JP2019091792A - Nonaqueous lithium-type power storage element - Google Patents

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Abstract

To provide a nonaqueous lithium-type power storage element, capable of achieving both high input/output characteristics in a wide temperature range and excellent high temperature durability, and also capable of holding characteristics for a long period of time even in a high voltage region.SOLUTION: A nonaqueous lithium-type power storage element includes a negative electrode, a positive electrode and a nonaqueous electrolyte. The negative electrode includes a negative electrode collector and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material. A ratio S/Fbetween an element concentration Sof S and an element concentration Fof F which are obtained by XPS on a surface of the negative electrode active material layer is 0.025-0.5. The positive electrode includes a positive electrode collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material. When A(m/cm) represents a BET specific surface area per unit area of the positive electrode active material layer, 0.2≤A≤10 is satisfied. The ratio S/C between an element concentration Sof S and an element concentration C which are obtained by XPS on a surface of the positive electrode active material layer is 0.001-0.05.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水系リチウム型蓄電素子に関する。   The present invention relates to a non-aqueous lithium type storage element.

近年、地球環境の保全及び省資源を目指すエネルギーの有効利用の観点から、風力発電の電力平滑化システム又は深夜電力貯蔵システム、太陽光発電技術に基づく家庭用分散型蓄電システム、電気自動車用の蓄電システム等が注目を集めている。
これらの蓄電システムに用いられる電池の第一の要求事項は、エネルギー密度が高いことである。このような要求に対応可能な高エネルギー密度電池の有力候補として、リチウムイオン電池の開発が精力的に進められている。
第二の要求事項は、出力特性が高いことである。例えば、高効率エンジンと蓄電システムとの組み合わせ(例えば、ハイブリッド電気自動車)又は燃料電池と蓄電システムとの組み合わせ(例えば、燃料電池電気自動車)において、加速時には蓄電システムにおける高出力放電特性が要求されている。
現在、高出力蓄電デバイスとしては、電気二重層キャパシタ、ニッケル水素電池等が開発されている。
In recent years, from the viewpoint of effective use of energy aiming at preservation of the global environment and resource saving, a power smoothing system or a late-night power storage system for wind power generation, a distributed power storage system for home based on photovoltaic technology, storage for electric vehicles Systems have attracted attention.
The first requirement of the batteries used in these storage systems is the high energy density. Lithium ion batteries have been vigorously developed as potential candidates for high energy density batteries capable of meeting such requirements.
The second requirement is high output characteristics. For example, in a combination of a high efficiency engine and a storage system (for example, a hybrid electric vehicle) or a combination of a fuel cell and a storage system (for example, a fuel cell electric vehicle) There is.
At present, electric double layer capacitors, nickel hydrogen batteries and the like are being developed as high power storage devices.

電気二重層キャパシタのうち、電極に活性炭を用いたものは、0.5〜1kW/L程度の出力特性を有する。この電気二重層キャパシタは、耐久性(サイクル特性及び高温保存特性)が高く、前記高出力が要求される分野で最適のデバイスと考えられてきた。しかしながら、そのエネルギー密度は1〜5Wh/L程度に過ぎない。そのため、電気二重層キャパシタは、更なるエネルギー密度の向上が必要である。   Among the electric double layer capacitors, one using activated carbon for the electrode has an output characteristic of about 0.5 to 1 kW / L. This electric double layer capacitor has high durability (cycle characteristics and high temperature storage characteristics), and has been considered as an optimum device in the field where the high output is required. However, its energy density is only about 1 to 5 Wh / L. Therefore, the electric double layer capacitor needs further improvement of the energy density.

他方、現在ハイブリッド電気自動車で採用されているニッケル水素電池は、電気二重層キャパシタと同等の高出力を有し、かつ160Wh/L程度のエネルギー密度を有している。しかしながら、そのエネルギー密度及び出力をより一層高めるとともに、耐久性(特に、高温における安定性)を高めるための研究が精力的に進められている。   On the other hand, the nickel hydrogen battery currently adopted in the hybrid electric vehicle has the same high output as the electric double layer capacitor and has an energy density of about 160 Wh / L. However, researches are being vigorously carried out to further enhance the energy density and the output as well as the durability (in particular, the stability at high temperatures).

また、リチウムイオン電池においても、高出力化に向けての研究が進められている。例えば、放電深度(蓄電素子の放電容量に対する放電量の割合(%))50%において3kW/Lを超える高出力が得られるリチウムイオン電池が開発されている。しかしながら、そのエネルギー密度は100Wh/L以下であり、リチウムイオン電池の最大の特徴である高エネルギー密度を敢えて抑制した設計となっている。また、その耐久性(サイクル特性及び高温保存特性)については、電気二重層キャパシタに比べ劣る。そのため、リチウムイオン電池は、実用的な耐久性を持たせるためには、放電深度が0〜100%の範囲よりも狭い範囲で使用される。実際に使用できるリチウムイオン電池の容量は更に小さくなるから、耐久性をより一層向上させるための研究が精力的に進められている。   In addition, also in lithium ion batteries, researches for increasing the output are being advanced. For example, lithium ion batteries have been developed which can provide a high output exceeding 3 kW / L at 50% of the discharge depth (the ratio (%) of the discharge amount to the discharge capacity of the storage element). However, its energy density is 100 Wh / L or less, and it is designed to intentionally suppress the high energy density, which is the most characteristic feature of a lithium ion battery. In addition, its durability (cycle characteristics and high-temperature storage characteristics) is inferior to that of the electric double layer capacitor. Therefore, the lithium ion battery is used in a range in which the depth of discharge is narrower than the range of 0 to 100% in order to give practical durability. Since the capacity of the lithium ion battery that can actually be used is further reduced, researches are being actively conducted to further improve the durability.

上記のように、高エネルギー密度、高出力特性、及び耐久性を兼ね備えた蓄電素子の実用化が強く求められている。しかしながら、上述した既存の蓄電素子には、それぞれ一長一短がある。そのため、これらの技術的要求を充足する新たな蓄電素子が求められている。その有力な候補として、リチウムイオンキャパシタと呼ばれる蓄電素子が注目され、開発が盛んに行われている。   As described above, there is a strong demand for practical use of a storage element having high energy density, high output characteristics, and durability. However, the existing storage elements described above have advantages and disadvantages. Therefore, new storage elements that satisfy these technical requirements are required. As a promising candidate, a storage element called a lithium ion capacitor is attracting attention and is actively developed.

リチウムイオンキャパシタは、リチウム塩を含む非水系電解液を使用する蓄電素子(非水系リチウム型蓄電素子)の一種であって、正極においては約3V以上で電気二重層キャパシタと同様の陰イオンの吸着・脱着による非ファラデー反応、負極においてはリチウムイオン電池と同様のリチウムイオンの吸蔵・放出によるファラデー反応によって、充放電を行う蓄電素子である。
上記の蓄電素子に一般的に用いられる電極材料とその特徴をまとめると、電極に活性炭等の材料を用い、活性炭表面のイオンの吸着・脱離(非ファラデー反応)により充放電を行う場合は、高出力かつ高耐久性を実現することができるが、エネルギー密度は低い(この場合のエネルギー密度を相対値の基準(例えば1倍)とする。)。一方、電極に酸化物又は炭素材料を用い、ファラデー反応により充放電を行う場合は、エネルギー密度が高くなる(この場合のエネルギー密度を、活性炭を用いた非ファラデー反応基準の相対値で、例えば10倍とする。)が、耐久性及び出力特性に課題がある。
これらの電極材料の組合せとして、電気二重層キャパシタは、正極及び負極に活性炭(エネルギー密度1倍)を用い、正負極共に非ファラデー反応により充放電を行うことを特徴とし、高出力かつ高耐久性を有するが、エネルギー密度が低い(正極1倍×負極1倍=1)という特徴がある。
A lithium ion capacitor is a type of storage element (non-aqueous lithium type storage element) using a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt, and adsorbs the same anion as the electric double layer capacitor at about 3 V or more at the positive electrode A storage element that performs charge and discharge by non-Faraday reaction by desorption, and Faraday reaction by insertion and extraction of lithium ions similar to lithium ion batteries in the negative electrode.
The electrode materials generally used for the above-mentioned storage element and the characteristics thereof are summarized as follows: when using materials such as activated carbon for the electrodes and performing charge and discharge by adsorption / desorption (non-Faraday reaction) of ions on the activated carbon surface, High output and high durability can be realized, but the energy density is low (in this case, the energy density is a reference (for example, 1 times the relative value)). On the other hand, when using an oxide or carbon material for the electrode and performing charge and discharge by the Faraday reaction, the energy density becomes high (The energy density in this case is a relative value of non-Faraday reaction reference using activated carbon, for example, 10). However, there are problems with durability and output characteristics.
As a combination of these electrode materials, the electric double layer capacitor is characterized by using activated carbon (1 × energy density) for the positive electrode and the negative electrode, and performing charge and discharge by non-Faraday reaction for both positive and negative electrodes, high output and high durability It has the feature that the energy density is low (positive 1 ×× negative 1 = 1).

リチウムイオン二次電池は、正極にリチウム遷移金属酸化物(エネルギー密度10倍)、負極に炭素材料(エネルギー密度10倍)を用い、正負極共にファラデー反応により充放電を行うことを特徴とし、高エネルギー密度(正極10倍×負極10倍=100)であるが、出力特性及び耐久性に課題がある。更に、ハイブリッド電気自動車等で要求される高耐久性を満足させるためには放電深度を制限しなければならず、リチウムイオン二次電池では、そのエネルギーの10〜50%しか使用できない。   Lithium ion secondary batteries are characterized by using lithium transition metal oxide (energy density 10 times) for the positive electrode and carbon material (energy density 10 times) for the negative electrode, and charging and discharging both by positive and negative electrodes by Faraday reaction. Although it is energy density (10 times of positive electrode × 10 times negative electrode = 100), there are problems in output characteristics and durability. Furthermore, the depth of discharge must be limited in order to satisfy the high durability required for hybrid electric vehicles and the like, and in lithium ion secondary batteries, only 10 to 50% of the energy can be used.

リチウムイオンキャパシタは、正極に活性炭(エネルギー密度1倍)、負極に炭素材料(エネルギー密度10倍)を用い、正極では非ファラデー反応、負極ではファラデー反応により充放電を行うことを特徴とし、電気二重層キャパシタ及びリチウムイオン二次電池の特徴を兼ね備えた非対称キャパシタである。そして、リチウムイオンキャパシタは、高出力かつ高耐久性でありながら、高エネルギー密度(正極1倍×負極10倍=10)を有し、リチウムイオン二次電池のように放電深度を制限する必要がないことが特徴である。   Lithium ion capacitors are characterized by using activated carbon (energy density 1 time) for the positive electrode, carbon material (energy density 10 times) for the negative electrode, non-faradaic reaction at the positive electrode, and Faraday reaction at the negative electrode. It is an asymmetric capacitor combining the features of the multilayer capacitor and the lithium ion secondary battery. And, while having high output and high durability, the lithium ion capacitor has high energy density (positive 1 ×× negative 10 × = 10), and it is necessary to limit the depth of discharge like a lithium ion secondary battery. It is a feature that there is not.

リチウムイオンキャパシタの用途としては、例えば、鉄道、建機、自動車等における蓄電用途等が挙げられる。これらの用途では、作動環境が過酷なため、使用されるキャパシタは、40℃以上の高温から0℃以下の低温まで幅広い温度範囲において優れた特性を有する必要がある。40℃以上の高温環境下では、電解液の分解によるガス発生によって引き起こされる性能低下が問題となっている。
このような課題への対策技術として、非水系電解液中に添加剤を加え、負極活物質及び正極活物質の表面に、その分解物から成る被膜を形成させることによって、以後の充放電に伴う非水系電解液の分解を抑制し、電池の耐久性を向上させる技術がある。
これに関連する技術として、特許文献1及び2では、電解液中に異なる構造を持つ2種の添加剤を含有させた蓄電素子が提案されている。また、特許文献3では、非水系電解液に添加剤を加えることで、負極活物質の表面上に一定量の被膜を形成させた蓄電素子が、特許文献4では、非水系電解液に添加剤を加えることで、正極活物質の表面上に被膜を形成させた蓄電素子が、それぞれ提案されている。
Examples of applications of lithium ion capacitors include storage applications in railways, construction machines, automobiles and the like. In these applications, because of the harsh operating environment, the capacitors used need to have excellent properties in a wide temperature range from high temperatures above 40 ° C. to low temperatures below 0 ° C. In a high temperature environment of 40 ° C. or higher, performance degradation caused by gas generation due to decomposition of the electrolyte has become a problem.
As a countermeasure against such problems, additives are added to the non-aqueous electrolyte solution, and a film made of the decomposition product is formed on the surfaces of the negative electrode active material and the positive electrode active material. There is a technology for suppressing the decomposition of the non-aqueous electrolyte and improving the durability of the battery.
As technologies related to this, Patent Documents 1 and 2 propose a storage element in which two types of additives having different structures are contained in an electrolytic solution. Further, in Patent Document 3, an electric storage element in which a certain amount of film is formed on the surface of the negative electrode active material by adding an additive to the non-aqueous electrolyte solution is disclosed in PTL 4 as an additive to the non-aqueous electrolyte solution. An electric storage element is proposed in which a film is formed on the surface of the positive electrode active material by adding.

また、0℃以下の低温環境下では、蓄電素子の内部抵抗が大きくなり、急激な出力低下が引き起こされるという問題がある。
このような問題を解決する手段として、特許文献5及び6では、電解液中に特定の溶媒を含有させることで低温特性を向上させたリチウムイオンキャパシタが提案されている。特許文献6では、電解液中の混合溶媒の比率を最適化し、特定の負極活物質との適合性を高めることで、低温特性を向上させ、かつ高温試験時のガス発生を抑制することができるリチウムイオンキャパシタが提案されている。また、特許文献7では、正極活物質層に特定のアルカリ金属化合物を特定量含有させることにより、幅広い温度範囲での高い入出力特性と、高温環境下における電解液の分解によるガス発生及び特性劣化の抑制とを両立することができるリチウムイオンキャパシタが提案されている。
In addition, in a low temperature environment of 0 ° C. or lower, there is a problem that the internal resistance of the storage element becomes large and a rapid output drop is caused.
As means for solving such problems, Patent Documents 5 and 6 propose lithium ion capacitors in which the low temperature characteristics are improved by containing a specific solvent in the electrolytic solution. In Patent Document 6, by optimizing the ratio of the mixed solvent in the electrolytic solution and enhancing the compatibility with a specific negative electrode active material, it is possible to improve low temperature characteristics and suppress gas generation at the time of high temperature test. Lithium ion capacitors have been proposed. Further, in Patent Document 7, by containing a specific amount of a specific alkali metal compound in the positive electrode active material layer, high input / output characteristics over a wide temperature range and gas generation and characteristic deterioration due to decomposition of the electrolyte under high temperature environment Lithium ion capacitors have been proposed that can achieve both the suppression of

近年、非水系リチウム型蓄電素子には更なる高エネルギー密度化が求められており、この高エネルギー密度化を達成するために、高電圧化が検討されている。しかし、非水系リチウム型蓄電素子の高電圧化、具体的には、4.1V以上の高電位で作動させることを行うと、正極での電解液溶媒の酸化分解が顕著に起こり、大量のガス発生と、それに伴う蓄電素子の特性劣化とを引き起こすため、耐久性に問題が生ずる。このような問題を解決する手段として、特許文献8では、含燐添加剤を電解液に含有させることで、正極に被膜を形成し、サイクル特性低下とサイクル時の発生ガスとを抑制するリチウムイオン二次電池用電解液が提案されている。   In recent years, there has been a demand for higher energy density in non-aqueous lithium-type storage elements, and in order to achieve the high energy density, higher voltage is being studied. However, when the non-aqueous lithium-type storage element is operated at a high voltage, specifically, at a high potential of 4.1 V or more, the electrolytic decomposition of the electrolyte solvent at the positive electrode significantly occurs and a large amount of gas is generated. Since generation occurs and the characteristic deterioration of the storage element accompanying it, a problem arises in durability. As a means to solve such a problem, in Patent Document 8, a lithium ion is used to form a film on the positive electrode by containing a phosphorus-containing additive in the electrolytic solution, and to suppress the decrease in cycle characteristics and the gas generated during the cycle. Electrolyte solutions for secondary batteries have been proposed.

なお、本明細書において、メソ孔量はBJH法により、マイクロ孔量はMP法により、それぞれ算出される。BJH法は非特許文献1において提唱されている。MP法は、「t−プロット法」(非特許文献2)を利用して、マイクロ孔容積、マイクロ孔面積、及びマイクロ孔の分布を求める方法を意味し、非特許文献3に示されている。   In the present specification, the amount of mesopores is calculated by the BJH method, and the amount of micropores is calculated by the MP method. The BJH method is proposed in Non-Patent Document 1. The MP method means a method of determining micropore volume, micropore area, and micropore distribution using “t-plot method” (Non-patent document 2), and is shown in Non-patent document 3 .

特開2014−27196号公報JP, 2014-27196, A 特開2013−206791号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-206791 特開2014−137861号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2014-137861 特開2015−191806号公報JP, 2015-191806, A 特開2015−70032号公報JP, 2015-70032, A 特開2011−258915号公報JP, 2011-258915, A 国際公開第2017/126691号International Publication No. 2017/126691 特開2017−69146号公報JP, 2017-69146, A

E.P.Barrett,L.G.Joyner and P.Halenda,J.Am.Chem.Soc.,73,373(1951)E. P. Barrett, L .; G. Joyner and P.J. Halenda, J.J. Am. Chem. Soc. , 73, 373 (1951) B.C.Lippens,J.H.de Boer,J.Catalysis,4319(1965)B. C. Lippens, J.J. H. de Boer, J.J. Catalysis, 4319 (1965) R.S.Mikhail,S.Brunauer,E.E.Bodor,J.Colloid Interface Sci.,26,45(1968)R. S. Mikhail, S .; Brunauer, E. et al. E. Bodor, J. et al. Colloid Interface Sci. , 26, 45 (1968)

特許文献1、2、及び4に記載の技術は、高温保存時のガス発生及び電極劣化を抑制させるものであるが、低温特性については十分とはいえない。特許文献3では、高温におけるサイクル特性に優れたキャパシタが提供されているが、高温保存試験後の特性変化に関しては十分とはいえない。
特許文献4及び5に記載のリチウムイオンキャパシタは、低温における蓄電素子の特性を向上し得るものであるが、高温における耐久性の改善については十分とはいえない。特許文献5では、低温特性の向上に加えて、高温試験時のガス発生が抑制されたリチウムイオンキャパシタが提供されているが、高温試験後の特性変化の抑制については十分とはいえない。
特許文献7では、低温特性の向上、及び高温試験時の特性に優れた蓄電素子が提案されているが、4.1V以上の高電圧耐久性については十分とはいえない。また、特許文献8では、高電圧領域でのサイクル特性に優れた電解液が提案されているが、高温保存耐久性、及び低温特性については十分とはいえない。
The techniques described in Patent Documents 1, 2 and 4 suppress gas generation and electrode deterioration during high temperature storage, but the low temperature characteristics are not sufficient. Patent Document 3 provides a capacitor having excellent cycle characteristics at high temperatures, but it can not be said that the characteristics change after the high temperature storage test is not sufficient.
The lithium ion capacitors described in Patent Documents 4 and 5 can improve the characteristics of the storage element at low temperatures, but can not be said to be sufficient for improvement of the durability at high temperatures. Patent Document 5 provides a lithium ion capacitor in which gas generation at the time of a high temperature test is suppressed in addition to the improvement of the low temperature characteristics, but the suppression of the characteristic change after the high temperature test is not sufficient.
Patent Document 7 proposes a storage element which is improved in low-temperature characteristics and excellent in characteristics at the time of high-temperature test, but it can not be said that high-voltage durability of 4.1 V or more is sufficient. Moreover, although the electrolyte solution excellent in the cycle characteristic in a high voltage area | region is proposed by patent document 8, it can not be said about high temperature storage durability and a low temperature characteristic that it is enough.

以上のように、従来のリチウムイオンキャパシタにおいては、低温特性及び高温耐久性のうちのどちらか一方に着目して改良を行っているが、低温特性と高温耐久性とを同時に満足するには至っていない。すなわち、実用化に重要となる、高温から低温までの幅広い温度範囲における蓄電素子の入出力特性及び耐久性については不十分である。それに加えて、高電圧、具体的には、4.1V以上の高電圧に対する耐久性については、考慮されていない。   As described above, in the conventional lithium ion capacitor, improvements are made focusing on one of the low temperature characteristics and the high temperature durability, but it is possible to simultaneously satisfy the low temperature characteristics and the high temperature durability. Not in. That is, the input / output characteristics and durability of the storage element in a wide temperature range from high temperature to low temperature, which is important for practical use, are insufficient. In addition, the resistance to high voltages, specifically to high voltages of 4.1 V or more, is not considered.

