge / discharge cycle characteristics are deteriorated. As a countermeasure against this, there is a method of suppressing the collapse of silicon by coating the surface of the active material layer with carbon, copper, nickel or the like. However, when these coatings are performed, there is a drawback that the reactivity between lithium and silicon is lowered, and the charge / discharge capacity is lowered.

特開2001−210115号公報JP 2001-210115 A

本発明の一態様は、サイクル特性等の蓄電装置の性能を向上させることが可能な蓄電装置
および電極の作製方法を提供することを課題の一とする。
An object of one embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing a power storage device and an electrode that can improve performance of the power storage device such as cycle characteristics.

本発明の一態様は、集電体と、該集電体上の酸化ニオブを有する粒子および粒状の活物質
を有する活物質層と、を有する電極を用いた蓄電装置である。
One embodiment of the present invention is a power storage device including an electrode including a current collector, and an active material layer including particles having niobium oxide and a granular active material over the current collector.

本発明の一態様は、集電体と、該集電体上の、酸化ニオブを有する粒子および粒状の活物
質を有する活物質層と、を有する負極と、該負極と接して形成される電解質と、該電解質
を介して、負極と対向する正極と、を有する蓄電装置である。
According to one embodiment of the present invention, a negative electrode including a current collector, a particle having niobium oxide and an active material layer having a granular active material over the current collector, and an electrolyte formed in contact with the negative electrode And a positive electrode facing the negative electrode with the electrolyte interposed therebetween.

本発明の一態様は、上記活物質はシリコン、スズ、アルミニウムまたはゲルマニウムから
選択された一種以上の材料を有する蓄電装置である。上記材料は、リチウムと合金化する
ことができ、さらに該材料にリンまたはボロンなどの不純物を添加して、電気抵抗値を下
げてもよい。
One embodiment of the present invention is a power storage device in which the active material includes one or more materials selected from silicon, tin, aluminum, or germanium. The above material can be alloyed with lithium, and an impurity such as phosphorus or boron may be added to the material to lower the electrical resistance value.

本発明の一態様は、集電体上に、バインダ、導電助剤、酸化ニオブを有する粒子および粒
状の活物質を有するスラリーを塗布することによって形成される電極において、上記酸化
ニオブを有する粒子を、ゾルゲル法によって作製する電極の作製方法である。
One embodiment of the present invention is a method in which an electrode formed by applying a binder, a conductive additive, particles having niobium oxide, and a slurry having a granular active material on a current collector includes the particles having niobium oxide. This is a method for producing an electrode produced by a sol-gel method.

本発明の一態様は、上記活物質はシリコン、スズ、アルミニウムまたはゲルマニウムから
選択された一種以上の材料を有する電極の作製方法である。上記材料は、リチウムと合金
化することができ、さらに該材料にリンまたはボロンなどの不純物を添加して、電気抵抗
値を下げてもよい。
One embodiment of the present invention is a method for manufacturing an electrode in which the active material includes one or more materials selected from silicon, tin, aluminum, or germanium. The above material can be alloyed with lithium, and an impurity such as phosphorus or boron may be added to the material to lower the electrical resistance value.

上記に示した活物質は、リチウムと合金を形成する材料であり、可逆的にリチウムイオン
を挿入・脱離することが可能である。また、従来多く用いられている黒鉛の理論容量37
2mAh/gに比べて、例えばシリコンは約10倍もの値である4000mAh/gの理
論容量を有している。しかしながら、前述したようにリチウムイオンの挿入・脱離による
充放電によって、活物質であるシリコンの体積変化が非常に大きい。そのため、充放電に
よって活物質の微粉化、集電体から剥がれる等の不良が発生し、充放電サイクルの劣化が
大きくなる。
The active material described above is a material that forms an alloy with lithium and can reversibly insert and desorb lithium ions. In addition, the theoretical capacity 37 of graphite, which has been widely used conventionally,
Compared to 2 mAh / g, for example, silicon has a theoretical capacity of 4000 mAh / g, which is about 10 times higher. However, as described above, the volume change of silicon, which is an active material, is very large due to charging / discharging by insertion / extraction of lithium ions. Therefore, defects such as pulverization of the active material and peeling from the current collector occur due to charge / discharge, and deterioration of the charge / discharge cycle increases.

本発明の一態様では、粒状の活物質と酸化ニオブを有する粒子が接することによって、粒
状の活物質が物理的に固定されるため、蓄電装置の充放電に伴う活物質の膨張または収縮
による、微粉化などの劣化を抑制することができる。このことから、粒状の活物質の周り
に、酸化ニオブを有する粒子が多く接していることが好ましい。酸化ニオブはキャリアと
なるイオン(リチウムイオンなど)の伝導性に優れ、活物質を覆っていても電池として機
能する。しかし酸化ニオブは電気的に絶縁体であるため、活物質を完全に囲んだ状態にな
ると、集電体と活物質との間に抵抗が挟まってしまうことになるため、好ましくない。
In one embodiment of the present invention, the granular active material is physically fixed when the granular active material is in contact with the particles having niobium oxide, and therefore, due to expansion or contraction of the active material accompanying charging / discharging of the power storage device, Deterioration such as pulverization can be suppressed. Therefore, it is preferable that many particles having niobium oxide are in contact with the granular active material. Niobium oxide is excellent in the conductivity of ions (lithium ions, etc.) serving as carriers, and functions as a battery even if it covers an active material. However, since niobium oxide is an electrically insulating material, when the active material is completely enclosed, resistance is sandwiched between the current collector and the active material, which is not preferable.

上記活物質または酸化ニオブの結晶性は特に限定されず、非晶質、微結晶または単結晶の
いずれの結晶性であってもよい。また、異なる結晶性が混在する材料であってもよい。
The crystallinity of the active material or niobium oxide is not particularly limited, and may be any of amorphous, microcrystalline, or single crystal. Moreover, the material in which different crystallinity is mixed may be sufficient.

また、酸化ニオブを有する粒子には、ニオブリチウム合金を含んでいてもよく、例えばL
Nbを含んでいてもよい。
The particles having niobium oxide may contain a niobium lithium alloy, for example, L
i 2 Nb 2 O 5 may be included.

また、該LiNbは、電池の初回放電によってNbとLiが反応して形成
される。さらにこのLiNbは、その後の充放電においても保持されていてもよ
く、LiNbからLiが脱離し、Nbとなってもよい。このように、Li
Nbが活物質上に形成されることにより、LiNbは有機SEI(So
lid Electrolyte Interface)の代わりに、安定な無機SEI
として作用し、それによって低抵抗化、リチウム拡散性の向上、活物質の体積膨張を緩和
させる、などの効果を奏する。
The Li 2 Nb 2 O 5 is formed by reaction of Nb 2 O 5 and Li by the initial discharge of the battery. Furthermore the Li 2 Nb 2 O 5, which may be also retained in the subsequent charge and discharge, Li 2 Nb 2 O 5 Li is desorbed from the, it may serve as Nb 2 O 5. Thus, Li
By forming 2 Nb 2 O 5 on the active material, Li 2 Nb 2 O 5 becomes organic SEI (So
Stable inorganic SEI instead of lid Electrolyte Interface)
As a result, effects such as lowering resistance, improving lithium diffusibility, and relaxing volume expansion of the active material are exhibited.

蓄電装置に用いる電極において、集電体上に、酸化ニオブを有する粒子および粒状の活物
質を有する活物質層を形成して作製することにより、蓄電装置のサイクル特性を改善する
ことができる。
In the electrode used for the power storage device, the cycle characteristics of the power storage device can be improved by forming an active material layer including particles having niobium oxide and a granular active material over a current collector.

また、電極の作製に用いる導電助剤またはバインダに、上記酸化ニオブを有する粒子が含
まれていてもよい。
In addition, particles having niobium oxide may be contained in the conductive additive or binder used for manufacturing the electrode.

集電体の材料は、白金、アルミニウム、銅に代表される金属元素等の導電性の高い材料を
用いることができる。また、集電体は、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元
素で形成してもよい。
As a material for the current collector, a highly conductive material such as a metal element typified by platinum, aluminum, or copper can be used. The current collector may be formed using a metal element that forms silicide by reacting with silicon.

蓄電装置における負極と、該負極と対向する正極と、の間に形成される電解質は、液体ま
たは固体によって形成することができ、さらに該電解質に酸化ニオブを有する粒子を含ん
でいてもよい。
The electrolyte formed between the negative electrode in the power storage device and the positive electrode facing the negative electrode can be formed of a liquid or a solid, and the electrolyte may include particles containing niobium oxide.

また、本発明の一態様では、集電体上の、酸化ニオブを有する粒子および粒状の活物質を
有する活物質層と、を有する電極において、さらに該活物質層上に炭素系皮膜を設けるこ
とができる。つまり、酸化ニオブを有する粒子および粒状の活物質の周囲に炭素系皮膜を
設けることができる。
In one embodiment of the present invention, an electrode having a particle having niobium oxide and an active material layer having a granular active material on a current collector, and further providing a carbon-based film on the active material layer Can do. That is, a carbon-based film can be provided around the particles having niobium oxide and the granular active material.

