JP2018060652A - Power storage element - Google Patents
Power storage element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018060652A JP2018060652A JP2016196687A JP2016196687A JP2018060652A JP 2018060652 A JP2018060652 A JP 2018060652A JP 2016196687 A JP2016196687 A JP 2016196687A JP 2016196687 A JP2016196687 A JP 2016196687A JP 2018060652 A JP2018060652 A JP 2018060652A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage element
- negative electrode
- positive electrode
- active material
- electrode active
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage element.
従来、非水電解液を用いた蓄電素子としては、リチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質を含む正極と、炭素等の負極活物質を含む負極と、非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる非水電解液とを有するリチウムイオン二次電池が多く使用されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a storage element using a nonaqueous electrolyte, a positive electrode containing a positive electrode active material such as lithium cobalt composite oxide, a negative electrode containing a negative electrode active material such as carbon, and a lithium salt dissolved in a nonaqueous solvent Many lithium ion secondary batteries having a nonaqueous electrolyte solution are used (see, for example, Patent Document 1).
近年、蓄電素子は、携帯機器から電気自動車まで幅広い用途に使用されており、入出力密度が大きい蓄電素子が求められている。 In recent years, power storage elements are used in a wide range of applications from portable devices to electric vehicles, and power storage elements having a high input / output density are required.
入出力密度が大きい蓄電素子としては、正極活物質及び負極活物質に炭素を用い、非水電解液中のアニオンが正極へ挿入又は脱離し、非水電解液中のリチウムイオンが負極へ挿入又は脱離して充放電が行われるデュアルカーボン電池(Dual Carbon Battery: DCB)が存在する(例えば、非特許文献1参照)。 As an energy storage device having a large input / output density, carbon is used for the positive electrode active material and the negative electrode active material, and anions in the nonaqueous electrolyte are inserted into or removed from the positive electrode, and lithium ions in the nonaqueous electrolyte are inserted into the negative electrode. There is a dual carbon battery (Dual Carbon Battery: DCB) that is detached and charged / discharged (see, for example, Non-Patent Document 1).
デュアルカーボン電池の放電容量は、正極のアニオン吸蔵量、正極のアニオン放出可能量、負極のカチオン吸蔵量、負極のカチオン放出可能量、非水電解液中のアニオン及びカチオンの含有量で決まる。 The discharge capacity of the dual carbon battery is determined by the anion storage amount of the positive electrode, the anion release amount of the positive electrode, the cation storage amount of the negative electrode, the cation release amount of the negative electrode, and the anion and cation contents in the non-aqueous electrolyte.
デュアルカーボン電池は、正極活物質及び負極活物質の層間にイオンが挿入されるため、電池の内部抵抗が非常に小さく、入出力密度が非常に大きい。 In the dual carbon battery, since ions are inserted between the positive electrode active material and the negative electrode active material, the internal resistance of the battery is very small and the input / output density is very large.
しかしながら、充放電を繰り返すと、放電容量が低下するという問題がある。 However, when charging / discharging is repeated, there is a problem that the discharge capacity decreases.
本発明は、充放電を繰り返しても、放電容量が低下しにくい蓄電素子を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the electrical storage element in which discharge capacity does not fall easily even if charging / discharging is repeated.
本発明の一態様は、蓄電素子において、アニオンを挿入又は脱離することが可能な正極活物質を含む正極と、カチオンを挿入又は脱離することが可能な負極活物質を含む負極と、非水溶媒に電解質塩が溶解している非水電解液とを有し、前記非水電解液は、シクロアルカン及び/又はシクロアルカンの誘導体を含む。 According to one embodiment of the present invention, in a power storage element, a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or desorbing anions, a negative electrode including a negative electrode active material capable of inserting or desorbing a cation, A non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in an aqueous solvent, and the non-aqueous electrolyte solution contains cycloalkane and / or a cycloalkane derivative.
本発明によると、充放電を繰り返しても、放電容量が低下しにくい蓄電素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power storage element in which the discharge capacity is less likely to decrease even when charging and discharging are repeated.
(蓄電素子)
本実施形態の蓄電素子は、アニオンを挿入又は脱離することが可能な正極活物質を含む正極と、カチオンを挿入又は脱離することが可能な負極活物質を含む負極と、非水溶媒に電解質塩が溶解している非水電解液を有し、必要に応じて、その他の部材を更に有する。
(Storage element)
The power storage device of this embodiment includes a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or desorbing anions, a negative electrode including a negative electrode active material capable of inserting or desorbing cations, and a non-aqueous solvent. It has a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved, and further has other members as necessary.
以下、本実施形態の蓄電素子の各構成要素について、詳細に説明する。 Hereafter, each component of the electrical storage element of this embodiment is demonstrated in detail.
<正極>
正極としては、正極活物質を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極集電体上に、正極活物質を含む正極材層を備えた正極などが挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode is not particularly limited as long as it contains a positive electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a positive electrode including a positive electrode material layer containing a positive electrode active material on a positive electrode current collector Etc.
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、シート状などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a shape of a positive electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form, a sheet form, etc. are mentioned.
[正極材層]
正極材層は、正極活物質を含み、必要に応じて、導電剤、バインダ、増粘剤などを更に含む。
[Positive electrode material layer]
The positive electrode material layer includes a positive electrode active material, and further includes a conductive agent, a binder, a thickener, and the like as necessary.
正極材層の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μm以上300μm以下であることが好ましく、40μm以上200μm以下であることがより好ましい。正極材層の平均厚みが20μm以上であることにより、入出力密度が十分な蓄電素子が得られ、300μm以下であることにより、負荷特性が良好な蓄電素子が得られる。 There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of a positive electrode material layer, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that they are 20 micrometers or more and 300 micrometers or less, and it is more preferable that they are 40 micrometers or more and 200 micrometers or less. When the average thickness of the positive electrode material layer is 20 μm or more, a power storage element with sufficient input / output density can be obtained, and when the average thickness is 300 μm or less, a power storage element with good load characteristics can be obtained.
