JP2018081766A - Nonaqueous electrolyte power storage element - Google Patents

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杏奈 広渡
Anna Hirowatari
杏奈 広渡
英雄 柳田
Hideo Yanagida
英雄 柳田
中島 聡
Satoshi Nakajima
聡 中島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte power storage element having a high charge/discharge capacity retention rate and also having excellent repetition cycle characteristics.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte power storage element 10 includes: a positive electrode 11 containing a positive electrode active material; a negative electrode 12 containing a negative electrode active material; an electrolyte containing a nonaqueous solvent and an electrolyte salt; and a separator 13 in which a plurality of layers formed using fibers are laminated, average fiber diameters of the fibers included in the respective layers being different from one another.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

従来、非水電解液を用いた蓄電素子として、例えば、リチウムコバルト複合酸化物などの正極と、炭素の負極と、非水溶媒にリチウム塩を溶解させた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(特許文献1参照)。   Conventionally, as a storage element using a non-aqueous electrolyte, for example, a lithium ion battery having a positive electrode such as a lithium cobalt composite oxide, a carbon negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent. Many secondary batteries are used (see 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、出入力密度が大きい蓄電素子が求められている。このような蓄電素子として、正極活物質およ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または脱離し、非水電解液中のリチウムイオンが負極へ挿入または脱離して充放電が行われる非水電解液二次電池がある(例えば、非特許文献1参照)。非水電解液二次電池は、デュアルカーボン電池(Dual Carbon Battery:DCB)ともいう。デュアルカーボン電池では、非水電解液中のカチオンおよびアニオンが正極活物質および負極活物質中に挿入されるため、デュアルカーボン電池の内部抵抗は非常に小さく、入出力密度は非常に大きくなる。そのため、デュアルカーボン電池は、高速充放電特性を向上させると共に、高い入出力密度を有する。   In recent years, power storage devices have been used in a wide range of applications from portable devices to electric vehicles, and power storage devices having a high input / output density are required. As such a storage element, carbon is used for the positive electrode active material and the negative electrode active material, and anions in the non-aqueous electrolyte are inserted into or removed from the positive electrode, and lithium ions in the non-aqueous electrolyte are inserted into or removed from the negative electrode. There is a non-aqueous electrolyte secondary battery that is charged and discharged (see, for example, Non-Patent Document 1). The non-aqueous electrolyte secondary battery is also referred to as a dual carbon battery (DCB). In the dual carbon battery, the cations and anions in the non-aqueous electrolyte are inserted into the positive electrode active material and the negative electrode active material, so the internal resistance of the dual carbon battery is very small and the input / output density is very large. Therefore, the dual carbon battery has high input / output density while improving high-speed charge / discharge characteristics.

デュアルカーボン電池の放電容量を増加させる方法として、例えば、非水電解液中のイオン量を増やし、高濃度の非水電解液を用いる方法がある。デュアルカーボン電池は、例えば、5V以上の高電圧充電が可能であるが、高電圧下では非水電解液の分解が多くなるため、高濃度の非水電解液を用いると、水素や二酸化炭素などの気泡(ガス)が発生する可能性がある。ガスが発生すると、正極負極間にガスがたまり、電極の面積が減るため、電池容量が減少しサイクル特性の低下を招く可能性がある。   As a method of increasing the discharge capacity of the dual carbon battery, for example, there is a method of increasing the amount of ions in the nonaqueous electrolytic solution and using a high concentration nonaqueous electrolytic solution. For example, the dual carbon battery can be charged at a high voltage of 5 V or more. However, the decomposition of the non-aqueous electrolyte increases under a high voltage. Therefore, if a high concentration non-aqueous electrolyte is used, hydrogen, carbon dioxide, etc. Bubbles may be generated. When the gas is generated, the gas accumulates between the positive electrode and the negative electrode, and the area of the electrode is reduced, so that the battery capacity may be reduced and cycle characteristics may be deteriorated.

本発明は、高い充放電容量維持率を有し、かつ優れた繰り返しサイクル特性を有する非水電解液蓄電素子を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the non-aqueous-electrolyte electrical storage element which has a high charging / discharging capacity | capacitance maintenance factor and has the outstanding repetitive cycle characteristic.

本発明の一実施形態による非水電解液蓄電素子は、正極活物質を含む正極と、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、繊維を用いて形成された層が複数積層され、かつそれぞれの層に含まれる前記繊維の平均繊維径が異なるセパレータと、を有する。   A nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, a nonaqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, and fibers. A plurality of layers formed using the separators, and separators having different average fiber diameters of the fibers contained in each layer.

本発明の実施形態によれば、高い充放電容量維持率を有すると共に、優れた繰り返しサイクル特性を有することができる非水電解液蓄電素子を提供することができる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte storage element that has a high charge / discharge capacity retention ratio and can have excellent repeated cycle characteristics.

図1は、一実施形態による非水電解液蓄電素子をデュアルカーボン電池として適用した一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example in which the nonaqueous electrolyte storage element according to one embodiment is applied as a dual carbon battery. 図2は、実施例1〜4および比較例1、2の放電容量維持率を示す図である。FIG. 2 is a graph showing the discharge capacity retention rates of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. 図3は、実施例1〜3および比較例1の充放電サイクルと放電容量維持率との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the charge / discharge cycle and the discharge capacity retention rate of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. 図4は、実施例4および比較例2の充放電サイクルと放電容量維持率との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the charge / discharge cycle and the discharge capacity retention rate of Example 4 and Comparative Example 2.

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

(非水電解液蓄電素子)
実施形態による非水電解液蓄電素子は、正極、負極、非水電解液、およびセパレータを有してなり、さらに必要に応じてその他の部材を有してなる。以下、本発明による非水電解液蓄電素子の構成部材ごとに詳細に説明する。
(Non-aqueous electrolyte storage element)
The non-aqueous electrolyte storage element according to the embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator, and further includes other members as necessary. Hereinafter, each constituent member of the nonaqueous electrolyte storage element according to the present invention will be described in detail.

<正極>
正極は、正極活物質を含んでいる。正極は、正極活物質を含んでいれば特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。正極としては、例えば、正極集電体上に正極活物質を有する正極材層を備えた電極などが挙げられる。正極の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode contains a positive electrode active material. A positive electrode will not be restrict | limited especially if the positive electrode active material is included, According to the objective, it can select suitably. Examples of the positive electrode include an electrode including a positive electrode material layer having a positive electrode active material on a positive electrode current collector. There is no restriction | limiting in particular in the shape of a positive electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.

[正極材層]
正極材層は、正極活物質を少なくとも含むが、更に必要に応じて、導電剤、バインダ、増粘剤などを含んでもよい。
[Positive electrode material layer]
The positive electrode material layer includes at least a positive electrode active material, and may further include a conductive agent, a binder, a thickener, and the like as necessary.

[正極活物質]
正極活物質は、アニオンを挿入または脱離可能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る。正極活物質としては、例えば、炭素質材料、導電性高分子などが挙げられる。これらは、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。これらの中でも、入出力密度が高い点から、炭素質材料が好ましい。
[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 depending on the purpose. Examples of the positive electrode active material include a carbonaceous material and a conductive polymer. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a carbonaceous material is preferable from the viewpoint of high input / output density.