該炭素系皮膜は膜状の炭素系材料からなり、グラファイトまたは1枚以上100枚以下、
好ましくは10枚以上30枚以下のグラフェンを有する。膜状の炭素系材料の膜厚は、2
枚から3枚のグラフェンが積層されると、1nmから2nmの膜厚となる。膜状の炭素系
材料は、非晶質であっても、結晶質であってもよい。
The carbon-based film is made of a film-like carbon-based material, and is graphite or 1 to 100 sheets,
Preferably, it has 10 or more and 30 or less graphene. The film thickness of the carbonaceous material is 2
When three to three graphene layers are stacked, the film thickness is 1 nm to 2 nm. The film-like carbon-based material may be amorphous or crystalline.

このような膜状の炭素系材料は、負極活物質としては、活物質中のリチウムの拡散パスが
短いという利点がある。導電助剤としては、広範囲に導電ネットワークを構築できる利点
がある。
Such a film-like carbon-based material has an advantage that a lithium diffusion path in the active material is short as a negative electrode active material. As a conductive support agent, there exists an advantage which can build a conductive network in a wide range.

本発明の一態様により、活物質の剥がれ等による蓄電装置の劣化を低減することができ、
そのためサイクル特性等の性能を向上させた蓄電装置を提供することができる。
According to one embodiment of the present invention, deterioration of a power storage device due to peeling of an active material or the like can be reduced,
Therefore, a power storage device with improved performance such as cycle characteristics can be provided.

本発明の一形態に係る蓄電装置の電極を示す断面図および上面図である。4A and 4B are a cross-sectional view and a top view illustrating electrodes of a power storage device according to one embodiment of the present invention. 本発明の一形態に係る電極の作製方法を説明する図である。10A to 10D illustrate a method for manufacturing an electrode according to one embodiment of the present invention. 蓄電装置の一形態の平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of one embodiment of a power storage device. 蓄電装置の応用の一形態の斜視図である。It is a perspective view of one form of application of a power storage device. 無線給電システムの構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a structure of a wireless electric power feeding system. 無線給電システムの構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a structure of a wireless electric power feeding system. 蓄電装置の作製工程を示す図である。FIG. 11 illustrates a manufacturing process of a power storage device. 蓄電装置の電池特性結果を示す図である。It is a figure which shows the battery characteristic result of an electrical storage apparatus.

本発明の実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および
詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下
に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではないとする。なお、説明中に
図面を参照するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合が
ある。また、同様のものを指す際には同じハッチパターンを使用し、特に符号を付さない
場合がある。
An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the description of the drawings, the same reference numerals may be used in common in different drawings. In addition, the same hatch pattern is used when referring to the same thing, and there is a case where no reference numeral is given.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である蓄電装置の電極およびその作製方法について、
図1および図2を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an electrode of a power storage device which is one embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof are as follows.
This will be described with reference to FIGS.

図1は、蓄電装置の電極の一形態を示す図である。図1(A)には電極の断面図、図1(
B)には電極の上面図を示す。図1に示す蓄電装置の電極は、集電体101と、集電体1
01の一表面上に設けられた酸化ニオブを有する粒子109および粒状の活物質103を
有する活物質層100と、を有する。なお、ここでは煩雑になるため図示しないが、図1
に示す粒状の活物質103および酸化ニオブを有する粒子109の他に、粒子を固定する
ためのバインダ、導電性を向上させるための導電助剤および粘性を調節するための粘度調
整剤(Nメチル−2ピロリドン:NMP)が含まれていてもよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating one embodiment of an electrode of a power storage device. 1A is a cross-sectional view of the electrode, and FIG.
B) shows a top view of the electrode. The electrode of the power storage device illustrated in FIG. 1 includes a current collector 101 and a current collector 1.
01, an active material layer 100 having particles 109 having niobium oxide and a granular active material 103 provided on one surface. Although not shown here because it is complicated, FIG.
In addition to the granular active material 103 and the particles 109 having niobium oxide shown in FIG. 2, a binder for fixing the particles, a conductive auxiliary agent for improving the conductivity, and a viscosity adjusting agent (N-methyl- 2 pyrrolidone: NMP) may be included.

集電体101は、負極の集電体として用いることが可能な導電性を有し、かつ後の加熱処
理に対する耐熱性を有する材料を適宜用いて形成する。集電体として用いることが可能な
導電性材料としては、銅、白金、アルミニウム、ニッケル、タングステン、モリブデン、
チタン、鉄等があるが、これに限定されない。なお、集電体としてアルミニウムを用いる
場合は、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上さ
せる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることが好ましい。また、上記導電性材料
の合金を用いてもよい。
The current collector 101 is formed using a material having conductivity that can be used as a current collector for a negative electrode and heat resistance for subsequent heat treatment as appropriate. Examples of conductive materials that can be used as a current collector include copper, platinum, aluminum, nickel, tungsten, molybdenum,
Although there are titanium, iron, and the like, it is not limited thereto. Note that when aluminum is used for the current collector, an aluminum alloy to which an element for improving heat resistance such as silicon, titanium, neodymium, scandium, or molybdenum is added is preferably used. Alternatively, an alloy of the above conductive material may be used.

また、集電体101として、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素を用いて
もよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウム、チ
タン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン
、コバルト、ニッケル等がある。
Alternatively, the current collector 101 may be formed using a metal element that forms silicide by reacting with silicon. Examples of metal elements that react with silicon to form silicide include zirconium, titanium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, cobalt, nickel, and the like.

また、集電体101として、酸化物導電材料を用いることができ、酸化物導電材料の代表
例としては、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジ
ウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸
化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、または酸化シリコンを添加したイン
ジウム錫酸化物等がある。なお、集電体101は箔状、板状、網状であってもよい。この
ような形状の場合、集電体101単独で形状保持できるため、支持基板などを用いる必要
はない。
An oxide conductive material can be used for the current collector 101. Typical examples of the oxide conductive material include indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, and indium containing titanium oxide. Examples thereof include oxides, indium tin oxide containing titanium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, and indium tin oxide to which silicon oxide is added. Note that the current collector 101 may have a foil shape, a plate shape, or a net shape. In the case of such a shape, since the shape can be maintained by the current collector 101 alone, it is not necessary to use a support substrate.

粒状の活物質103は、電荷の授受を行うイオンと合金化する材料を用いることが好まし
い。電荷の授受を行うイオンは、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属イオン、カルシ
ウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属イオン、ベリリウムイオン、また
はマグネシウムイオンであればよく、好ましくはリチウムイオンを用いる。活物質103
は、例えばリチウムと合金化することができる材料として、シリコン、スズ、アルミニウ
ム、ゲルマニウムから選択された一種以上の材料などを用いることができる。
As the granular active material 103, a material that is alloyed with ions that exchange charges is preferably used. The ions that transfer and receive charges may be alkali metal ions such as lithium and sodium, alkaline earth metal ions such as calcium, strontium, and barium, beryllium ions, or magnesium ions, and lithium ions are preferably used. Active material 103
For example, as the material that can be alloyed with lithium, one or more materials selected from silicon, tin, aluminum, and germanium can be used.

集電体101上に上記活物質の粉末などにより作製したスラリーを塗布することによって
、集電体上に活物質の層を形成することができる。このとき、粒径が小さい活物質の粉末
を用いることによって、単位体積あたりの蓄電容量を増加させることができるため好まし
い。
By applying a slurry made of the above active material powder or the like onto the current collector 101, an active material layer can be formed over the current collector. At this time, it is preferable to use an active material powder having a small particle size because the storage capacity per unit volume can be increased.

酸化ニオブを有する粒子109は、ゾルゲル法または固相法などにより作製することがで
きる。また、酸化ニオブの代わりに、バナジウム、タンタル、タングステン、ジルコニウ
ム、モリブデン、ハフニウム、クロムもしくはチタンの酸化物を用いることができる。ま
た、結晶構造は、非晶質、多結晶または単結晶のいずれでもよい。
The particles 109 containing niobium oxide can be manufactured by a sol-gel method, a solid phase method, or the like. Instead of niobium oxide, an oxide of vanadium, tantalum, tungsten, zirconium, molybdenum, hafnium, chromium, or titanium can be used. The crystal structure may be amorphous, polycrystalline, or single crystal.

<酸化ニオブを有する粒子の作製方法>
ここで、酸化ニオブを有する粒子109の作製方法について説明する。まず、ニオブアル
コキシド(Nb(OCHCH)に対して、安定化剤のアセト酢酸エチルと溶媒の
トルエンを加えて撹拌して溶液を作製する。次に、該溶液中のニオブアルコキシドが大気
中の水分と徐々に反応し、化学式1に示す加水分解反応によって縮合してゲル化する。
<Method for producing particles having niobium oxide>
Here, a method for manufacturing the particles 109 containing niobium oxide will be described. First, to niobium alkoxide (Nb (OCH 2 CH 3 ) 5 ), a stabilizer, ethyl acetoacetate and a solvent, toluene, are added and stirred to prepare a solution. Next, the niobium alkoxide in the solution gradually reacts with moisture in the atmosphere, and is condensed and gelled by the hydrolysis reaction shown in Chemical Formula 1.