[正極活物質]
正極活物質としては、アニオンを挿入又は脱離することが可能な物質であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭素質材料、導電性ポリマーなどが挙げられる。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、入出力密度が高い点から、炭素質材料が特に好ましい。
[Positive electrode active material]
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can insert or desorb anions, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include carbonaceous materials and conductive polymers. It is done. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, a carbonaceous material is particularly preferable because of its high input / output density.
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)、ソフトカーボン、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボンが特に好ましい。 Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite, and natural graphite, soft carbon, and thermal decomposition products of organic substances under various thermal decomposition conditions. Among these, artificial graphite, natural graphite, and soft carbon are particularly preferable.
炭素質材料は、結晶性が高い炭素質材料であることが好ましい。炭素質材料の結晶性は、X線回折、ラマン分析などで評価することができる。例えば、炭素質材料は、CuKα線を用いた粉末X線回折パターンにおいて、2θ=22.3°における回折ピーク強度I2θ=22.3°と、2θ=26.4°における回折ピーク強度I2θ=26.4°との強度比I2θ=22.3°/I2θ=26.4°が0.4以下であることが好ましい。 The carbonaceous material is preferably a carbonaceous material having high crystallinity. The crystallinity of the carbonaceous material can be evaluated by X-ray diffraction, Raman analysis, or the like. For example, the carbonaceous material has a diffraction peak intensity I 2θ = 22.3 ° at 2θ = 22.3 ° and a diffraction peak intensity I 2θ at 2θ = 26.4 ° in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays. = 26.4 ° to the intensity ratio I 2θ = 22.3 ° / I 2θ = 26.4 ° of is preferably 0.4 or less.
炭素質材料は、窒素吸着によるBET比表面積が1m2/g以上100m2/g以下であることが好ましく、レーザー回折・散乱法により測定されるメジアン径が0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。 The carbonaceous material preferably has a BET specific surface area of 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less by nitrogen adsorption, and a median diameter measured by a laser diffraction / scattering method is 0.1 μm or more and 100 μm or less. preferable.
ソフトカーボンとは、例えば、不活性雰囲気下での熱処理によって炭素原子で構成される六角網面が、規則的な積層構造を形成しやすいカーボンの総称である。 Soft carbon, for example, is a generic term for carbon in which a hexagonal network surface composed of carbon atoms is easy to form a regular laminated structure by heat treatment in an inert atmosphere.
本実施形態においては、例えば、不活性雰囲気下で熱処理されたときに、(002)面の平均面間隔d002が3.50Å以下、好ましくは3.35Å以上3.45Å以下となる結晶構造を形成するソフトカーボンが使用される。 In the present embodiment, for example, when heat treatment is performed in an inert atmosphere, a crystal structure in which an average interplanar spacing d 002 of (002) plane is 3.50 mm or less, preferably 3.35 mm or more and 3.45 mm or less. The soft carbon that forms is used.
ソフトカーボンの原料としては、例えば、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、コークス、アントラセン等の易黒鉛化性炭素が挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the raw material for soft carbon include graphitizable carbon such as petroleum pitch, coal pitch, coke, and anthracene. These may be used alone or in combination of two or more.
導電性ポリマーとしては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレンなどが挙げられる。 Examples of the conductive polymer include polyaniline, polypyrrole, polyparaphenylene, and the like.
[バインダ]
バインダとしては、正極を製造する時に使用する溶媒や非水電解液に対して安定な材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、アクリル系バインダ、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴムなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
[Binder]
The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and non-aqueous electrolyte used in manufacturing the positive electrode, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF ), Fluorine-based binders such as polytetrafluoroethylene (PTFE), acrylic binders, styrene-butadiene rubber (SBR), and isoprene rubber. These may be used alone or in combination of two or more.
[増粘剤]
増粘剤としては、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、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリエチレングリコール(PEO)、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化デンプン、リン酸化デンプン、カゼイン、アルギン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
[Thickener]
The thickener is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, carboxymethylcellulose (CMC), polyethylene glycol (PEO), methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorus Examples include oxidized starch, casein, and sodium alginate. These may be used alone or in combination of two or more.
[導電剤]
導電剤としては、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、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
[Conductive agent]
There is no restriction | limiting in particular as a electrically conductive agent, According to the objective, it can select suitably, For example, carbonaceous materials, such as metal materials, such as copper and aluminum, carbon black, and acetylene black, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
[正極集電体]
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。
[Positive electrode current collector]
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
正極集電体の材質としては、印加される電位に対して安定な導電性材料であれば、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、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。 The material of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a conductive material that is stable with respect to an applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, stainless steel, nickel, aluminum, Examples include titanium and tantalum. Among these, stainless steel and aluminum are particularly preferable.
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。 There is no restriction | limiting in particular as a shape of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
正極集電体の大きさとしては、蓄電素子に使用することが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。 The size of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a power storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.
<正極の作製方法>
正極は、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、増粘剤、導電剤、溶媒等を加えて、スラリー状とした正極材層用塗布液を、正極集電体上に塗布した後、乾燥させて、正極材層を形成することによって作製することができる。
<Method for producing positive electrode>
The positive electrode, after adding a binder, a thickener, a conductive agent, a solvent, etc. to the positive electrode active material as necessary, and applying a slurry-like coating material for the positive electrode material layer on the positive electrode current collector, It can be produced by drying to form a positive electrode material layer.
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。 There is no restriction | limiting in particular as a solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, an aqueous solvent, an organic solvent, etc. are mentioned.
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。 Examples of the aqueous solvent include water and alcohol.
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。 Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and toluene.
なお、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電剤等を加えた正極材層用組成物を、ロール成形してシート電極としたり、圧縮成形してペレット電極としたりすることもできる。 In addition, the composition for positive electrode material layers which added the binder, the electrically conductive agent, etc. to the positive electrode active material as needed can be roll-molded into a sheet electrode, or compression-molded into a pellet electrode.