したがって、本発明が解決しようとする課題は、幅広い温度範囲での高い入出力特性と優れた高温耐久性とを両立することができ、更に、4.1V以上の高電圧領域でも、その特性を長期間にわたって保持することができる、非水系リチウム型蓄電素子を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to be able to achieve both high input / output characteristics in a wide temperature range and excellent high temperature durability, and further to provide the characteristics even in the high voltage region of 4.1 V or more. An object of the present invention is to provide a non-aqueous lithium storage element which can be held for a long time.

本発明者らは、非水系リチウム型蓄電素子において、正極活物質として活性炭を使用し、正極活物質層及び負極活物質層に特定の被膜を形成させ、正極活物質層の比表面積を制御することで、幅広い温度範囲での高い入出力特性と、4.1V以上の高電圧かつ高温環境下における電解液の分解によるガス発生及びこれに伴う蓄電素子の特性劣化の抑制とを両立することが可能となることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりのものである。   The present inventors use activated carbon as a positive electrode active material in a non-aqueous lithium storage element, form a specific film on the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and control the specific surface area of the positive electrode active material layer. Therefore, it is necessary to simultaneously achieve high input / output characteristics in a wide temperature range and gas generation due to decomposition of the electrolyte under high voltage and high temperature environment of 4.1 V or higher and suppression of characteristic deterioration of the storage element associated therewith. It has been found that it is possible to complete the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1] 負極、正極、セパレータ、及びリチウム塩を含む非水系電解液を含む非水系リチウム型蓄電素子であって、
前記負極が、負極集電体と、前記負極集電体の片面上又は両面上に設けられた、負極活物質を含む負極活物質層とを有し、かつ、前記負極活物質はリチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料を含み、
前記負極活物質層表面のX線光電子分光測定(XPS)により得られる、S2pスペクトルの168eVのピーク面積に基づいて求めたSの元素濃度をS168eV(atomic%)、F1sスペクトルの685eVのピーク面積に基づいて求めたFの元素濃度をF685eV(atomic%)とするとき、元素濃度比S168eV/F685eVが、0.025以上0.5以下であり、
前記正極が、正極集電体と、前記正極集電体の片面上又は両面上に設けられた、正極活物質を含む正極活物質層とを有し、かつ、前記正極活物質は活性炭を含み、
前記正極活物質層のBET法により測定される単位面積当たりの比表面積をA(m/cm)とするとき、0.2≦A≦10であり、かつ、
前記正極活物質層表面のX線光電子分光測定(XPS)により得られる、S2pスペクトルの164eVのピーク面積に基づいて求めたSの元素濃度をS164eV(atomic%)、C1sスペクトルのCのピーク面積に基づいて求めたCの元素濃度をC(atomic%)とするとき、元素濃度比S164eV/Cが、0.001以上0.05以下である、非水系リチウム型蓄電素子。
[2] 前記非水系電解液が、下記化学式(1)で表される化合物Xと、下記化学式(2−1)〜(2−5)のそれぞれで表される化合物から選択される1種以上の化合物Yとを含む、[1]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。

Figure 2019091792
{式(1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ホルミル基、炭素数2〜7のアシル基、ニトリル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアルキルカルボニルオキシ基、又は炭素数2〜7のアルキルオキシカルボニル基を表す。}
Figure 2019091792
{式(2−1)〜(2−5)中のR〜R28は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数1〜12のハロゲン化アルキル基を表し;そして、
式(2−1)〜(2−3)及び(2−5)中のnは、それぞれ独立に、0〜3の整数である。}
[3] 前記化学式(1)で表される化合物が、チオフェン、2−メチルチオフェン、3−メチルチオフェン、2−シアノチオフェン、3−シアノチオフェン、2,5−ジメチルチオフェン、2−メトキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、2−クロロチオフェン、3−クロロチオフェン、2−アセチルチオフェン、及び3−アセチルチオフェンから成る群から選択される1種以上であり、
前記化学式(2−1)で表される化合物が、エチレンスルファート及び1,3−プロピレンスルファートから成る群から選択される1種以上であり、
前記化学式(2−2)で表される化合物が、1,3−プロパンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−ブタンスルトン、及び2,4−ペンタンスルトンから成る群から選択される1種以上であり、
前記化学式(2−3)で表される化合物が、1,3−プロペンスルトン及び1,4−ブテンスルトンから成る群から選択される1種以上であり、
前記化学式(2−4)で表される化合物が、3−スルフォレンであり、そして、
前記化学式(2−5)で表される化合物が、亜硫酸エチレン、1,2−亜硫酸プロピレン、及び1,3−亜硫酸プロピレンから成る群から選択される1種以上である、[2]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[4] 前記非水系電解液が、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、及びフルオロエチレンカーボネートから成る群から選択される少なくとも1種の非水溶媒を含有する、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[5] 前記非水系電解液が、LiPF及びLiBFから成る群から選択される1種以上を含有する、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[6] 前記非水系電解液が、LiN(SOF)を含有する、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[7] 前記正極集電体及び前記負極集電体が、それぞれ、無孔の金属箔である、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[8] 前記正極活物質に含まれる活性炭が、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とするとき、0.3<V1≦0.8、及び0.5≦V2≦1.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が1,500m/g以上3,000m/g以下を示す活性炭を含む、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[9] 前記正極活物質に含まれる活性炭が、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量V1(cc/g)が0.8<V1≦2.5を満たし、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量V2(cc/g)が0.8<V2≦3.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が2,300m/g以上4,000m/g以下を示す活性炭を含む、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[10] 前記正極活物質が、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な遷移金属酸化物を更に含む、[1]〜[9]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[11] 前記遷移金属酸化物が、層状構造、スピネル構造、及びオリビン構造から選ばれる構造を有する遷移金属酸化物である、[10]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[12] 前記遷移金属酸化物が、LiNiCoAl(1−a−b){a及びbは、それぞれ、0.2<a<0.97、0.2<b<0.97を満たす。}、LiNiCoMn(1−c−d){c及びdは、それぞれ、0.2<c<0.97、0.2<d<0.97を満たす。}、LiCoO、LiMn、LiFePO、LiMnPO{xは0≦x≦1を満たす。}、及びLi(PO{zは0≦z≦3を満たす。}から成る群から選択される1種以上である、[10]又は[11]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[13] 前記負極活物質がリチウムイオンでドープされており、そのドープ量が、前記負極活物質の単位質量当たり530mAh/g以上2,500mAh/g以下である、[1]〜[12]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[14] 前記負極活物質のBET比表面積が1m/g以上1,500m/g以下である、[1]〜[13]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[15] 前記負極活物質が粒子状であり、その平均粒子径が、1μm以上10μm以下である、[13]又は[14]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[16] セル電圧4.2Vでの初期の内部抵抗をRa(Ω)、静電容量をF(F)、電力量をE(Wh)、電極体を収納している外装体の体積をV(L)、及び環境温度−10℃における内部抵抗をRbとした時、以下の(a)、(b)、及び(c)の要件:
(a)RaとFの積Ra・Fが0.3以上3.0以下である、
(b)E/Vが15以上50以下である、及び
(c)Rb/Raが10以下である
を同時に満たす、[1]〜[15]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[17] セル電圧4.2Vでの初期の内部抵抗をRa(Ω)、セル電圧4.2V及び環境温度60℃において2か月間保存した後の25℃における内部抵抗をRc(Ω)とした時、以下の(d)及び(e)の要件:
(d)Rc/Raが0.3以上3.0以下である、並びに
(e)セル電圧4.2V及び環境温度60℃において2か月間保存した時に発生するガス量が、25℃において30×10−3cc/F以下である、
を同時に満たす、[1]〜[16]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[18] 前記負極、前記正極、前記セパレータ、及び前記非水系電解液が、外層体に収納されており、
前記外装体が、金属缶又はラミネート包材である、[1]〜[17]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[19] [1]〜[18]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む、蓄電モジュール。
[20] [1]〜[18]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は[19]に記載の蓄電モジュールを含む、電力回生システム。
[21] [1]〜[18]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は[19]に記載の蓄電モジュールを含む、電力負荷平準化システム。
[22] [1]〜[18]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は[19]に記載の蓄電モジュールを含む、無停電電源システム。
[23] [1]〜[18]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は[19]に記載の蓄電モジュールを含む、非接触給電システム。
[22] [1]〜[18]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は[19]に記載の蓄電モジュールを含む、エナジーハーベストシステム。
[23] [1]〜[18]のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は[19]に記載の蓄電モジュールを含む、蓄電システム。 [1] A non-aqueous lithium-type storage element including a non-aqueous electrolyte containing a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a lithium salt,
The negative electrode has a negative electrode current collector, and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material provided on one side or both sides of the negative electrode current collector, and the negative electrode active material contains lithium ions. Containing carbon material that can be occluded and released,
The elemental concentration of S determined based on the peak area of 168 eV in the S2p spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the surface of the negative electrode active material layer is S 168 eV (atomic%), peak area of 685 eV in the F1s spectrum The element concentration ratio S 168 eV / F 685 eV is 0.025 or more and 0.5 or less, where the element concentration of F determined on the basis of F is 685 eV (atomic%),
The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer including a positive electrode active material provided on one side or both sides of the positive electrode current collector, and the positive electrode active material includes activated carbon. ,
Assuming that the specific surface area per unit area of the positive electrode active material layer measured by the BET method is A (m 2 / cm 2 ), 0.2 ≦ A ≦ 10, and
The elemental concentration of S determined based on the peak area of 164 eV in the S2p spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the surface of the positive electrode active material layer is S 164 eV (atomic%) and the peak area of C in the C1s spectrum The nonaqueous lithium-type electrical storage element whose elemental concentration ratio S 164eV / C is 0.001 or more and 0.05 or less, where C (atomic%) is the elemental concentration of C determined on the basis of.
[2] At least one selected from the compound X represented by the following chemical formula (1) and the compounds represented by the following chemical formulas (2-1) to (2-5): The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in [1] which contains the compound Y of and.
Figure 2019091792
{In the formula (1), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a formyl group, an acyl group having 2 to 7 carbon atoms, a nitrile group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, 1 carbon atom It represents an alkoxy group of -6, an alkylcarbonyloxy group having 2 to 7 carbon atoms, or an alkyloxycarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms. }
Figure 2019091792
{Formula (2-1) ~ (2-5) R 5 ~R 28 in each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a halogenated having 1 to 12 carbon atoms Represents an alkyl group; and
N in formulas (2-1) to (2-3) and (2-5) is each independently an integer of 0 to 3. }
[3] The compound represented by the chemical formula (1) is thiophene, 2-methylthiophene, 3-methylthiophene, 2-cyanothiophene, 3-cyanothiophene, 2,5-dimethylthiophene, 2-methoxythiophene, 3 One or more selected from the group consisting of methoxythiophene, 2-chlorothiophene, 3-chlorothiophene, 2-acetylthiophene, and 3-acetylthiophene,
The compound represented by the chemical formula (2-1) is one or more selected from the group consisting of ethylene sulfate and 1,3-propylene sulfate.
The compound represented by the chemical formula (2-2) is selected from the group consisting of 1,3-propane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-butane sultone, and 2,4-pentane sultone One or more selected
The compound represented by the chemical formula (2-3) is one or more selected from the group consisting of 1,3-propene sultone and 1,4-butene sultone,
The compound represented by the above chemical formula (2-4) is 3-sulfurene, and
The compound according to [2], wherein the compound represented by the chemical formula (2-5) is one or more selected from the group consisting of ethylene sulfite, propylene 1,2-sulfite, and propylene propylene 1,3-sulfite Non-aqueous lithium type storage element.
[4] The non-aqueous electrolyte contains at least one non-aqueous solvent selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and fluoroethylene carbonate. The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of [1]-[3].
[5] The non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [4], wherein the non-aqueous electrolytic solution contains one or more selected from the group consisting of LiPF 6 and LiBF 4 .
[6] The non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [5], wherein the non-aqueous electrolyte contains LiN (SO 2 F) 2 .
[7] The non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [6], wherein the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are respectively non-porous metal foils.
[8] The activated carbon contained in the positive electrode active material is V1 (cc / g), which is a fine pore having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less, which is calculated by the BJH method. Assuming that the amount of micropores derived from pores is V2 (cc / g), the ratio satisfies 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0, and the ratio measured by the BET method surface area comprises activated carbon having the following 1,500 m 2 / g or more 3,000m 2 / g, [1] ~ nonaqueous lithium-type storage element according to any one of [7].
[9] The amount of mesopores V1 (cc / g) derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by BJH satisfies 0.8 <V1 ≦ 2.5 for activated carbon contained in the positive electrode active material The micropore amount V2 (cc / g) derived from pores having a diameter of less than 20 Å calculated by the MP method satisfies 0.8 <V2 ≦ 3.0, and the specific surface area measured by the BET method is 2, 300 meters 2 / g or more 4,000m comprises activated carbon showing a 2 / g or less, [1] a non-aqueous lithium-type storage element according to any one of to [8].
[10] The non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [9], wherein the positive electrode active material further contains a transition metal oxide capable of inserting and extracting lithium ions.
[11] The nonaqueous lithium-type storage element according to [10], wherein the transition metal oxide is a transition metal oxide having a structure selected from a layered structure, a spinel structure, and an olivine structure.
[12] The transition metal oxide is Li x Ni a Co b Al (1-a-b) O 2 {a and b are respectively 0.2 <a <0.97, 0.2 <b < Meet 0.97. }, Li x Ni c Co d Mn (1-c-d) O 2 {c and d, respectively, satisfy 0.2 <c <0.97,0.2 <d < 0.97. }, Li x CoO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x FePO 4 , Li x MnPO 4 {x satisfies 0 ≦ x ≦ 1. }, And Li z V 2 (PO 4 ) 3 {z satisfies 0 ≦ z ≦ 3. The non-aqueous lithium-type storage element according to [10] or [11], which is at least one selected from the group consisting of
[13] [1]-[12], wherein the negative electrode active material is doped with lithium ions, and the doping amount is 530 mAh / g to 2,500 mAh / g per unit mass of the negative electrode active material The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one.
[14] The non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [13], wherein a BET specific surface area of the negative electrode active material is 1 m 2 / g to 1,500 m 2 / g.
[15] The non-aqueous lithium-type storage element according to [13] or [14], wherein the negative electrode active material is in the form of particles, and the average particle diameter thereof is 1 μm to 10 μm.
[16] The initial internal resistance at cell voltage 4.2 V is Ra (Ω), electrostatic capacity is F (F), electric energy is E (Wh), and the volume of the package containing the electrode assembly is V (L) and the internal resistance at an ambient temperature of −10 ° C. is Rb, the following requirements (a), (b) and (c):
(A) The product Ra · F of Ra and F is 0.3 or more and 3.0 or less,
(B) E / V is 15 or more and 50 or less, (c) Rb / Ra is 10 or less simultaneously, Non-aqueous lithium type electricity storage according to any one of [1] to [15] element.
[17] The initial internal resistance at cell voltage 4.2 V is Ra (Ω), internal resistance at 25 ° C. after storage for two months at cell voltage 4.2 V and environmental temperature 60 ° C. is Rc (Ω) The following requirements (d) and (e):
(D) Rc / Ra is 0.3 or more and 3.0 or less, and (e) the amount of gas generated when stored for 2 months at a cell voltage of 4.2 V and an environmental temperature of 60 ° C. is 30 × at 25 ° C. Less than 10 -3 cc / F,
The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of [1]-[16] which satisfy | fills simultaneously.
[18] The negative electrode, the positive electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte solution are contained in an outer layer body,
The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of [1]-[17] whose said exterior body is a metal can or laminate packaging material.
[19] A storage module comprising the non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [18].
[20] A power regeneration system including the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [18], or the storage module according to [19].
[21] A power load leveling system including the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [18] or the storage module according to [19].
[22] An uninterruptible power supply system including the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [18] or the storage module according to [19].
[23] A noncontact power feeding system including the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [18] or the storage module according to [19].
[22] An energy harvesting system comprising the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [18] or the storage module according to [19].
[23] A storage system comprising the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of [1] to [18], or the storage module according to [19].

本発明によれば、幅広い温度範囲での高い入出力特性と、高電圧、高温における電解液の分解によるガス発生及びこれによる蓄電素子の特性劣化の抑制とが両立された非水系リチウム型蓄電素子を提供することができる。
本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、特に、リチウムイオンキャパシタとして適用すると、上記の特徴が最大限に発揮されるため、好ましい。
According to the present invention, a non-aqueous lithium-type storage element is compatible with high input / output characteristics in a wide temperature range and generation of gas due to decomposition of the electrolyte at high voltage and high temperature and suppression of characteristic deterioration of the storage element thereby. Can be provided.
The non-aqueous lithium-type storage element of the present invention is particularly preferable when applied as a lithium ion capacitor because the above-mentioned features can be exhibited to the maximum.

以下、本発明の実施形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。本実施形態の各数値範囲における上限値及び下限値は任意に組み合わせて任意の数値範囲を構成することができる。
先ず、本明細書中で用いられる用語等の意義について、以下に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as “the embodiments”) will be described in detail, but the present invention is not limited to the embodiments. The upper limit value and the lower limit value in each numerical value range of the present embodiment can be arbitrarily combined to constitute an arbitrary numerical value range.
First, the meanings of terms used in the present specification will be described below.

[無孔の集電体]
本願明細書において、「無孔の集電体」とは、少なくとも活物質層が設けられた領域において、リチウムイオンが集電体を通過して、リチウムイオン濃度が電極の表裏で均一化する程度の孔を有しない集電体を意味する。したがって、本発明の効果を奏する範囲内において、極めて小径又は微量の孔を有する集電体、及び活物質層が設けられていない領域に孔を有する集電体を排除するものではない。集電体のうち、活物質層が設けられていない領域には、孔があってもよいし、なくてもよい。
[Non-porous current collector]
In the specification of the present application, the “non-porous current collector” refers to the degree to which lithium ions pass through the current collector at least in the region where the active material layer is provided, and the lithium ion concentration becomes uniform on the front and back of the electrode. Means a current collector having no holes. Therefore, within the scope of the effects of the present invention, a current collector having extremely small diameter or a very small amount of holes, and a current collector having holes in the region where the active material layer is not provided are not excluded. In the current collector, a region where the active material layer is not provided may have or may not have a hole.

[BET比表面積、平均細孔径、メソ孔量、及びマイクロ孔量]
本明細書におけるBET比表面積、平均細孔径、メソ孔量、及びマイクロ孔量は、それぞれ以下の方法によって求められる値である。
試料を200℃で一昼夜真空乾燥し、窒素を吸着質として吸脱着の等温線の測定を行なう。ここで得られる吸着側の等温線を用いて、BET比表面積はBET多点法又はBET1点法により、平均細孔径は質量当たりの全細孔容積をBET比表面積で除すことにより、メソ孔量はBJH法により、マイクロ孔量はMP法により、それぞれ算出される。
BJH法は一般的にメソ孔の解析に用いられる計算方法で、Barrett, Joyner, Halendaらにより提唱されたものである(非特許文献1)。
また、MP法とは、「t−プロット法」(非特許文献2)を利用して、マイクロ孔容積、マイクロ孔面積、及びマイクロ孔の分布を求める方法を意味し、R.S.Mikhail, Brunauer, Bodorにより考案された方法である(非特許文献3)。
[BET specific surface area, average pore size, amount of mesopores, and amount of micropores]
The BET specific surface area, the average pore size, the amount of mesopores, and the amount of micropores in the present specification are values determined by the following methods.
The sample is vacuum dried overnight at 200 ° C., and adsorption and desorption isotherms are measured using nitrogen as an adsorbate. Using the adsorption side isotherm obtained here, the BET specific surface area is the mesopores by dividing the total pore volume per mass by the BET specific surface area by the BET multipoint method or the BET one point method. The amount is calculated by the BJH method, and the micropore amount is calculated by the MP method.
The BJH method is a calculation method generally used for the analysis of mesopores and proposed by Barrett, Joyner, Halenda et al. (Non-Patent Document 1).
In addition, the MP method means a method of obtaining the micropore volume, the micropore area, and the micropore distribution by using the “t-plot method” (Non-patent document 2), which is described in R. S. It is a method devised by Mikhail, Brunauer, Bodor (non-patent document 3).

[平均粒子径]
本明細書における平均粒子径は、粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定した際、全体積を100%として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが50%となる点の粒子径(すなわち、50%径(Median径))を指す。この平均粒子径は市販のレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
[Average particle size]
The average particle diameter in the present specification is the particle diameter at the point where the cumulative curve becomes 50% when the cumulative curve is determined with the total volume being 100% when the particle size distribution is measured using a particle size distribution measuring device (ie , 50% diameter (Median diameter)). This average particle size can be measured using a commercially available laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus.

[1次粒子径]
本明細書における1次粒子径は、粉体を電子顕微鏡で数視野撮影し、それらの視野中の2,000〜3,000個程度の粒子の粒子径を、全自動画像処理装置等を用いて計測し、これらを算術平均した値を1次粒子径とする方法により得ることができる。
[Primary particle size]
As the primary particle diameter in the present specification, the powder is photographed for several fields of view with an electron microscope, and the particle diameter of about 2,000 to 3,000 particles in those fields of view is used with a fully automatic image processing device etc. It can be obtained by a method in which the primary particle diameter is obtained by measuring and arithmetically averaging these values.