Nb(OCHCH+5HO→Nb(OH)+5CHCHOH
(化1)
Nb (OCH 2 CH 3 ) 5 + 5H 2 O → Nb (OH) 5 + 5CH 2 CH 3 OH
(Chemical formula 1)

以上の工程によって得られたゲルに水を加えて希釈し、超音波洗浄器を用いて撹拌するこ
とによって、分散液を作製する。次に、該分散液を焼成(500〜600℃程度)するこ
とによって、化学式2に示す縮合反応により、Nb(OH)ゲルから酸化ニオブ(Nb
)を有する粒子が生成できる。
The gel obtained by the above steps is diluted by adding water and stirred using an ultrasonic cleaner to prepare a dispersion. Next, the dispersion liquid is baked (about 500 to 600 ° C.), so that the Nb (OH) 5 gel is converted to niobium oxide (Nb) by the condensation reaction shown in Chemical Formula 2.
Particles with 2 O 5 ) can be produced.

2Nb(OH)→(Nb(OH)O+HO (化2) 2Nb (OH) 5 → (Nb (OH) 4 ) 2 O + H 2 O (Chemical formula 2)

以上のようにして酸化ニオブを有する粒子109を作製することができる。 As described above, the particles 109 containing niobium oxide can be manufactured.

また、化学式1に示す加水分解反応によって生成したゲルに、シリコン粒などの活物質粒
子を混合させることもできる。それによって、活物質の粒子に対して、均一に酸化ニオブ
を有する粒子109を付着させることができる。
In addition, active material particles such as silicon grains can be mixed with the gel generated by the hydrolysis reaction shown in Chemical Formula 1. Thus, the particles 109 having niobium oxide can be uniformly attached to the active material particles.

(電極の作製方法)
次に、図1に示した電極の作製方法について、図2を参照して説明する。
(Production method of electrode)
Next, a method for manufacturing the electrode illustrated in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

まず、図2のステップS111に示すように、集電体上にスラリーを塗布する。スラリー
には、粒状の活物質103および酸化ニオブを有する粒子109を含んでいる。塗布した
スラリーの厚さは、20μm以上30μm以下が好ましいが、これに限定されず、所望の
電池特性によって適宜調整すればよい。
First, as shown in step S111 of FIG. 2, slurry is applied on the current collector. The slurry contains particulate active material 103 and particles 109 having niobium oxide. The thickness of the applied slurry is preferably 20 μm or more and 30 μm or less, but is not limited thereto, and may be appropriately adjusted according to desired battery characteristics.

集電体上に上記スラリーを塗布することによって、図1に示すように、酸化ニオブを有す
る粒子109および粒状の活物質103を有する活物質層100が形成されている。また
、粒状の活物質103の表面に対して、酸化ニオブを有する粒子109が接している割合
が大きいほど好ましい。また、粒状の活物質103および酸化ニオブを有する粒子109
が接する箇所において、ニオブおよび活物質による合金が形成されていてもよい。
By applying the slurry onto the current collector, an active material layer 100 having particles 109 having niobium oxide and a granular active material 103 is formed as shown in FIG. Further, it is preferable that the ratio of the particles 109 having niobium oxide in contact with the surface of the granular active material 103 is larger. Further, the granular active material 103 and the particles 109 having niobium oxide
An alloy of niobium and an active material may be formed at a location where the contact is made.

<スラリーの作製方法>
ここで、スラリーの作製方法について説明する。上述したように、ゾルゲル法などによっ
て作製された酸化ニオブを有する粒子、粒状の活物質、バインダ、導電助剤、粘度調整剤
を混合・撹拌して、粒状の活物質表面に酸化ニオブを有する粒子が付着したスラリーを作
製する。スラリーの調製は、バインダを含ませた溶媒に導電助剤を分散させ、そこに活物
質を混ぜる。このとき分散性向上のために、溶媒の量を抑え固練りを行うことが好ましい
。その後、溶媒を追加し、スラリーを作製する。活物質、導電助剤、バインダおよび溶媒
の割合は適宜調整することができるが、導電助剤とバインダの比率が高いほうが、活物質
量当たりの電池性能を上げることができる。
<Method for producing slurry>
Here, a method for producing the slurry will be described. As described above, particles having niobium oxide produced on the surface of the granular active material by mixing and stirring the particles having niobium oxide prepared by the sol-gel method, the granular active material, the binder, the conductive additive, and the viscosity modifier. A slurry to which is attached is prepared. In the preparation of the slurry, the conductive assistant is dispersed in a solvent containing a binder, and the active material is mixed there. At this time, in order to improve dispersibility, it is preferable that the amount of the solvent is suppressed and kneading is performed. Then, a solvent is added and a slurry is produced. The ratios of the active material, the conductive auxiliary agent, the binder and the solvent can be adjusted as appropriate. However, the higher the ratio of the conductive auxiliary agent and the binder, the higher the battery performance per active material amount.

なお、粒状である活物質の粒径は小さいほうが容量、サイクル特性ともに良好であり、粒
径は10μm以下が好ましい。
In addition, the smaller the particle size of the granular active material, the better the capacity and cycle characteristics, and the particle size is preferably 10 μm or less.

導電助剤は、その材料自身が電子導電体であり、電池装置内で他の物質と化学変化を起こ
さないものであればよい。例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、アセチレンブラ
ック、ケェッチェンブラック、VGCF(商標登録)などの炭素系材料、銅、ニッケル、
アルミニウムもしくは銀など金属材料またはこれらの混合物の粉末や繊維などがそれに該
当する。導電助剤とは、活物質間の導電性を助ける物質であり、離れている活物質の間に
充填され、活物質同士の導通をとる材料である。
The conductive assistant may be any material as long as the material itself is an electronic conductor and does not cause a chemical change with other substances in the battery device. For example, carbon-based materials such as graphite, carbon fiber, carbon black, acetylene black, ketjen black, VGCF (registered trademark), copper, nickel,
Examples thereof include powders and fibers of a metal material such as aluminum or silver or a mixture thereof. The conductive assistant is a substance that helps conductivity between the active materials, and is a material that is filled between the active materials that are separated from each other to establish conduction between the active materials.

バインダとしては、澱粉、ポリイミド、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ポリビ
ニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリエチレン、ポリプロピレン、EPDM(Ethylene Propylen
e Diene Monomer)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム、ブ
タジエンゴム、フッ素ゴムもしくはポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂ま
たはゴム弾性を有するポリマーなどがある。
Examples of the binder include starch, polyimide, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, and EPDM (Ethylene Propylene).
e Diene Monomer), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, polysaccharides such as fluoro rubber or polyethylene oxide, thermoplastic resin or rubber elastic polymer.

溶媒としては、水、Nメチル−2ピロリドンまたは乳酸エステルなどがある。 Examples of the solvent include water, N-methyl-2-pyrrolidone, and lactic acid ester.

次に、図2のステップS112に示すように、加熱処理を行って溶媒を蒸発させる。ホッ
トプレートまたはオーブンなどを用いることができ、処理条件は、例えば窒素雰囲気、3
50℃で行えばよい。
Next, as shown in step S112 of FIG. 2, a heat treatment is performed to evaporate the solvent. A hot plate or an oven can be used, and the processing conditions are, for example, a nitrogen atmosphere, 3
What is necessary is just to carry out at 50 degreeC.

次に、ステップS113に示すように、スラリー上からプレスすることによって集電体と
スラリーとの密着性を高めることが好ましい。さらに、プレスによって活物質層も平坦化
される。
Next, as shown in step S113, it is preferable to increase the adhesion between the current collector and the slurry by pressing from above the slurry. Further, the active material layer is flattened by pressing.

次に、ステップS114に示すように、集電体を所望の形状に打ち抜く。 Next, as shown in step S114, the current collector is punched into a desired shape.

最後に、ステップS115に示すように、再度加熱処理を行う。処理条件は、例えば減圧
雰囲気、100℃設定で行えばよい。
Finally, as shown in step S115, the heat treatment is performed again. For example, the processing conditions may be set in a reduced-pressure atmosphere and 100 ° C.

以上の工程によって、図1に示す電極を作製することができる。 Through the above steps, the electrode shown in FIG. 1 can be manufactured.

以上のように、粒状の活物質と酸化ニオブを有する粒子が接することによって、粒状の活
物質が物理的に固定され、それによって電池の充放電に伴う活物質の膨張または収縮によ
る、微粉化などの劣化を抑制することができる。
As described above, when the granular active material is in contact with the particles having niobium oxide, the granular active material is physically fixed, thereby pulverizing, etc. due to expansion or contraction of the active material accompanying charging / discharging of the battery. Can be prevented.

また、酸化ニオブを有する粒子が活物質と接して形成されていることによって、活物質表
面に、有機SEI(Solid Electrolyte Interface)が形成
されるのを抑制することができる。それによって低抵抗化、リチウム拡散性の向上、活物
質の体積膨張を緩和させる、などの効果を奏する。
Further, the formation of organic SEI (Solid Electrolyte Interface) on the surface of the active material can be suppressed by forming the particles containing niobium oxide in contact with the active material. As a result, there are effects such as lowering resistance, improving lithium diffusibility, and relaxing the volume expansion of the active material.

このように、蓄電装置に用いる電極において、集電体上に、酸化ニオブを有する粒子およ
び粒状の活物質を有する活物質層を形成することにより、蓄電装置のサイクル特性を改善
することができる。
As described above, in the electrode used for the power storage device, the cycle characteristics of the power storage device can be improved by forming the active material layer including the particles having niobium oxide and the granular active material over the current collector.

(実施の形態2)
本実施の形態では、蓄電装置の構造について、図3を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the structure of the power storage device will be described with reference to FIGS.