<負極>
負極としては、負極活物質を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、負極集電体上に、負極活物質を含む負極材層を備えた負極などが挙げられる。
<Negative electrode>
The negative electrode is not particularly limited as long as it contains a negative electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a negative electrode including a negative electrode material layer containing a negative electrode active material on a negative electrode current collector Etc.
負極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a shape of a negative electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.
[負極材層]
負極材層は、負極活物質を含み、必要に応じて、バインダ、導電剤などを更に含む。
[Negative electrode layer]
The negative electrode material layer includes a negative electrode active material, and further includes a binder, a conductive agent, and the like as necessary.
負極材層の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm以上450μm以下であることが好ましく、20μm以上200μm以下であることがより好ましい。負極材層の平均厚みが10μm以上であることにより、サイクル特性が良好な蓄電素子となり、450μm以下であることにより、入出力密度が十分な蓄電素子が得られる。 There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of a negative electrode material layer, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that they are 10 micrometers or more and 450 micrometers or less, and it is more preferable that they are 20 micrometers or more and 200 micrometers or less. When the average thickness of the negative electrode material layer is 10 μm or more, the battery element has good cycle characteristics, and when it is 450 μm or less, the battery element with sufficient input / output density can be obtained.
[負極活物質]
負極活物質としては、カチオンを挿入又は脱離することが可能な物質であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属又はそれを吸蔵又は放出することが可能な金属酸化物;アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属と合金化することが可能な金属、該金属を含む合金、複合合金化合物;比表面積が大きい炭素質材料等のイオンの物理吸着による非反応性電極などが挙げられる。これらの中でも、蓄電素子の入出力密度の点では、リチウム及びリチウムイオンの少なくともいずれかを挿入又は脱離することが可能な物質が好ましく、蓄電素子のサイクル特性の面では、非反応性電極がより好ましい。
[Negative electrode active material]
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can insert or desorb cations, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, an alkali metal ion, alkaline earth metal, or the like Metal oxides capable of occluding or releasing metal; metals capable of alloying with alkali metal ions, alkaline earth metals, alloys containing these metals, composite alloy compounds; carbonaceous materials having a large specific surface area, etc. Examples include non-reactive electrodes by physical adsorption of ions. Among these, in terms of input / output density of the power storage element, a substance capable of inserting or desorbing at least one of lithium and lithium ions is preferable, and in terms of cycle characteristics of the power storage element, a non-reactive electrode is used. More preferred.
負極活物質としては、具体的には、炭素質材料、酸化アンチモン錫、一酸化珪素等のリチウムを吸蔵又は放出することが可能な金属酸化物、アルミニウム、錫、珪素、亜鉛等のリチウムと合金化することが可能な金属、該金属を含む合金、リチウムと合金化することが可能な金属と該金属を含む合金とリチウムとの複合合金化合物、チッ化コバルトリチウム等のチッ化金属リチウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、蓄電素子の入出力密度が高い点から、チタン酸リチウムが特に好ましい。 Specific examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials, antimony tin oxide, metal oxides capable of inserting and extracting lithium such as silicon monoxide, and alloys such as lithium, such as aluminum, tin, silicon, and zinc. A metal that can be formed, an alloy containing the metal, a composite alloy compound of a metal that can be alloyed with lithium and an alloy containing the metal and lithium, lithium metal nitride such as cobalt lithium nitride, and the like. Can be mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, lithium titanate is particularly preferable because of the high input / output density of the power storage element.
炭素質材料としては、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン又はハードカーボンが特に好ましい。 Examples of the carbonaceous material include coke, artificial graphite, natural graphite, soft carbon, hard carbon, and pyrolysis products of organic substances under various pyrolysis conditions. Among these, artificial graphite, natural graphite, soft carbon, or hard carbon is particularly preferable.
本実施形態においては、例えば、不活性雰囲気下で熱処理された時に、(002)面の平均面間隔d002が3.50Åを超える結晶構造を形成するハードカーボンが使用される。 In the present embodiment, for example, when it is heat treated in an inert atmosphere, hard carbon is used in which the average spacing d 002 of (002) plane to form a crystal structure of greater than 3.50 Å.
ハードカーボンの原料としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックなどが挙げられる。 Examples of the raw material for hard carbon include thermosetting resins such as phenol resin, melamine resin, urea resin, epoxy resin, and urethane resin, and carbon black such as acetylene black and furnace black.
[バインダ]
バインダとしては、負極を製造する時に使用する溶媒や非水電解液に対して安定な材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム(EPBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリエチレングリコール(PEO)などが挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
[Binder]
The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and non-aqueous electrolyte used in manufacturing the negative electrode, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF ), Fluorine-based binders such as polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, carboxymethylcellulose (CMC), polyethylene glycol (PEO) and the like. It is done. These may be used alone or in combination of two or more.
[導電剤]
導電剤としては、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、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
[Conductive agent]
There is no restriction | limiting in particular as a electrically conductive agent, According to the objective, it can select suitably, For example, carbonaceous materials, such as metal materials, such as copper and aluminum, carbon black, and acetylene black, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
[負極集電体]
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。
[Negative electrode current collector]
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of a negative electrode collector, According to the objective, it can select suitably.
負極集電体の材質としては、印加される電位に対して安定な導電性材料であれば、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、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅などが挙げられる。これらの中でも、ステンレススチール、銅が特に好ましい。 The material of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is a conductive material that is stable with respect to an applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, stainless steel, nickel, aluminum, Examples include copper. Among these, stainless steel and copper are particularly preferable.
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。 There is no restriction | limiting in particular as a shape of a negative electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
負極集電体の大きさとしては、蓄電素子に使用することが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。 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 power storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.