[分散度]
本明細書における分散度は、JIS K5600に規定された粒ゲージによる分散度評価試験により求められる値である。すなわち、粒のサイズに応じた所望の深さの溝を有する粒ゲージに対して、溝の深い方の先端に十分な量の試料を流し込み,溝から僅かに溢れさせる。スクレーパーの長辺がゲージの幅方向と平行になり、粒ゲージの溝の深い先端に刃先が接触するように置く。次いで、スクレーパーをゲージの表面に垂直になるように保持しながら、ゲージの表面を均等な速度で、溝の深さ0まで溝の長辺方向に1〜2秒間かけて引く。そして、引き終わってから3秒以内に、ゲージの表面に対して20°以上30°以下の角度で光を当てて観察し、粒ゲージの溝に、粒の顕著な斑点が現れる点の深さを読み取る。
Degree of dispersion
The degree of dispersion in the present specification is a value determined by a degree of dispersion evaluation test using a particle gauge specified in JIS K5600. That is, for a particle gauge having a groove of a desired depth depending on the particle size, a sufficient amount of sample is poured into the deep end of the groove and slightly overflows the groove. The long side of the scraper is parallel to the width direction of the gauge, and the cutting edge is placed in contact with the deep tip of the groove of the grain gauge. Then, while holding the scraper perpendicular to the surface of the gauge, the surface of the gauge is pulled at a uniform speed over a period of 1 to 2 seconds in the long side direction of the groove to a groove depth of 0. Then, within 3 seconds after pulling, light is observed by irradiating light at an angle of 20 ° to 30 ° with respect to the surface of the gauge, and a depth of a point where remarkable spots of the grain appear in the groove of the grain gauge. Read

[粘度(ηb)及びTI値]
本明細書における粘度(ηb)及びTI値は、それぞれ以下の方法により求められる値である。
先ず、E型粘度計を用いて温度25℃、ずり速度2s−1の条件で2分以上測定した後の安定した粘度(ηa)を取得する。次いで、ずり速度を20s−1に変更した他は上記と同様の条件で測定した粘度(ηb)を取得する。TI値は、上記で得た粘度の値を用いて、TI値=ηa/ηbの式により算出される。ずり速度を2s−1から20s−1へ上昇させる際は、1段階で上昇させてもよいし、上記の範囲で多段的に上昇させ、適宜そのずり速度における粘度を取得しながら上昇させてもよい。
[Viscosity (ηb) and TI value]
The viscosity (η b) and the TI value in the present specification are values determined by the following methods, respectively.
First, the stable viscosity ((eta) a) after measuring for 2 minutes or more on the conditions of temperature 25 degreeC and the shear rate 2 s- 1 using an E-type viscosity meter is acquired. Next, the viscosity (ηb) measured under the same conditions as described above except that the shear rate is changed to 20 s −1 is obtained. The TI value is calculated by the formula of TI value = に よ り a / ηb, using the viscosity value obtained above. When the shear rate is increased from 2s -1 to 20s -1 , it may be increased in one step, or may be increased in multiple steps within the above range, and optionally while increasing the viscosity at the shear rate. Good.

[XPS]
XPSを用いて元素の電子状態を解析することにより、化合物の結合状態を判別することができる。
XPSの測定条件の例として、例えば以下の条件を挙げることができる。
X線源:単色化AlKα
X線ビーム径:100μmφ(25W、15kV)
パスエネルギー(ナロースキャン):58.70eV
帯電中和:有り
スイープ数(ナロースキャン):10回(炭素、酸素)、20回(フッ素)、30回(リン)、40回(リチウム元素)、又は50回(ケイ素)
エネルギーステップ(ナロースキャン):0.25eV
XPSの測定前に、試料の表面をスパッタリングにてクリーニングすることが好ましい。スパッタリングの条件として、例えば、以下の条件を挙げることができる。
加速電圧:1.0kV
スパッタリング範囲:2mm×2mm
スパッタリング時間:1分間(SiO換算で1.25nm/min)
[XPS]
By analyzing the electronic state of the element using XPS, the bonding state of the compound can be determined.
As an example of the measurement conditions of XPS, the following conditions can be mentioned, for example.
X-ray source: monochromized AlKα
X-ray beam diameter: 100 μmφ (25 W, 15 kV)
Pass energy (narrow scan): 58.70 eV
Charge neutralization: Yes Sweep number (narrow scan): 10 times (carbon, oxygen), 20 times (fluorine), 30 times (phosphorus), 40 times (elemental lithium), or 50 times (silicon)
Energy step (narrow scan): 0.25 eV
It is preferable to clean the surface of the sample by sputtering before the measurement of XPS. As conditions for sputtering, the following conditions can be mentioned, for example.
Acceleration voltage: 1.0kV
Sputtering range: 2 mm × 2 mm
Sputtering time: 1 minute (1. 25 nm / min in terms of SiO 2 )

得られたXPSスペクトルについての帰属は、以下のとおりとすることができる。
(Li1s)
結合エネルギー50〜54eVのピーク:LiO又はLi−C結合
55〜60eVのピーク:LiF、LiCO、又はLiPO(式中、x、y、及びzは、それぞれ1〜6の整数である)
(C1s)
結合エネルギー285eVのピーク:C−C結合
286eVのピーク:C−O結合
288eVのピーク:COO
290〜292eVのピーク:CO 2−又はC−F結合
(O1s)
結合エネルギー527〜530eVのピーク:O2−(LiO)
531〜532eVのピークをCO、CO、OH、PO(式中、xは1〜4の整数である)、SiO(式中、xは1〜4の整数である)、533eVのピークをC−O、SiO(式中、xは1〜4の整数である)
(F1s)
結合エネルギー685eVのピーク:LiF
687eVのピーク:C−F結合
LiPO(式中、x、y、及びzは、それぞれ1〜6の整数である)、又はPF
(P2p)
結合エネルギー133eVのピーク:PO(式中、xは1〜4の整数である)
134〜136eVのピーク:PF(式中、xは1〜6の整数である)
(Si2p)
結合エネルギー99eVのピーク:Si又はシリサイド
101〜107eVのピーク:Si(式中、x及びyは、それぞれ任意の整数である)
(S2p)
結合エネルギー162eV〜167eVのピーク:C−S−C結合
168eV〜173eVのピーク:SO(式中、xは2〜4の整数である)
The assignments for the obtained XPS spectra can be as follows.
(Li1s)
Binding energy peak of 50 to 54 eV: LiO 2 or Li—C bond peak of 55 to 60 eV: LiF, Li 2 CO 3 , or Li x PO y F z (wherein, x, y, and z each represent 1 to 4) Is an integer of 6)
(C1s)
Binding energy: peak at 285 eV: C—C bond peak at 286 eV: C—O bond peak at 288 eV: COO
Peak at 290 to 292 eV: CO 3 2- or C-F bond (O1s)
Peak of binding energy 527 to 530 eV: O 2- (Li 2 O)
The peaks of 531 to 532 eV are represented by CO, CO 3 , OH, PO x (in the formula, x is an integer of 1 to 4), SiO x (in the formula, x is an integer of 1 to 4), a peak of 533 eV C—O, SiO x (wherein, x is an integer of 1 to 4)
(F1s)
Peak of binding energy 685 eV: LiF
687 eV peak: C—F bond Li x PO y F z (wherein, x, y and z each represent an integer of 1 to 6), or PF 6
(P2p)
Peak of binding energy 133 eV: PO x (wherein, x is an integer of 1 to 4)
134 to 136 eV peak: PF x (wherein, x is an integer of 1 to 6)
(Si2p)
Peak of binding energy 99 eV: peak of Si or silicide 101 to 107 eV: Si x O y (wherein, x and y are each arbitrary integers)
(S2p)
Peak of binding energy 162 eV to 167 eV: C-S-C bond Peak of 168 eV to 173 eV: SO x (wherein x is an integer of 2 to 4)

得られたスペクトルについて、ピークが重なる場合には、ガウス関数又はローレンツ関数を仮定してピーク分離したうえで、スペクトルを帰属することが好ましい。   With respect to the obtained spectrum, in the case where the peaks overlap, it is preferable to assign the spectrum after performing peak separation assuming a Gaussian function or Lorentz function.

<<非水系リチウム型蓄電素子>>
一般に、非水系リチウム型蓄電素子は、主な構成要素として、負極、正極、セパレータ、及び電解液を備え、これらが外装体内に収納されている。電解液としては、リチウム塩を溶解させた有機溶媒(以下、「非水系電解液」という。)を用いる。
本発明の非水系リチウム型蓄電素子も、負極、正極、セパレータ、及びリチウム塩を含む非水系電解液を含む。本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、好ましくは、正極及び負極がセパレータを介して積層又は捲回された電極体(電極積層体又は電極捲回体)が、非水系電解液とともに外装体内に収納されて構成される。
<< non-aqueous lithium type storage element >>
In general, a non-aqueous lithium-type storage element includes, as main components, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and an electrolytic solution, which are accommodated in an outer package. As the electrolytic solution, an organic solvent in which a lithium salt is dissolved (hereinafter, referred to as "non-aqueous electrolytic solution") is used.
The non-aqueous lithium-type storage element of the present invention also includes a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt. In the non-aqueous lithium-type storage element of the present invention, preferably, an electrode body (electrode stack or electrode-wound body) in which a positive electrode and a negative electrode are stacked or wound with a separator interposed is in an outer package together with a non-aqueous electrolytic solution. It is stored and configured.

<負極>
負極は、負極集電体と、この負極集電体の片面又は両面上に設けられた負極活物質層とを有する。
<Negative electrode>
The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on one side or both sides of the negative electrode current collector.

[負極集電体]
本実施形態における負極集電体を構成する材料としては、電子伝導性が高く、非水系電解液への溶出及び電解質又はイオンとの反応等による劣化が起こらない金属箔であることが好ましい。このような金属箔としては、特に制限はなく、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス鋼箔等が挙げられる。本実施形態に係る非水系リチウム型蓄電素子における負極集電体としては、銅箔が好ましい。
負極集電体として用いる金属箔は、凹凸又は貫通孔を持たない、通常の平滑表面の金属箔でもよいし、エンボス加工、ケミカルエッチング、電解析出法、ブラスト加工等を施した凹凸を有する金属箔でもよいし、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等の貫通孔を有する金属箔でもよい。
負極作製の容易性、高い電子伝導性等の観点から、本実施形態における負極集電体は、無孔であることが好ましい。
負極集電体の厚さは、負極の形状及び強度を十分に保持できれば特に制限はないが、例えば、1〜100μmが好ましい。負極集電体が孔又は凹凸を有するときには、負極集電体の厚さは、孔又は凹凸が存在しない領域の厚さに基づいて決定される。
[Anode current collector]
The material constituting the negative electrode current collector in the present embodiment is preferably a metal foil which has high electron conductivity and does not cause deterioration due to elution to a non-aqueous electrolytic solution and reaction with an electrolyte or ion. There is no restriction | limiting in particular as such metal foil, For example, aluminum foil, copper foil, nickel foil, stainless steel foil etc. are mentioned. A copper foil is preferable as the negative electrode current collector in the non-aqueous lithium-type storage element according to the present embodiment.
The metal foil used as the negative electrode current collector may be a normal smooth surface metal foil having no unevenness or through holes, or a metal having unevenness subjected to embossing, chemical etching, electrolytic deposition, blasting, etc. It may be a foil, or a metal foil having through holes such as an expanded metal, a punching metal, and an etching foil.
It is preferable that the negative electrode current collector in the present embodiment is non-porous from the viewpoints of easiness of preparation of the negative electrode, high electron conductivity, and the like.
The thickness of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as the shape and strength of the negative electrode can be sufficiently maintained, but for example, 1 to 100 μm is preferable. When the negative electrode current collector has holes or irregularities, the thickness of the negative electrode current collector is determined based on the thickness of the region where no holes or irregularities are present.

[負極活物質層]
負極活物質層は、負極活物質を含む。
負極活物質層は、これ以外に、必要に応じて、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
[Anode active material layer]
The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material.
The negative electrode active material layer may further contain optional components such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer, as necessary.

(負極活物質)
負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出できる物質が用いられる。
本実施形態における負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料を含むことを特徴とする。
負極活物質は、このような炭素材料以外の負極活物質を含んでいてもよい。
(Anode active material)
As the negative electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium ions is used.
The negative electrode active material in the present embodiment is characterized by including a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions.
The negative electrode active material may contain a negative electrode active material other than such a carbon material.

負極活物質は、粒子状であることが好ましい。
粒子状の負極活物質の平均粒子径は、1μm以上10μm以下であることが好ましい。粒子状の負極活物質の平均粒子径は、好ましくは、2μm以上又は2.5μm以上であり、かつ、6μm以下又は4μm以下である。
The negative electrode active material is preferably in the form of particles.
The average particle diameter of the particulate negative electrode active material is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. The average particle size of the particulate negative electrode active material is preferably 2 μm or more or 2.5 μm or more, and 6 μm or less or 4 μm or less.

負極活物質のBET比表面積が1m/g以上1,500m/g以下であることが好ましい。負極活物質のより好ましいBET比表面積は、負極活物質の種類ごとに後述する。 The BET specific surface area of the negative electrode active material is preferably 1 m 2 / g or more and 1,500 m 2 / g or less. A more preferable BET specific surface area of the negative electrode active material will be described later for each type of negative electrode active material.

負極活物質には、リチウムイオンをドープすることが好ましい。
本明細書において、負極活物質にドープされたリチウムイオンとしては、主に3つの形態が包含される。
第一の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子を作製する前に、負極活物質に設計値として予め吸蔵させるリチウムイオンである。
第二の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子を作製し、出荷する際の負極活物質に吸蔵されているリチウムイオンである。
第三の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子をデバイスとして使用した後の負極活物質に吸蔵されているリチウムイオンである。
負極活物質にリチウムイオンをドープしておくことにより、得られる非水系リチウム型蓄電素子の容量及び作動電圧を良好に制御することが可能となる。
The negative electrode active material is preferably doped with lithium ions.
In the present specification, the lithium ion doped into the negative electrode active material mainly includes three forms.
A first mode is lithium ions to be stored in advance as a design value in a negative electrode active material before manufacturing a non-aqueous lithium-type storage element.
A second embodiment is lithium ions stored in a negative electrode active material at the time of manufacturing and shipping a non-aqueous lithium type storage element.
A third embodiment is lithium ions stored in a negative electrode active material after using a non-aqueous lithium-type storage element as a device.
By doping the negative electrode active material with lithium ions, it is possible to control well the capacity and operating voltage of the obtained non-aqueous lithium type storage element.

負極活物質の単位質量当たりのリチウムイオンのドープ量は、530mAh/g以上2,500mAh/g以下であることが好ましい。より好ましいドープ量は、負極活物質の材料ごとに後述する。
リチウムイオンをドープすることにより、負極電位が低くなる。したがって、リチウムイオンがドープされた負極活物質を含む負極を正極と組み合わせた場合には、非水系リチウム型蓄電素子の電圧が高くなるとともに、正極の利用容量が大きくなる。そのため、得られる非水系リチウム型蓄電素子の容量及びエネルギー密度が高くなる。
該ドープ量が530mAh/g以上であれば、負極活物質中の、リチウムイオンを一旦挿入したら脱離し得ない不可逆なサイトにもリチウムイオンが良好にドープされ、更に所望のリチウム量に対する負極活物質の量を低減することができる。そのため、負極活物質層の厚さを薄くすることが可能となり、高いエネルギー密度が得られる。ドープ量が多いほど負極電位が下がり、入出力特性、エネルギー密度、及び耐久性は向上する。
一方で、ドープ量が2,500mAh/g以下であれば、リチウム金属の析出等の副作用が発生するおそれがない。
The doping amount of lithium ion per unit mass of the negative electrode active material is preferably 530 mAh / g or more and 2,500 mAh / g or less. A more preferable doping amount will be described later for each material of the negative electrode active material.
Doping the lithium ion lowers the negative electrode potential. Therefore, when the negative electrode including the negative electrode active material doped with lithium ions is combined with the positive electrode, the voltage of the non-aqueous lithium-type storage element becomes high and the use capacity of the positive electrode becomes large. Therefore, the capacity and energy density of the obtained non-aqueous lithium type storage element become high.
When the doping amount is 530 mAh / g or more, lithium ions in the negative electrode active material are also favorably doped to irreversible sites which can not be detached once lithium ions are inserted, and further the negative electrode active material with respect to a desired lithium amount Can be reduced. Therefore, the thickness of the negative electrode active material layer can be reduced, and high energy density can be obtained. As the doping amount increases, the negative electrode potential decreases, and input / output characteristics, energy density, and durability improve.
On the other hand, when the doping amount is 2,500 mAh / g or less, there is no possibility that a side effect such as precipitation of lithium metal occurs.

本明細書において、出荷時及び使用後の非水系リチウム型蓄電素子における負極活物質のリチウムイオンのドープ量は、例えば、以下のようにして知ることができる。
先ず、負極活物質層をエチルメチルカーボネート又はジメチルカーボネートで洗浄し風乾した後、メタノール及びイソプロパノールから成る混合溶媒により抽出した抽出液と、抽出後の負極活物質層と、を得る。この抽出は、典型的にはArボックス内にて、環境温度23℃で行われる。
上記のようにして得られた抽出液と、抽出後の負極活物質層と、に含まれるリチウム量を、それぞれ、例えばICP−MS(誘導結合プラズマ質量分析計)等を用いて定量し、その合計を求めることによって、負極活物質におけるリチウムイオンのドープ量を知ることができる。そして、得られた値を抽出に供した負極活物質の質量で割り付けて、上記単位の数値を算出すればよい。
In the present specification, the doping amount of lithium ions of the negative electrode active material in the non-aqueous lithium-type storage element at the time of shipping and after use can be known, for example, as follows.
First, the negative electrode active material layer is washed with ethyl methyl carbonate or dimethyl carbonate and air-dried, and then an extract solution extracted with a mixed solvent of methanol and isopropanol and a negative electrode active material layer after extraction are obtained. This extraction is typically performed in an Ar box at an ambient temperature of 23 ° C.
The amount of lithium contained in the extract solution obtained as described above and the negative electrode active material layer after extraction is respectively quantified using, for example, ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer) or the like. By determining the sum, the doping amount of lithium ions in the negative electrode active material can be known. Then, the value of the unit may be calculated by assigning the obtained value to the mass of the negative electrode active material subjected to extraction.

本実施形態における負極活物質層に含まれる、リチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素材料;易黒鉛化性炭素材料;カーボンブラック;カーボンナノ粒子;活性炭;人造黒鉛;天然黒鉛;黒鉛化メソフェーズカーボン小球体;黒鉛ウイスカ;ポリアセン系物質等のアモルファス炭素質材料;石油系のピッチ、石炭系のピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークス、合成樹脂(例えばフェノール樹脂等)等の炭素質材料前駆体を熱処理して得られる炭素質材料;フルフリルアルコール樹脂又はノボラック樹脂の熱分解物;フラーレン;カーボンナノフォーン;等、及びこれらの複合炭素材料等を挙げることができる。   Examples of carbon materials capable of absorbing and releasing lithium ions contained in the negative electrode active material layer in the present embodiment include non-graphitizable carbon materials; graphitizable carbon materials; carbon black; carbon nanoparticles; activated carbon; Graphite: Natural graphite; Graphitized mesophase carbon small spheres; Graphite whiskers; Amorphous carbonaceous materials such as polyacene materials; petroleum pitch, coal pitch, mesocarbon microbeads, coke, synthetic resin (such as phenol resin etc.) And carbonaceous materials obtained by heat-treating carbonaceous material precursors such as: pyrolyzate of furfuryl alcohol resin or novolac resin; fullerene; carbon nanofone; etc., and composite carbon materials of these, and the like.

本実施形態における複合炭素材料の好ましい例は、以下の複合炭素材料1及び2である。これらのうちどちらかを選択して使用してもよく、又はこれらの双方を併用してもよい。   Preferred examples of the composite carbon material in the present embodiment are the following composite carbon materials 1 and 2. Either of these may be selected and used, or both of them may be used in combination.

−複合炭素材料1−
複合炭素材料1は、BET比表面積が100m/g以上3,000m/g以下の炭素材料1種以上を基材として用い、この基材に炭素質材料を被着させた複合炭素材料である。
-Composite carbon material 1-
The composite carbon material 1 is a composite carbon material in which a carbonaceous material is adhered to the base material using one or more kinds of carbon materials having a BET specific surface area of 100 m 2 / g or more and 3,000 m 2 / g or less as a base material. is there.