はじめに、蓄電装置として、二次電池の構造について、以下に説明する。ここでは、二次
電池の代表例であるリチウムイオン電池の構造について、説明する。
First, a structure of a secondary battery as a power storage device will be described below. Here, the structure of a lithium ion battery, which is a typical example of a secondary battery, will be described.

図3(A)は、蓄電装置151の平面図であり、図3(A)の一点鎖線A−Bの断面図を
図3(B)に示す。本実施の形態では、蓄電装置151として、パウチされた薄型蓄電装
置を示す。
FIG. 3A is a plan view of the power storage device 151, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line AB in FIG. In this embodiment mode, a pouched thin power storage device is shown as the power storage device 151.

図3(A)に示す蓄電装置151は、外装部材153の内部に蓄電セル155を有する。
また、蓄電セル155に接続する端子部157、159を有する。外装部材153は、ラ
ミネートフィルム、高分子フィルム、金属フィルム、金属ケース、プラスチックケース等
を用いることができる。
A power storage device 151 illustrated in FIG. 3A includes a power storage cell 155 inside an exterior member 153.
In addition, terminal portions 157 and 159 connected to the storage cell 155 are provided. As the exterior member 153, a laminate film, a polymer film, a metal film, a metal case, a plastic case, or the like can be used.

図3(B)に示すように、蓄電セル155は、負極163と、正極165と、負極163
および正極165の間に設けられるセパレータ167と、外装部材153、蓄電セル15
5および電解質169とで構成される。
As shown in FIG. 3B, the power storage cell 155 includes a negative electrode 163, a positive electrode 165, and a negative electrode 163.
And the separator 167 provided between the positive electrode 165, the exterior member 153, and the storage cell 15
5 and the electrolyte 169.

負極163は、負極集電体171および負極活物質層173で構成される。また、負極活
物質層173は、負極集電体171の一方または両方の面に形成される。
The negative electrode 163 includes a negative electrode current collector 171 and a negative electrode active material layer 173. The negative electrode active material layer 173 is formed on one or both surfaces of the negative electrode current collector 171.

正極165は、正極集電体175および正極活物質層177で構成される。また、正極活
物質層177は、正極集電体175の一方または両方の面に形成される。
The positive electrode 165 includes a positive electrode current collector 175 and a positive electrode active material layer 177. The positive electrode active material layer 177 is formed on one or both surfaces of the positive electrode current collector 175.

また、負極集電体171は、端子部159と接続する。正極集電体175は、端子部15
7と接続する。また、端子部157、159は、それぞれ一部が外装部材153の外側に
導出されている。
Further, the negative electrode current collector 171 is connected to the terminal portion 159. The positive electrode current collector 175 has a terminal portion 15.
7 is connected. Further, a part of each of the terminal portions 157 and 159 is led out of the exterior member 153.

なお、本実施の形態では、蓄電装置151として、パウチされた薄型蓄電装置を示したが
、ボタン型蓄電装置、円筒型蓄電装置、角型蓄電装置等様々な形状の蓄電装置を用いるこ
とができる。また、本実施の形態では、正極、負極、およびセパレータが積層された構造
を示したが、正極、負極、およびセパレータが捲回された構造であってもよい。
Note that in this embodiment, a thin pouched power storage device is shown as the power storage device 151; however, various shapes of power storage devices such as a button power storage device, a cylindrical power storage device, and a rectangular power storage device can be used. . Further, although a structure in which the positive electrode, the negative electrode, and the separator are stacked is shown in this embodiment mode, a structure in which the positive electrode, the negative electrode, and the separator are wound may be used.

負極集電体171としては、実施の形態1に示す集電体101を用いることができる。 As the negative electrode current collector 171, the current collector 101 described in Embodiment 1 can be used.

負極活物質層173としては、実施の形態1に示す活物質層100を用いることができる
。また、活物質としては高容量であるシリコンを用いると好ましい。
As the negative electrode active material layer 173, the active material layer 100 described in Embodiment 1 can be used. Further, it is preferable to use silicon having a high capacity as the active material.

正極集電体175としては、アルミニウム、ステンレス等を用いる。正極集電体175は
、箔状、板状、網状、膜状等の形状を適宜用いることができる。
As the positive electrode current collector 175, aluminum, stainless steel, or the like is used. The positive electrode current collector 175 can have a foil shape, a plate shape, a net shape, a film shape, or the like as appropriate.

正極活物質層177としては、LiFeO、LiCoO、LiNiO、LiMn
、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPO、V
、Cr、MnO、その他のリチウム化合物を材料として用いることができる。な
お、キャリアイオンが、リチウム以外のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオ
ンの場合、正極活物質層177として、上記リチウム化合物においてリチウムの代わりに
、アルカリ金属(例えば、ナトリウムやカリウム等)、またはアルカリ土類金属(例えば
カルシウム、ストロンチウム、バリウム等)を用いることもできる。
As the positive electrode active material layer 177, LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2
O 4 , LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiMn 2 PO 4 , V 2 O 5
, Cr 2 O 5 , MnO 2 , and other lithium compounds can be used as materials. Note that in the case where the carrier ions are alkali metal ions or alkaline earth metal ions other than lithium, as the positive electrode active material layer 177, an alkali metal (for example, sodium or potassium) or an alkali instead of lithium in the lithium compound is used. An earth metal (eg, calcium, strontium, barium, etc.) can also be used.

電解質169の溶質は、キャリアイオンであるリチウムイオンを移送可能で、且つリチウ
ムイオンが安定に存在する材料を用いる。電解質の溶質の代表例としては、LiClO
、LiAsF、LiBF、LiPF、Li(CSON等のリチウム塩
がある。なお、キャリアイオンが、リチウム以外のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土
類金属イオンの場合、電解質169の溶質として、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカ
リ金属塩、カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩等のアルカリ土類金属塩、ベリ
リウム塩、またはマグネシウム塩等を適宜用いることができる。
The solute of the electrolyte 169 is made of a material that can transport lithium ions that are carrier ions and stably exist. As a representative example of the electrolyte solute, LiClO 4
, LiAsF 6 , LiBF 4 , LiPF 6 , and Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N. When the carrier ion is an alkali metal ion or alkaline earth metal ion other than lithium, an alkaline earth salt such as a sodium salt or potassium salt, a calcium salt, a strontium salt, or a barium salt is used as the solute of the electrolyte 169. A metal salt, beryllium salt, magnesium salt, or the like can be used as appropriate.

また、電解質169の溶媒としては、リチウムイオン(または他のキャリアイオン)の移
送が可能な材料を用いる。電解質169の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好まし
い。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γーブチロラクトン、アセトニ
トリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用
いることができる。また、電解質169の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いるこ
とで、漏液性を含めた安全性が高まる。また、蓄電装置151の薄型化および軽量化が可
能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコンゲル、アクリルゲル、ア
クリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポ
リマー等がある。
As a solvent for the electrolyte 169, a material that can transfer lithium ions (or other carrier ions) is used. The solvent for the electrolyte 169 is preferably an aprotic organic solvent. Typical examples of the aprotic organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran and the like, and one or more of these can be used. In addition, the use of a polymer material that is gelled as a solvent for the electrolyte 169 increases safety including liquid leakage. Further, the power storage device 151 can be reduced in thickness and weight. Typical examples of the polymer material to be gelated include silicon gel, acrylic gel, acrylonitrile gel, polyethylene oxide, polypropylene oxide, and fluorine-based polymer.

また、電解質169として、LiPO、LiPO(4−x)、LiPS
x、y:自然数)等の固体電解質を用いることができる。さらに、電解質169の中に、
ニオブを含んでいてもよい。また、ビニレンカーボネートなどを含んでいても良い。
In addition, as the electrolyte 169, Li 3 PO 4 , Li 3 PO (4-x) N x , Li x PS y (
Solid electrolytes such as x, y: natural numbers) can be used. Furthermore, in the electrolyte 169,
Niobium may be included. Moreover, vinylene carbonate etc. may be included.

セパレータ167は、絶縁性の多孔体を用いる。セパレータ167の代表例としては、セ
ルロース(紙)、ポリエチレン、ポリプロピレン、硝子繊維等がある。さらにこれら材料
の単層または積層させて、用いることができる。
The separator 167 uses an insulating porous body. Typical examples of the separator 167 include cellulose (paper), polyethylene, polypropylene, glass fiber, and the like. Further, these materials can be used in a single layer or laminated.

リチウムイオン電池は、メモリー効果が小さく、エネルギー密度が高く、放電容量が大き
い。また、動作電圧が高い。これらのため、小型化および軽量化が可能である。また、充
放電の繰り返しによる劣化が少なく、長期間の使用が可能であり、コスト削減が可能であ
る。
Lithium ion batteries have a small memory effect, a high energy density, and a large discharge capacity. Also, the operating voltage is high. For these reasons, it is possible to reduce the size and weight. In addition, there is little deterioration due to repeated charging and discharging, long-term use is possible, and cost reduction is possible.

次に、蓄電装置として、キャパシタについて、説明する。キャパシタの代表例としては、
二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等がある。
Next, a capacitor will be described as the power storage device. Typical examples of capacitors include
There are double layer capacitors, lithium ion capacitors and the like.