炭素質材料としては、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛などの黒鉛(グラファイト)、コークス、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、高い放電容量を有する点から、グラファイトまたはソフトカーボンが特に好ましい。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°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。炭素質材料の窒素吸着によるBET比表面積は、1m/g以上100m/g以下が好ましく、レーザー回折・散乱法により測定される平均粒径(メジアン径)は、0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。 Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as artificial graphite and natural graphite, coke, soft carbon, and pyrolysis products of organic substances under various pyrolysis conditions. Among these, graphite or soft carbon is particularly preferable because it has a high discharge capacity. 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 at 2θ = 26.4 ° in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays. = 26.4 ° Intensity ratio I 2θ = 22.3 ° / I 2θ = 26.4 ° is preferably 0.4 or less. The BET specific surface area by nitrogen adsorption of the carbonaceous material is preferably 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less, and the average particle diameter (median diameter) measured by the laser diffraction / scattering method is 0.1 μm or more and 100 μm or less. Preferably there is.

ソフトカーボンとは、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。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。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、アントラセンなど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。 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. 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. 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.

導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレンなどが挙げられる。   Examples of the conductive polymer include polyaniline, polypyrrole, polyparaphenylene, and the like.

[導電剤]
導電剤としては、例えば、金属材料、炭素質材料などが挙げられる。金属材料としては銅、アルミニウムなどが挙げられる。炭素質材料としては、カーボンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
[Conductive agent]
Examples of the conductive agent include metal materials and carbonaceous materials. Examples of the metal material include copper and aluminum. Examples of the carbonaceous material include carbon black and acetylene black. These may be used alone or in combination of two or more.

[バインダ]
バインダは、正極の製造時に使用する溶媒や非水電解液、印加される電位に対して安定な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。バインダとしては、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)など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、ポリアクリル酸エステルなどが挙げられる。フッ素系バインダとしては、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)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 a solvent, a non-aqueous electrolyte, and an applied potential used in manufacturing the positive electrode, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the binder include fluorine binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), acrylic binders, styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, and polyacrylic acid esters. Examples of the fluorine-based binder include polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE). These may be used alone or in combination of two or more.

[増粘剤]
増粘剤としては、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]
Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose (CMC), polyethylene glycol (PEO), methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, sodium alginate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

[正極集電体]
正極集電体の材質は、導電性材料で形成され、印加される電位に対して安定であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。正極集電体としては、例えば、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅、チタン、タンタルなどが挙げられる。これらの中でも、ステンレススチール、アルミニウムが特に好ましく、製箔が容易で安価なアルミニウムが特に好ましい。正極集電体の大きさは、非水電解液蓄電素子に使用可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。正極集電体の形状、構造は、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]
The material of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is made of a conductive material and is stable with respect to the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, nickel, aluminum, copper, titanium, and tantalum. Among these, stainless steel and aluminum are particularly preferable, and aluminum that is easy to manufacture foil and inexpensive is particularly preferable. The size of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for the nonaqueous electrolyte storage element, and can be appropriately selected according to the purpose. There is no restriction | limiting in particular in the shape and structure of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.

<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、溶媒などを加えてスラリー状とした正極材層用塗布液(正極材層用スラリー)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。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。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。有機系溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、トルエンなどが挙げられる。なお、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電剤など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。
<Method for producing positive electrode>
For the positive electrode, a positive electrode material layer coating liquid (slurry for positive electrode material layer) is added onto the positive electrode current collector by adding a binder, a thickener, a conductive agent, a solvent, etc. to the positive electrode active material as necessary. It can be produced by coating the film and then drying to form a positive electrode material layer. 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. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and toluene. In addition, the 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電極などが挙げられる。負極の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。
<Negative electrode>
The negative electrode is not particularly limited as long as it contains a negative electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, an electrode having a negative electrode material layer containing a negative electrode active material on a negative electrode current collector, etc. Can be mentioned. There is no restriction | limiting in particular in the 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、導電剤などを含む。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以上であると、サイクル特性が良好な非水電解液蓄電素子となり、450μm以下であると、入出力密度が十分な非水電解液蓄電素子が得られる。
[Negative electrode layer]
The negative electrode material layer includes a negative electrode active material, and includes a binder, a conductive agent, and the like as necessary. 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, a non-aqueous electrolyte storage element having good cycle characteristics is obtained, and when it is 450 μm or less, a non-aqueous electrolyte storage element having a sufficient input / output density is obtained.

なお、本実施形態において、平均厚みとは、測定対象物である層の厚みをマイクロメーターで数か所測定したときの厚みの平均値をいう。例えば、層の厚みを長手方向に数か所(例えば、5箇所)、幅方向に数か所(例えば、3箇所)、測定箇所がほぼ均等の間隔となるように合計15箇所をマイクロメーターで測定したとき、この15箇所の厚みの平均値をいう。また、本実施形態において、厚みとは、電極のセパレータとの接触面に対して垂直方向の層の長さをいう。   In the present embodiment, the average thickness means an average value of thicknesses when the thickness of a layer as a measurement object is measured at several places with a micrometer. For example, the thickness of the layer is several places (for example, five places) in the longitudinal direction, several places in the width direction (for example, three places), and a total of 15 places are measured with a micrometer so that the measurement places are almost evenly spaced. When measured, it means the average value of the thickness at these 15 locations. In the present embodiment, the thickness means the length of the layer in the direction perpendicular to the contact surface of the electrode with the separator.

[負極活物質]
負極活物質は、リチウムイオンなどのカチオンを挿入また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る。負極活物質としては、具体的には、炭素質材料;リチウムを吸蔵または放出することが可能な金属酸化物;リチウムと合金化することが可能な金属;リチウムと合金化することが可能な金属を含む合金;リチウムと合金化することが可能な金属と、前記金属を含む合金と、リチウムとの複合合金化合物;チッ化金属リチ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。
[Negative electrode active material]
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can insert or desorb cations such as lithium ions, and can be appropriately selected according to the purpose. Specifically, as the negative electrode active material, a carbonaceous material; a metal oxide capable of inserting or extracting lithium; a metal capable of being alloyed with lithium; a metal capable of being alloyed with lithium An alloy containing lithium; a metal that can be alloyed with lithium; a composite alloy compound of an alloy containing the metal with lithium; lithium metal nitride; and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

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、ソフトカーボンまたはハードカーボンが特に好ましい。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。ハードカーボンの原料としては、例えば、熱硬化性樹脂、カーボンブラックなどが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラックなどが挙げられる。 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. 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. Examples of hard carbon materials include thermosetting resins and carbon black. Examples of the thermosetting resin include a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an epoxy resin, and a urethane resin. Examples of carbon black include acetylene black and furnace black.