<負極の作製方法>
負極は、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした負極材層用塗布液を、負極集電体上に塗布した後、乾燥させて、負極材層を形成することによって作製することができる。
<Method for producing negative electrode>
The negative electrode is coated with a negative electrode material layer coating solution, which is made into a slurry by adding a binder, a conductive agent, a solvent, and the like to the negative electrode active material, if necessary, and then dried. It can be produced by forming a material layer.
溶媒としては、<正極の作製方法>と同様の溶媒を用いることができる。 As the solvent, a solvent similar to that of <Method for manufacturing positive electrode> can be used.
また、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電剤等を加えた負極材層用組成物を、ロール成形してシート電極としたり、圧縮成形してペレット電極としたりすることもできる。また、蒸着、スパッタ、メッキ等の方法により、負極集電体上に負極活物質の薄膜電極を形成することもできる。 Moreover, the composition for negative electrode material layers which added the binder, the electrically conductive agent, etc. to the negative electrode active material as needed can be roll-molded into a sheet electrode, or can be compressed into a pellet electrode. In addition, a thin film electrode of a negative electrode active material can be formed on the negative electrode current collector by a method such as vapor deposition, sputtering, or plating.
<非水電解液>
非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解している。
<Non-aqueous electrolyte>
In the nonaqueous electrolytic solution, an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent.
[非水溶媒]
非水溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非プロトン性有機溶媒が好ましい。
[Nonaqueous solvent]
There is no restriction | limiting in particular as a non-aqueous solvent, Although it can select suitably according to the objective, An aprotic organic solvent is preferable.
非プロトン性有機溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート等のカーボネート系有機溶媒を用いることができる。 As the aprotic organic solvent, carbonate-based organic solvents such as cyclic carbonates and chain carbonates can be used.
非プロトン性有機溶媒は、環状カーボネートを含むことが好ましい。これにより、電解質塩の溶解度を向上させることができる。 The aprotic organic solvent preferably contains a cyclic carbonate. Thereby, the solubility of electrolyte salt can be improved.
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。これらの中でも、蓄電素子の入出力密度及び放電容量が高い点から、プロピレンカーボネート(PC)が特に好ましい。 Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), and fluoroethylene carbonate (FEC). Among these, propylene carbonate (PC) is particularly preferable because of its high input / output density and discharge capacity of the electricity storage device.
鎖状カーボネートとしては、例えば、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルプロピオネート(MP)などが挙げられる。これらの中でも、エチルメチルカーボネート(EMC)が特に好ましい。 Examples of the chain carbonate include ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl propionate (MP). Among these, ethyl methyl carbonate (EMC) is particularly preferable.
非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量は、目的に応じて適宜選択することができるが、50質量%以上であることが好ましく、67質量%以上であることがより好ましい。非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量が50質量%以上であると、蓄電素子の放電容量を向上させることができると共に、非水電解液の抵抗の低下により、蓄電素子の入出力密度を向上させることができる。 The content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 50% by mass or more, and more preferably 67% by mass or more. When the content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent is 50% by mass or more, the discharge capacity of the electricity storage device can be improved, and the input / output density of the electricity storage device can be reduced by reducing the resistance of the non-aqueous electrolyte. Can be improved.
鎖状カーボネート及び環状カーボネート以外の非プロトン性有機溶媒としては、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。 As the aprotic organic solvent other than the chain carbonate and the cyclic carbonate, an ester organic solvent such as a cyclic ester and a chain ester, an ether organic solvent such as a cyclic ether and a chain ether, and the like are used as necessary. Can do.
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。 Examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone (γBL), 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.
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。 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. It is done.
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。 Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane and the like.
鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジメトシキエタン(DME)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテルなどが挙げられる。 Examples of the chain 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]
電解質塩としては、非水溶媒に溶解し、電離したカチオンが高いイオン伝導度を示すものであれば、特に制限はない。
[Electrolyte salt]
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it is dissolved in a nonaqueous solvent and ionized cations exhibit high ionic conductivity.
電解質塩を構成するカチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、スピロ系4級アンモニウムイオンなどが挙げられる。 Examples of the cation constituting the electrolyte salt include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, tetraalkylammonium ions, spiro quaternary ammonium ions, and the like.
電解質塩を構成するアニオンとしては、Cl−、Br−、I−、ClO4 −、BF4 −、PF6 −、SbF6 −、AsF6 −、CF3SO3 ―、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−などが挙げられる。 Examples of the anion constituting the electrolyte salt include Cl − , Br − , I − , ClO 4 − , BF 4 − , PF 6 − , SbF 6 − , AsF 6 − , CF 3 SO 3 − , (CF 3 SO 2 ). 2N -, (C 2 F 5 SO 2) 2N - , and the like.
電解質塩は、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。電解質塩の中でも、蓄電素子の初期容量を向上させる点から、リチウム塩が特に好ましい。 One electrolyte salt may be used alone, or two or more electrolyte salts may be used in combination. Among electrolyte salts, lithium salt is particularly preferable from the viewpoint of improving the initial capacity of the electricity storage device.
リチウム塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF4)、六弗化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(C2F5SO2)2)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CF2F5SO2)2)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、炭素質材料中へのアニオンの吸蔵量の大きさの観点から、LiPF6又はLiPF6とLiBF4の併用が特に好ましい。 The lithium salt is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), borofluoride Lithium fluoride (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF6), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), lithium bis And furfluoroethylsulfonylimide (LiN (CF 2 F 5 SO 2 ) 2 ). These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, LiPF 6 or a combination of LiPF 6 and LiBF 4 is particularly preferable from the viewpoint of the amount of occlusion of anions in the carbonaceous material.
非水電解液中の電解質塩の濃度は、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、2mol/L以上であることが好ましく、2mol/L以上4mol/L以下であることがより好ましい。非水電解液中の電解質塩の濃度を2mol/L以上とすると、充放電効率が高い蓄電素子が得られ、4mol/L以下とすると、大電流充放電特性が良好な蓄電素子が得られる。 The concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 2 mol / L or more, and is 2 mol / L or more and 4 mol / L or less. Is more preferable. When the concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is 2 mol / L or more, an electricity storage device with high charge / discharge efficiency is obtained, and when it is 4 mol / L or less, an electricity storage device with good large current charge / discharge characteristics is obtained.