キャパシタの場合は、図3(B)に示す二次電池の正極活物質層177として、代わりに
、リチウムイオン(または他のキャリアイオン)およびアニオンの少なくとも一つを可逆
的に吸蔵できる材料を用いればよい。正極活物質層177の代表例としては、活性炭、導
電性高分子、ポリアセン有機半導体(PAS)がある。
In the case of a capacitor, a material capable of reversibly occluding at least one of lithium ions (or other carrier ions) and anions is used as the positive electrode active material layer 177 of the secondary battery illustrated in FIG. That's fine. Typical examples of the positive electrode active material layer 177 include activated carbon, a conductive polymer, and a polyacene organic semiconductor (PAS).

リチウムイオンキャパシタは、充放電の効率が高く、急速充放電が可能であり、繰り返し
利用による寿命も長い。
Lithium ion capacitors have high charge / discharge efficiency, can be rapidly charged / discharged, and have a long life due to repeated use.

負極163に実施の形態1に示す負極を用いることで、サイクル特性を向上させた蓄電装
置を作製することができる。
By using the negative electrode described in Embodiment 1 as the negative electrode 163, a power storage device with improved cycle characteristics can be manufactured.

また、蓄電装置の一形態である空気電池の負極に、実施の形態1に示す集電体および活物
質層を用いることで、サイクル特性を向上させた蓄電装置を作製することができる。
In addition, by using the current collector and the active material layer described in Embodiment 1 for the negative electrode of the air battery which is one embodiment of the power storage device, a power storage device with improved cycle characteristics can be manufactured.

以上のように、本発明の一態様では、集電体層、酸化ニオブを有する粒子および粒状の活
物質を有する活物質層を用いることができる。それによって、サイクル特性を向上させた
蓄電装置を提供することができる。また、活物質の剥がれ等による蓄電装置の劣化を低減
することができる蓄電装置を提供することができる。
As described above, in one embodiment of the present invention, a current collector layer, particles having niobium oxide, and an active material layer having a granular active material can be used. Accordingly, a power storage device with improved cycle characteristics can be provided. In addition, a power storage device that can reduce deterioration of the power storage device due to peeling of the active material or the like can be provided.

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態2で説明した蓄電装置の応用形態について図4を用いて説
明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, application modes of the power storage device described in Embodiment 2 are described with reference to FIGS.

実施の形態2で説明した蓄電装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、デジタ
ルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、
携帯情報端末、音響再生装置等の電子機器に用いることができる。また、電気自動車、ハ
イブリッド自動車、鉄道用電気車両、作業車、カート、電動車椅子等の電気推進車両に用
いることができる。ここでは、電気推進車両の例を説明する。
The power storage device described in Embodiment 2 includes a camera such as a digital camera or a video camera, a digital photo frame, a mobile phone (also referred to as a mobile phone or a mobile phone device), a portable game machine,
It can be used for electronic devices such as portable information terminals and sound reproduction devices. Further, it can be used for electric propulsion vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles, railway electric vehicles, work vehicles, carts, and electric wheelchairs. Here, an example of an electric propulsion vehicle will be described.

図4(A)に、電気推進車両の一つである四輪の自動車300の構成を示す。自動車30
0は、電気自動車またはハイブリッド自動車である。自動車300は、その底部に蓄電装
置302が設けられている例を示している。自動車300における蓄電装置302の位置
を明確にするために、図4(B)に、輪郭だけ示した自動車300と、自動車300の底
部に設けられた蓄電装置302とを示す。実施の形態4で説明した蓄電装置を、蓄電装置
302に用いることができる。蓄電装置302は、プラグイン技術や無線給電システムに
よる外部からの電力供給により充電をすることができる。
FIG. 4A shows a configuration of a four-wheeled automobile 300 that is one of electric propulsion vehicles. Car 30
0 is an electric vehicle or a hybrid vehicle. An automobile 300 shows an example in which a power storage device 302 is provided at the bottom. In order to clarify the position of the power storage device 302 in the car 300, FIG. 4B illustrates the car 300 in which only the outline is shown, and the power storage device 302 provided at the bottom of the car 300. The power storage device described in Embodiment 4 can be used for the power storage device 302. The power storage device 302 can be charged by external power supply using a plug-in technology or a wireless power feeding system.

図4(C)に、電気推進車両の一つであるモーターボート1301の構成を示す。図4(
C)では、モーターボート1301が、蓄電装置1302を、その船体の側部に備えてい
る場合を例示している。実施の形態4で説明した蓄電装置を、蓄電装置1302に用いる
ことができる。蓄電装置1302は、プラグイン技術や無線給電システムによる外部から
の電力供給により充電をすることができる。モーターボート1301の充電(すなわち、
蓄電装置1302の充電)を行うための給電装置は、例えば、港湾において船舶を係留さ
せるための係留施設に設けることができる。
FIG. 4C illustrates a configuration of a motor boat 1301 that is one of the electric propulsion vehicles. FIG.
C) illustrates a case where the motor boat 1301 includes the power storage device 1302 on the side of the hull. The power storage device described in Embodiment 4 can be used for the power storage device 1302. The power storage device 1302 can be charged by external power supply using plug-in technology or a wireless power feeding system. Charging the motor boat 1301 (ie,
The power supply device for charging the power storage device 1302 can be provided, for example, in a mooring facility for mooring a ship in a harbor.

図4(D)に、電気推進車両の一つである電動車椅子1311の構成を示す。図4(D)
では、電動車椅子1311が、蓄電装置1312を、その底部に備えている場合を例示し
ている。実施の形態4で説明した蓄電装置を、蓄電装置1312に用いることができる。
蓄電装置1312は、プラグイン技術や無線給電システムによる外部からの電力供給によ
り充電をすることができる。
FIG. 4D illustrates a structure of an electric wheelchair 1311 that is one of the electric propulsion vehicles. FIG. 4 (D)
Then, the case where the electric wheelchair 1311 includes the power storage device 1312 at the bottom is illustrated. The power storage device described in Embodiment 4 can be used for the power storage device 1312.
The power storage device 1312 can be charged by external power supply using plug-in technology or a wireless power feeding system.

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電装置の一例である二次電池を、無線給電シ
ステム(以下、RF給電システムと呼ぶ。)に用いた場合の一例を、図5および図6のブ
ロック図を用いて説明する。なお、各ブロック図では、受電装置および給電装置内の構成
要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構成要素
は機能ごとに完全に切り分けることが困難であり、一つの構成要素が複数の機能に係わる
こともあり得る。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example in which a secondary battery which is an example of a power storage device according to one embodiment of the present invention is used for a wireless power feeding system (hereinafter referred to as an RF power feeding system) is described with reference to FIGS. This will be described with reference to the block diagram of FIG. In each block diagram, the components in the power receiving device and the power feeding device are classified by function and shown as blocks independent of each other, but the actual components are difficult to completely separate for each function, One component may be related to a plurality of functions.

はじめに、図5を用いてRF給電システムについて説明する。 First, the RF power feeding system will be described with reference to FIG.

受電装置600は、給電装置700から供給された電力で駆動する電子機器または電気推
進車両であるが、この他電力で駆動する装置に適宜適用することができる。電子機器の代
表的としては、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携
帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再
生装置、表示装置、コンピュータ等がある。また、電気推進車両の代表例としては、電気
自動車、ハイブリッド自動車、鉄道用電気車両、作業車、カート、電動車椅子等がある。
また、給電装置700は、受電装置600に電力を供給する機能を有する。
The power receiving device 600 is an electronic device or an electric propulsion vehicle that is driven by power supplied from the power feeding device 700, but can be appropriately applied to other devices that are driven by power. Representative examples of electronic devices include cameras such as digital cameras and video cameras, digital photo frames, mobile phones (also referred to as mobile phones and mobile phone devices), portable game machines, portable information terminals, sound playback devices, display devices, There are computers. Typical examples of the electric propulsion vehicle include an electric vehicle, a hybrid vehicle, a railway electric vehicle, a work vehicle, a cart, and an electric wheelchair.
In addition, the power feeding device 700 has a function of supplying power to the power receiving device 600.

図5において、受電装置600は、受電装置部601と、電源負荷部610とを有する。
受電装置部601は、受電装置用アンテナ回路602と、信号処理回路603と、二次電
池604とを少なくとも有する。また、給電装置700は、給電装置用アンテナ回路70
1と、信号処理回路702とを少なくとも有する。
In FIG. 5, the power receiving device 600 includes a power receiving device portion 601 and a power load portion 610.
The power receiving device portion 601 includes at least a power receiving device antenna circuit 602, a signal processing circuit 603, and a secondary battery 604. In addition, the power feeding device 700 includes a power feeding device antenna circuit 70.
1 and a signal processing circuit 702 at least.