リチウムを吸蔵または放出することが可能な金属酸化物としては、チタン酸リチウム、酸化チタン、酸化アンチモン錫、一酸化珪素などが挙げられる。チタン酸リチウムとしては、LiTi12などが挙げられる。リチウムと合金化することが可能な金属としては、アルミニウム、錫、珪素、亜鉛などが挙げられる。チッ化金属リチウムとして、チッ化コバルトリチウムなどが挙げられる。 Examples of the metal oxide that can occlude or release lithium include lithium titanate, titanium oxide, antimony tin oxide, and silicon monoxide. Examples of lithium titanate include Li 4 Ti 5 O 12 . Examples of the metal that can be alloyed with lithium include aluminum, tin, silicon, and zinc. Examples of the lithium metal nitride include cobalt lithium nitride.

負極活物質は、これらの中でも、安全性が高く、非水電解液蓄電素子の入出力密度が高い点から、炭素質材料やチタン酸リチウムが特に好ましい。   Among these, the negative electrode active material is particularly preferably a carbonaceous material or lithium titanate from the viewpoints of high safety and high input / output density of the nonaqueous electrolyte storage element.

[バインダ]
バインダは、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る。バインダとしては、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)など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。これらの中でも、PVDF、PTFEなどのフッ素系バインダ、CMCが好ましく、他のバインダに比べて繰り返し充放電回数が向上する点からCMCが特に好ましい。
[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. Examples of the binder include fluorine-based binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, carboxymethyl cellulose ( CMC) and polyethylene glycol (PEO). These may be used alone or in combination of two or more. Among these, fluorine-based binders such as PVDF and PTFE, and CMC are preferable, and CMC is particularly preferable from the viewpoint that the number of repeated charge / discharge cycles is improved as compared with other binders.

[導電剤]
導電剤としては、例えば、金属材料、炭素質材料などが挙げられる。金属材料としては、銅、アルミニウムなどが挙げられる。炭素質材料としては、カーボンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
[Conductive agent]
Examples of the conductive agent include metal materials and carbonaceous materials. Examples of the metal material include copper and aluminum. Examples of the carbonaceous material include carbon black and acetylene black. 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る。負極集電体の材質としては、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。負極集電体の形状は、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。負極集電体の大きさは、非水電解液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。負極集電体の構造は、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]
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 the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the material for the negative electrode current collector include stainless steel, nickel, aluminum, and copper. Among these, stainless steel and copper are particularly preferable. The shape of the negative electrode current collector is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. The size of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for the nonaqueous electrolyte storage element, and can be appropriately selected according to the purpose. The structure of the negative electrode current collector is not particularly limited 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、溶媒など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。溶媒としては、前記正極の作製方法と同様の溶媒を用いることができる。また、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電剤など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、メッキなどの方法により、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。
<Method for producing negative electrode>
The negative electrode is prepared by applying a negative electrode material layer coating liquid in a slurry form by adding a binder, a conductive agent, a solvent, etc. to the negative electrode active material, if necessary, and then drying the negative electrode active material. It can be produced by forming a material layer. As the solvent, the same solvent as that for the positive electrode can be used. 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 compression-molded 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、および電解質塩を含有する電解液であり、非水溶媒に電解質塩が溶解している。
<Non-aqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolytic solution is an electrolytic solution containing a nonaqueous solvent and an electrolyte salt, and the electrolyte salt is dissolved in the 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。非プロトン性有機溶媒としては、鎖状カーボネート、環状カーボネートなどのカーボネート系有機溶媒が用いられ、低粘度な溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒は、電解質塩の溶解力を向上させる点から、鎖状カーボネートを含むことが好ましい。
[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. As the aprotic organic solvent, carbonate-based organic solvents such as chain carbonates and cyclic carbonates are used, and low viscosity solvents are preferred. The aprotic organic solvent preferably contains a chain carbonate from the viewpoint of improving the dissolving power of the electrolyte salt.

鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルプロピオネート(MP)などが挙げられ、適宜混合して使用することができる。これらの中でも、DMC、EMCが好ましい。   Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP), and the like, and they can be used by appropriately mixing them. Among these, DMC and EMC are preferable.

非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、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、非水電解液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、非水電解液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 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended 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 non-aqueous electrolyte storage element can be improved and the resistance of the non-aqueous electrolyte decreases, thereby reducing non-aqueous electrolysis. The input / output density of the liquid storage element 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、非水電解液蓄電素子の入出力密度および放電容量が高い点から、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, PC is particularly preferable because of the high input / output density and discharge capacity of the nonaqueous electrolyte storage element.

鎖状カーボネートと、環状カーボネートとを組み合わせた混合溶媒を用いる場合には、鎖状カーボネートと環状カーボネートとの混合割合は、質量比で、1:1〜4:1が好ましく、1:1〜3:1がより好ましい。例えば、鎖状カーボネートとしてDMCおよびEMCと、環状カーボネートとしてPCとを組み合わせた混合溶媒を用いる場合には、DMCおよびEMCとPCとの混合割合は、質量比で、1:1〜2:1が好ましい。   In the case of using a mixed solvent in which a chain carbonate and a cyclic carbonate are combined, the mixing ratio of the chain carbonate and the cyclic carbonate is preferably 1: 1 to 4: 1 by mass ratio, and 1: 1 to 3 is preferable. : 1 is more preferable. For example, when a mixed solvent in which DMC and EMC are combined as a chain carbonate and PC is used as a cyclic carbonate, the mixing ratio of DMC, EMC, and PC is 1: 1 to 2: 1 in terms of mass ratio. preferable.

非水溶媒は、鎖状カーボネートおよ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、鎖状エステルなどのエステル系有機溶媒、環状エーテル、鎖状エーテルなどのエーテル系有機溶媒などを用いることができる。   The non-aqueous solvent is an aprotic organic solvent other than the chain carbonate and the cyclic carbonate, if necessary, an ester organic solvent such as a cyclic ester and a chain ester, and an ether organic such as a cyclic ether and a chain ether. A solvent or the like can be used.

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)、酢酸エチルなど)、ギ酸アルキルエステル(ギ酸メチル(MF)、ギ酸エチルなど)などが挙げられる。   Examples of chain esters include propionic acid alkyl esters, malonic acid dialkyl esters, acetic acid alkyl esters (such as methyl acetate (MA) and ethyl acetate), formic acid alkyl esters (such as methyl formate (MF) and ethyl formate), 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、特に制限されない。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。電解質塩を構成するアニオンとしては、Cl、Br、I、ClO 、BF 、PF 、SbF 、AsF 、CFSO 、(CFSO、(CSOなどが挙げられる。電解質塩は、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。中でも、非水電解液蓄電素子の容量を向上させる点から、電解質塩はリチウム塩であることが好ましい。
[Electrolyte salt]
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it is dissolved in a non-aqueous solvent and ionized cations exhibit high ionic conductivity. 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. 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 ). 2 N -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N - , and the like. One electrolyte salt may be used alone, or two or more electrolyte salts may be used in combination. Especially, it is preferable that electrolyte salt is lithium salt from the point which improves the capacity | capacitance of a non-aqueous electrolyte electrical storage element.