基材としては、特に制限されるものではないが、活性炭、カーボンブラック、鋳型多孔質炭素、高比表面積黒鉛、カーボンナノ粒子等を好適に用いることができる。
複合炭素材料1における基材のBET比表面積は、100m/g以上1,500m/g以下が好ましく、より好ましくは150m/g以上1,100m/g以下、更に好ましくは180m/g以上550m/g以下である。このBET比表面積が100m/g以上であれば、細孔を適度に保持することができ、リチウムイオンの拡散が良好となるため、高い入出力特性を示すことができる。他方、BET比表面積が1,500m/g以下であることにより、リチウムイオンの充放電効率が向上するため、サイクル耐久性が損なわれることがない。
The substrate is not particularly limited, but activated carbon, carbon black, porous carbon template, high specific surface area graphite, carbon nanoparticles and the like can be suitably used.
BET specific surface area of the substrate in the composite carbon material 1 is preferably 100 m 2 / g or more 1,500 m 2 / g or less, more preferably 150 meters 2 / g or more 1,100m 2 / g or less, more preferably 180 m 2 / g or more and 550 m 2 / g or less. When the BET specific surface area is 100 m 2 / g or more, the pores can be appropriately held, and the diffusion of lithium ions is improved, so that high input / output characteristics can be exhibited. On the other hand, when the BET specific surface area is 1,500 m 2 / g or less, the charge / discharge efficiency of lithium ions is improved, and therefore the cycle durability is not impaired.

複合炭素材料1における基材の平均粒子径は0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。下限については、より好ましくは1μm以上であり、更に好ましくは2μm以上である。上限については、より好ましくは10μm以下であり、更に好ましくは8μm以下である。平均粒子径が1μm以上20μm以下であれば、良好な耐久性が保たれる。   It is preferable that the average particle diameter of the base material in the composite carbon material 1 is 0.5 μm or more and 20 μm or less. The lower limit is more preferably 1 μm or more, and still more preferably 2 μm or more. The upper limit is more preferably 10 μm or less, and still more preferably 8 μm or less. If the average particle size is 1 μm or more and 20 μm or less, good durability can be maintained.

複合炭素材料1における、炭素質材料の基材に対する質量比率は、10質量%以上200質量%以下が好ましい。この質量比率は、より好ましくは12質量%以上180質量%以下、更に好ましくは15質量%以上160質量%以下、特に好ましくは18質量%以上150質量%以下である。炭素質材料の質量比率が10質量%以上であれば、基材が有していたマイクロ孔を炭素質材料で適度に埋めることができ、リチウムイオンの充放電効率が向上するため、良好なサイクル耐久性を示すことができる。また、炭素質材料の質量比率が200質量%以下であれば、基材が有していた細孔を適度に保持することができ、リチウムイオンの拡散が良好となるため、高い入出力特性を示すことができる。   The mass ratio of the carbonaceous material to the base material in the composite carbon material 1 is preferably 10% by mass or more and 200% by mass or less. The mass ratio is more preferably 12% by mass to 180% by mass, still more preferably 15% by mass to 160% by mass, and particularly preferably 18% by mass to 150% by mass. If the mass ratio of the carbonaceous material is 10% by mass or more, the micropores possessed by the base material can be appropriately filled with the carbonaceous material, and the charge and discharge efficiency of lithium ions is improved, so that a good cycle can be achieved. It can show durability. In addition, when the mass ratio of the carbonaceous material is 200% by mass or less, the pores possessed by the base material can be appropriately held, and the diffusion of lithium ions becomes good, so that high input / output characteristics can be obtained. Can be shown.

複合炭素材料1の単位質量当たりのリチウムイオンのドープ量は、530mAh/g以上2,500mAh/g以下であることが好ましい。ドープ量は、より好ましくは620mAh/g以上2,100mAh/g以下、更に好ましくは760mAh/g以上1,700mAh/g以下、特に好ましくは840mAh/g以上1,500mAh/g以下である。   The doping amount of lithium ion per unit mass of the composite carbon material 1 is preferably 530 mAh / g or more and 2,500 mAh / g or less. The doping amount is more preferably 620 mAh / g or more and 2,100 mAh / g or less, still more preferably 760 mAh / g or more and 1,700 mAh / g or less, and particularly preferably 840 mAh / g or more and 1,500 mAh / g or less.

以下、複合炭素材料1の好ましい例として、基材として活性炭を用い、この基材に、炭素質材料を被着させた場合の複合炭素材料1aについて説明する。   Hereinafter, as a preferable example of the composite carbon material 1, a composite carbon material 1a in the case where an activated carbon is used as a base material and a carbonaceous material is adhered to the base material will be described.

複合炭素材料1aは、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)とするとき、0.010≦Vm1≦0.300、0.001≦Vm2≦0.650であることが好ましい。
メソ孔量Vm1は、より好ましくは0.010≦Vm1≦0.225、更に好ましくは0.010≦Vm1≦0.200である。マイクロ孔量Vm2は、より好ましくは0.001≦Vm2≦0.200、更に好ましくは0.001≦Vm2≦0.150、特に好ましくは0.001≦Vm2≦0.100である。
In the composite carbon material 1a, the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by BJH method is Vm1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 Å calculated by MP method It is preferable that 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.300 and 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.650, where Vm2 (cc / g).
The mesopore amount Vm1 is more preferably 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.225, and still more preferably 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.200. The micropore amount Vm2 is more preferably 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.200, still more preferably 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.150, and particularly preferably 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.100.

メソ孔量Vm1が0.300cc/g以下であれば、BET比表面積を大きくすることができ、リチウムイオンのドープ量を高めることができることに加え、負極の嵩密度を高めることができる。その結果、負極を薄膜化することができる。また、マイクロ孔量Vm2が0.650cc/g以下であれば、リチウムイオンに対する高い充放電効率が維持できる。他方、メソ孔量Vm1及びマイクロ孔量Vm2が下限以上(0.010≦Vm1、0.001≦Vm2)であれば、高い入出力特性が得られる。   If the mesopore amount Vm1 is 0.300 cc / g or less, the BET specific surface area can be increased, and in addition to the ability to increase the lithium ion doping amount, the bulk density of the negative electrode can be increased. As a result, the negative electrode can be thinned. In addition, when the micropore amount Vm2 is 0.650 cc / g or less, high charge and discharge efficiency with respect to lithium ions can be maintained. On the other hand, if the amount of mesopores Vm1 and the amount of micropores Vm2 are at least the lower limit (0.010 ≦ Vm1, 0.001 ≦ Vm2), high input / output characteristics can be obtained.

複合炭素材料1aのBET比表面積は、100m/g以上1,500m/g以下が好ましい。より好ましくは150m/g以上1,100m/g以下、更に好ましくは180m/g以上550m/g以下である。このBET比表面積が100m/g以上であれば、細孔を適度に保持することができ、リチウムイオンの拡散が良好となるため、高い入出力特性を示すことができる。また、リチウムイオンのドープ量を高めることができるため、負極を薄膜化することができる。他方、1,500m/g以下であることにより、リチウムイオンの充放電効率が向上するので、サイクル耐久性が損なわれることがない。 The BET specific surface area of the composite carbon material 1a is preferably 100 m 2 / g or more and 1,500 m 2 / g or less. More preferably, it is 150 m 2 / g or more and 1,100 m 2 / g or less, and further preferably 180 m 2 / g or more and 550 m 2 / g or less. When the BET specific surface area is 100 m 2 / g or more, the pores can be appropriately held, and the diffusion of lithium ions is improved, so that high input / output characteristics can be exhibited. In addition, since the doping amount of lithium ions can be increased, the negative electrode can be thinned. On the other hand, when it is 1,500 m 2 / g or less, the charge and discharge efficiency of lithium ions is improved, and therefore the cycle durability is not impaired.

複合炭素材料1aの平均細孔径は、高い入出力特性にする点から、20Å以上であることが好ましく、25Å以上であることがより好ましく、30Å以上であることが更に好ましい。他方、高エネルギー密度にする点から、平均細孔径は、65Å以下であることが好ましく、60Å以下であることがより好ましい。   The average pore diameter of the composite carbon material 1a is preferably 20 Å or more, more preferably 25 Å or more, and still more preferably 30 Å or more, in order to obtain high input / output characteristics. On the other hand, in terms of achieving high energy density, the average pore size is preferably 65 Å or less, and more preferably 60 Å or less.

複合炭素材料1aの平均粒子径は1μm以上10μm以下であることが好ましい。下限については、より好ましくは2μm以上であり、更に好ましくは2.5μm以上である。上限については、より好ましくは6μm以下であり、更に好ましくは4μm以下である。平均粒子径が1μm以上10μm以下であれば良好な耐久性が保たれる。   The average particle diameter of the composite carbon material 1a is preferably 1 μm to 10 μm. The lower limit is more preferably 2 μm or more, and still more preferably 2.5 μm or more. The upper limit is more preferably 6 μm or less, and still more preferably 4 μm or less. When the average particle size is 1 μm to 10 μm, good durability can be maintained.

複合炭素材料1aの水素原子/炭素原子の原子数比(H/C)は、0.05以上0.35以下であることが好ましく、0.05以上0.15以下であることがより好ましい。H/Cが0.35以下である場合には、活性炭表面に被着している炭素質材料の構造(典型的には、多環芳香族系共役構造)が良好に発達して容量(エネルギー密度)及び充放電効率が高くなる。他方、H/Cが0.05以上である場合には、炭素化が過度に進行することはないため良好なエネルギー密度が得られる。H/Cは、元素分析装置により測定される。   The hydrogen atom / carbon atom atomic ratio (H / C) of the composite carbon material 1 a is preferably 0.05 or more and 0.35 or less, and more preferably 0.05 or more and 0.15 or less. When H / C is 0.35 or less, the structure (typically, a polycyclic aromatic conjugated structure) of the carbonaceous material deposited on the activated carbon surface is well developed and the capacity (energy) Density) and charge and discharge efficiency. On the other hand, when H / C is 0.05 or more, good energy density can be obtained because carbonization does not proceed excessively. H / C is measured by an elemental analyzer.

複合炭素材料1aは、基材の活性炭に由来するアモルファス構造を有し、同時に、主に被着した炭素質材料に由来する結晶構造を有する。X線広角回折法によると、複合炭素材料1aは、(002)面の面間隔d002が3.60Å以上4.00Å以下であり、このピークの半価幅から得られるc軸方向の結晶子サイズLcが8.0Å以上20.0Å以下であるものが好ましく、d002が3.60Å以上3.75Å以下であり、このピークの半価幅から得られるc軸方向の結晶子サイズLcが11.0Å以上16.0Å以下であるものがより好ましい。   The composite carbon material 1a has an amorphous structure derived from activated carbon of the base material, and at the same time, has a crystal structure derived mainly from the deposited carbonaceous material. According to the X-ray wide-angle diffraction method, in the composite carbon material 1a, the crystallite size in the c-axis direction obtained from the half-value width of this peak has an interplanar spacing d002 of (002) plane of 3.60 Å to 4.00 Å. Lc is preferably 8.0 Å or more and 20.0 Å or less, d002 is 3.60 Å or more and 3.75 Å or less, and the crystallite size Lc in the c-axis direction obtained from the half width of this peak is 11.0 Å It is more preferable that the thickness is 16.0 Å or less.

上記の複合炭素材料1aの基材として用いる活性炭としては、得られる複合炭素材料1aが所望の特性を発揮する限り、特に制限はない。例えば石油系、石炭系、植物系、高分子系等の各種の原材料から得られた市販品を使用することができる。特に、平均粒子径が1μm以上15μm以下の活性炭粉末を用いることが好ましい。基材として用いる活性炭の平均粒子径は、より好ましくは2μm以上10μm以下である。   As activated carbon used as a base material of said composite carbon material 1a, as long as the composite carbon material 1a obtained exhibits a desired characteristic, there is no restriction | limiting in particular. For example, commercial products obtained from various raw materials such as petroleum, coal, plants and polymers can be used. In particular, it is preferable to use activated carbon powder having an average particle diameter of 1 μm to 15 μm. The average particle diameter of the activated carbon used as the substrate is more preferably 2 μm or more and 10 μm or less.

本実施形態において規定する細孔分布範囲を有する複合炭素材料1aを得るためには、基材に用いる活性炭の細孔分布が重要である。
該活性炭においては、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)としたとき、0.050≦V1≦0.500、0.005≦V2≦1.000、かつ、0.2≦V1/V2≦20.0であることが好ましい。
In order to obtain the composite carbon material 1a having the pore distribution range defined in the present embodiment, the pore distribution of the activated carbon used for the substrate is important.
In the activated carbon, the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the BJH method is V1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 Å calculated by the MP method When V2 (cc / g) is satisfied, it is preferable that 0.050 ≦ V1 ≦ 0.500, 0.005 ≦ V2 ≦ 1.000, and 0.2 ≦ V1 / V2 ≦ 20.0.

メソ孔量V1については、0.050≦V1≦0.350がより好ましく、0.100≦V1≦0.300が更に好ましい。マイクロ孔量V2については、0.005≦V2≦0.850がより好ましく、0.100≦V2≦0.800が更に好ましい。メソ孔量/マイクロ孔量の比率については、0.22≦V1/V2≦15.0がより好ましく、0.25≦V1/V2≦10.0が更に好ましい。活性炭のメソ孔量V1が0.500以下である場合及びマイクロ孔量V2が1.000以下である場合、上記本実施形態における複合炭素材料1aの細孔構造を得るためには適量の炭素質材料を被着させれば足りるので、細孔構造を制御し易くなる。一方、活性炭のメソ孔量V1が0.050以上である場合及びマイクロ孔量V2が0.005以上である場合、V1/V2が0.2以上である場合、及びV1/V2が20.0以下である場合にも構造が容易に得られる。   The mesopore amount V1 is more preferably 0.050 ≦ V1 ≦ 0.350, and still more preferably 0.100 ≦ V1 ≦ 0.300. The micropore amount V2 is more preferably 0.005 ≦ V2 ≦ 0.850, and still more preferably 0.100 ≦ V2 ≦ 0.800. The ratio of the amount of mesopores / the amount of micropores is more preferably 0.22 ≦ V1 / V2 ≦ 15.0, and still more preferably 0.25 ≦ V1 / V2 ≦ 10.0. When the amount of mesopores V1 of activated carbon is 0.500 or less and when the amount of micropores V2 is 1.000 or less, an appropriate amount of carbonaceous matter can be obtained to obtain the pore structure of the composite carbon material 1a in the present embodiment. Since it is sufficient to apply the material, the pore structure can be easily controlled. On the other hand, when the amount of mesopores V1 of activated carbon is 0.050 or more and when the amount of micropores V2 is 0.005 or more, when V1 / V2 is 0.2 or more, and V1 / V2 is 20.0 The structure is easily obtained also in the following cases.

複合炭素材料1aにおいて、基材に被着させる炭素質材料の炭素源として、炭素質材料前駆体が用いられる。炭素質材料前駆体とは、熱処理することにより、基材である活性炭に炭素質材料を被着させることができる、固体、液体、又は溶剤に溶解可能な有機材料である。この炭素質材料前駆体としては、例えば、ピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークス、合成樹脂(例えばフェノール樹脂等)等を挙げることができる。これらの炭素質材料前駆体の中でも、安価であるピッチを用いることが、製造コスト上好ましい。ピッチは、大別して石油系ピッチと石炭系ピッチとに分けられる。石油系ピッチとしては、例えば原油の蒸留残査、流動性接触分解残査(デカントオイル等)、サーマルクラッカーに由来するボトム油、ナフサクラッキングの際に得られるエチレンタール等が例示される。   In the composite carbon material 1a, a carbonaceous material precursor is used as a carbon source of the carbonaceous material to be deposited on the substrate. The carbonaceous material precursor is an organic material that can be dissolved in a solid, a liquid, or a solvent, by which the activated carbon as a base material can be deposited by heat treatment. Examples of the carbonaceous material precursor include pitch, mesocarbon microbeads, coke, synthetic resin (for example, phenol resin etc.) and the like. Among these carbonaceous material precursors, it is preferable from the viewpoint of production cost to use an inexpensive pitch. Pitches are roughly classified into petroleum pitches and coal pitches. The petroleum pitch includes, for example, distillation residue of crude oil, fluid catalytic cracking residue (decant oil etc.), bottom oil derived from thermal cracker, ethylene tar obtained in naphtha cracking and the like.

上記ピッチを用いる場合、該ピッチを活性炭との共存下で熱処理し、活性炭の表面においてピッチの揮発成分又は熱分解成分を熱反応させて該活性炭に炭素質材料を被着させることにより、複合炭素材料1aが得られる。この場合、200〜500℃程度の温度において、ピッチの揮発成分又は熱分解成分の活性炭細孔内への被着が進行し、400℃以上で該被着成分が炭素質材料となる反応が進行する。熱処理時のピーク温度(最高到達温度)は、得られる複合炭素材料1aの特性、熱反応パターン、熱反応雰囲気等により適宜決定されるものであるが、400℃以上であることが好ましく、より好ましくは450℃〜1,000℃であり、更に好ましくは500〜800℃程度である。また、熱処理時のピーク温度を維持する時間は、30分間〜10時間であることが好ましく、より好ましくは1時間〜7時間、更に好ましくは2時間〜5時間である。例えば、500〜800℃程度のピーク温度で2時間〜5時間に亘って熱処理する場合、活性炭表面に被着している炭素質材料は多環芳香族系炭化水素になっているものと考えられる。   When the above pitch is used, the pitch is heat-treated in coexistence with activated carbon, and the volatile component or the thermal decomposition component of the pitch is thermally reacted on the surface of the activated carbon to deposit the carbonaceous material on the activated carbon. Material 1a is obtained. In this case, at a temperature of about 200 to 500 ° C., deposition of the volatilizable component or thermal decomposition component of the pitch into the activated carbon pore proceeds, and the reaction of the deposited component becoming a carbonaceous material proceeds at 400 ° C. or higher Do. The peak temperature (maximum reached temperature) at the time of heat treatment is appropriately determined depending on the characteristics of the composite carbon material 1 a to be obtained, the heat reaction pattern, the heat reaction atmosphere, etc., but is preferably 400 ° C. or more, more preferably Is from 450 ° C. to 1,000 ° C., and more preferably from about 500 to 800 ° C. The time for maintaining the peak temperature at the time of heat treatment is preferably 30 minutes to 10 hours, more preferably 1 hour to 7 hours, and still more preferably 2 hours to 5 hours. For example, when heat treatment is performed for 2 hours to 5 hours at a peak temperature of about 500 to 800 ° C., it is considered that the carbonaceous material deposited on the activated carbon surface is a polycyclic aromatic hydrocarbon. .

炭素質材料前駆体として用いるピッチの軟化点は、30℃以上250℃以下が好ましく、60℃以上130℃以下が更に好ましい。軟化点が30℃以上であるピッチはハンドリング性に支障がなく、精度よく仕込むことが可能である。軟化点が250℃以下であるピッチには比較的低分子の化合物を多く含有し、従って該ピッチを用いると、活性炭内の細かい細孔まで被着することが可能となる。
上記の複合炭素材料1aを製造するための具体的方法としては、例えば、炭素質材料前駆体から揮発した炭化水素ガスを含む不活性雰囲気中で活性炭を熱処理し、気相で炭素質材料を被着させる方法が挙げられる。また、活性炭と炭素質材料前駆体とを予め混合し熱処理する方法、又は溶媒に溶解させた炭素質材料前駆体を活性炭に塗布して乾燥させた後に熱処理する方法も可能である。
30 degreeC or more and 250 degrees C or less are preferable, and, as for the softening point of the pitch used as a carbonaceous material precursor, 60 degrees C or more and 130 degrees C or less are still more preferable. A pitch having a softening point of 30 ° C. or more has no problem in handling and can be precisely prepared. The pitch having a softening point of 250 ° C. or less contains a large number of relatively low molecular weight compounds. Therefore, the use of the pitch makes it possible to deposit even fine pores in activated carbon.
As a specific method for producing the above-mentioned composite carbon material 1a, for example, the activated carbon is heat-treated in an inert atmosphere containing hydrocarbon gas volatilized from the carbonaceous material precursor, and the carbonaceous material is covered in the gas phase. There is a method of putting on clothes. Alternatively, the activated carbon and the carbonaceous material precursor may be mixed in advance and subjected to heat treatment, or the carbonaceous material precursor dissolved in a solvent may be applied to activated carbon and dried, followed by heat treatment.

複合炭素材料1aにおける炭素質材料の活性炭に対する質量比率が10質量%以上100質量%以下であるものが好ましい。この質量比率は、好ましくは15質量%以上80質量%以下でである。炭素質材料の質量比率が10質量%以上であれば、活性炭が有していたマイクロ孔を炭素質材料で適度に埋めることができ、リチウムイオンの充放電効率が向上するから、サイクル耐久性が損なわれることがない。また、炭素質材料の質量比率が100質量%以下であれば、複合炭素材料1aの細孔が適度に保持されて比表面積が大きいまま維持される。そのため、リチウムイオンのドープ量を高めることができる結果から、負極を薄膜化しても高出力密度かつ高耐久性を維持することができる。   It is preferable that the mass ratio of the carbonaceous material to the activated carbon in the composite carbon material 1a is 10% by mass or more and 100% by mass or less. This mass ratio is preferably 15% by mass to 80% by mass. When the mass ratio of the carbonaceous material is 10% by mass or more, the micropores possessed by the activated carbon can be appropriately filled with the carbonaceous material, and the charge and discharge efficiency of lithium ions is improved, so that the cycle durability is improved. There is no loss. In addition, when the mass ratio of the carbonaceous material is 100% by mass or less, the pores of the composite carbon material 1a are appropriately retained, and the specific surface area is maintained large. Therefore, as a result of being able to increase the doping amount of lithium ions, high output density and high durability can be maintained even if the negative electrode is thinned.