受電装置用アンテナ回路602は、給電装置用アンテナ回路701が発信する信号を受け
取る、あるいは、給電装置用アンテナ回路701に信号を発信する役割を有する。信号処
理回路603は、受電装置用アンテナ回路602が受信した信号を処理し、二次電池60
4の充電、二次電池604から電源負荷部610への電力の供給を制御する。また、信号
処理回路603は、受電装置用アンテナ回路602の動作を制御する。すなわち、受電装
置用アンテナ回路602から発信する信号の強度、周波数などを制御することができる。
電源負荷部610は、二次電池604から電力を受け取り、受電装置600を駆動する駆
動部である。電源負荷部610の代表例としては、モータ、駆動回路等があるが、その他
の電力を受け取って受電装置を駆動する装置を適宜用いることができる。また、給電装置
用アンテナ回路701は、受電装置用アンテナ回路602に信号を送る、あるいは、受電
装置用アンテナ回路602からの信号を受け取る役割を有する。信号処理回路702は、
給電装置用アンテナ回路701が受信した信号を処理する。また、信号処理回路702は
、給電装置用アンテナ回路701の動作を制御する。すなわち、給電装置用アンテナ回路
701から発信する信号の強度、周波数などを制御することができる。
The power receiving device antenna circuit 602 has a function of receiving a signal transmitted from the power feeding device antenna circuit 701 or transmitting a signal to the power feeding device antenna circuit 701. The signal processing circuit 603 processes the signal received by the power receiving device antenna circuit 602 to generate the secondary battery 60.
4, and the supply of power from the secondary battery 604 to the power load unit 610 are controlled. The signal processing circuit 603 controls the operation of the power receiving device antenna circuit 602. That is, the intensity, frequency, and the like of a signal transmitted from the power receiving device antenna circuit 602 can be controlled.
The power load unit 610 is a drive unit that receives power from the secondary battery 604 and drives the power receiving device 600. Typical examples of the power load unit 610 include a motor, a drive circuit, and the like, but a device that receives other power and drives the power receiving device can be used as appropriate. The power feeding device antenna circuit 701 has a function of transmitting a signal to the power receiving device antenna circuit 602 or receiving a signal from the power receiving device antenna circuit 602. The signal processing circuit 702
The signal received by the power feeding device antenna circuit 701 is processed. The signal processing circuit 702 controls the operation of the power feeding device antenna circuit 701. That is, the intensity, frequency, and the like of a signal transmitted from the power feeding device antenna circuit 701 can be controlled.

本発明の一態様に係る二次電池は、図5で説明したRF給電システムにおける受電装置6
00が有する二次電池604として利用される。
A secondary battery according to one embodiment of the present invention includes a power receiving device 6 in the RF power feeding system described with reference to FIG.
00 is used as a secondary battery 604 of 00.

RF給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用することで、従来の二次電池に
比べて放電容量又は充電容量(蓄電量ともいう)を増やすことができ。よって、無線給電
の時間間隔を延ばすことができる(何度も給電する手間を省くことができる)。
By using the secondary battery according to one embodiment of the present invention for the RF power feeding system, a discharge capacity or a charge capacity (also referred to as a charged amount) can be increased as compared with a conventional secondary battery. Therefore, the time interval of wireless power feeding can be extended (the trouble of repeatedly feeding power can be saved).

また、RF給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用することで、電源負荷部
610を駆動することができる放電容量又は充電容量が従来と同じであれば、受電装置6
00の小型化および軽量化が可能である。従って、トータルコストを減らすことができる
Further, by using the secondary battery according to one embodiment of the present invention for the RF power feeding system, if the discharge capacity or the charge capacity capable of driving the power load portion 610 is the same as the conventional one, the power receiving device 6
00 can be reduced in size and weight. Therefore, the total cost can be reduced.

次に、RF給電システムの他の例について図6を用いて説明する。 Next, another example of the RF power feeding system will be described with reference to FIG.

図6において、受電装置600は、受電装置部601と、電源負荷部610とを有する。
受電装置部601は、受電装置用アンテナ回路602と、信号処理回路603と、二次電
池604と、整流回路605と、変調回路606と、電源回路607とを、少なくとも有
する。また、給電装置700は、給電装置用アンテナ回路701と、信号処理回路702
と、整流回路703と、変調回路704と、復調回路705と、発振回路706とを、少
なくとも有する。
In FIG. 6, the power receiving device 600 includes a power receiving device portion 601 and a power load portion 610.
The power receiving device portion 601 includes at least a power receiving device antenna circuit 602, a signal processing circuit 603, a secondary battery 604, a rectifier circuit 605, a modulation circuit 606, and a power supply circuit 607. The power feeding device 700 includes a power feeding device antenna circuit 701 and a signal processing circuit 702.
A rectifier circuit 703, a modulation circuit 704, a demodulation circuit 705, and an oscillation circuit 706.

受電装置用アンテナ回路602は、給電装置用アンテナ回路701が発信する信号を受け
取る、あるいは、給電装置用アンテナ回路701に信号を発信する役割を有する。給電装
置用アンテナ回路701が発信する信号を受け取る場合、整流回路605は受電装置用ア
ンテナ回路602が受信した信号から直流電圧を生成する役割を有する。信号処理回路6
03は受電装置用アンテナ回路602が受信した信号を処理し、二次電池604の充電、
二次電池604から電源回路607への電力の供給を制御する役割を有する。電源回路6
07は、二次電池604が蓄電している電圧を電源負荷部610に必要な電圧に変換する
役割を有する。変調回路606は受電装置600から給電装置700へ何らかの応答を送
信する場合に使用される。
The power receiving device antenna circuit 602 has a function of receiving a signal transmitted from the power feeding device antenna circuit 701 or transmitting a signal to the power feeding device antenna circuit 701. When a signal transmitted from the power feeding device antenna circuit 701 is received, the rectifier circuit 605 has a role of generating a DC voltage from the signal received by the power receiving device antenna circuit 602. Signal processing circuit 6
03 processes the signal received by the power receiving device antenna circuit 602 to charge the secondary battery 604,
It has a role of controlling power supply from the secondary battery 604 to the power supply circuit 607. Power circuit 6
07 has a role of converting the voltage stored in the secondary battery 604 into a voltage necessary for the power load portion 610. The modulation circuit 606 is used when a certain response is transmitted from the power receiving apparatus 600 to the power feeding apparatus 700.

電源回路607を有することで、電源負荷部610に供給する電力を制御することができ
る。このため、電源負荷部610に過電圧が印加されることを低減することが可能であり
、受電装置600の劣化や破壊を低減することができる。
By including the power supply circuit 607, the power supplied to the power load portion 610 can be controlled. For this reason, it is possible to reduce that an overvoltage is applied to the power load part 610, and deterioration and destruction of the power receiving apparatus 600 can be reduced.

また、変調回路606を有することで、受電装置600から給電装置700へ信号を送信
することが可能である。このため、受電装置600の充電量を判断し、一定量の充電が行
われた場合に、受電装置600から給電装置700に信号を送信し、給電装置700から
受電装置600への給電を停止させることができる。この結果、二次電池604の受電量
を100%としないことで、二次電池604の充電回数を増加させることが可能である。
In addition, by including the modulation circuit 606, a signal can be transmitted from the power receiving device 600 to the power feeding device 700. Therefore, the charging amount of the power receiving device 600 is determined, and when a certain amount of charging is performed, a signal is transmitted from the power receiving device 600 to the power feeding device 700, and power feeding from the power feeding device 700 to the power receiving device 600 is stopped. be able to. As a result, the number of times the secondary battery 604 is charged can be increased by not setting the amount of power received by the secondary battery 604 to 100%.

また、給電装置用アンテナ回路701は、受電装置用アンテナ回路602に信号を送る、
あるいは、受電装置用アンテナ回路602から信号を受け取る役割を有する。受電装置用
アンテナ回路602に信号を送る場合、信号処理回路702は、受電装置に送信する信号
を生成する回路である。発振回路706は一定の周波数の信号を生成する回路である。変
調回路704は、信号処理回路702が生成した信号と発振回路706で生成された一定
の周波数の信号に従って、給電装置用アンテナ回路701に電圧を印加する役割を有する
。そうすることで、給電装置用アンテナ回路701から信号が出力される。一方、受電装
置用アンテナ回路602から信号を受け取る場合、整流回路703は受け取った信号を整
流する役割を有する。復調回路705は、整流回路703が整流した信号から受電装置6
00が給電装置700に送った信号を抽出する。信号処理回路702は復調回路705に
よって抽出された信号を解析する役割を有する。
The power feeding device antenna circuit 701 sends a signal to the power receiving device antenna circuit 602.
Alternatively, it has a role of receiving a signal from the power receiving device antenna circuit 602. When a signal is transmitted to the power receiving device antenna circuit 602, the signal processing circuit 702 is a circuit that generates a signal to be transmitted to the power receiving device. The oscillation circuit 706 is a circuit that generates a signal having a constant frequency. The modulation circuit 704 has a role of applying a voltage to the power feeding device antenna circuit 701 in accordance with the signal generated by the signal processing circuit 702 and the signal of a certain frequency generated by the oscillation circuit 706. By doing so, a signal is output from the power feeding device antenna circuit 701. On the other hand, when a signal is received from the power receiving device antenna circuit 602, the rectifier circuit 703 has a role of rectifying the received signal. The demodulator circuit 705 receives the power receiving device 6 from the signal rectified by the rectifier circuit 703.
00 extracts the signal sent to the power supply device 700. The signal processing circuit 702 has a role of analyzing the signal extracted by the demodulation circuit 705.

なお、RF給電を行うことができれば、各回路の間にどんな回路を設けてもよい。例えば
、受電装置600が信号を受信し整流回路605で直流電圧を生成したあとに、後段に設
けられたDC−DCコンバータやレギュレータといった回路によって、定電圧を生成して
もよい。そうすることで、受電装置600内部に過電圧が印加されることを抑制すること
ができる。
Note that any circuit may be provided between the circuits as long as RF power feeding can be performed. For example, after the power receiving apparatus 600 receives a signal and generates a DC voltage by the rectifier circuit 605, the constant voltage may be generated by a circuit such as a DC-DC converter or a regulator provided in a subsequent stage. By doing so, it is possible to suppress application of an overvoltage inside the power receiving device 600.