[シクロアルカン及び/又はシクロアルカンの誘導体]
非水電解液は、シクロアルカン及び/又はシクロアルカンの誘導体を含む。このため、充放電を繰り返しても、蓄電素子の放電容量が低下しにくい。
[Derivatives of cycloalkane and / or cycloalkane]
The nonaqueous electrolytic solution contains cycloalkane and / or a derivative of cycloalkane. For this reason, even if charging / discharging is repeated, the discharge capacity of an electrical storage element does not fall easily.
本実施形態のシクロアルカンの誘導体は、一般式
CmH2m−nXn
(式中、Xは、置換基であり、mは3〜10であり、nは0〜20である。)
で表される化合物である。
The cycloalkane derivative of this embodiment has the general formula C m H 2m-n X n
(In the formula, X is a substituent, m is 3 to 10, and n is 0 to 20.)
It is a compound represented by these.
Xとしては、特に限定されないが、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アリールカルボニル基、オキソシクロアルキル基、シアノ基等が挙げられる。 X is not particularly limited, and examples thereof include an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an arylcarbonyl group, an oxocycloalkyl group, and a cyano group.
本実施形態のシクロアルカンの誘導体としては、例えば、化学式 Examples of the cycloalkane derivative of the present embodiment include a chemical formula
本実施形態のシクロアルカンとしては、例えば、化学式 Examples of the cycloalkane of this embodiment include a chemical formula
蓄電素子の充放電を繰り返すと、本実施形態のシクロアルカン及び/又はシクロアルカンの誘導体は、非水電解液が分解する前に電極上で分解して薄い被膜を形成する。これにより、非水電解液の分解が抑制され、蓄電素子内のガスの発生が少なくなり、蓄電素子の放電容量が低下しにくい。 When charging and discharging of the storage element are repeated, the cycloalkane and / or the cycloalkane derivative of the present embodiment is decomposed on the electrode before the non-aqueous electrolyte is decomposed to form a thin film. Thereby, decomposition | disassembly of a non-aqueous electrolyte is suppressed, generation | occurrence | production of the gas in an electrical storage element decreases, and the discharge capacity of an electrical storage element does not fall easily.
本実施形態のシクロアルカン及び/又はシクロアルカンの誘導体は、特に限定されないが、非水溶媒中に電解質塩を溶解させた後に、添加することが好ましい。 The cycloalkane and / or cycloalkane derivative of the present embodiment is not particularly limited, but it is preferable to add it after dissolving the electrolyte salt in a non-aqueous solvent.
非水電解液中のシクロアルカン及び/又はシクロアルカンの誘導体の含有量は、0.1〜5.0質量%であることが好ましく、0.5〜3.0質量%であることがより好ましい。非水電解液中のシクロアルカン及び/又はシクロアルカンの誘導体の含有量が0.1質量%以上であることにより、充放電を繰り返した場合に、蓄電素子の放電容量がさらに低下しにくくなり、5.0質量%以下であることにより、蓄電素子内での余分な副反応を最低限に抑えられる。 The content of cycloalkane and / or cycloalkane derivative in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 to 5.0% by mass, more preferably 0.5 to 3.0% by mass. . When the content of the cycloalkane and / or cycloalkane derivative in the non-aqueous electrolyte solution is 0.1% by mass or more, when charging and discharging are repeated, the discharge capacity of the electricity storage device is further less likely to be reduced. By being 5.0 mass% or less, an excessive side reaction in an electrical storage element can be suppressed to the minimum.
<その他の部材>
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、セパレータ、外装缶、引き出し線などが挙げられる。
<Other members>
There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably, For example, a separator, an armored can, a lead wire etc. are mentioned.
[セパレータ]
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。
[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.
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。 There is no restriction | limiting in particular as a material of a separator, a shape, a magnitude | size, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
セパレータとしては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトフロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布などが挙げられる。 Examples of the separator include paper such as kraft paper, vinylon mixed paper and synthetic pulp mixed paper, cellophane, polyethylene graft film, polyolefin nonwoven fabric such as polypropylene melt flow nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, and glass fiber nonwoven fabric.
セパレータの形状としては、例えば、シート状などが挙げられる。 Examples of the shape of the separator include a sheet shape.
セパレータの大きさとしては、蓄電素子に使用することが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。 The size of the separator is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a power storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.
セパレータは、気孔率が50%以上であることが好ましい。これにより、非水電解液の保持量を向上させることができる。 The separator preferably has a porosity of 50% or more. Thereby, the retention amount of a non-aqueous electrolyte can be improved.
セパレータは、気孔率が高い点から、微多孔(マイクロポア)を有する薄膜よりも、不織布の方が好ましい。 The separator is preferably a nonwoven fabric rather than a thin film having micropores because of its high porosity.
セパレータの平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μm以上100μm以下であることが好ましい。セパレータの平均厚みが20μm以上であると、非水電解液の保持量を向上させることができ、100μm以下であると、蓄電素子の入出力密度を向上させることができる。 There is no restriction | limiting in particular in the average thickness of a separator, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that they are 20 micrometers or more and 100 micrometers or less. When the average thickness of the separator is 20 μm or more, the retention amount of the nonaqueous electrolyte can be improved, and when it is 100 μm or less, the input / output density of the electricity storage device can be improved.