−複合炭素材料2−
複合炭素材料2は、BET比表面積が0.5m/g以上80m/g以下の炭素材料1種以上を基材として用い、この基材に炭素質材料を被着させた複合炭素材料である。この場合の基材は、特に制限されるものではないが、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、低結晶黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン、カーボンブラック等を好適に用いることができる。
-Composite carbon material 2-
The composite carbon material 2 is a composite carbon material in which a carbonaceous material is adhered to the base material using one or more kinds of carbon materials having a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more and 80 m 2 / g or less. is there. Although the base material in this case is not particularly limited, for example, natural graphite, artificial graphite, low crystal graphite, hard carbon, soft carbon, carbon black and the like can be suitably used.

複合炭素材料2における基材のBET比表面積は、1m/g以上50m/g以下が好ましく、より好ましくは1.5m/g以上40m/g以下、更に好ましくは2m/g以上25m/g以下である。このBET比表面積が1m/g以上であれば、リチウムイオンとの反応場を十分に確保できるため、高い入出力特性を示すことができる。他方、BET比表面積が50m/g以下であれば、リチウムイオンの充放電効率が向上し、かつ充放電中の非水系電解液の分解反応が抑制されるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。 BET specific surface area of the substrate in the composite carbon material 2 is preferably 1 m 2 / g or more 50 m 2 / g or less, more preferably 1.5 m 2 / g or more 40 m 2 / g or less, more preferably 2m 2 / g or more 25 m 2 / g or less. If this BET specific surface area is 1 m 2 / g or more, a reaction site with lithium ions can be sufficiently secured, and high input / output characteristics can be exhibited. On the other hand, if the BET specific surface area is 50 m 2 / g or less, the charge / discharge efficiency of lithium ions is improved, and the decomposition reaction of the non-aqueous electrolyte solution during charge / discharge is suppressed, thereby exhibiting high cycle durability. Can.

複合炭素材料2の平均粒子径は1μm以上10μm以下であることが好ましい。この平均粒子径は、より好ましくは2μm以上8μm以下、更に好ましくは3μm以上6μm以下である。平均粒子径が1μm以上であれば、リチウムイオンの充放電効率が向上できるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。他方、平均粒子径が10μm以下であれば、複合炭素材料2と非水系電解液との反応面積が増加するため、高い入出力特性を示すことができる。   The average particle size of the composite carbon material 2 is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. The average particle size is more preferably 2 μm to 8 μm, and still more preferably 3 μm to 6 μm. When the average particle size is 1 μm or more, the charge and discharge efficiency of lithium ions can be improved, and high cycle durability can be exhibited. On the other hand, if the average particle diameter is 10 μm or less, the reaction area between the composite carbon material 2 and the non-aqueous electrolyte solution increases, so high input / output characteristics can be exhibited.

複合炭素材料2における炭素質材料の基材に対する質量比率は、1質量%以上30質量%以下が好ましい。この質量比率は、より好ましくは1.2質量%以上25質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以上20質量%以下である。炭素質材料の質量比率が質量1%以上であれば、炭素質材料によりリチウムイオンとの反応サイトを十分に増加でき、かつリチウムイオンの脱溶媒和も容易となるため、高い入出力特性を示すことができる。他方、炭素質材料の質量比率が30質量%以下であれば、炭素質材料と基材との間のリチウムイオンの固体内拡散を良好に保持できるため、高い入出力特性を示すことができる。また、リチウムイオンの充放電効率が向上できるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。   The mass ratio of the carbonaceous material to the base material in the composite carbon material 2 is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less. The mass ratio is more preferably 1.2% by mass to 25% by mass, and still more preferably 1.5% by mass to 20% by mass. If the mass ratio of the carbonaceous material is 1% or more by mass, the carbonaceous material can sufficiently increase the reaction sites with lithium ions, and desolvation of lithium ions becomes easy, thereby exhibiting high input / output characteristics. be able to. On the other hand, if the mass ratio of the carbonaceous material is 30% by mass or less, the in-solid diffusion of lithium ions between the carbonaceous material and the base material can be well maintained, and high input / output characteristics can be exhibited. In addition, since the charge and discharge efficiency of lithium ions can be improved, high cycle durability can be exhibited.

複合炭素材料2の単位質量当たりのリチウムイオンのドープ量は、50mAh/g以上700mAh/g以下であることが好ましく、より好ましくは70mAh/g以上650mAh/g以下、更に好ましくは90mAh/g以上600mAh/g以下、特に好ましくは100mAh/g以上550mAh/g以下である。   The doping amount of lithium ion per unit mass of composite carbon material 2 is preferably 50 mAh / g to 700 mAh / g, more preferably 70 mAh / g to 650 mAh / g, and still more preferably 90 mAh / g to 600 mAh / G or less, particularly preferably 100 mAh / g or more and 550 mAh / g or less.

以下、複合炭素材料2の好ましい例として、基材として黒鉛材料を用い、この基材に、炭素質材料を被着させた場合の複合炭素材料2aについて説明する。   Hereinafter, as a preferable example of the composite carbon material 2, a composite carbon material 2a in the case where a graphite material is used as a base material and a carbonaceous material is adhered to the base material will be described.

複合炭素材料2aの平均粒子径は1μm以上10μm以下であることが好ましい。この平均粒子径は、より好ましくは2μm以上8μm以下、更に好ましくは3μm以上6μm以下である。平均粒子径が1μm以上であれば、リチウムイオンの充放電効率が向上できるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。他方、10μm以下であれば、複合炭素材料2aと非水系電解液との反応面積が増加するため、高い入出力特性を示すことができる。   The average particle diameter of the composite carbon material 2a is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. The average particle size is more preferably 2 μm to 8 μm, and still more preferably 3 μm to 6 μm. When the average particle size is 1 μm or more, the charge and discharge efficiency of lithium ions can be improved, and high cycle durability can be exhibited. On the other hand, if it is 10 μm or less, the reaction area of the composite carbon material 2a and the non-aqueous electrolyte solution increases, so high input / output characteristics can be exhibited.

複合炭素材料2aのBET比表面積は、1m/g以上50m/g以下であることが好ましく、1m/g以上20m/g以下であることがより好ましく、更に好ましくは1m/g以上15m/g以下、1.5m/g以上15m/g以下、又は2m/g以上15m/g以下である。このBET比表面積が1m/g以上であれば、リチウムイオンとの反応場を十分に確保できるため、高い入出力特性を示すことができる。他方、BET比表面積が20m/g以下であれば、リチウムイオンの充放電効率が向上し、かつ充放電中の非水系電解液の分解反応が抑制されるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。 BET specific surface area of the composite carbon material 2a is preferably from 1 m 2 / g or more 50 m 2 / g, more preferably at most 1 m 2 / g or more 20 m 2 / g, more preferably 1 m 2 / g 15 m 2 / g or less, 1.5 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, or 2 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less. If this BET specific surface area is 1 m 2 / g or more, a reaction site with lithium ions can be sufficiently secured, and high input / output characteristics can be exhibited. On the other hand, when the BET specific surface area is 20 m 2 / g or less, the charge / discharge efficiency of lithium ions is improved, and the decomposition reaction of the non-aqueous electrolyte solution during charge / discharge is suppressed, thereby exhibiting high cycle durability. Can.

複合炭素材料2aの基材として用いる黒鉛材料としては、得られる複合炭素材料2aが所望の特性を発揮する限り、特に制限はない。例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン小球体、黒鉛ウイスカ等を使用することができる。黒鉛材料の平均粒子径は、好ましくは1μm以上10μm以下、より好ましくは2μm以上8μm以下である。   As a graphite material used as a substrate of composite carbon material 2a, as long as composite carbon material 2a obtained shows desired characteristics, there is no restriction in particular. For example, artificial graphite, natural graphite, graphitized mesophase carbon microspheres, graphite whiskers and the like can be used. The average particle size of the graphite material is preferably 1 μm to 10 μm, more preferably 2 μm to 8 μm.

複合炭素材料2aにおいて、基材に被着させる炭素質材料の炭素源として用いる炭素質材料前駆体の機能及び具体例については、複合炭素材料1aにおける炭素質材料前駆体の場合と同様である。
複合炭素材料2aにおける炭素質材料の黒鉛材料に対する質量比率は、1質量%以上10質量%以下が好ましい。この質量比率は、より好ましくは1.2質量%以上8質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以上6質量%以下、特に好ましくは2質量%以上5質量%以下である。炭素質材料の質量比率が1質量%以上であれば、炭素質材料によりリチウムイオンとの反応サイトを十分に増加でき、かつリチウムイオンの脱溶媒和も容易となるため、高い入出力特性を示すことができる。他方、炭素質材料の質量比率が10質量%以下であれば、炭素質材料と黒鉛材料との間のリチウムイオンの固体内拡散を良好に保持できるため、高い入出力特性を示すことができる。また、リチウムイオンの充放電効率が向上できるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。
The functions and specific examples of the carbonaceous material precursor used as the carbon source of the carbonaceous material to be deposited on the substrate in the composite carbon material 2a are the same as those of the carbonaceous material precursor in the composite carbon material 1a.
The mass ratio of the carbonaceous material to the graphite material in the composite carbon material 2a is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less. The mass ratio is more preferably 1.2% to 8% by mass, still more preferably 1.5% to 6% by mass, and particularly preferably 2% to 5% by mass. If the mass ratio of the carbonaceous material is 1% by mass or more, the reactive site with lithium ions can be sufficiently increased by the carbonaceous material, and desolvation of lithium ions becomes easy, thereby exhibiting high input / output characteristics. be able to. On the other hand, if the mass ratio of the carbonaceous material is 10% by mass or less, the in-solid diffusion of lithium ions between the carbonaceous material and the graphite material can be well maintained, and high input / output characteristics can be exhibited. In addition, since the charge and discharge efficiency of lithium ions can be improved, high cycle durability can be exhibited.

―炭素材料以外の負極活物質―
本実施形態における、炭素材料以外の負極活物質としては、具体的には例えば、チタン酸化物、ケイ素、ケイ素酸化物、ケイ素合金、ケイ素化合物、錫、錫化合物等が例示される。
-Anode active materials other than carbon materials-
Specific examples of the negative electrode active material other than the carbon material in the present embodiment include titanium oxide, silicon, silicon oxide, silicon alloy, silicon compound, tin, tin compound and the like.

(負極活物質層のその他の成分)
本実施形態における負極活物質層は、必要に応じて、負極活物質の他に、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
―導電性フィラー―
導電性フィラーの種類は特に制限されるものではないが、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維等が例示される。導電性フィラーの使用量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは0質量部以上30質量部以下である。より好ましくは0質量部以上20質量部以下、更に好ましくは0質量部以上15質量部以下である。
(Other components of negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer in the present embodiment may optionally contain, in addition to the negative electrode active material, optional components such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer.
-Conductive filler-
Although the kind in particular of a conductive filler is not restrict | limited, For example, acetylene black, ketjen black, a vapor growth carbon fiber etc. are illustrated. The amount of the conductive filler used is preferably 0 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. More preferably, it is 0 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, still more preferably 0 parts by mass or more and 15 parts by mass or less.

―結着剤―
結着剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、ラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、アクリル共重合体等を用いることができる。結着剤の使用量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは1質量部以上30質量部以下であり、より好ましくは2質量部以上27質量部以下、更に好ましくは3質量部以上25質量部以下である。結着剤の量が1質量部以上であれば、十分な電極強度が発現される。一方で、結着剤の量が30質量部以下であれば、負極活物質へのリチウムイオンの出入りを阻害せず、高い入出力特性が発現される。
-Binder-
The binder is not particularly limited. For example, PVdF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), polyimide, latex, styrene-butadiene copolymer, fluororubber, acrylic copolymer Etc. can be used. The amount of the binder used is preferably 1 to 30 parts by mass, more preferably 2 to 27 parts by mass, and still more preferably 3 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. It is 25 parts by mass or less. When the amount of the binder is 1 part by mass or more, sufficient electrode strength is developed. On the other hand, when the amount of the binder is 30 parts by mass or less, high input / output characteristics are exhibited without inhibiting the lithium ion from entering and leaving the negative electrode active material.

―分散安定剤―
分散安定剤としては、特に制限されるものではないが、例えばPVP(ポリビニルピロリドン)、PVA(ポリビニルアルコール)、セルロース誘導体等を用いることができる。分散安定剤の使用量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは0質量部以上10質量部以下である。分散安定剤の量が10質量部以下であれば、負極活物質へのリチウムイオンの出入りを阻害せず、高い入出力特性が発現される。
-Dispersion stabilizer-
The dispersion stabilizer is not particularly limited, and for example, PVP (polyvinyl pyrrolidone), PVA (polyvinyl alcohol), a cellulose derivative and the like can be used. The use amount of the dispersion stabilizer is preferably 0 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. If the amount of the dispersion stabilizer is 10 parts by mass or less, high input / output characteristics are exhibited without inhibiting the lithium ion from entering and exiting from the negative electrode active material.

[負極の製造]
負極は、負極集電体の片面上又は両面上に負極活物質層が設けられて成る。典型的な態様において、負極活物質層は負極集電体に固着している。
負極は、既知のリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等における電極の製造技術によって製造することが可能である。例えば、負極活物質を含む各種材料を水又は有機溶剤中に分散又は溶解してスラリー状の塗工液を調製し、この塗工液を負極集電体上の片面又は両面に塗工して塗膜を形成し、これを乾燥することにより、負極を得ることができる。更に、得られた負極にプレスを施して、負極活物質層の膜厚又は嵩密度を調整してもよい。代替的には、溶剤を使用せずに、負極活物質を含む各種材料を乾式で混合し、得られた混合物をプレス成型した後、導電性接着剤を用いて負極集電体に貼り付ける方法も可能である。
以下、塗工液を用いる負極の製造方法について説明する。
[Manufacture of negative electrode]
The negative electrode is formed by providing a negative electrode active material layer on one side or both sides of a negative electrode current collector. In a typical embodiment, the negative electrode active material layer is fixed to the negative electrode current collector.
The negative electrode can be manufactured by a known manufacturing technique of an electrode in a lithium ion battery, an electric double layer capacitor and the like. For example, various materials containing a negative electrode active material are dispersed or dissolved in water or an organic solvent to prepare a slurry-like coating liquid, and this coating liquid is coated on one side or both sides on a negative electrode current collector. A negative electrode can be obtained by forming a coating and drying it. Furthermore, the obtained negative electrode may be pressed to adjust the film thickness or bulk density of the negative electrode active material layer. Alternatively, various materials containing the negative electrode active material are dry mixed without using a solvent, and the obtained mixture is press-formed and then attached to the negative electrode current collector using a conductive adhesive. Is also possible.
Hereinafter, the manufacturing method of the negative electrode using a coating liquid is demonstrated.

(塗工液)
塗工液は、負極活物質と溶媒とを含み、更に結着剤、分散剤等の任意添加成分を含んでいてもよい。
塗工液の調製は、例えば、負極活物質を含む全部の材料をドライブレンドし、次いで水若しくは有機溶媒を加えて調製してもよいし;
負極活物質を含む材料の一部をドライブレンドして水若しくは有機溶媒を加えた後、結着剤、分散安定剤等を含む残りの材料が溶解又は分散した溶液若しくはスラリーを追加して調製してもよいし;又は、
水若しくは有機溶媒に結着剤、分散安定剤等が溶解若しくは分散した溶液若しくはスラリー中に、負極活物質を含む残りの材料を追加して調製してもよい。
(Coating solution)
The coating liquid contains a negative electrode active material and a solvent, and may further contain optional additional components such as a binder and a dispersant.
The preparation of the coating solution may be performed, for example, by dry blending all the materials including the negative electrode active material and then adding water or an organic solvent;
After dry blending a part of the material containing the negative electrode active material and adding water or an organic solvent, prepare a solution or slurry in which the remaining material containing the binder, dispersion stabilizer, etc. is dissolved or dispersed. May be; or
The remaining material including the negative electrode active material may be additionally prepared in a solution or slurry in which a binder, a dispersion stabilizer, and the like are dissolved or dispersed in water or an organic solvent.

水又は有機溶媒中に材料粉末を溶解又は分散させる方法は、特に制限されるものではないが、好適には、ホモディスパー、は多軸分散機、プラネタリーミキサー、薄膜旋回型高速ミキサー等の分散機等を用いることができる。良好な分散状態の塗工液を得るためには、周速1m/s以上50m/s以下で分散することが好ましい。周速1m/s以上であれば、各種材料が良好に溶解又は分散するため好ましい。また、周速50m/s以下であれば、分散による熱又はせん断力によっても各種材料が破壊されることなく、再凝集が生じることがないため好ましい。   The method for dissolving or dispersing the material powder in water or an organic solvent is not particularly limited, but preferably, a homodisper is a dispersion such as a multiaxial disperser, a planetary mixer, a thin film swirling high speed mixer, etc. A machine etc. can be used. In order to obtain a coating liquid in a well-dispersed state, it is preferable to disperse at a circumferential speed of 1 m / s or more and 50 m / s or less. If the circumferential speed is 1 m / s or more, various materials are preferably dissolved or dispersed well. In addition, if the circumferential velocity is 50 m / s or less, various materials are not broken even by heat or shear force caused by dispersion, and reagglomeration does not occur, which is preferable.

塗工液の粘度(ηb)は、1,000mPa・s以上20,000mPa・s以下が好ましく、より好ましくは1,500mPa・s以上10,000mPa・s以下、更に好ましくは1,700mPa・s以上5,000mPa・s以下である。粘度(ηb)が1,000mPa・s以上であれば、塗膜形成時の液ダレが抑制され、塗膜幅及び膜厚が良好に制御できる。また、20,000mPa・s以下であれば、塗工機を用いた際の塗工液の流路における圧力損失が少なく、安定に塗工でき、また所望の塗膜厚みに制御できる。
塗工液のTI値(チクソトロピーインデックス値)は、1.1以上が好ましく、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.5以上である。TI値が1.1以上であれば、塗膜幅及び膜厚が良好に制御できる。
The viscosity (ηb) of the coating liquid is preferably 1,000 mPa · s or more and 20,000 mPa · s or less, more preferably 1,500 mPa · s or more and 10,000 mPa · s or less, still more preferably 1,700 mPa · s or more It is 5,000 mPa · s or less. If the viscosity (ηb) is 1,000 mPa · s or more, dripping during coating film formation can be suppressed, and the coating film width and film thickness can be favorably controlled. Moreover, if it is 20,000 mPa · s or less, the pressure loss in the flow path of the coating liquid when using a coating machine is small, coating can be stably performed, and control can be performed to a desired coating film thickness.
The TI value (thixotropy index value) of the coating liquid is preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more, and still more preferably 1.5 or more. If the TI value is 1.1 or more, the coating film width and the film thickness can be controlled well.

(塗工方法)
前記塗膜の形成は、特に制限されるものではないが、好適には例えば、ダイコーター、コンマコーター、ナイフコーター、グラビア塗工機等の塗工機を用いて行うことがでる。塗膜は、単層塗工で形成してもよいし、多層塗工して形成してもよい。塗工速度は0.1m/分以上100m/分以下であることが好ましく、より好ましくは0.5m/分以上70m/分以下、更に好ましくは1m/分以上50m/分以下である。塗工速度が0.1m/分以上であれば、安定に塗工できる。他方、塗工速度が100m/分以下であれば、塗工精度を十分に確保できる。
(Coating method)
The formation of the coating film is not particularly limited, but can preferably be performed using a coating machine such as a die coater, a comma coater, a knife coater, or a gravure coating machine. The coating film may be formed by single-layer coating or may be formed by multilayer coating. The coating speed is preferably 0.1 m / min to 100 m / min, more preferably 0.5 m / min to 70 m / min, and still more preferably 1 m / min to 50 m / min. If the coating speed is 0.1 m / min or more, stable coating can be performed. On the other hand, if the coating speed is 100 m / min or less, sufficient coating accuracy can be ensured.

(塗膜の乾燥)
渡航により得られた塗膜は、次いで乾燥(溶媒除去)してもよい。
塗膜の乾燥方法は、特に制限されるものではないが、好適には例えば、熱風乾燥、赤外線(IR)乾燥等の乾燥方法を用いることができる。塗膜の乾燥は、単一の温度で乾燥させてもよいし、多段的又は漸進的に温度を変えて乾燥させてもよい。また、複数の乾燥方法を組み合わせて乾燥させてもよい。
乾燥温度は、25℃以上200℃以下であることが好ましく、より好ましくは40℃以上180℃以下、更に好ましくは50℃以上160℃以下である。乾燥温度が25℃以上であれば、塗膜中の溶媒を十分に揮発させることができる。他方、乾燥温度が200℃以下であれば、急激な溶媒の揮発による塗膜のヒビ割れ又はマイグレーションによる結着剤の偏在、及び負極集電体又は負極活物質層の酸化を抑制できる。
乾燥時間は、塗膜の厚さ、溶媒の沸点等に応じて適宜に調整されてよい。
(Drying of coating film)
The coating film obtained by traveling may then be dried (solvent removal).
Although the drying method in particular of a coating film is not restrict | limited, Drying methods, such as hot-air drying and infrared rays (IR) drying, can be used suitably, for example. The coating may be dried at a single temperature, or may be dried by changing the temperature in multiple stages or gradually. Also, a plurality of drying methods may be combined and dried.
The drying temperature is preferably 25 ° C. or more and 200 ° C. or less, more preferably 40 ° C. or more and 180 ° C. or less, and still more preferably 50 ° C. or more and 160 ° C. or less. If the drying temperature is 25 ° C. or more, the solvent in the coating can be sufficiently volatilized. On the other hand, if the drying temperature is 200 ° C. or less, it is possible to suppress uneven distribution of the binder due to cracking or migration of the coating due to rapid evaporation of the solvent and oxidation of the negative electrode current collector or the negative electrode active material layer.
The drying time may be appropriately adjusted according to the thickness of the coating, the boiling point of the solvent, and the like.