リチウム塩としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、六弗化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CSO)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)などが挙げられる。これらは、1種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。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、LiPFまたはLiPFとLiBFの併用が特に好ましい。 Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), lithium borofluoride (LiBF 4 ), and lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ). , Lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), lithium bisfurfluoroethylsulfonylimide (LiN (CF 2 F 5 SO 2 ) 2 ). These may be used alone or in combination of two or more. 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.

非水電解液蓄電素子では、アニオンとカチオンの共挿入により充電が行われる。そのため、非水電解液中の電解質塩の濃度は、1.5mol/L以上であることが好ましく、2.0mol/L以上5mol/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が1.5mol/L以上であると、充放電効率が高い非水電解液蓄電素子が得られる。一方、電解質塩の濃度が5mol/L以下であると、非水電解液の粘度が高くなってイオン伝導度が大きくなることが抑えられるため、高抵抗化することが抑制でき、電流の充放電特性が良好な非水電解液蓄電素子が得られる。   In the nonaqueous electrolyte storage element, charging is performed by co-insertion of an anion and a cation. Therefore, the concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 1.5 mol / L or more, and more preferably 2.0 mol / L or more and 5 mol / L or less. When the concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is 1.5 mol / L or more, a nonaqueous electrolytic solution storage element with high charge / discharge efficiency is obtained. On the other hand, if the concentration of the electrolyte salt is 5 mol / L or less, the viscosity of the non-aqueous electrolyte is increased and the ionic conductivity is suppressed from increasing, so that it is possible to suppress an increase in resistance and charge / discharge current. A nonaqueous electrolyte storage element having good characteristics can be obtained.

<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、正極と負極との間に設けられる。セパレータは、繊維を用いて形成された層を複数積層して構成され、それぞれの層に含まれる繊維の平均繊維径は異なっている。平均繊維径が異なる繊維で形成される層を複数積層して構成することにより、電極間にガスが生じても、電極間に生じた、水素や二酸化炭素などの気泡(ガス)は繊維同士の隙間を通り、円滑にセパレータを通過させることができる。このため、電極間に生じたガスが電極間に溜まることを抑制することができる。これにより、充放電反応に寄与する正極および負極の面積が低下することを抑制することができるため、非水電解液蓄電素子の放電容量維持率が高くなり、繰り返しサイクル特性の向上に寄与する。
<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. The separator is configured by laminating a plurality of layers formed using fibers, and the average fiber diameter of the fibers contained in each layer is different. Even if gas is generated between the electrodes, the bubbles (gas) such as hydrogen and carbon dioxide generated between the electrodes are formed between the fibers by forming a plurality of layers formed of fibers having different average fiber diameters. The separator can be smoothly passed through the gap. For this reason, it can suppress that the gas produced between electrodes accumulates between electrodes. Thereby, since it can suppress that the area of the positive electrode and negative electrode which contribute to charging / discharging reaction falls, the discharge capacity maintenance factor of a non-aqueous electrolyte electrical storage element becomes high, and it contributes to the improvement of repeated cycle characteristics.

なお、本実施形態において、平均繊維径とは、繊維の長さ方向に対して垂直な断面又は垂直に近い断面の繊維を複数本選択し、その繊維径を測定した平均値である。繊維は熱や圧力によって溶融する場合や変形する場合がある。その場合は、断面積を測定して、真円換算の繊維径を算出する。繊維は、例えば、繊維を走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いて観察される。   In the present embodiment, the average fiber diameter is an average value obtained by selecting a plurality of fibers having a cross section perpendicular to or substantially perpendicular to the fiber length direction and measuring the fiber diameter. The fiber may be melted or deformed by heat or pressure. In that case, the cross-sectional area is measured, and the fiber diameter in terms of a perfect circle is calculated. The fibers are observed using, for example, a scanning electron microscope (SEM).

セパレータを構成する層の繊維は、セルロース系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ガラスなどを繊維状に紡糸して得られたものである。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。セパレータを構成する層は、紡糸して得られた繊維を、例えば、不織布、織物、または編物などの形態に形成することで得られる。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。セパレータの大きさは、非水電解液蓄電素子に使用することが可能な大きさであればよく、目的に応じて適宜選択することができる。   The fiber of the layer constituting the separator is obtained by spinning a cellulose resin, a polybutylene terephthalate resin, a polyolefin resin such as a polypropylene resin, a polyamide resin, glass or the like into a fiber shape. These may be used alone or in combination of two or more. The layer which comprises a separator is obtained by forming the fiber obtained by spinning in the form of a nonwoven fabric, a textile fabric, or a knitted fabric, for example. Examples of the shape of the separator include a sheet shape. The size of the separator may be any size as long as it can be used for the nonaqueous electrolyte storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.

セパレータを構成する層は、それぞれ異なる材料の繊維で形成されていてもよいが、通気性を確保しつつ安定した強度を有するセパレータを作製する点から、セパレータを構成する層は、それぞれ同じ材料の繊維で形成されていることが好ましい。   The layers constituting the separator may be formed of fibers of different materials, but the layers constituting the separator are made of the same material from the viewpoint of producing a separator having stable strength while ensuring air permeability. It is preferably formed of fibers.

セパレータは、平均繊維径がYμmである繊維を含む第1層と、平均繊維径がXμmである繊維を含む第2層とを有し、下記式(1)および式(2)を満たしていることが好ましい。第2層を構成する繊維の平均繊維径が5μm以下であると、電極間に生じたガスは繊維同士の隙間を通り、セパレータを円滑に通過させることができる。このため、電極間に生じたガスが電極間に溜まることを抑制することができると共に、セパレータにおける非水電解液の保持量を維持することができる。また、第1層を構成する繊維の平均繊維径が第2層を構成する繊維の平均繊維径の1.3倍以上あれば、電解液の保液も確保でき、かつセパレータの機械的強度の低下が抑制される。
0<X≦5μm ・・・(1)
1.3X≦Y ・・・(2)
The separator has a first layer containing fibers having an average fiber diameter of Y μm and a second layer containing fibers having an average fiber diameter of X μm, and satisfies the following formulas (1) and (2). It is preferable. If the average fiber diameter of the fibers constituting the second layer is 5 μm or less, the gas generated between the electrodes can pass through the gap between the fibers and smoothly pass through the separator. For this reason, it can suppress that the gas produced between electrodes accumulates between electrodes, and can maintain the holding | maintenance amount of the non-aqueous electrolyte in a separator. Further, if the average fiber diameter of the fibers constituting the first layer is 1.3 times or more than the average fiber diameter of the fibers constituting the second layer, the electrolyte solution can be retained, and the mechanical strength of the separator can be secured. Reduction is suppressed.
0 <X ≦ 5 μm (1)
1.3X ≦ Y (2)

また、第2層は、下記式(1)'を満たしていることがより好ましく、第1層は、下記式(2)'を満たしていることがより好ましい。これにより、セパレータにおける非水電解液の保持量をより安定して維持することができる。
0<X≦3μm ・・・(1)'
1.3X≦Y≦10X ・・・(2)'
Moreover, it is more preferable that the second layer satisfies the following formula (1) ′, and it is more preferable that the first layer satisfies the following formula (2) ′. Thereby, the retention amount of the non-aqueous electrolyte in the separator can be maintained more stably.
0 <X ≦ 3 μm (1) ′
1.3X ≦ Y ≦ 10X (2) ′