本実施形態においては、平均厚みが30μm以下の微多孔(マイクロポア)を有する薄膜を負極側に配置し、平均厚みが20μm以上100μm以下で、気孔率が50%以上の不織布を正極側に配置することが好ましい。これにより、負極側でのアルカリ金属、アルカリ土類金属の析出による正負短絡を防止することができる。 In this embodiment, a thin film having micropores with an average thickness of 30 μm or less is arranged on the negative electrode side, and a nonwoven fabric with an average thickness of 20 μm or more and 100 μm or less and a porosity of 50% or more is arranged on the positive electrode side. It is preferable to do. Thereby, the positive / negative short circuit by precipitation of the alkali metal in the negative electrode side and alkaline-earth metal can be prevented.
<蓄電素子の製造方法>
本実施形態の蓄電素子は、例えば、正極、負極及び非水電解液と、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することができる。蓄電素子を製造する際に、必要に応じて、外装缶等を更に用いることも可能である。
<Method for manufacturing power storage element>
The electrical storage element of this embodiment can be manufactured by assembling a positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolytic solution, and a separator into an appropriate shape, for example. When manufacturing an electrical storage element, an outer can etc. can further be used as needed.
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。 There is no restriction | limiting in particular as a method of assembling an electrical storage element, It can select suitably from the methods employ | adopted normally.
<蓄電素子の形状>
本実施形態の蓄電素子の形状としては、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。
<Shape of power storage element>
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the electrical storage element of this embodiment, According to the use, it can select suitably from the various shapes generally employ | adopted.
蓄電素子の形状としては、例えば、ラミネートタイプ、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。 Examples of the shape of the electricity storage element include a laminate type, a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like. It is done.
図1に、本実施形態の蓄電素子の一例を示す。 In FIG. 1, an example of the electrical storage element of this embodiment is shown.
蓄電素子10は、正極11、負極12及びセパレータ13が外装缶14内に収容されており、セパレータ13内に非水電解液が充填されている。また、正極1及び負極2に、それぞれ引き出し線15及び16が設けられている。
In the
<蓄電素子の用途>
本実施形態の蓄電素子の用途としては、特に制限はなく、各種用途に用いることができ、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、電動自転車、電動工具等の電源、バックアップ電源などが挙げられる。
<Applications of power storage elements>
There is no restriction | limiting in particular as a use of the electrical storage element of this embodiment, For example, it can use for various uses, For example, a notebook personal computer, pen input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a mobile phone, a portable fax, a portable copy, a portable Printer, Headphone Stereo, Video Movie, LCD TV, Handy Cleaner, Portable CD, Mini Disc, Walkie Talkie, Electronic Notebook, Calculator, Memory Card, Portable Tape Recorder, Radio, Motor, Lighting Equipment, Toy, Game Equipment, Clock, Strobe, Examples include power supplies for cameras, electric bicycles, electric tools, and backup power supplies.
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.
<正極Aの作製>
正極活物質としての、黒鉛粉末KS−6(TIMCAL社製)10.0g及び導電剤としての、アセチレンブラック0.75gに水を加えて混錬した後、増粘剤としての、カルボキシメチルセルロース(CMC)の2質量%水溶液19gを加えて混練した。続いて、バインダTRD−202A(JSR社製)0.75gを加えて混練し、正極材層用スラリーを作製した。
<Preparation of positive electrode A>
After adding and kneading 10.0 g of graphite powder KS-6 (manufactured by TIMCAL) as a positive electrode active material and 0.75 g of acetylene black as a conductive agent, carboxymethylcellulose (CMC) as a thickener. ) Was added and kneaded. Subsequently, 0.75 g of binder TRD-202A (manufactured by JSR) was added and kneaded to prepare a positive electrode material layer slurry.
ここで、黒鉛粉末KS−6(TIMCAL社製)は、窒素吸着によるBET比表面積が20m2/gであり、レーザー回折粒度分布計SALD−2200(島津製作所社製)により測定したメジアン径が3.4μmであった。 Here, graphite powder KS-6 (manufactured by TIMCAL) has a BET specific surface area of 20 m 2 / g by nitrogen adsorption, and a median diameter measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-2200 (manufactured by Shimadzu Corporation) is 3. .4 μm.
次に、正極集電体としての、アルミニウム箔上に正極材層用スラリーを塗工した後、120℃で5分間真空乾燥させ、正極材層を形成した。正極材層が形成されたアルミニウム箔を、塗工部(76mm×83mm)及び非塗工部(76mm×13mm)に打ち抜き加工して、正極Aを作製した。 Next, a positive electrode material layer slurry was applied on an aluminum foil as a positive electrode current collector, and then vacuum dried at 120 ° C. for 5 minutes to form a positive electrode material layer. The aluminum foil on which the positive electrode material layer was formed was punched into a coated part (76 mm × 83 mm) and a non-coated part (76 mm × 13 mm) to produce a positive electrode A.
<負極Aの作製>
負極活物質としての、チタン酸リチウムLTO(石原産業社製)10g及び導電剤としての、アセチレンブラック0.5gに水を加えて混錬した後、増粘剤としての、カルボキシメチルセルロース(CMC)の2質量%水溶液10gを加えて混練した。続いて、バインダEX−1215(電気化学工業社製)の50.2質量%水溶液0.6gを加えて、負極材層用スラリーを作製した。
<Preparation of negative electrode A>
Lithium titanate LTO (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 10 g as a negative electrode active material and 0.5 g of acetylene black as a conductive agent were kneaded with water, and then carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener. 10 g of 2 mass% aqueous solution was added and kneaded. Subsequently, 0.6 g of a 50.2 mass% aqueous solution of binder EX-1215 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was added to prepare a slurry for the negative electrode material layer.
次に、負極集電体としての、銅箔上に負極材層用スラリーを塗工した後、120℃で5分間真空乾燥させ、負極材層を形成した。負極材層が形成された銅箔を塗工部(80mm×89mm)及び非塗工部(80mm×13mm)に打ち抜き加工して、負極Aを作製した。 Next, after applying a slurry for a negative electrode material layer on a copper foil as a negative electrode current collector, the negative electrode material layer was formed by vacuum drying at 120 ° C. for 5 minutes. The copper foil on which the negative electrode material layer was formed was punched into a coated part (80 mm × 89 mm) and a non-coated part (80 mm × 13 mm) to produce a negative electrode A.