本発明の一態様に係る二次電池は、図6で説明したRF給電システムにおける受電装置6
00が有する二次電池604として利用される。
The secondary battery according to one embodiment of the present invention includes the power receiving device 6 in the RF power feeding system described with reference to FIG.
00 is used as a secondary battery 604 of 00.

RF給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用することで、従来の二次電池に
比べて放電容量又は充電容量を増やすことができるので、無線給電の時間間隔を延ばすこ
とができる(何度も給電する手間を省くことができる)。
By using the secondary battery according to one embodiment of the present invention for the RF power feeding system, the discharge capacity or the charging capacity can be increased as compared with the conventional secondary battery, so that the time interval of wireless power feeding can be extended. (It can save the trouble of supplying power many times).

また、RF給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用することで、電源負荷部
610を駆動することができる放電容量又は充電容量が従来と同じであれば、受電装置6
00の小型化および軽量化が可能である。従って、トータルコストを減らすことができる
Further, by using the secondary battery according to one embodiment of the present invention for the RF power feeding system, if the discharge capacity or the charge capacity capable of driving the power load portion 610 is the same as the conventional one, the power receiving device 6
00 can be reduced in size and weight. Therefore, the total cost can be reduced.

なお、RF給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用し、受電装置用アンテナ
回路602と二次電池604を重ねる場合は、二次電池604の充放電による二次電池6
04の変形と、当該変形に伴うアンテナの形状の変化によって、受電装置用アンテナ回路
602のインピーダンスが変化しないようにすることが好ましい。アンテナのインピーダ
ンスが変化してしまうと、十分な電力供給がなされない可能性があるためである。例えば
、二次電池604を金属製あるいはセラミックス製の電池パックに装填するようにすれば
よい。なお、その際、受電装置用アンテナ回路602と電池パックは数十μm以上離れて
いることが望ましい。
Note that when the secondary battery according to one embodiment of the present invention is used for the RF power feeding system and the antenna circuit 602 for the power receiving device and the secondary battery 604 are stacked, the secondary battery 6 is charged and discharged by the secondary battery 604.
It is preferable that the impedance of the power receiving device antenna circuit 602 does not change due to the deformation of 04 and the change in the shape of the antenna accompanying the deformation. This is because if the impedance of the antenna changes, there is a possibility that sufficient power is not supplied. For example, the secondary battery 604 may be loaded into a metal or ceramic battery pack. At that time, it is desirable that the power receiving device antenna circuit 602 and the battery pack be separated from each other by several tens of μm or more.

また、本実施の形態では、充電用の信号の周波数に特に限定はなく、電力が伝送できる周
波数であれば、どの帯域であっても構わない。充電用の信号は、例えば、135kHzの
LF帯(長波)でも良いし、13.56MHzのHF帯(短波)でも良いし、900MH
z〜1GHzのUHF帯(極超短波)でも良いし、2.45GHzのマイクロ波帯でもよ
い。
In this embodiment, the frequency of the charging signal is not particularly limited, and any band may be used as long as power can be transmitted. The charging signal may be, for example, a 135 kHz LF band (long wave), a 13.56 MHz HF band (short wave), or 900 MHz.
The UHF band (ultra high frequency) of z to 1 GHz may be used, or the microwave band of 2.45 GHz may be used.

また、信号の伝送方式としては電磁結合方式、電磁誘導方式、共鳴方式、マイクロ波方式
など様々な種類があるが、適宜選択すればよい。ただし、雨や泥などの、水分を含んだ異
物によるエネルギーの損失を抑えるためには、周波数が低い帯域、具体的には、短波であ
る3MHz〜30MHz、中波である300kHz〜3MHz、長波である30kHz〜
300kHz、および超長波である3kHz〜30kHzの周波数を利用した電磁誘導方
式や共鳴方式を用いることが望ましい。
There are various signal transmission methods such as an electromagnetic coupling method, an electromagnetic induction method, a resonance method, and a microwave method, which may be selected as appropriate. However, in order to suppress energy loss due to moisture and other foreign matters such as rain and mud, a low frequency band, specifically, a short wave of 3 MHz to 30 MHz, a medium wave of 300 kHz to 3 MHz, and a long wave 30kHz ~
It is desirable to use an electromagnetic induction method or a resonance method using a frequency of 300 kHz and a super long wave of 3 kHz to 30 kHz.

本実施の形態は、上記実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the above embodiment.

本実施例では、本発明の一態様である二次電池について説明する。本実施例では、本発明
の一態様である二次電池と、比較用の二次電池(以下、比較二次電池という。)と、を作
製し、特性を比較した。二次電池の電極の作製工程を以下に説明する。
In this example, a secondary battery which is one embodiment of the present invention will be described. In this example, a secondary battery which is one embodiment of the present invention and a comparative secondary battery (hereinafter referred to as a comparative secondary battery) were manufactured, and the characteristics were compared. The manufacturing process of the secondary battery electrode will be described below.

<スラリーの作製工程>
まず、二次電池の電極に用いるスラリーの作製方法について説明する。
<Slurry production process>
First, a method for producing a slurry used for an electrode of a secondary battery will be described.

スラリーは、活物質として用いるシリコン粒子(粒径は5μm程度)、酸化ニオブを有す
る粒子、導電助剤としてケッチェンブラック(KB)、バインダとしてポリイミド(PI
)を混合して作製した。各材料の重量比は、(シリコン粒子+酸化ニオブを有する粒子)
:KB:PI=80:5:15の割合で作製した。また、シリコン粒子:酸化ニオブを有
する粒子=92:8の重量比で作製した。
The slurry is composed of silicon particles (particle size is about 5 μm) used as an active material, particles containing niobium oxide, ketjen black (KB) as a conductive additive, and polyimide (PI) as a binder.
) And mixed. The weight ratio of each material is (silicon particles + particles with niobium oxide)
: KB: PI = 80: 5: 15. Further, silicon particles: particles having niobium oxide = 92: 8 were prepared at a weight ratio.

シリコン粒子を酸化ニオブで覆っていることが好ましいが、被覆する割合が大きすぎると
、酸化ニオブは絶縁性であるため、抵抗が大きくなってしまう。そのため、活物質/(活
物質+酸化ニオブ)の比は、0.7〜0.999の範囲であることが好ましい。
The silicon particles are preferably covered with niobium oxide, but if the coating ratio is too large, the resistance increases because niobium oxide is insulative. Therefore, the ratio of active material / (active material + niobium oxide) is preferably in the range of 0.7 to 0.999.

ここで、上記酸化ニオブを有する粒子の作製方法について説明する。まず、ニオブアルコ
キシド(Nb(OCHCH)1molに対して、安定化剤のアセト酢酸エチル2
molと、溶媒のトルエンを加えて撹拌して溶液を作製した。次に、該溶液中のニオブア
ルコキシドが大気中の水分と徐々に反応し、化学式1に示す加水分解反応によって縮合し
てゲル化する。このようにして得られたゲルに水を加えて、重量比で約70倍に希釈し、
超音波洗浄器を用いて撹拌することによって、分散液を作製する。次に、該分散液を50
0℃で焼成することによって、縮合反応が起こり、Nb(OH)ゲルから酸化ニオブ(
Nb)を有する粒子が作製した。
Here, a method for manufacturing the particles having niobium oxide will be described. First, with respect to 1 mol of niobium alkoxide (Nb (OCH 2 CH 3 ) 5 ), the stabilizer ethyl acetoacetate 2
mol and toluene as a solvent were added and stirred to prepare a solution. Next, the niobium alkoxide in the solution gradually reacts with moisture in the atmosphere, and is condensed and gelled by the hydrolysis reaction shown in Chemical Formula 1. Water was added to the gel thus obtained and diluted about 70 times by weight,
A dispersion is prepared by stirring using an ultrasonic cleaner. Next, the dispersion is mixed with 50
By calcination at 0 ° C., a condensation reaction occurs, and niobium oxide (from Nb (OH) 5 gel (
Particles with Nb 2 O 5 ) were produced.

以上の工程により、スラリーを作製した。 The slurry was produced by the above process.

次に、集電体上にスラリーを塗布して活物質層を形成することにより、二次電池の電極を
形成した。
Next, an electrode of a secondary battery was formed by applying a slurry on the current collector to form an active material layer.

集電体の材料としては、チタンを用いた。集電体として、厚さ17μmのシート状のチタ
ン箔(チタンシートともいう。)を用いた。
Titanium was used as a material for the current collector. As the current collector, a sheet-like titanium foil (also referred to as a titanium sheet) having a thickness of 17 μm was used.

次に、窒素雰囲気にて350℃で3時間の加熱処理を行って、スラリーを乾燥させた。そ
の後プレス機によって圧縮し、所望の形状に集電体を打ち抜いた。
Next, heat treatment was performed at 350 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to dry the slurry. Then, it compressed with the press machine and punched the electrical power collector in the desired shape.

最後に、窒素雰囲気にて100℃で12時間の乾燥処理を行った。 Finally, a drying treatment was performed at 100 ° C. for 12 hours in a nitrogen atmosphere.