第1層の厚みは、6〜50μmであることが好ましく、10〜30μmであることがより好ましい。第1層の厚みが6μm以上であると、電極間に生じたガスが電極間に溜まることを抑制することができると共に、セパレータにおける非水電解液の保持量を維持することができ、イオンの拡散係数を大きくすることができる。また、第1層の厚みが30μm以下であると、セパレータにおける非水電解液の保持量を維持しつつ、電池の抵抗の低減とセパレータの小型化を図れる。   The thickness of the first layer is preferably 6 to 50 μm, and more preferably 10 to 30 μm. When the thickness of the first layer is 6 μm or more, the gas generated between the electrodes can be prevented from accumulating between the electrodes, and the amount of nonaqueous electrolyte retained in the separator can be maintained. The diffusion coefficient can be increased. In addition, when the thickness of the first layer is 30 μm or less, it is possible to reduce the battery resistance and reduce the size of the separator while maintaining the amount of nonaqueous electrolyte retained in the separator.

第2層の厚みは、5〜25μmであることが好ましく、10〜20μmであることがより好ましい。第2層の厚みが5μm以上であると、セパレータの強度低下を抑制し、かつ短絡を防止することができる。また、第2層の厚みが25μm以下であると、セパレータの強度低下を抑制しつつ、電池抵抗の低減とセパレータの小型化を図れる。   The thickness of the second layer is preferably 5 to 25 μm, and more preferably 10 to 20 μm. When the thickness of the second layer is 5 μm or more, a decrease in strength of the separator can be suppressed and a short circuit can be prevented. Further, when the thickness of the second layer is 25 μm or less, it is possible to reduce battery resistance and reduce the size of the separator while suppressing a decrease in the strength of the separator.

第1層の厚みと、第2層の厚みとの比は、1:2〜5:1であることが好ましく、1:1〜4:1がより好ましい。第1層の厚みと、第2層の厚みとの比が、1:2以上であれば、第1層でのガス抜け効果を支持することができる。一方、第1層の厚みと、第2層の厚みとの比が、5:1以下であれば、第2層での短絡防止効果を保持しつつ、ガス抜け効果を支持することができる。   The ratio of the thickness of the first layer to the thickness of the second layer is preferably 1: 2 to 5: 1, more preferably 1: 1 to 4: 1. If the ratio of the thickness of the first layer to the thickness of the second layer is 1: 2 or more, the outgassing effect in the first layer can be supported. On the other hand, if the ratio of the thickness of the first layer to the thickness of the second layer is 5: 1 or less, the outgassing effect can be supported while maintaining the short-circuit prevention effect in the second layer.

セパレータが第1層および第2層の2種類の層で構成される場合、それぞれの層は、正極または負極のいずれに接触するように配置されていてもよい。非水電解液蓄電素子の充放電機構の点から、第1層は正極側に接触するように配置され、第2層は負極側に接触するように配置されることが好ましい。   When a separator is comprised by two types of layers, a 1st layer and a 2nd layer, each layer may be arrange | positioned so that either a positive electrode or a negative electrode may be contacted. From the viewpoint of the charge / discharge mechanism of the nonaqueous electrolyte storage element, the first layer is preferably disposed so as to be in contact with the positive electrode side, and the second layer is preferably disposed so as to be in contact with the negative electrode side.

また、第1層または第2層は、それぞれ一層に限定されず、複数有し、セパレータは三層以上で構成されていてもよい。   In addition, the first layer or the second layer is not limited to a single layer, and a plurality of layers may be provided, and the separator may be composed of three or more layers.

セパレータの全体の平均厚みは、30μm以上であることが好ましい。セパレータの全体の平均厚みの上限は、特に限定されないが、非水電解液蓄電素子の大きさなどに依存し、適宜調整される。セパレータの全体の平均厚みが30μm以上であると、セパレータにおける非水電解液の保持量を十分維持することができるため、非水電解液中のイオンの偏りや満充電時の電解液の枯渇を抑制することができる。   The average thickness of the entire separator is preferably 30 μm or more. The upper limit of the overall average thickness of the separator is not particularly limited, but is appropriately adjusted depending on the size of the nonaqueous electrolyte storage element. If the average thickness of the entire separator is 30 μm or more, the amount of nonaqueous electrolyte retained in the separator can be sufficiently maintained, so that the bias of ions in the nonaqueous electrolyte and depletion of the electrolyte during full charge can be avoided. Can be suppressed.

セパレータは、ガーレー値が230〜290μm/Pa・sであることが好ましい。これにより通気性、非水電解液の保持能、および強度を確保することができる。なお、本実施形態において、ガーレー値は、JISP8117:2009(ガーレー試験機法)で規定の方法に準拠して求められ、JISP8117に準拠した0.879gf/mmの圧力下で100ccの空気mLの空気が膜を透過する秒数を意味する。そこで、本実施形態では、ガーレー値が230μm/Pa・s以上であると、セパレータの強度の低下が抑えられる。一方、ガーレー値が290μm/Pa・s以下であると、イオン透過性およびセパレータの電解液の保持能の低下が抑制される。 The separator preferably has a Gurley value of 230 to 290 μm / Pa · s. Thereby, air permeability, retention ability of the non-aqueous electrolyte, and strength can be ensured. In the present embodiment, the Gurley value is obtained in accordance with a method specified in JISP 8117: 2009 (Gurley test machine method), and is 100 cc of air mL under a pressure of 0.879 gf / mm 2 in accordance with JISP 8117. It means the number of seconds that air passes through the membrane. Therefore, in this embodiment, when the Gurley value is 230 μm / Pa · s or more, a decrease in the strength of the separator can be suppressed. On the other hand, when the Gurley value is 290 μm / Pa · s or less, the ion permeability and the decrease in the electrolyte holding capacity of the separator are suppressed.

<その他の部材>
その他の部材は、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外装缶、引き出し線などが挙げられる。
<Other members>
Other members are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include an outer can and a lead wire.

<非水電解液蓄電素子の製造方法>
実施形態の非水電解液蓄電素子は、例えば、正極、負極および非水電解液と、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。非水電解液蓄電素子を製造する際に、必要に応じて、外装缶などを更に用いることも可能である。非水電解液蓄電素子を組み立てる方法としては、特に制限はなく、通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。
<Method for Manufacturing Nonaqueous Electrolyte Storage Element>
The nonaqueous electrolyte storage element of the embodiment can be manufactured, for example, by assembling a positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte, and a separator into an appropriate shape. When manufacturing the non-aqueous electrolyte storage element, an outer can or the like can be further used as necessary. There is no restriction | limiting in particular as a method of assembling a non-aqueous electrolyte electrical storage element, It can select suitably from the method employ | adopted normally.