<非水電解液1の調製>
PC/DMC/EMCの質量比1:1:1の混合溶媒に、濃度がそれぞれ1.8mol/L及び0.2mol/Lになるように、LiPF6及びLiBF4を溶解させた後、含有量が0.1質量%になるように、1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルを添加し、非水電解液1を20g調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte 1>
Content after dissolving LiPF 6 and LiBF 4 in a mixed solvent of 1: 1: 1 mass ratio of PC / DMC / EMC so that the concentration becomes 1.8 mol / L and 0.2 mol / L, respectively. 1-phenylcyclopropanecarbonitrile was added so that the amount of the nonaqueous electrolyte solution 1 was 20 g.
<非水電解液2、3の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの含有量を、それぞれ1.0質量%、5.0質量%に変更した以外は、非水電解液1と同様にして、非水電解液2、3を20g調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolytes 2 and 3>
20 g of non-aqueous electrolytes 2 and 3 were prepared in the same manner as non-aqueous electrolyte 1 except that the content of 1-phenylcyclopropanecarbonitrile was changed to 1.0% by mass and 5.0% by mass, respectively. did.
<非水電解液4〜6の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、シクロプロピルアセチレンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液4〜6を20g調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolytes 4-6>
20 g of nonaqueous electrolytic solutions 4 to 6 were prepared in the same manner as the nonaqueous electrolytic solutions 1 to 3, respectively, except that cyclopropylacetylene was used instead of 1-phenylcyclopropanecarbonitrile.
<非水電解液7〜9の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、シクロブチルフェニルケトンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液7〜9を20g調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolytes 7-9>
20 g of non-aqueous electrolytes 7 to 9 were prepared in the same manner as the non-aqueous electrolytes 1 to 3, respectively, except that cyclobutylphenyl ketone was used instead of 1-phenylcyclopropanecarbonitrile.
<非水電解液10〜12の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、2−シクロペンチルシクロペンタノンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液10〜12を20g調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolytes 10-12>
20 g of
<非水電解液13〜15の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、メトキシシクロペンタンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液13〜15を20g調製した。
<Preparation of nonaqueous electrolytic solutions 13-15>
20 g of
<非水電解液16〜18の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、アリルシクロヘキサンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液16〜18を20g調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolytes 16-18>
20 g of
<非水電解液19〜21の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、シクロヘキシルベンゼンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液19〜21を20g調製した。
<Preparation of nonaqueous electrolytic solutions 19 to 21>
20 g of nonaqueous electrolytes 19 to 21 were prepared in the same manner as nonaqueous electrolytes 1 to 3, respectively, except that cyclohexylbenzene was used instead of 1-phenylcyclopropanecarbonitrile.
<非水電解液22〜24の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、アミルシクロヘキサンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液22〜24を20g調製した。
<Preparation of nonaqueous electrolyte solutions 22-24>
20 g of non-aqueous electrolytes 22 to 24 were prepared in the same manner as non-aqueous electrolytes 1 to 3, respectively, except that amylcyclohexane was used instead of 1-phenylcyclopropanecarbonitrile.
<非水電解液25〜27の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、シクロヘプタンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液25〜27を20g調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte 25-27>
20 g of non-aqueous electrolytes 25 to 27 were prepared in the same manner as non-aqueous electrolytes 1 to 3, respectively, except that cycloheptane was used instead of 1-phenylcyclopropanecarbonitrile.
<非水電解液28〜30の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、シクロオクタンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液28〜30を20g調製した。
<Preparation of nonaqueous electrolytic solution 28-30>
20 g of nonaqueous electrolytic solutions 28 to 30 were prepared in the same manner as nonaqueous electrolytic solutions 1 to 3, respectively, except that cyclooctane was used instead of 1-phenylcyclopropanecarbonitrile.
<非水電解液31〜33の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルの代わりに、シクロデカンを用いた以外は、それぞれ非水電解液1〜3と同様にして、非水電解液31〜33を20g調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolytes 31-33>
20 g of non-aqueous electrolytes 31 to 33 were prepared in the same manner as non-aqueous electrolytes 1 to 3, respectively, except that cyclodecane was used instead of 1-phenylcyclopropanecarbonitrile.
<非水電解液34の調製>
1−フェニルシクロプロパンカルボニトリルを添加しない以外は、非水電解液1と同様にして、非水電解液34を20g調製した。
<Preparation of nonaqueous electrolytic solution 34>
20 g of nonaqueous electrolyte solution 34 was prepared in the same manner as nonaqueous electrolyte solution 1 except that 1-phenylcyclopropanecarbonitrile was not added.
表1、2に、非水電解液1〜34の構成を示す。 Tables 1 and 2 show the configurations of the non-aqueous electrolytes 1 to 34.
負極Aと、平均厚みが25μmのセルロースからなるセパレータと、正極Aとを、この順序で繰り返し積層して、電極群を作製した。このとき、3枚の正極A、3枚のセパレータ及び4枚の負極Aを用いて、負極Aが最も外側に位置するようにした。得られた電極群を外装缶内に収容した。外装缶は、厚さが40μmのアルミニウム箔の両面に、厚さが0.1mmのポリプロピレンからなるラミネートフィルムが形成されている。次に、外装缶内に非水電解液1を10g充填した後、ラミネートフィルムをシールし、蓄電素子を作製した。
A negative electrode A, a separator made of cellulose having an average thickness of 25 μm, and a positive electrode A were repeatedly laminated in this order to produce an electrode group. At this time, using three positive electrodes A, three separators, and four negative electrodes A, the negative electrode A was positioned on the outermost side. The obtained electrode group was accommodated in an outer can. In the outer can, a laminate film made of polypropylene having a thickness of 0.1 mm is formed on both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 40 μm. Next, 10 g of the non-aqueous electrolyte 1 was filled in the outer can, and then the laminate film was sealed to produce a power storage device.