以上の工程により、二次電池の電極を作製した。 Through the above steps, an electrode of a secondary battery was produced.

<二次電池の作製工程>
本実施例の二次電池の作製工程を示す。
<Production process of secondary battery>
The manufacturing process of the secondary battery of this example is shown.

上記のような工程により、集電体上にスラリーを塗布することによって活物質層を形成し
て作製した電極を用いて二次電池を作製した。以下に二次電池の作製方法について説明す
る。
A secondary battery was manufactured using an electrode formed by forming an active material layer by applying a slurry on a current collector through the steps as described above. A method for manufacturing a secondary battery will be described below.

図7に示すように、作製した二次電池は、負極204、正極232、セパレータ210、
電解液(図示せず)、筐体206および筐体244を有する。このほかにはリング状絶縁
体220を有する。負極204は、リチウム金属(リチウム箔)を用いた。正極232は
、上記工程により作製した電極を用いた。本実施例では、該電極の集電体としてチタン箔
を用い、実施の形態1に示した方法により活物質層を形成して電極を作製した。セパレー
タ210およびリング状絶縁体220には、ポリプロピレンを用いた。筐体206、筐体
244はステンレス(SUS)製のものを用いた。筐体206及び筐体244は、負極2
04および正極232を外部と電気的に接続する機能を有している。
As shown in FIG. 7, the fabricated secondary battery includes a negative electrode 204, a positive electrode 232, a separator 210,
An electrolytic solution (not shown), a housing 206, and a housing 244 are included. In addition, a ring-shaped insulator 220 is provided. Lithium metal (lithium foil) was used for the negative electrode 204. As the positive electrode 232, an electrode manufactured by the above process was used. In this example, a titanium foil was used as the current collector of the electrode, and an active material layer was formed by the method shown in Embodiment Mode 1 to produce an electrode. Polypropylene was used for the separator 210 and the ring-shaped insulator 220. The housing 206 and the housing 244 are made of stainless steel (SUS). The housing 206 and the housing 244 are the negative electrode 2
04 and the positive electrode 232 are electrically connected to the outside.

これら負極204、正極232及びセパレータ210を電解液に含浸させた。そして、図
7に示すように、筐体206の底を下にして負極204、セパレータ210、リング状絶
縁体220、正極232、筐体244をこの順で積層して固定して二次電池を作製した。
The negative electrode 204, the positive electrode 232, and the separator 210 were impregnated with an electrolytic solution. Then, as shown in FIG. 7, the negative electrode 204, the separator 210, the ring insulator 220, the positive electrode 232, and the housing 244 are stacked and fixed in this order with the bottom of the housing 206 facing down, and the secondary battery is mounted. Produced.

電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混
合溶媒にLiPFを溶解させたものを用いた。
As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) was used.

<比較二次電池の電極の作製工程>
次に、比較二次電池の電極の作製工程を説明する。本発明の一態様である二次電池と比較
二次電池とは、正極の作製工程が異なっており、比較二次電池の正極は、集電体上に塗布
するスラリーが異なる。それ以外の構成は共通しているため省略する。
<Production process of comparative secondary battery electrode>
Next, a process for manufacturing an electrode of the comparative secondary battery will be described. The secondary battery which is one embodiment of the present invention and the comparative secondary battery are different in the production process of the positive electrode, and the positive electrode of the comparative secondary battery is different in the slurry applied on the current collector. Since other configurations are common, they are omitted.

比較二次電池の電極を作製するためのスラリーは、活物質として用いるシリコン粒子(粒
径は5μm程度)、導電助剤としてケッチェンブラック(KB)、バインダとしてポリイ
ミド(PI)を混合して作製した。各材料の重量比は、シリコン粒子:KB:PI=80
:5:15の割合で作製した。
The slurry for preparing the electrode of the comparative secondary battery is prepared by mixing silicon particles (particle size is about 5 μm) used as an active material, ketjen black (KB) as a conductive additive, and polyimide (PI) as a binder. did. The weight ratio of each material is silicon particles: KB: PI = 80
: Produced at a ratio of 5:15.

上記のようにして集電体上にスラリーを塗布することによって活物質層を形成し、比較二
次電池の正極となる電極を作製した。該正極を用いて比較二次電池を作製した。比較二次
電池の作製は、正極の作製工程以外は、上記二次電池の作製と同様にして行った。
The active material layer was formed by applying the slurry on the current collector as described above, and an electrode serving as the positive electrode of the comparative secondary battery was produced. A comparative secondary battery was produced using the positive electrode. The production of the comparative secondary battery was performed in the same manner as the production of the secondary battery except for the production process of the positive electrode.

<二次電池、比較二次電池の特性比較>
上記のようにして作製した二次電池、比較二次電池について、充放電測定機を用いて電池
特性の比較を行った。充放電の測定には定電流方式を採用し、初回放電のみ0.5C相当
の電流値で、その後の放電からは2時間で2000(mAh/g)到達の電流値で測定を
行った。また、測定は室温で行った。その結果を図8に示す。
<Characteristic comparison of secondary battery and comparative secondary battery>
About the secondary battery produced as mentioned above and a comparison secondary battery, the battery characteristic was compared using the charging / discharging measuring machine. A constant current method was adopted for the measurement of charging / discharging, and the initial discharge was measured at a current value corresponding to 0.5 C, and the subsequent discharge was measured at a current value reaching 2000 (mAh / g) in 2 hours. The measurement was performed at room temperature. The result is shown in FIG.

図8は、充放電サイクルに対するリチウム放出量を示した結果である。この結果より、本
実施の形態1により作製した二次電池は、比較二次電池と比べて、充放電サイクル数が増
加しても、リチウム放出容量の低下が見られていないことがわかった。
FIG. 8 shows the result of the lithium release amount with respect to the charge / discharge cycle. From this result, it was found that the secondary battery produced according to Embodiment 1 did not show a decrease in lithium release capacity even when the number of charge / discharge cycles increased compared to the comparative secondary battery.

図8の結果より、本実施の形態1により作製した二次電池は、比較二次電池と比べてサイ
クル特性が向上していることがわかった。
From the result of FIG. 8, it was found that the secondary battery manufactured according to the first embodiment has improved cycle characteristics compared to the comparative secondary battery.

100 活物質層
101 集電体
103 活物質
109 粒子
151 蓄電装置
153 外装部材
155 蓄電セル
157 端子部
159 端子部
163 負極
165 正極
167 セパレータ
169 電解質
171 負極集電体
173 負極活物質層
175 正極集電体
177 正極活物質層
204 負極
206 筐体
210 セパレータ
220 リング状絶縁体
232 正極
244 筐体
300 自動車
302 蓄電装置
600 受電装置
601 受電装置部
602 受電装置用アンテナ回路
603 信号処理回路
604 二次電池
605 整流回路
606 変調回路
607 電源回路
610 電源負荷部
700 給電装置
701 給電装置用アンテナ回路
702 信号処理回路
703 整流回路
704 変調回路
705 復調回路
706 発振回路
1301 モーターボート
1302 蓄電装置
1311 電動車椅子
1312 蓄電装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Active material layer 101 Current collector 103 Active material 109 Particle 151 Power storage device 153 Exterior member 155 Power storage cell 157 Terminal portion 159 Terminal portion 163 Negative electrode 165 Positive electrode 167 Separator 169 Electrode 171 Negative electrode current collector 173 Negative electrode active material layer 175 Positive electrode current collector Body 177 Positive electrode active material layer 204 Negative electrode 206 Case 210 Separator 220 Ring-shaped insulator 232 Positive electrode 244 Case 300 Car 302 Power storage device 600 Power reception device 601 Power reception device portion 602 Power reception device antenna circuit 603 Signal processing circuit 604 Secondary battery 605 Rectification circuit 606 Modulation circuit 607 Power supply circuit 610 Power supply load unit 700 Power supply device 701 Power supply device antenna circuit 702 Signal processing circuit 703 Rectification circuit 704 Modulation circuit 705 Demodulation circuit 706 Oscillation circuit 1301 Motor boat 1302 Power storage device 13 11 Electric Wheelchair 1312 Power Storage Device

Claims (1)

酸化ニオブを有する粒子を粒状の活物質に付着させる工程を有し、
前記粒状の活物質はシリコン粒子を有し、
ニオブアルコキシドを水分と徐々に反応させ、加水分解反応によって前記ニオブアルコキシドを縮合させてゲルを生成し、
前記ゲルに前記粒状の活物質を混合し、前記混合した材料に水を加えて分散液を作製し、前記分散液を焼成することにより、前記粒状の活物質に前記酸化ニオブを有する粒子を付着させ、
前記粒状の活物質と前記酸化ニオブを有する粒子との重量の和に対する前記粒状の活物質の重量の比を、0.7以上0.999以下の範囲とすることを特徴とする活物質の作製方法。
Having a step of attaching particles having niobium oxide to a granular active material;
The granular active material has silicon particles,
Niobium alkoxide is gradually reacted with moisture, and the niobium alkoxide is condensed by hydrolysis to produce a gel,
The granular active material is mixed with the gel, water is added to the mixed material to prepare a dispersion, and the dispersion is baked to attach the particles having the niobium oxide to the granular active material. Let
Production of an active material, characterized in that a ratio of the weight of the granular active material to the sum of the weights of the granular active material and the niobium oxide-containing particles is in the range of 0.7 to 0.999. Method.
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