(プレス)
塗膜を乾燥して得られる負極には、更にプレスを施して、負極活物質層の膜厚、嵩密度等を調整してもよい。 負極のプレス方法は特に制限されるものではないが、好適には油圧プレス機、真空プレス機、ロールプレス機等のプレス機を用いて行うことができる。負極活物質層の膜厚、嵩密度、及び電極強度は、プレス圧力、隙間、プレス部の表面温度等により調整できる。プレス圧力は、0.5kN/cm以上20kN/cm以下が好ましく、より好ましくは1kN/cm以上10kN/cm以下、更に好ましくは2kN/cm以上7kN/cm以下である。プレス圧力が0.5kN/cm以上であれば、電極強度を十分に高くできる。他方、プレス圧力が20kN/cm以下であれば、負極に撓み又はシワが生じることがなく、所望の負極活物質層の厚さ及び嵩密度に調整できる。また、プレスロール同士の隙間は、所望の負極活物質層の厚さ及び嵩密度となるように、プレス後の負極膜厚に応じて任意の値を設定できる。更に、プレス速度は負極に撓み又はシワが生じない任意の速度に設定できる。また、プレス部の表面温度は室温でもよいし、必要により加熱してもよい。加熱する場合のプレス部の表面温度の下限は、使用する結着剤の融点マイナス60℃以上が好ましく、より好ましくは45℃以上、更に好ましくは30℃以上である。他方、加熱する場合のプレス部の表面温度の上限は、使用する結着剤の融点プラス50℃以下が好ましく、より好ましくは30℃以下、更に好ましくは20℃以下である。例えば、結着剤にPVdF(ポリフッ化ビニリデン:融点150℃)を用いた場合、90℃以上200℃以下に加温することが好ましく、より好ましく105℃以上180℃以下、更に好ましくは120℃以上170℃以下で加温することである。また、結着剤にスチレン−ブタジエン共重合体(融点100℃)を用いた場合、40℃以上150℃以下に加温することが好ましく、より好ましくは55℃以上130℃以下、更に好ましくは70℃以上120℃以下に加温することである。
(press)
The negative electrode obtained by drying the coated film may be further pressed to adjust the thickness, bulk density and the like of the negative electrode active material layer. The method of pressing the negative electrode is not particularly limited, but may preferably be performed using a press such as a hydraulic press, a vacuum press, a roll press, or the like. The film thickness, bulk density, and electrode strength of the negative electrode active material layer can be adjusted by the press pressure, the gap, the surface temperature of the press portion, and the like. The pressing pressure is preferably 0.5 kN / cm to 20 kN / cm, more preferably 1 kN / cm to 10 kN / cm, and still more preferably 2 kN / cm to 7 kN / cm. If the pressing pressure is 0.5 kN / cm or more, the electrode strength can be sufficiently high. On the other hand, if the press pressure is 20 kN / cm or less, deflection or wrinkles do not occur in the negative electrode, and the thickness and bulk density of the desired negative electrode active material layer can be adjusted. Further, the gap between the press rolls can be set to any value according to the thickness of the negative electrode film after pressing so that the desired thickness and bulk density of the negative electrode active material layer can be obtained. Furthermore, the pressing speed can be set to any speed that does not cause deflection or wrinkles on the negative electrode. In addition, the surface temperature of the press part may be room temperature or may be heated as required. The lower limit of the surface temperature of the press portion when heating is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 45 ° C. or higher, and still more preferably 30 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the surface temperature of the press part in heating is preferably the melting point of the binder to be used plus 50 ° C. or less, more preferably 30 ° C. or less, still more preferably 20 ° C. or less. For example, when PVdF (polyvinylidene fluoride: melting point 150 ° C.) is used as the binder, the temperature is preferably 90 ° C. or more and 200 ° C. or less, more preferably 105 ° C. or more and 180 ° C. or less, still more preferably 120 ° C. or more It is to heat at 170 degrees C or less. When a styrene-butadiene copolymer (melting point 100 ° C.) is used as the binder, the temperature is preferably 40 ° C. to 150 ° C., more preferably 55 ° C. to 130 ° C., further preferably 70. C. to 120.degree. C. or less.

結着剤の融点は、DSC(Differential Scanning Calorimetry、示差走査熱量分析)の吸熱ピーク位置で求めることができる。例えば、パーキンエルマー社製の示差走査熱量計「DSC7」を用いて、試料樹脂10mgを測定セルにセットし、窒素ガス雰囲気中で、温度30℃から10℃/分の昇温速度で250℃まで昇温し、昇温過程における吸熱ピーク温度が融点となる。   The melting point of the binding agent can be determined at the endothermic peak position of DSC (Differential Scanning Calorimetry, differential scanning calorimetry). For example, 10 mg of the sample resin is set in the measurement cell using a differential scanning calorimeter “DSC 7” manufactured by Perkin Elmer, and the temperature is increased from 30 ° C. to 10 ° C./min up to 250 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. The temperature is raised, and the endothermic peak temperature in the temperature raising process becomes the melting point.

プレス圧力、隙間、速度、及びプレス部の表面温度の条件を変えながら複数回プレスを実施してもよい。   The pressing may be performed multiple times while changing the conditions of the pressing pressure, the gap, the speed, and the surface temperature of the pressing unit.

[負極活物質層表面のXPS分析]
本実施形態に係る負極活物質層は、負極活物質層表面のX線光電子分光測定(XPS)により得られる、S2pスペクトルの168eVのピーク面積に基づいて求めたSの元素濃度をS168eV(atomic%)、F1sスペクトルの685eVのピーク面積に基づいて求めたFの元素濃度をF685eV(atomic%)とするとき、元素濃度比S168eV/F685eVが、0.025以上0.5以下であることが好ましく、0.08以上0.3以下であることが更に好ましい。この値が0.025以上であれば、非水系電解液が還元分解されて生ずるガスの抑制効果が発現する。この値が0.5以下であれば、初期の抵抗及び、高電圧、高温保存時の抵抗増加を抑制できる。
[XPS analysis of negative electrode active material layer surface]
In the negative electrode active material layer according to this embodiment, the element concentration of S determined based on the peak area of 168 eV of the S2p spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the surface of the negative electrode active material layer is S 168 eV (atomic And the element concentration ratio S 168 eV / F 685 eV is 0.025 or more and 0.5 or less, where F 685 eV (atomic%) is the element concentration of F determined based on the peak area of 685 eV in the F1s spectrum. Is more preferably 0.08 or more and 0.3 or less. If this value is 0.025 or more, the suppression effect of the gas generated by the reductive decomposition of the non-aqueous electrolytic solution is exhibited. If this value is 0.5 or less, it is possible to suppress the initial resistance and the increase in resistance at high voltage and high temperature storage.

本実施形態の負極活物質層の表面が、XPSにおいて示す上記のピークは、負極活物質層の表面に含硫黄化合物が作用して生じる被膜に起因すると考えられる。
本実施形態における負極活物質層の表面に、XPS測定の際に上記のピークを発現させるための方法としては、例えば、
負極活物質層に含硫黄化合物を混合する方法、
負極活物質層に含硫黄化合物を吸着させる方法、
負極活物質層に含硫黄化合物を電気化学的に析出させる方法
等が挙げられる。
中でも、非水系電解液中に、特定の上記の含硫黄化合物の前駆体を含有させておき、本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子を製造する工程における分解反応を利用して、負極活物質層表面に上記の含硫黄化合物前駆体の分解物を含む被膜を堆積させる方法が好ましい。特に、後述の正極前駆体中のアルカリ金属化合物を高電位で酸化分解させる工程を経て、上記被膜を堆積させる方法は、原理は定かではないが、低温環境下でも高い入出力特性を維持することができる被膜が形成するため、より好ましい。
It is considered that the above-mentioned peak which the surface of the negative electrode active material layer of the present embodiment shows in XPS is caused by the film formed by the action of the sulfur-containing compound on the surface of the negative electrode active material layer.
As a method for causing the above-mentioned peak to appear on the surface of the negative electrode active material layer in the present embodiment in the XPS measurement, for example,
A method of mixing a sulfur-containing compound in the negative electrode active material layer,
A method of adsorbing a sulfur-containing compound to the negative electrode active material layer,
The method etc. which electrochemically deposit a sulfur-containing compound in a negative electrode active material layer are mentioned.
In particular, the non-aqueous electrolyte solution contains a specific precursor of the above-mentioned sulfur-containing compound, and the decomposition reaction in the process of manufacturing the non-aqueous lithium-type storage element of the present embodiment is used The preferred method is to deposit a film containing the decomposition product of the above-mentioned sulfur-containing compound precursor on the surface of the layer. In particular, the method of depositing the film through the process of oxidizing and decomposing an alkali metal compound in the positive electrode precursor at a high potential, which will be described later, is not clear in principle, but maintains high input / output characteristics even in a low temperature environment It is more preferable because a coating capable of

負極活物質層の表面のXPSにおいて示す上記ピークを発現させる含硫黄化合物前駆体としては、後述の化学式(2−1)〜(2―5)のそれぞれで表される化合物の中から選択される含硫黄化合物を用い、これを電解液に含有させるのが好ましい。   The sulfur-containing compound precursor that causes the above peak shown in XPS of the surface of the negative electrode active material layer to be expressed is selected from compounds represented by chemical formulas (2-1) to (2-5) described later. It is preferable to use a sulfur-containing compound and to contain this in the electrolytic solution.

<正極>
正極は、正極集電体と、その片面又は両面に存在する正極活物質層とを有する。
正極活物質層には、正極活物質として活性炭を含み、更にアルカリ金属化合物を含むことが好ましい。
正極活物質層は、正極活物質として活性炭を含み、リチウムドープ工程前の「正極前駆体」の段階では、正極活物質層はアルカリ金属化合物を更に含むことが好ましい。後述のように、本実施形態では蓄電素子組み立て工程内で、正極前駆体における正極活物質層中のアルカリ金属化合物が、負極に対するリチウムイオンのプレドープ源として機能する。
本明細書中、リチウムドープ工程前における、所定のアルカリ金属化合物を含む正極を「正極前駆体」といい、リチウムドープ工程後の正極を単に「正極」という。
<Positive electrode>
The positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer present on one side or both sides thereof.
The positive electrode active material layer preferably contains activated carbon as a positive electrode active material, and preferably further contains an alkali metal compound.
The positive electrode active material layer preferably includes activated carbon as a positive electrode active material, and the positive electrode active material layer preferably further includes an alkali metal compound at the stage of the “positive electrode precursor” before the lithium doping step. As described later, in this embodiment, the alkali metal compound in the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor functions as a pre-doping source of lithium ions to the negative electrode in the storage element assembly process.
In the present specification, a positive electrode containing a predetermined alkali metal compound before the lithium doping step is referred to as a "positive electrode precursor", and a positive electrode after the lithium doping step is simply referred to as a "positive electrode".

[正極集電体]
本実施形態における正極集電体を構成する材料としては、電子伝導性が高く、電解液への溶出、電解質又はイオンとの反応等による劣化が起こらない材料であれば特に制限はないが、金属箔が好ましい。本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子における正極集電体としては、アルミニウム箔が特に好ましい。
正極集電体として用いる金属箔は、凹凸又は貫通孔を持たない、通常の平滑表面の金属箔でもよいし、エンボス加工、ケミカルエッチング、電解析出法、ブラスト加工等を施した凹凸を有する金属箔でもよいし、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等の貫通孔を有する金属箔でもよい。
電極作製の容易性、及び高い電子伝導性の観点から、本実施形態における正極集電体は、無孔であることが好ましい。
正極集電体の厚さは、正極の形状及び強度を十分に保持できれば特に制限はないが、例えば、1〜100μmが好ましい。
[Positive current collector]
The material constituting the positive electrode current collector in the present embodiment is not particularly limited as long as it is a material having high electron conductivity and which does not cause deterioration due to elution to the electrolytic solution, reaction with electrolyte or ions, etc. Foil is preferred. An aluminum foil is particularly preferable as the positive electrode current collector in the non-aqueous lithium-type storage element of the present embodiment.
The metal foil used as the positive electrode current collector may be a normal smooth surface metal foil having no unevenness or through holes, or a metal having an unevenness subjected to embossing, chemical etching, electrolytic deposition, blasting, etc. It may be a foil, or a metal foil having through holes such as an expanded metal, a punching metal, and an etching foil.
From the viewpoint of electrode preparation easiness and high electron conductivity, the positive electrode current collector in the present embodiment is preferably non-porous.
The thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as the shape and strength of the positive electrode can be sufficiently maintained, but for example, 1 to 100 μm is preferable.

[正極活物質層]
正極における正極活物質層は、正極活物質を含む。
正極活物質層は、正極活物質以外に、必要に応じて、遷移金属酸化物、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
また、正極前駆体の正極活物質層には、正極活物質以外のアルカリ金属化合物が更に含有されることが好ましい。
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer in the positive electrode contains a positive electrode active material.
The positive electrode active material layer may contain other optional components such as a transition metal oxide, a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer, as necessary, in addition to the positive electrode active material.
Further, it is preferable that the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor further contains an alkali metal compound other than the positive electrode active material.

(正極活物質)
正極活物質は、活性炭を含む。
正極活物質としては、活性炭のみを使用してよく、又は活性炭に加えて、他の正極活物質を併用してよい。この他の正極活物質としては、例えば、活性炭以外の炭素材料、遷移金属酸化物等を挙げることができる。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material contains activated carbon.
As the positive electrode active material, only activated carbon may be used, or in addition to the activated carbon, another positive electrode active material may be used in combination. As this other positive electrode active material, carbon materials other than activated carbon, a transition metal oxide, etc. can be mentioned, for example.

−活性炭−
正極活物質として用いる活性炭の種類及びその原料には特に制限はない。しかしながら、高い入出力特性と、高いエネルギー密度とを両立させるために、活性炭の細孔を最適に制御することが好ましい。具体的には、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とするとき、
(1)高い入出力特性のためには、0.3<V1≦0.8、及び0.5≦V2≦1.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が1,500m/g以上3,000m/g以下である活性炭(以下、「活性炭1」ともいう。)が好ましく、また、
(2)高いエネルギー密度を得るためには、0.8<V1≦2.5、及び0.8<V2≦3.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が2,300m/g以上4,000m/g以下である活性炭(以下、「活性炭2」ともいう。)が好ましい。
-Activated carbon-
There are no particular restrictions on the type of activated carbon used as the positive electrode active material and the raw materials therefor. However, in order to achieve both high input / output characteristics and high energy density, it is preferable to optimally control the pores of the activated carbon. Specifically, the amount of mesopores derived from pores with a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the BJH method is V1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores with a diameter of less than 20 Å calculated by the MP method When V2 (cc / g),
(1) For high input / output characteristics, 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 1,500 m 2 Preferred is activated carbon (hereinafter also referred to as "activated carbon 1") which is at least / g and at most 3,000 m 2 / g, and
(2) In order to obtain a high energy density, 0.8 <V1 ≦ 2.5 and 0.8 <V2 ≦ 3.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 2,300 m 2 Activated carbon (hereinafter also referred to as “activated carbon 2”) which is at least / g and at most 4,000 m 2 / g is preferable.

以下、上記(1)活性炭1及び上記(2)活性炭2について、個別に順次説明していく。   Hereinafter, the above (1) activated carbon 1 and the above (2) activated carbon 2 will be described individually one by one.

(1)活性炭1
活性炭1のメソ孔量V1は、蓄電素子に組み込んだときの入出力特性を大きくする観点で、0.3cc/gより大きい値であることが好ましい。他方、正極の嵩密度の低下を抑える観点から、0.8cc/g以下であることが好ましい。上記V1は、より好ましくは0.35cc/g以上0.7cc/g以下、更に好ましくは0.4cc/g以上0.6cc/g以下である。
活性炭1のマイクロ孔量V2は、活性炭の比表面積を大きくし、容量を増加させるために、0.5cc/g以上であることが好ましい。他方、活性炭の嵩を抑え、電極としての密度を増加させ、単位体積当たりの容量を増加させるという観点から、1.0cc/g以下であることが好ましい。上記V2は、より好ましくは0.6cc/g以上1.0cc/g以下、更に好ましくは0.8cc/g以上1.0cc/g以下である。
(1) Activated carbon 1
The mesopore amount V1 of the activated carbon 1 is preferably a value larger than 0.3 cc / g from the viewpoint of increasing the input / output characteristics when incorporated into the storage element. On the other hand, it is preferable that it is 0.8 cc / g or less from a viewpoint of suppressing the fall of the bulk density of a positive electrode. The V1 is more preferably 0.35 cc / g or more and 0.7 cc / g or less, and further preferably 0.4 cc / g or more and 0.6 cc / g or less.
The micropore amount V2 of the activated carbon 1 is preferably 0.5 cc / g or more in order to increase the specific surface area of the activated carbon and to increase the capacity. On the other hand, it is preferable that it is 1.0 cc / g or less from a viewpoint of suppressing the bulk of activated carbon, increasing the density as an electrode, and increasing the capacity per unit volume. The V2 is more preferably 0.6 cc / g or more and 1.0 cc / g or less, still more preferably 0.8 cc / g or more and 1.0 cc / g or less.

マイクロ孔量V2に対するメソ孔量V1の比(V1/V2)は、0.3≦V1/V2≦0.9の範囲であることが好ましい。すなわち、高容量を維持しながら出力特性の低下を抑えることができる程度に、マイクロ孔量に対するメソ孔量の割合を大きくするという観点から、V1/V2が0.3以上であることが好ましい。一方で、高出力特性を維持しながら容量の低下を抑えることができる程度に、メソ孔量に対するマイクロ孔量の割合を大きくするという観点から、V1/V2は0.9以下であることが好ましい。より好ましいV1/V2の範囲は0.4≦V1/V2≦0.7、更に好ましいV1/V2の範囲は0.55≦V1/V2≦0.7である。   The ratio (V1 / V2) of the amount of mesopores V1 to the amount of micropores V2 is preferably in the range of 0.3 ≦ V1 / V2 ≦ 0.9. That is, V1 / V2 is preferably 0.3 or more from the viewpoint of increasing the ratio of the amount of mesopores to the amount of micropores to such an extent that the decrease in output characteristics can be suppressed while maintaining a high capacity. On the other hand, V1 / V2 is preferably 0.9 or less from the viewpoint of increasing the ratio of the amount of micropores to the amount of mesopores to such an extent that the decrease in capacity can be suppressed while maintaining high output characteristics. . The more preferable range of V1 / V2 is 0.4 ≦ V1 / V2 ≦ 0.7, and the more preferable range of V1 / V2 is 0.55 ≦ V1 / V2 ≦ 0.7.

活性炭1の平均細孔径は、得られる蓄電素子の出力を最大にする観点から、17Å以上であることが好ましく、18Å以上であることがより好ましく、20Å以上であることが最も好ましい。また、容量を最大にする観点から、活性炭1の平均細孔径は25Å以下であることが好ましい。   The average pore diameter of the activated carbon 1 is preferably 17 Å or more, more preferably 18 Å or more, and most preferably 20 Å or more, from the viewpoint of maximizing the output of the obtained storage element. Further, from the viewpoint of maximizing the capacity, the average pore diameter of the activated carbon 1 is preferably 25 Å or less.

活性炭1のBET比表面積は、1,500m/g以上3,000m/g以下であることが好ましく、1,500m/g以上2,500m/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が1,500m/g以上の場合には、良好なエネルギー密度が得られ易く、他方、BET比表面積が3,000m/g以下の場合には、電極の強度を保つためにバインダーを多量に入れる必要がないので、電極体積当たりの性能が高くなる。 BET specific surface area of the activated carbon 1 is preferably from 1,500 m 2 / g or more 3,000 m 2 / g, more preferably not more than 1,500 m 2 / g or more 2,500 m 2 / g. When the BET specific surface area is 1,500 m 2 / g or more, good energy density is easily obtained, while when the BET specific surface area is 3,000 m 2 / g or less, the strength of the electrode is maintained. The performance per electrode volume is increased since it is not necessary to incorporate a large amount of binder.