<非水電解液蓄電素子の運転方法>
実施形態の非水電解液蓄電素子の使用電圧範囲は、2.5V〜5.5Vであることが好ましい。充放電時の電圧が、2.5V未満であると、十分なアニオンの蓄積ができず、非水電解液蓄電素子の放電容量が下がることがある。また、充放電時の電圧が、5.5Vを超えると、非水溶媒や電解質塩の分解が起こり易く、非水電解液蓄電素子の劣化が早まる可能性がある。
<Operation method of nonaqueous electrolyte storage element>
The working voltage range of the non-aqueous electrolyte storage element of the embodiment is preferably 2.5V to 5.5V. If the voltage during charging / discharging is less than 2.5 V, sufficient anion cannot be accumulated, and the discharge capacity of the nonaqueous electrolyte storage element may be reduced. Moreover, when the voltage at the time of charging / discharging exceeds 5.5V, decomposition | disassembly of a non-aqueous solvent and electrolyte salt will occur easily, and deterioration of a non-aqueous electrolyte electrical storage element may be accelerated.

<非水電解液蓄電素子の適用例>
ここで、実施形態による非水電解液蓄電素子をデュアルカーボン電池として適用した一例を図1に示す。図1に示すように、デュアルカーボン電池10は、正極11、負極12およびセパレータ13を外装缶14内に収容して構成されている。セパレータ13は、第1層13aおよび第2層13bの2層で構成されており、正極11と負極12との間に配置されている。第1層13aは、平均繊維径がXμmである繊維を含む層であり、第2層13bは、平均繊維径がYμmである繊維を含む層である。非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる非水電解液が外装缶14内に注入されており、正極11、負極12、およびセパレータ13は、非水電解液に浸っており、セパレータ13内には非水電解液に含浸されている。また、正極11および負極12に、それぞれ引き出し線15および16が設けられており、引き出し線15および16は、例えば、外部電源などに接続されている。
<Application example of nonaqueous electrolyte storage element>
Here, an example in which the nonaqueous electrolyte storage element according to the embodiment is applied as a dual carbon battery is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the dual carbon battery 10 is configured by housing a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a separator 13 in an outer can 14. The separator 13 is composed of two layers, a first layer 13 a and a second layer 13 b, and is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. The first layer 13a is a layer including fibers having an average fiber diameter of X μm, and the second layer 13b is a layer including fibers having an average fiber diameter of Y μm. A nonaqueous electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt in a nonaqueous solvent is injected into the outer can 14, and the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 13 are immersed in the nonaqueous electrolytic solution. Is impregnated in a non-aqueous electrolyte. In addition, lead wires 15 and 16 are provided on the positive electrode 11 and the negative electrode 12, respectively, and the lead wires 15 and 16 are connected to, for example, an external power source.

<非水電解液蓄電素子の形状>
実施形態の非水電解液蓄電素子の形状は、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。非水電解液蓄電素子の形状としては、例えば、ラミネートタイプ、シリンダータイプ、シリンダータイプ、コインタイプなどが挙げられる。ラミネートタイプは、シート電極およびセパレータを積層した構造である。シリンダータイプは、シート電極およびセパレータをスパイラル状にした構造である。シリンダータイプは、ペレット電極およびセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造である。コインタイプは、ペレット電極およびセパレータを積層した構造である。
<Shape of nonaqueous electrolyte storage element>
The shape of the nonaqueous electrolyte storage element of the embodiment can be appropriately selected from various shapes that are generally employed according to the application. Examples of the shape of the nonaqueous electrolyte storage element include a laminate type, a cylinder type, a cylinder type, and a coin type. The laminate type has a structure in which sheet electrodes and separators are laminated. The cylinder type has a structure in which the sheet electrode and the separator are spiral. The cylinder type is an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined. The coin type has a structure in which pellet electrodes and separators are stacked.

<非水電解液蓄電素子の用途>
実施形態の非水電解液蓄電素子の用途は、特に制限されず、各種用途に用いることができる。実施形態の非水電解液蓄電素子の用途としては、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、電動工具などの電源、またはバックアップ電源などが挙げられる。
<Application of non-aqueous electrolyte storage element>
The application of the nonaqueous electrolyte storage element of the embodiment is not particularly limited, and can be used for various applications. Examples of the use of the non-aqueous electrolyte storage element of the embodiment include a notebook computer, a pen input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a cellular phone, a portable fax machine, a portable copy, a portable printer, a headphone stereo, a video movie, and a liquid crystal television. , Handy cleaners, portable CDs, mini-discs, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, motors, lighting equipment, toys, game equipment, clocks, strobes, cameras, electric bicycles, electric tools, etc. Or a backup power source.

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。なお、本実施例は、本発明による非水電解液蓄電素子を非水電解液二次電池として使用する例である。また、本実施例中の「%」は「質量%」を意味する。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples. In addition, a present Example is an example which uses the nonaqueous electrolyte storage element by this invention as a nonaqueous electrolyte secondary battery. Further, “%” in this example means “mass%”.

<正極Aの作製>
正極活物質として炭素粉末(KS−6、TIMCAL社製)を用いた。この炭素粉末は、窒素吸着によるBET比表面積20m/g、レーザー回折粒度分布計(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した平均粒径(メジアン径)は3.4μmであった。
<Preparation of positive electrode A>
Carbon powder (KS-6, manufactured by TIMCAL) was used as the positive electrode active material. This carbon powder had a BET specific surface area of 20 m 2 / g by nitrogen adsorption and an average particle diameter (median diameter) measured by a laser diffraction particle size distribution meter (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation) was 3.4 μm.

炭素粉末(KS−6、TIMCAL社製)、および導電剤であるアセチレンブラック(電気化学工業社製)に水を加えて混錬した後、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース(CMC)の3質量%水溶液(第一工業製薬社製)19gを加えて混練した。続いて、バインダであるアクリレート系バインダ(JSR株式会社製)0.75gを加えて混練し、正極材層用スラリーを作製した。   Carbon powder (KS-6, manufactured by TIMCAL) and acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive agent are kneaded with water, and then 3% by mass of carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener. 19 g of an aqueous solution (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was added and kneaded. Subsequently, 0.75 g of an acrylate binder (manufactured by JSR Corporation) as a binder was added and kneaded to prepare a slurry for a positive electrode material layer.

次に、正極集電体であるアルミニウムシート(厚み20μm)上に正極材層用スラリーを塗工した後、150℃で20時間真空乾燥させ、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、83mm×101mm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 sheet (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector, and then vacuum dried at 150 ° C. for 20 hours to form a positive electrode material layer. The aluminum foil on which the positive electrode material layer was formed was punched into 83 mm × 101 mm to produce a positive electrode A.

<負極Aの作製>
負極活物質であるチタン酸リチウム(LTO、石原産業社製)10gおよび導電剤であるアセチレンブラック(電気化学工業社製)0.5gに水を加えて混錬した後、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース(CMC)の3質量%水溶液10gを加えて混練した。続いて、前記アクリレート系バインダ0.75gを加えて、負極材層用スラリーを作製した。
<Preparation of negative electrode A>
After adding and kneading water to 10 g of lithium titanate (LTO, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) as a negative electrode active material and 0.5 g of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive agent, carboxy as a thickener. 10 g of a 3% by weight aqueous solution of methylcellulose (CMC) was added and kneaded. Subsequently, 0.75 g of the acrylate binder was added to prepare a negative electrode material layer slurry.