<実施例2〜33>
非水電解液1の代わりに、それぞれ非水電解液2〜33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。
<Examples 2-33>
A power storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that the nonaqueous electrolytic solutions 2 to 33 were used instead of the nonaqueous electrolytic solution 1, respectively.
<比較例1>
非水電解液1の代わりに、非水電解液34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。
<Comparative Example 1>
A power storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that the nonaqueous electrolytic solution 34 was used instead of the nonaqueous electrolytic solution 1.
<充放電サイクル試験>
充放電評価装置TOSCAT3001(東洋システム社製)を用いて、室温(25℃)において、蓄電素子を3.5Vまで約1時間で充電した後、1.7Vまで約1時間で放電する充放電サイクルを1000サイクル繰り返し、充放電サイクル試験を実施した。
<Charge / discharge cycle test>
A charge / discharge cycle in which a storage element is charged to 3.5 V in about 1 hour at room temperature (25 ° C.) using a charge / discharge evaluation apparatus TOSCAT3001 (manufactured by Toyo System Co., Ltd.) and then discharged to 1.7 V in about 1 hour. Was repeated 1000 cycles to carry out a charge / discharge cycle test.
<放電容量>
充放電サイクル試験において、1サイクル目及び1000サイクル目の蓄電素子の放電容量を測定した。
<Discharge capacity>
In the charge / discharge cycle test, the discharge capacities of the electricity storage elements at the first and 1000th cycles were measured.
<ガスの発生量>
充放電サイクル試験前後に蓄電素子の体積を測定し、充放電サイクル試験におけるガスの発生量を求めた。具体的には、満水のビーカーに蓄電素子を完全に沈め、あふれた水の体積を測定することで、蓄電素子の体積を測定した。
<Gas generation>
The volume of the electricity storage element was measured before and after the charge / discharge cycle test, and the amount of gas generated in the charge / discharge cycle test was determined. Specifically, the volume of the electricity storage element was measured by completely immersing the electricity storage element in a beaker of full water and measuring the volume of overflowing water.
表3に、蓄電素子の放電容量、ガスの発生量の測定結果を示す。 Table 3 shows the measurement results of the discharge capacity of the electricity storage element and the amount of gas generated.
これに対して、比較例1の蓄電素子は、非水電解液34がシクロアルカン又はその誘導体を含まないため、充放電サイクル試験後の放電容量の維持率が低く、ガスの発生量が多い。 On the other hand, since the nonaqueous electrolytic solution 34 does not contain cycloalkane or a derivative thereof, the storage element of Comparative Example 1 has a low discharge capacity retention rate after the charge / discharge cycle test and a large amount of gas generation.
10 蓄電素子
11 正極
12 負極
13 セパレータ
14 外装缶
15、16 引き出し線
DESCRIPTION OF
Claims (11)
カチオンを挿入又は脱離することが可能な負極活物質を含む負極と、
非水溶媒に電解質塩が溶解している非水電解液とを有し、
前記非水電解液は、シクロアルカン及び/又はシクロアルカンの誘導体を含む蓄電素子。 A positive electrode comprising a positive electrode active material capable of inserting or removing anions;
A negative electrode comprising a negative electrode active material capable of inserting or removing cations; and
A non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent,
The non-aqueous electrolyte includes a cycloalkane and / or a cycloalkane derivative.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016196687A JP2018060652A (en) | 2016-10-04 | 2016-10-04 | Power storage element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016196687A JP2018060652A (en) | 2016-10-04 | 2016-10-04 | Power storage element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018060652A true JP2018060652A (en) | 2018-04-12 |
Family
ID=61907908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016196687A Pending JP2018060652A (en) | 2016-10-04 | 2016-10-04 | Power storage element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018060652A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018181446A (en) * | 2017-04-04 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | Electrolyte solution for lithium ion secondary battery |
-
2016
- 2016-10-04 JP JP2016196687A patent/JP2018060652A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018181446A (en) * | 2017-04-04 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | Electrolyte solution for lithium ion secondary battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5758753B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP6139243B2 (en) | Non-aqueous electrolyte storage element | |
KR101732292B1 (en) | Nonaqueous electrolytic storage element | |
JP6227864B2 (en) | Non-aqueous electrolyte storage element | |
JP2014112524A (en) | Nonaqueous electrolyte electricity storage element | |
US20150303513A1 (en) | Nonaqueous electrolytic storage element | |
JP6557954B2 (en) | Non-aqueous electrolyte storage element | |
JP2018152519A (en) | Nonaqueous power storage element | |
JP4569126B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery charging method and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2016167443A (en) | Nonaqueous electrolyte power storage element | |
JP2017033913A (en) | Positive electrode active material and method for producing the same, and power storage element | |
JP2016046042A (en) | Nonaqueous electrolyte power storage device | |
JP2018152158A (en) | Operation method of nonaqueous power storage device | |
JP2018073723A (en) | Electrode and power storage element | |
JP2017228513A (en) | Nonaqueous electrolyte storage element | |
JP2018041636A (en) | Power storage element | |
JP2016058252A (en) | Nonaqueous electrolyte power storage device and lithium ion secondary battery | |
JP2014235884A (en) | Nonaqueous electrolyte electricity-storage device, and method for manufacturing the same | |
JP2018060652A (en) | Power storage element | |
JP6915798B2 (en) | Non-aqueous power storage element | |
JP2016213260A (en) | Method for charging power storage element including nonaqueous electrolyte solution, method for manufacturing power storage element, and device for charging secondary battery | |
JP6863413B2 (en) | Non-aqueous electrolyte storage element | |
JP2017016829A (en) | Nonaqueous electrolyte power storage element | |
JP2016119449A (en) | Nonaqueous electrolyte storage element | |
JP6967473B2 (en) | Non-aqueous electrolyte storage element |