活性炭1の平均粒子径は、2〜20μmであることが好ましい。
上記平均粒子径が2μm以上であると、活物質層の密度が過度に高いために、電極体積当たりの容量が高くなる傾向がある。ここで、平均粒子径が小さいと耐久性が低いという欠点を招来する場合があるが、平均粒子径が2μm以上であればそのような欠点が生じ難い。一方で、平均粒子径が20μm以下であると、高速充放電に適合し易くなる傾向がある。上記平均粒子径は、より好ましくは2〜15μmであり、更に好ましくは3〜10μmである。
The average particle size of the activated carbon 1 is preferably 2 to 20 μm.
When the average particle diameter is 2 μm or more, the density per unit volume of the electrode tends to be high because the density of the active material layer is excessively high. Here, if the average particle size is small, the defect that the durability is low may be caused, but if the average particle size is 2 μm or more, such a defect hardly occurs. On the other hand, when the average particle diameter is 20 μm or less, it tends to be easily adapted to high-speed charge and discharge. The average particle size is more preferably 2 to 15 μm, and still more preferably 3 to 10 μm.

上記のような特徴を有する活性炭1は、例えば、以下に説明する原料及び処理方法を用いて得ることができる。
本実施形態では、活性炭1の原料として用いられる炭素源は、特に限定されるものではない。例えば、木材、木粉、ヤシ殻、パルプ製造時の副産物、バガス、廃糖蜜等の植物系原料;泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、石油蒸留残渣成分、石油ピッチ、コークス、コールタール等の化石系原料;フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、レゾルシノール樹脂、セルロイド、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の各種合成樹脂;ポリブチレン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン等の合成ゴム;その他の合成木材、合成パルプ等、及びこれらの炭化物が挙げられる。これらの原料の中でも、量産対応及びコストの観点から、ヤシ殻、木粉等の植物系原料、及びそれらの炭化物が好ましく、ヤシ殻炭化物が特に好ましい。
The activated carbon 1 having the characteristics as described above can be obtained, for example, using the raw material and the treatment method described below.
In the present embodiment, the carbon source used as the raw material of the activated carbon 1 is not particularly limited. For example, plant materials such as wood, wood flour, coconut husk, pulp by-products, bagasse, waste molasses, etc .; peat, lignite, lignite, bituminous coal, anthracite, petroleum distillation residue components, petroleum pitch, coke, coal tar, etc. Fossil materials; Various synthetic resins such as phenol resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, urea resin, urea resin, resorcinol resin, celluloid, epoxy resin, polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, etc .; polybutylene, polybutadiene, polychloroprene etc. And other synthetic wood, synthetic pulp and the like, and carbides thereof. Among these raw materials, from the viewpoint of mass production and cost, plant-based raw materials such as coconut husk and wood flour, and their carbides are preferable, and coconut husk carbide is particularly preferable.

これらの原料を活性炭1とするための炭化及び賦活の方式としては、例えば、固定床方式、移動床方式、流動床方式、スラリー方式、ロータリーキルン方式等の既知の方式を採用できる。
これらの原料の炭化方法としては、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、一酸化炭素、燃焼排ガス等の不活性ガス、又はこれらの不活性ガスを主成分とした他のガスとの混合ガスを使用して、400〜700℃(好ましくは450〜600℃)程度において、30分〜10時間程度に亘って焼成する方法が挙げられる。
As methods of carbonization and activation for making these raw materials into activated carbon 1, for example, known methods such as fixed bed method, moving bed method, fluidized bed method, slurry method, rotary kiln method can be adopted.
As carbonization methods of these raw materials, inert gases such as nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, xenon, neon, carbon monoxide, combustion exhaust gas, or other gases mainly composed of these inert gases There is a method of using a mixed gas and firing at about 400 to 700 ° C. (preferably 450 to 600 ° C.) for about 30 minutes to 10 hours.

上記炭化方法により得られた炭化物の賦活方法としては、水蒸気、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて焼成するガス賦活法が好ましく用いられる。これらのうち、賦活ガスとして、水蒸気又は二酸化炭素を使用する方法が好ましい。
この賦活方法では、賦活ガスを0.5〜3.0kg/h(好ましくは0.7〜2.0kg/h)の割合で供給しながら、上記炭化物を3〜12時間(好ましくは5〜11時間、更に好ましくは6〜10時間)掛けて800〜1,000℃まで昇温して賦活することが好ましい。
更に、上記炭化物の賦活処理に先立ち、予め上記炭化物を1次賦活してもよい。この1次賦活では、通常、炭素材料を水蒸気、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて、900℃未満の温度で焼成してガス賦活する方法が、好ましく採用できる。
上記炭化方法における焼成温度及び焼成時間と、上記賦活方法における賦活ガス供給量、昇温速度及び最高賦活温度とを適宜組み合わせることにより、本実施形態において使用できる、上記の特徴を有する活性炭1を製造することができる。
As an activation method of the carbide obtained by the above carbonization method, a gas activation method of firing using an activation gas such as water vapor, carbon dioxide, oxygen and the like is preferably used. Among these, the method of using steam or carbon dioxide as the activating gas is preferable.
In this activation method, while supplying the activation gas at a rate of 0.5 to 3.0 kg / h (preferably 0.7 to 2.0 kg / h), the above carbide is kept for 3 to 12 hours (preferably 5 to 11). Preferably, the temperature is raised to 800 ° C. to 1,000 ° C. for activation over a period of time, more preferably 6 to 10 hours.
Furthermore, prior to the activation treatment of the carbide, the carbide may be primary activated in advance. In this primary activation, a method in which a carbon material is fired at a temperature of less than 900 ° C. by using an activating gas such as water vapor, carbon dioxide, oxygen and the like can be preferably employed.
The activated carbon 1 having the above characteristics, which can be used in the present embodiment, is produced by appropriately combining the firing temperature and the firing time in the above carbonization method with the activation gas supply amount, the temperature raising rate and the maximum activation temperature in the above activation method. can do.

(2)活性炭2
活性炭2のメソ孔量V1は、蓄電素子に組み込んだときの出力特性を大きくする観点から、0.8cc/gより大きい値であることが好ましい。他方、V1は、蓄電素子の容量の低下を抑える観点から、2.5cc/g以下であることが好ましい。上記V1は、より好ましくは1.00cc/g以上2.0cc/g以下、更に好ましくは、1.2cc/g以上1.8cc/g以下である。
(2) Activated carbon 2
The amount of mesopores V1 of the activated carbon 2 is preferably a value larger than 0.8 cc / g from the viewpoint of increasing the output characteristics when incorporated into the storage element. On the other hand, V1 is preferably 2.5 cc / g or less from the viewpoint of suppressing a decrease in capacity of the storage element. The V1 is more preferably 1.00 cc / g or more and 2.0 cc / g or less, and further preferably 1.2 cc / g or more and 1.8 cc / g or less.

活性炭2のマイクロ孔量V2は、活性炭の比表面積を大きくし、容量を増加させるために、0.8cc/gより大きい値であることが好ましい。一方、V2は、活性炭の電極としての密度を増加させ、単位体積当たりの容量を増加させるという観点から、3.0cc/g以下であることが好ましい。V2は、より好ましくは1.0cc/g超2.5cc/g以下、更に好ましくは1.5cc/g以上2.5cc/g以下である。   The micropore amount V2 of the activated carbon 2 is preferably a value larger than 0.8 cc / g in order to increase the specific surface area of the activated carbon and to increase the capacity. On the other hand, V2 is preferably 3.0 cc / g or less from the viewpoint of increasing the density of activated carbon as an electrode and increasing the capacity per unit volume. V2 is more preferably 1.0 cc / g or more and 2.5 cc / g or less, and further preferably 1.5 cc / g or more and 2.5 cc / g or less.

上述したメソ孔量及びマイクロ孔量を有する活性炭2は、従来の電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ用として使用されていた活性炭よりもBET比表面積が高いものである。活性炭2のBET比表面積の具体的な値としては、2,300m/g以上4,000m/g以下であることが好ましい。BET比表面積の下限としては、3,000m/g以上であることがより好ましく、3,200m/g以上であることが更に好ましい。一方、BET比表面積の上限としては、3,800m/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が2,300m/g以上の場合には、良好なエネルギー密度が得られ易く、他方、BET比表面積が4,000m/g以下の場合には、電極の強度を保つためにバインダーを多量に入れる必要がないので、電極体積当たりの性能が高くなる。 The activated carbon 2 having the amount of mesopores and the amount of micropores described above has a BET specific surface area higher than that of the activated carbon used for conventional electric double layer capacitors or lithium ion capacitors. The specific value of the BET specific surface area of the activated carbon 2 is preferably 2,300 m 2 / g or more and 4,000 m 2 / g or less. The lower limit of the BET specific surface area is more preferably 3,000 m 2 / g or more, and still more preferably 3,200 m 2 / g or more. On the other hand, the upper limit of the BET specific surface area is more preferably 3,800 m 2 / g or less. When the BET specific surface area is 2300 m 2 / g or more, good energy density is easily obtained, while when the BET specific surface area is 4,000 m 2 / g or less, the strength of the electrode is maintained. The performance per electrode volume is increased since it is not necessary to incorporate a large amount of binder.

上記のような特徴を有する活性炭2は、例えば以下に説明するような原料及び処理方法を用いて得ることができる。
活性炭2の原料として用いられる炭素源としては、通常活性炭原料として用いられる炭素源であれば特に限定されるものではなく、例えば、木材、木粉、ヤシ殻等の植物系原料;石油ピッチ、コークス等の化石系原料;フェノール樹脂、フラン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、レゾルシノール樹脂等の各種合成樹脂等が挙げられる。これらの原料の中でも、フェノール樹脂及びフラン樹脂は、高比表面積の活性炭を作製するのに適しており、特に好ましい。
The activated carbon 2 having the characteristics as described above can be obtained, for example, using a raw material and a treatment method as described below.
The carbon source used as the raw material of the activated carbon 2 is not particularly limited as long as it is a carbon source generally used as the activated carbon raw material, for example, plant-based raw materials such as wood, wood flour, coconut shell; petroleum pitch, coke Etc .; various synthetic resins such as phenol resin, furan resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, urea resin, resorcinol resin and the like. Among these raw materials, phenolic resins and furan resins are particularly suitable for producing activated carbon having a high specific surface area.

これらの原料を炭化する方式又は賦活処理時の加熱方法としては、例えば、固定床方式、移動床方式、流動床方式、スラリー方式、ロータリーキルン方式等の公知の方式が挙げられる。加熱時の雰囲気は、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、又はこれらの不活性ガスを主成分として他のガスと混合した混合ガス等が用いられる。炭化温度は400℃以上700℃以下(下限について、好ましくは450℃以上、更に好ましくは500℃以上。上限について、好ましくは650℃以下)程度で、0.5〜10時間程度にわたって焼成することが好ましい。   Examples of a method of carbonizing the raw materials or a heating method at the time of activation treatment include known methods such as a fixed bed method, a moving bed method, a fluidized bed method, a slurry method, and a rotary kiln method. As an atmosphere at the time of heating, an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, helium, argon or the like, or a mixed gas containing such an inert gas as a main component and mixed with another gas is used. The carbonization temperature is about 400 ° C. to 700 ° C. (the lower limit is preferably 450 ° C. or more, more preferably 500 ° C. or more. The upper limit is preferably 650 ° C.), and baking may be performed for about 0.5 to 10 hours. preferable.

上記炭化処理後の炭化物の賦活方法としては、炭化物を、水蒸気、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて焼成するガス賦活法;及び炭化物をアルカリ化合物と混合した後に加熱処理を行う、アルカリ賦活法がある。これらのうち、高比表面積の活性炭を作製するにはアルカリ賦活法が好ましい。
この賦活方法では、炭化物とKOH、NaOH等のアルカリ化合物との質量比が1:1以上(アルカリ化合物の量が、炭化物の量と同じかこれよりも多い量)となるように混合した後に、不活性ガス雰囲気下で600℃以上900℃以下(好ましくは650℃以上850℃以下)の範囲において、0.5〜5時間にわたって加熱を行い、その後アルカリ化合物を酸及び水により洗浄除去し、更に乾燥を行う。
As a method of activating carbides after the above carbonization treatment, a gas activation method in which carbides are fired using an activating gas such as water vapor, carbon dioxide, oxygen, etc .; and heat treatment is performed after mixing carbides with an alkali compound, alkali activation There is a law. Among these, in order to produce activated carbon having a high specific surface area, an alkali activation method is preferable.
In this activation method, after mixing so that the mass ratio of the carbide and the alkali compound such as KOH or NaOH is 1: 1 or more (the amount of the alkali compound is equal to or larger than the amount of the carbide), Heating is carried out in an inert gas atmosphere in a range of 600 ° C. to 900 ° C. (preferably 650 ° C. to 850 ° C.) for 0.5 to 5 hours, and then the alkali compound is washed away with acid and water, and further Do the drying.

炭化物とアルカリ化合物とを混合するときに、アルカリ化合物の割合が増えるほどメソ孔量が増えるが、質量比1:3.5付近を境に、急激に孔量が増える傾向がある。したがって、炭化物とアルカリ化合物との質量比は、1:3よりもアルカリ化合物が多い比とすることが好ましく、1:5.5以下であることが好ましい。この質量比は、アルカリ化合物が増えるほど孔量が大きくなるが、その後の洗浄等の処理効率を考慮すると、上記範囲であることが好ましい。
マイクロ孔量を大きくし、メソ孔量を大きくしないためには、賦活する際に炭化物の量を多めにしてアルカリ化合物と混合するとよい。マイクロ孔量及びメソ孔量の双方を大きくするためには、アルカリ化合物の量を多めに使用するとよい。また、主としてメソ孔量を大きくするためには、アルカリ賦活処理を行った後に、水蒸気賦活を更に行うことが好ましい。
活性炭2の平均粒子径は、2μm以上20μm以下であることが好ましく、より好ましくは3μm以上10μm以下である。
When the carbide and the alkali compound are mixed, the amount of mesopores increases as the ratio of the alkali compound increases, but the amount of pores tends to increase rapidly at a mass ratio of about 1: 3.5. Therefore, the mass ratio of the carbide to the alkali compound is preferably a ratio in which the amount of the alkali compound is more than 1: 3, and it is preferable that the mass ratio is 1: 5.5 or less. This mass ratio increases in the amount of pores as the amount of the alkali compound increases, but is preferably in the above range in consideration of the processing efficiency of subsequent washing and the like.
In order to increase the amount of micropores and not to increase the amount of mesopores, it is preferable to increase the amount of carbide and mix with the alkali compound when activating. In order to increase both the amount of micropores and the amount of mesopores, it is preferable to use more alkali compound. Moreover, in order to mainly increase the amount of mesopores, it is preferable to further perform steam activation after the alkali activation treatment.
The average particle diameter of the activated carbon 2 is preferably 2 μm or more and 20 μm or less, more preferably 3 μm or more and 10 μm or less.

(3)活性炭の使用態様
活性炭1及び2は、それぞれ、1種の活性炭から成るものであってもよいし、2種以上の活性炭の混合物であって、上記した各々の特性値を混合物全体として示すものであってもよい。
上記の活性炭1及び2は、これらのうちのいずれか一方を選択して使用してもよいし、両者を混合して使用してもよい。
(3) Use Mode of Activated Carbon The activated carbons 1 and 2 may each be composed of one kind of activated carbon, or a mixture of two or more kinds of activated carbon, and each characteristic value described above is a mixture as a whole It may be shown.
The above activated carbons 1 and 2 may be used by selecting any one of them, or may be used by mixing both.

−活性炭以外の正極活物質−
正極活物質は、活性炭1及び2のみから成っていてもよいし、活性炭1及び2と、これら以外の正極活物質(例えば、上特定のV及び/若しくはVを有さない活性炭、又は活性炭以外の炭素材料、炭素材料以外の正極活物質)を含んでもよい。例示の態様において、活性炭1及び2の合計含有量が、それぞれ、全正極活物質の50質量%より多い量であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上である。活性炭1及び2の合計の含有率は、全正極活物質の100質量%であることができる。しかしながら、他の材料、例えばリチウム遷移金属酸化物との併用による効果を良好に得る観点から、活性炭1及び2の合計の含有率は、例えば90質量%以下であることが好ましい。
-Positive electrode active material other than activated carbon-
The positive electrode active material may be composed only of activated carbons 1 and 2 or active carbons 1 and 2 and other positive electrode active materials (for example, activated carbon not having V 1 and / or V 2 specified above, or Carbon materials other than activated carbon and positive electrode active materials other than carbon materials may be included. In the illustrated embodiment, the total content of the activated carbons 1 and 2 is preferably more than 50% by mass, more preferably 70% by mass or more, of the total positive electrode active material. The total content of activated carbons 1 and 2 can be 100% by mass of the entire positive electrode active material. However, the content of the total of activated carbons 1 and 2 is preferably, for example, 90% by mass or less, from the viewpoint of obtaining the effect by combined use with other materials, for example, lithium transition metal oxide.

本実施形態において正極活物質として用いられる、活性炭以外の炭素材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、導電性高分子、又は多孔性の炭素材料を使用することが好ましい。   As carbon materials other than activated carbon used as a positive electrode active material in the present embodiment, for example, carbon nanotubes, conductive polymers, or porous carbon materials are preferably used.

本実施形態において正極活物質として用いられる、炭素材料以外の正極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な、遷移金属酸化物が挙げられる。
この遷移金属酸化物には、特に制限はないが、層状構造、オリビン構造、及びスピネル構造から選ばれる構造を有する遷移金属酸化物であることが好ましい。
本実施形態では、正極前駆体に、正極活物質とは異なるアルカリ金属化合物が含まれていれば、後述のリチウムドープにて、アルカリ金属化合物がリチウムイオンのドーパント源となり、負極にプレドープができる。そのため、遷移金属化合物に予めリチウムイオンが含まれていなくても、リチウムドープ工程後には非水系リチウム蓄電素子として電気化学的な充放電をすることができる。しかしながら本実施形態における遷移金属酸化物としては、リチウム元素と、遷移金属元素とを有する酸化物が好ましい。この場合の遷移金属元素としては、例えば、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、バナジウム、及びクロムから成る群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
Examples of the positive electrode active material other than the carbon material used as the positive electrode active material in the present embodiment include, for example, transition metal oxides capable of inserting and extracting lithium ions.
The transition metal oxide is not particularly limited, but is preferably a transition metal oxide having a structure selected from a layered structure, an olivine structure, and a spinel structure.
In the present embodiment, if the positive electrode precursor contains an alkali metal compound different from the positive electrode active material, the alkali metal compound becomes a lithium ion dopant source by lithium doping described later, and the negative electrode can be pre-doped. Therefore, even if the transition metal compound does not contain lithium ions in advance, electrochemical charging and discharging can be performed as a non-aqueous lithium storage element after the lithium doping process. However, as the transition metal oxide in the present embodiment, an oxide having a lithium element and a transition metal element is preferable. Examples of the transition metal element in this case include at least one selected from the group consisting of cobalt, nickel, manganese, iron, vanadium, and chromium.

本実施形態における好ましい遷移金属酸化物として、具体的には、例えば、LiCoO、LiNiO、LiNi(1−y)(MはCo、Mn、Al、Fe、Mg、及びTiから成る群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、yは0.2<y<0.97を満たす。)、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiMnO、α−LiFeO、LiVO、LiCrO、LiFePO、LiMnPO、Li(PO、LiMn、LiMn(2−y)(MはCo、Mn、Al、Fe、Mg、及びTiから成る群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、yは0.2<y<0.97を満たす。)、LiNiCoAl(1−a−b)(a及びbは0.2<a<0.97、0.2<b<0.97を満たす。)、LiNiCoMn(1−c−d)(c及びdは0.2<c<0.97、0.2<d<0.97を満たす。)等が挙げられる。
上記において、xは0≦x≦1を満たし、zは0≦z≦3を満たす。
As preferable transition metal oxides in the present embodiment, specifically, for example, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Ni y M (1-y) O 2 (M is Co, Mn, Al, Fe) At least one element selected from the group consisting of Mg, and Ti, y satisfies 0.2 <y <0.97), Li x Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , Li x MnO 2 , α-Li x FeO 2 , Li x VO 2 , Li x CrO 2 , Li x FePO 4 , Li x MnPO 4 , Li z V 2 (PO 4 ) 3 , Li x Mn 2 O 4 , Li x M y Mn (2-y) O 4 (M is at least one element selected from the group consisting of Co, Mn, Al, Fe, Mg, and Ti, and y is 0.2 <y < satisfy 0.97.), Li x Ni Co b Al (1-a- b) O 2 (a and b satisfies 0.2 <a <0.97,0.2 <b < 0.97.), Li x Ni c Co d Mn (1 -c-d) O 2 (c and d satisfy 0.2 <c <0.97,0.2 <d < 0.97.) and the like.
In the above, x satisfies 0 ≦ x ≦ 1, and z satisfies 0 ≦ z ≦ 3.