次に、負極集電体である銅箔上に負極材層用スラリーを塗工した後、150℃で20時間真空乾燥させ、負極材層を形成した。負極材層が形成された銅箔を83mm×101mmに打ち抜き加工して、負極Aを作製した。   Next, a slurry for a negative electrode material layer was applied on a copper foil as a negative electrode current collector, and then vacuum dried at 150 ° C. for 20 hours to form a negative electrode material layer. The copper foil on which the negative electrode material layer was formed was punched into 83 mm × 101 mm to produce a negative electrode A.

<非水電解液Aの調製>
DMC/PC/EMCの質量比1:1:1の混合溶媒に、LiPFの濃度が1.8mol/LおよびLiBFの濃度が0.2mol/Lになるように、LiPFおよびLiBFを溶解させ、非水電解液Aを調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte A>
DMC / PC / EMC weight ratio 1: 1: a mixed solvent of 1, so that the concentration is a concentration of 1.8 mol / L and LiBF 4 of LiPF 6 becomes 0.2 mol / L, the LiPF 6 and LiBF 4 Dissolved to prepare a non-aqueous electrolyte A.

<セパレータAの準備>
平均繊維径が1.5μmである第1層と、平均繊維径が1μmである第2層からなるセルロース系セパレータAを用意した。このセパレータAの平均厚みは40μmであり、ガーレー値は239.2μm/Pa・sであった。
<Preparation of separator A>
A cellulose separator A comprising a first layer having an average fiber diameter of 1.5 μm and a second layer having an average fiber diameter of 1 μm was prepared. The separator A had an average thickness of 40 μm and a Gurley value of 239.2 μm / Pa · s.

<セパレータBの準備>
平均繊維径が1.5μmである第1層の平均厚みが20μm、平均繊維径が1μmである第2層の平均厚みが10μmである、平均厚みを30μmのセパレータBを用意した。このセパレータBのガーレー値は、237.55μm/Pa・sであった。
<Preparation of separator B>
A separator B having an average fiber diameter of 1.5 μm and a first layer having an average thickness of 20 μm and an average fiber diameter of 1 μm and a second layer having an average thickness of 10 μm and an average thickness of 30 μm was prepared. The Gurley value of this separator B was 237.55 μm / Pa · s.

<セパレータCの準備>
平均繊維径が1.5μmである第1層の平均厚みが25μm、平均繊維径が1μmである第2層の平均厚みが10μmである、平均厚みを35μmのセパレータCを用意した。このセパレータCのガーレー値は、237.55μm/Pa・sであった。
<Preparation of separator C>
A separator C having an average fiber diameter of 1.5 μm and an average thickness of 25 μm and an average fiber diameter of 1 μm and a second layer having an average thickness of 10 μm and an average thickness of 35 μm was prepared. The Gurley value of this separator C was 237.55 μm / Pa · s.

<セパレータDの準備>
セパレータAに代えて、平均繊維径が4μmであるポリブチレンテレフタレート系セパレータ(平均厚み:20μm)と、平均繊維径が3μmであるポリブチレンテレフタレート系セパレータ(タピルス社製、平均厚み:20μm)とからなるセパレータDを用意した。このセパレータDの平均厚みは39μmであり、ガーレー値は、1.7μm/Pa・sであった。
<Preparation of separator D>
Instead of the separator A, a polybutylene terephthalate separator (average thickness: 20 μm) having an average fiber diameter of 4 μm and a polybutylene terephthalate separator (average thickness: 20 μm, manufactured by Tapils) having an average fiber diameter of 3 μm. A separator D was prepared. The separator D had an average thickness of 39 μm and a Gurley value of 1.7 μm / Pa · s.

<セパレータaの準備>
一層の、平均繊維径が1μmであるセルロース系セパレータ(ニッポン高度紙社製)aを用意した。このセパレータaの平均厚みは25μmであり、ガーレー値は298.3μm/Pa・sであった。
<Preparation of separator a>
A cellulose-based separator (manufactured by Nippon Kogyo Paper Co.) a having an average fiber diameter of 1 μm was prepared. This separator a had an average thickness of 25 μm and a Gurley value of 298.3 μm / Pa · s.

<セパレータbの準備>
一層の、ポリブチレンテレフタレートで形成されたセパレータ(タピルス社製)bを用意した。このセパレータbの平均厚みは20μmであり、ガーレー値は2.2μm/Pa・sであった。
<Preparation of separator b>
A separator (manufactured by Tapirs) b made of polybutylene terephthalate was prepared. The separator b had an average thickness of 20 μm and a Gurley value of 2.2 μm / Pa · s.

<実施例1>
負極Aと、セパレータA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、20枚の正極A、40枚のセパレータAおよび20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。得られた電極群をラミネートフィルムに収容した。次に、外装缶内に非水電解液Aを充填した後、ラミネートフィルムをシールし、非水電解液蓄電素子Aを作製した。
<Example 1>
A negative electrode A, a separator A, and a positive electrode A were repeatedly laminated in this order to produce an electrode group. At this time, the negative electrode A was positioned on the outermost side using 20 positive electrodes A, 40 separators A, and 20 negative electrodes A. The obtained electrode group was accommodated in a laminate film. Next, after filling the outer can with the non-aqueous electrolyte A, the laminate film was sealed to produce the non-aqueous electrolyte storage element A.

<実施例2>
セパレータAの代わりに、セパレータBを用いた以外は、実施例1と同様にして、非水電解液蓄電素子Bを作製した。
<Example 2>
A nonaqueous electrolyte storage element B was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator B was used instead of the separator A.

<実施例3>
セパレータAの代わりに、セパレータCを用いた以外は、実施例1と同様にして、非水電解液蓄電素子Cを作製した。
<Example 3>
A nonaqueous electrolyte storage element C was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator C was used instead of the separator A.

<実施例4>
セパレータAの代わりに、セパレータDを用いた以外は、実施例1と同様にして、非水電解液蓄電素子Dを作製した。
<Example 4>
A nonaqueous electrolytic solution storage element D was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator D was used instead of the separator A.

<比較例1>
セパレータAの代わりに、セパレータaを用いた以外は、実施例1と同様にして、非水電解液蓄電素子aを作製した。
<Comparative Example 1>
A nonaqueous electrolytic solution storage element a was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator a was used instead of the separator A.

<比較例2>
セパレータAの代わりに、セパレータbを用いた以外は、実施例1と同様にして、非水電解液蓄電素子bを作製した。
<Comparative example 2>
A nonaqueous electrolytic solution storage element b was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator b was used instead of the separator A.

上記各実施例および比較例の非水電解液蓄電素子A〜D、a、bの構成を表1に示す。   Table 1 shows the configurations of the nonaqueous electrolyte electricity storage devices A to D, a, and b of each of the above examples and comparative examples.

Figure 2018081766
Figure 2018081766

<充放電試験>
充放電測定装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)を用いて、得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において0.2mA/cmの定電流で充電終止電圧3.5Vまで充電した。1回目の充電の後、0.2mA/cmの定電流で1.5Vまで放電して、充放電試験を行った。
<Charge / discharge test>
Using a charge / discharge measuring device (TOSCAT3001, manufactured by Toyo System Co., Ltd.), the obtained nonaqueous electrolyte storage element was charged at a constant current of 0.2 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.) to a charge end voltage of 3.5 V. Charged. After the first charge, the battery was discharged at a constant current of 0.2 mA / cm 2 to 1.5 V, and a charge / discharge test was performed.

<充放電サイクル試験>
充放電測定装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT3001)を用いて、得られた非水電解液蓄電素子に室温(25℃)において1.0mA/cmの定電流で充電終止電圧3.5Vまで充電した。1回目の充電の後、1.0mA/cmの定電流で1.5Vまで放電した。この定電流放電を1サイクルとした。この充放電サイクルを実施例1〜3および比較例1では1000回繰り返し、実施例4および比較例2では700回繰り返し、充放電サイクル試験を行った。
<Charge / discharge cycle test>
Using a charge / discharge measuring apparatus (TOSCAT3001, manufactured by Toyo System Co., Ltd.), the obtained nonaqueous electrolyte storage element was charged at a constant current of 1.0 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.) to a charge end voltage of 3.5 V. Charged. After the first charge, the battery was discharged to 1.5 V with a constant current of 1.0 mA / cm 2 . This constant current discharge was defined as one cycle. This charge / discharge cycle was repeated 1000 times in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and 700 times in Example 4 and Comparative Example 2, and the charge / discharge cycle test was performed.

<放電容量維持率>
充放電試験において1サイクルだけ充放電を行った時の非水電解液蓄電素子の放電容量維持率を算出した。測定結果を図2に示す。また、充放電サイクル試験において1〜1000サイクル目の非水電解液蓄電素子の放電容量維持率を算出した。測定結果を図3、4に示す。なお、放電容量維持率とは、同一サイクルの充電容量に対する放電容量の比率(放電容量/充電容量×100)%とした。
<Discharge capacity maintenance rate>
In the charge / discharge test, the discharge capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element was calculated when charge / discharge was performed for only one cycle. The measurement results are shown in FIG. In the charge / discharge cycle test, the discharge capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element at the 1st to 1000th cycles was calculated. The measurement results are shown in FIGS. The discharge capacity maintenance rate was the ratio of the discharge capacity to the charge capacity of the same cycle (discharge capacity / charge capacity × 100)%.

図2より、実施例1〜4の非水電解液蓄電素子は、比較例1、2の非水電解液蓄電池に比べて、充放電試験後の放電容量の維持率が高かった。また、図3、4より、実施例1〜4の非水電解液蓄電素子は、比較例1、2の非水電解液蓄電池に比べて、充放電サイクル試験後の放電容量の維持率が高かった。よって、実施形態による非水電解液蓄電素子は、従来の非水電解液蓄電素子よりも、放電容量の維持率が高く、放電容量の低下率が低いため、サイクル特性に優れているといえる。これは、実施形態による非水電解液蓄電素子では、平均繊維径が異なる繊維で形成された層を2つ組み合わせてセパレータを構成することにより、正負極間のガス溜まりを抑えることができ、充放電反応に寄与する正負極面積を維持させることによると考えられる。   2, the nonaqueous electrolyte storage elements of Examples 1 to 4 had a higher discharge capacity retention rate after the charge / discharge test than the nonaqueous electrolyte storage batteries of Comparative Examples 1 and 2. 3 and 4, the nonaqueous electrolyte storage elements of Examples 1 to 4 have a higher discharge capacity retention rate after the charge / discharge cycle test than the nonaqueous electrolyte storage batteries of Comparative Examples 1 and 2. It was. Therefore, it can be said that the nonaqueous electrolyte storage element according to the embodiment is superior in cycle characteristics because the discharge capacity maintenance rate is higher and the discharge capacity decrease rate is lower than the conventional nonaqueous electrolyte storage element. This is because, in the nonaqueous electrolyte storage element according to the embodiment, a gas pool between positive and negative electrodes can be suppressed by combining two layers formed of fibers having different average fiber diameters to form a separator. This is considered to be due to maintaining the positive and negative electrode areas contributing to the discharge reaction.

10 非水電解液蓄電素子(デュアルカーボン電池)
11 正極
12 負極
13 セパレータ
13a 第1層
13b 第2層
14 外装缶
15、16 引き出し線
10 Nonaqueous electrolyte storage element (dual carbon battery)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Positive electrode 12 Negative electrode 13 Separator 13a 1st layer 13b 2nd layer 14 Outer can 15, 16 Lead line

特開2012−199252号公報JP 2012-199225 A

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

Claims (9)

正極活物質を含む正極と、
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、
繊維を用いて形成された層が複数積層され、かつそれぞれの層に含まれる前記繊維の平均繊維径が異なるセパレータと、
を有することを特徴とする非水電解液蓄電素子。
A positive electrode including a positive electrode active material;
A negative electrode containing a negative electrode active material;
A non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent;
A separator in which a plurality of layers formed using fibers are stacked, and the average fiber diameter of the fibers included in each layer is different, and
A nonaqueous electrolyte storage element, comprising:
前記セパレータは、平均繊維径がYμmである繊維を含む第1層と、平均繊維径がXμmである繊維を含む第2層を含み、
下記式(1)および式(2)を満たす請求項1に記載の非水電解液蓄電素子。
0<X≦5μm ・・・(1)
1.3X≦Y ・・・(2)
The separator includes a first layer including fibers having an average fiber diameter of Y μm, and a second layer including fibers having an average fiber diameter of X μm,
The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the following formula (1) and formula (2) are satisfied.
0 <X ≦ 5 μm (1)
1.3X ≦ Y (2)
前記第1層の厚みと、前記第2層の厚みとの比が、1:2〜5:1である請求項2に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 2, wherein the ratio of the thickness of the first layer to the thickness of the second layer is 1: 2 to 5: 1. 前記繊維が、セルロース系樹脂、またはポリブチレンテレフタレート系樹脂である請求項1から3の何れか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein the fiber is a cellulose resin or a polybutylene terephthalate resin. 前記セパレータの厚みが、30μm以上である請求項1から4の何れか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the separator has a thickness of 30 μm or more. 前記セパレータのガーレー値が、230〜290μm/Pa・sである請求項1から5の何れか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the separator has a Gurley value of 230 to 290 μm / Pa · s. 前記非水溶媒が、鎖状カーボネート、または環状カーボネートを含む非プロトン性有機溶媒を含む請求項1から6の何れか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of claims 1 to 6, wherein the nonaqueous solvent includes an aprotic organic solvent containing a chain carbonate or a cyclic carbonate. 前記電解質塩が、リチウム塩を含む請求項1から7の何れか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the electrolyte salt includes a lithium salt. 前記電解質塩の濃度が、1.5mol/L以上である請求項1から8の何れか1項に記載の非水電解液蓄電素子。   The nonaqueous electrolyte storage element according to any one of claims 1 to 8, wherein the concentration of the electrolyte salt is 1.5 mol / L or more.
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