(アルカリ金属化合物)
本実施形態における正極活物質層に好ましく含有されるアルカリ金属化合物としては、後述のリチウムドープ工程において正極で分解し、リチウムイオンを放出することが可能であるという観点から、リチウム化合物であることが好ましく、具体的には例えば、炭酸リチウム、酸化リチウム、水酸化リチウム、フッ化リチウム、塩化リチウム、シュウ化リチウム、ヨウ化リチウム、窒化リチウム、シュウ酸リチウム、酢酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、及び炭酸セシウムから成る群から選択される1種以上が好適に用いられる。中でも、炭酸リチウム、酸化リチウム、及び水酸化リチウムから成る群から選択される1種以上がより好ましく、空気中での取り扱いが可能であり、かつ吸湿性が低いという観点から、炭酸リチウムが更に好ましい。
このようなアルカリ金属化合物は、電圧の印加によって分解し、負極へのリチウムドープのドーパント源として機能するとともに、正極活物質層において空孔を形成するから、電解液の保持性に優れ、イオン伝導性に優れる正極を形成することができる。
(Alkali metal compound)
The alkali metal compound preferably contained in the positive electrode active material layer in the present embodiment is a lithium compound from the viewpoint of being able to be decomposed at the positive electrode in the lithium doping step described later to release lithium ions. Specifically, for example, lithium carbonate, lithium oxide, lithium hydroxide, lithium fluoride, lithium chloride, lithium oxalate, lithium iodide, lithium iodide, lithium nitride, lithium oxalate, lithium acetate, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, carbonate One or more selected from the group consisting of rubidium and cesium carbonate are preferably used. Among them, one or more selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium oxide and lithium hydroxide is more preferable, and lithium carbonate is more preferable from the viewpoint of handling in air and low hygroscopicity. .
Such an alkali metal compound is decomposed by the application of a voltage and functions as a lithium-doped dopant source to the negative electrode, and also forms pores in the positive electrode active material layer, so it has excellent electrolyte retention and ion conductivity. It is possible to form a positive electrode excellent in the properties.

(1)正極前駆体中のアルカリ金属化合物
本実施形態の正極前駆体における正極集電体上に形成された正極活物質層には、正極活物質以外のアルカリ金属化合物が含有されることが好ましい。アルカリ金属化合物は、正極前駆体の正極活物質層中にいかなる態様で含まれていてもよい。例えば、アルカリ金属化合物は、正極集電体と正極活物質層との間に存在してもよく、正極活物質層の表面上に存在してもよいし、正極活物質層の内部に存在していてもよい。アルカリ金属化合物は、正極前駆体の正極集電体上に形成された正極活物質層の内部に含有されることが好ましい。
(1) Alkali Metal Compound in Positive Electrode Precursor The positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector in the positive electrode precursor of the present embodiment preferably contains an alkali metal compound other than the positive electrode active material. . The alkali metal compound may be contained in any manner in the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor. For example, the alkali metal compound may be present between the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer, may be present on the surface of the positive electrode active material layer, or is present inside the positive electrode active material layer. It may be The alkali metal compound is preferably contained in the inside of the positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector of the positive electrode precursor.

アルカリ金属化合物は、粒子状であることが好ましい。正極前駆体中に含有されるアルカリ金属化合物の平均粒子径は、0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。この平均粒子径の上限としては、50μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることが更に好ましく、10μm以下であることが最も好ましい。他方、この平均粒子径の下限としては、0.1μm超であることがより好ましく、0.5μm以上であることが更に好ましい。アルカリ金属化合物の平均粒子径が0.1μm以上であれば、正極において、アルカリ金属化合物の分解反応後に残る空孔が電解液を保持するのに十分な容積を有することとなるため、高負荷充放電特性が向上する。アルカリ金属化合物の平均粒子径が100μm以下であれば、アルカリ金属化合物の表面積が過度に小さくはならないから、該アルカリ金属化合物の分解反応の速度を確保することができる。   The alkali metal compound is preferably in the form of particles. The average particle size of the alkali metal compound contained in the positive electrode precursor is preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less. The upper limit of the average particle size is more preferably 50 μm or less, still more preferably 20 μm or less, and most preferably 10 μm or less. On the other hand, the lower limit of the average particle size is more preferably 0.1 μm or more, still more preferably 0.5 μm or more. If the average particle size of the alkali metal compound is 0.1 μm or more, the pores remaining after the decomposition reaction of the alkali metal compound have a volume sufficient to hold the electrolytic solution at the positive electrode, so high load charging Discharge characteristics are improved. If the average particle size of the alkali metal compound is 100 μm or less, the surface area of the alkali metal compound does not become excessively small, so that the rate of decomposition reaction of the alkali metal compound can be secured.

正極前駆体が含有する、正極活物質以外のアルカリ金属化合物は、正極における正極活物質層の全質量を基準として、1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、2.5質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。アルカリ金属化合物量が1質量%以上であると、後述のリチウムドープ工程において、十分な量のリチウムイオンを負極にドープすることができる。アルカリ金属化合物量が50質量%以下であると、負極へのリチウムイオンのドープ量が過度に多量になることが抑制されるとともに、アルカリ金属化合物の分解反応後に残る空孔の容積が過度に大きくならないため、正極活物質層の強度を維持することができる。   The alkali metal compound other than the positive electrode active material contained in the positive electrode precursor is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less based on the total mass of the positive electrode active material layer in the positive electrode, and is 2.5% by mass or more It is more preferable that it is 25 mass% or less. When the amount of the alkali metal compound is 1% by mass or more, a sufficient amount of lithium ions can be doped to the negative electrode in a lithium doping step described later. When the amount of the alkali metal compound is 50% by mass or less, the lithium ion doping amount to the negative electrode is suppressed from being excessively large, and the volume of the pores remaining after the decomposition reaction of the alkali metal compound is excessively large. Therefore, the strength of the positive electrode active material layer can be maintained.

(2)正極のアルカリ金属化合物
本実施形態の正極における正極集電体上に形成された正極活物質層には、正極活物質以外のアルカリ金属化合物が含有されることが好ましい。
正極が含有する、正極活物質以外のアルカリ金属化合物の平均粒子径をXとし、正極活物質の平均粒子径をYとするとき、0.1μm≦X≦10μmであり、2μm≦Y≦20μmであり、かつX<Yであることが好ましい。Xは、更に好ましくは、0.5μm≦X≦5μmである。Xが0.1μm以上の場合、高負荷充放電サイクルで生成するフッ素イオンを吸着することにより、高負荷充放電サイクル特性が向上する。Xが10μm以下の場合、高負荷充放電サイクルで生成するフッ素イオンとの反応面積が増加するため、フッ素イオンの吸着を効率良く行うことができる。Yが2μm以上の場合、正極活物質間の電子伝導性を確保できる。Yが20μm以下の場合、電解質イオンとの反応面積が増加するために高い出力特性を発現できる。X<Yである場合、正極活物質間に生じる隙間にアルカリ金属化合物が充填されるため、正極活物質間の電子伝導性を確保しつつ、エネルギー密度を高めることができる。
(2) Alkali metal compound of positive electrode It is preferable that the positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector in the positive electrode of the present embodiment contains an alkali metal compound other than the positive electrode active material.
Assuming that the average particle diameter of an alkali metal compound other than the positive electrode active material contained in the positive electrode is X 1 and the average particle diameter of the positive electrode active material is Y 1 , 0.1 μm ≦ X 1 ≦ 10 μm, 2 μm ≦ Y It is preferable that 1 ≦ 20 μm and X 1 <Y 1 . More preferably, X 1 is 0.5 μm ≦ X 1 ≦ 5 μm. When X 1 is 0.1 μm or more, high load charge / discharge cycle characteristics are improved by adsorbing fluorine ions generated in the high load charge / discharge cycle. When X 1 is 10 μm or less, the reaction area with the fluorine ions generated in the high load charge-discharge cycle is increased, so that the fluorine ions can be adsorbed efficiently. When Y 1 is 2 μm or more, electron conductivity between positive electrode active materials can be secured. When Y 1 is 20 μm or less, high output characteristics can be exhibited because the reaction area with electrolyte ions increases. In the case of X 1 <Y 1 , since the alkali metal compound is filled in the gaps formed between the positive electrode active materials, the energy density can be increased while securing the electron conductivity between the positive electrode active materials.

正極が含有する、正極活物質以外のアルカリ金属化合物は、正極における正極活物質層の全質量を基準として、1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、2.5質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。アルカリ金属化合物量が1質量%以上であると、高温環境下における正極上での電解液溶媒の分解反応を炭酸リチウムが抑制するため、高温耐久性が向上し、2.5質量%以上であると、その効果が顕著になる。また、アルカリ金属化合物量が50質量%以下であると、正極活物質間の電子伝導性がアルカリ金属化合物により阻害されることが比較的小さいため、高い入出力特性を示し、25質量%以下であると、高入出力特性が顕著になる。   The alkali metal compound other than the positive electrode active material contained in the positive electrode is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, based on the total mass of the positive electrode active material layer in the positive electrode, and is 2.5% by mass or more and 25% by mass. It is more preferable that the content is less than%. When the amount of the alkali metal compound is 1% by mass or more, lithium carbonate suppresses the decomposition reaction of the electrolyte solvent on the positive electrode in a high temperature environment, so the high temperature durability is improved, and is 2.5% by mass or more And, the effect becomes remarkable. Further, when the amount of the alkali metal compound is 50% by mass or less, the electron conductivity between the positive electrode active materials is relatively small to be inhibited by the alkali metal compound, so high input / output characteristics are exhibited. If there is, high input / output characteristics become noticeable.

−正極又は正極前駆体中のアルカリ金属化合物の分析方法−
(1)定性分析
正極活物質層中に含まれるアルカリ金属化合物の同定方法は特に限定されない。例えば、SEM−EDX(走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分析)、顕微ラマン分析、XPS、固体Li−NMR、XRD(X線回折)、TOF−SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析)、AES(オージェ電子分光)、TPD/MS(加熱発生ガス質量分析)、DSC(示差走査熱量分析)等から選択される1種以上の分析手法を用いることにより、アルカリ金属化合物を同定することもできる。
-Analysis method of alkali metal compound in positive electrode or positive electrode precursor-
(1) Qualitative analysis The identification method of the alkali metal compound contained in a positive electrode active material layer is not specifically limited. For example, SEM-EDX (scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis), microscopic Raman analysis, XPS, solid 7 Li-NMR, XRD (X-ray diffraction), TOF-SIMS (time-of-flight secondary ion mass spectrometry) Identification of alkali metal compounds by using one or more analysis methods selected from:), AES (Auger electron spectroscopy), TPD / MS (heating generated gas mass spectrometry), DSC (differential scanning calorimetry), etc. You can also.

(2)定量分析
正極又は正極前駆体に含まれるアルカリ金属化合物の定量方法を以下に記載する。
正極又は正極前駆体を有機溶媒で洗浄し、その後蒸留水で洗浄し、蒸留水での洗浄前後の正極又は正極前駆体の質量変化からアルカリ金属化合物を定量することができる。
洗浄のための有機溶媒としては、正極表面に堆積した非水系電解液の分解物を除去できればよく、特に限定されないが、アルカリ金属化合物の溶解度が2質量%以下である有機溶媒を用いれば、アルカリ金属化合物の溶出が抑制されるため好ましい。洗浄のための有機溶媒としては、例えば、メタノール、アセトン等の極性溶媒が好適に用いられる。
(2) Quantitative Analysis The method for quantifying the alkali metal compound contained in the positive electrode or positive electrode precursor is described below.
The positive electrode or positive electrode precursor is washed with an organic solvent and then washed with distilled water, and the alkali metal compound can be quantified from the mass change of the positive electrode or positive electrode precursor before and after washing with distilled water.
The organic solvent for cleaning is not particularly limited as long as the decomposition product of the non-aqueous electrolytic solution deposited on the positive electrode surface can be removed, and an alkali metal compound having a solubility of 2% by mass or less is used. It is preferable because elution of the metal compound is suppressed. As an organic solvent for washing | cleaning, polar solvents, such as methanol and acetone, are used suitably, for example.

(正極活物質層の任意成分)
本実施形態における正極活物質層は、必要に応じて、正極活物質及びアルカリ金属化合物の他に、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
これらの導電性フィラー、結着剤、及び分散安定剤については、負極活物質層における任意成分としての導電性フィラー、結着剤、及び分散安定剤として上記に説明した内容を、「負極」を「正極」と読み替えたうえで適宜援用してよい。
(Optional component of positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer in the present embodiment may optionally contain, in addition to the positive electrode active material and the alkali metal compound, optional components such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer.
About these conductive fillers, a binder, and a dispersion stabilizer, the content demonstrated above as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer as an arbitrary component in a negative electrode active material layer is referred After replacing with "positive electrode", you may use suitably.

(正極活物質層の好ましい態様)
本実施形態における正極活物質層の目付は、正極集電体の片面当たり20g/m以上180g/m以下であることが好ましく、より好ましくは片面当たり25g/m以上120g/m以下であり、更に好ましくは30g/m以上80g/m以下である。この目付が20g/m以上であれば、十分な充放電容量を発現することができる。他方、この目付が180g/m以下であれば、正極内のイオン拡散抵抗を低く維持することができる。そのため、十分な出力特性が得られるとともに、セル体積を縮小することができ、したがって得られる蓄電素子のエネルギー密度を高めることができる。
(Preferred embodiment of positive electrode active material layer)
Basis weight of the positive electrode active material layer in this embodiment is preferably a cathode current collector is 180 g / m 2 or less per side 20 g / m 2 or more, more preferably per surface 25 g / m 2 or more 120 g / m 2 or less And more preferably 30 g / m 2 or more and 80 g / m 2 or less. If this fabric weight is 20 g / m < 2 > or more, sufficient charging / discharging capacity can be expressed. On the other hand, if this fabric weight is 180 g / m < 2 > or less, the ion diffusion resistance in a positive electrode can be maintained low. Therefore, sufficient output characteristics can be obtained, and the cell volume can be reduced, so that the energy density of the obtained storage element can be increased.

正極活物質層の厚さは、正極集電体の片面当たり20μm以上200μm以下であることが好ましく、より好ましくは片面当たり25μm以上100μm以下であり、更に好ましくは30μm以上80μm以下である。この厚さが20μm以上であれば、十分な充放電容量を発現することができる。他方、この厚さが200μm以下であれば、正極内のイオン拡散抵抗を低く維持することができる。そのため、十分な出力特性が得られるとともに、セル体積を縮小することができ、したがって得られる蓄電素子のエネルギー密度を高めることができる。なお、集電体が貫通孔又は凹凸を有する場合における正極活物質層の厚さとは、集電体の貫通孔又は凹凸を有していない部分における正極活物質層の、片面当たりの厚さの平均値をいう。   The thickness of the positive electrode active material layer is preferably 20 μm to 200 μm per side of the positive electrode current collector, more preferably 25 μm to 100 μm per side, and still more preferably 30 μm to 80 μm. If this thickness is 20 μm or more, sufficient charge and discharge capacity can be exhibited. On the other hand, if this thickness is 200 μm or less, the ion diffusion resistance in the positive electrode can be maintained low. Therefore, sufficient output characteristics can be obtained, and the cell volume can be reduced, so that the energy density of the obtained storage element can be increased. The thickness of the positive electrode active material layer in the case where the current collector has through holes or irregularities is the thickness per surface of the positive electrode active material layer in a portion having no through holes or irregularities in the current collector. Average value.

後述のリチウムドープ工程後の正極における正極活物質層の嵩密度は、0.25g/cm以上であることが好ましく、より好ましくは0.30g/cm以上1.3g/cm以下の範囲である。正極活物質層の嵩密度が0.25g/cm以上であれば、高いエネルギー密度を発現でき、蓄電素子の小型化を達成できる。他方、この嵩密度が1.3g/cm以下であれば、正極活物質層内の空孔における非水系電解液の拡散が十分となり、高い出力特性が得られる。 The bulk density of the positive electrode active material layer in the positive electrode after the later-described lithium doping step is preferably 0.25 g / cm 3 or more, more preferably in the range of 0.30 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3 or less It is. If the bulk density of the positive electrode active material layer is 0.25 g / cm 3 or more, high energy density can be exhibited, and downsizing of the storage element can be achieved. On the other hand, when the bulk density is 1.3 g / cm 3 or less, the diffusion of the non-aqueous electrolytic solution in the pores in the positive electrode active material layer is sufficient, and high output characteristics can be obtained.

本実施形における正極活物質層の、正極集電体単位面積当たりのBET比表面積は0.2m/cm以上10m/cm以下であることが好ましい。このBET比表面積が0.2m/cm以上であれば、アニオンの吸着脱離がしやすいため低抵抗な蓄電素子になり、10m/cm以下であれば、酸化反応場が少ないため、高電圧時の分解ガスの発生を抑制できる。 The BET specific surface area per unit area of the positive electrode current collector of the positive electrode active material layer in the present embodiment is preferably 0.2 m 2 / cm 2 or more and 10 m 2 / cm 2 or less. When the BET specific surface area is 0.2 m 2 / cm 2 or more, anions are easily adsorbed and desorbed, which results in a low resistance storage element. When the BET specific surface area is 10 m 2 / cm 2 or less, the oxidation reaction site is small. The generation of decomposition gas at high voltage can be suppressed.

[正極の製造]
本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子における正極は、正極活物質とアルカリ金属化合物とを含む正極活物質層を有する正極前駆体が、リチウムドープ工程を経て、アルカリ金属化合物を負極に対するリチウムイオンのプレドープ源として利用した後に形成される。したがって以下では先ず「正極前駆体」の製造について説明する。
[Manufacture of positive electrode]
The positive electrode in the non-aqueous lithium-type energy storage device of the present embodiment is a positive electrode precursor having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and an alkali metal compound passes through a lithium doping process to obtain an alkali metal compound as a lithium ion to the negative electrode. It forms after utilizing as a pre dope source. Therefore, first, the production of the "positive electrode precursor" will be described below.

(正極前駆体の製造)
正極前駆体は、正極集電体の片面上又は両面上に正極活物質層が設けられて成る。正極前駆体における正極活物質層は、上述のとおり、正極活物質とアルカリ金属化合物とを含む。典型的な態様において、正極活物質層は正極集電体に固着している。
本実施形態において、非水系リチウム型蓄電素子の正極となる正極前駆体は、既知のリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等における電極の製造技術によって製造することが可能である。例えば、正極活物質及びアルカリ金属化合物、並びに必要に応じて使用されるその他の任意成分を、水又は有機溶剤中に分散又は溶解してスラリー状の塗工液を調製し、この塗工液を正極集電体上の片面又は両面に塗工して塗膜を形成し、これを乾燥することにより正極前駆体を得ることができる。更に、得られた正極前駆体にプレスを施して、正極活物質層の厚さ若しくは嵩密度、又はこれらの双方を調整してもよい。代替的には、溶剤を使用せずに、正極活物質及びアルカリ金属化合物、並びに必要に応じて使用されるその他の任意成分を乾式で混合し、得られた混合物をプレス成型した後、導電性接着剤を用いて正極集電体に貼り付ける方法も可能である。
以下、塗工液を用いる正極前駆体の製造方法について説明する。
(Production of positive electrode precursor)
The positive electrode precursor comprises a positive electrode active material layer provided on one side or both sides of a positive electrode current collector. As described above, the positive electrode active material layer in the positive electrode precursor contains the positive electrode active material and the alkali metal compound. In a typical embodiment, the positive electrode active material layer is fixed to the positive electrode current collector.
In the present embodiment, the positive electrode precursor to be the positive electrode of the non-aqueous lithium-type storage element can be manufactured by a known manufacturing technique of an electrode in a lithium ion battery, an electric double layer capacitor or the like. For example, a positive electrode active material, an alkali metal compound, and other optional components used as needed are dispersed or dissolved in water or an organic solvent to prepare a slurry-like coating liquid, and this coating liquid is The positive electrode precursor can be obtained by coating on one side or both sides of the positive electrode current collector to form a coating, and drying it. Furthermore, the obtained positive electrode precursor may be pressed to adjust the thickness or bulk density of the positive electrode active material layer, or both of them. Alternatively, without using a solvent, the positive electrode active material and the alkali metal compound, and other optional components used as required, are dry mixed, and the resulting mixture is pressed and then conductive. It is also possible to use an adhesive to attach to the positive electrode current collector.
Hereinafter, the manufacturing method of the positive electrode precursor using a coating liquid is demonstrated.

(塗工液)
正極前駆体の塗工液は、正極活物質及びアルカリ金属化合物を含み、更に結着剤、分散剤等の任意添加成分を含んでいてもよい。
塗工液の調製は、例えば、正極活物質及びアルカリ金属化合物を含む全部の材料をドライブレンドし、次いで水若しくは有機溶媒を加えて調製してもよいし;
正極活物質及びアルカリ金属化合物のうちの少なくとも一方を含む材料の一部をドライブレンドして水若しくは有機溶媒を加えた後、結着剤、分散安定剤等を含む残りの材料が溶解又は分散した溶液又はスラリーを追加して調製してもよいし;又は、
水若しくは有機溶媒に結着剤、分散安定剤等が溶解又は分散した溶液又はスラリー中に、正極活物質及びアルカリ金属化合物のうちの少なくとも一方を含む残りの材料を追加して調製してもよい。
(Coating solution)
The coating liquid of the positive electrode precursor contains a positive electrode active material and an alkali metal compound, and may further contain optional addition components such as a binder and a dispersant.
The preparation of the coating solution may be prepared, for example, by dry blending all materials including the positive electrode active material and the alkali metal compound, and then adding water or an organic solvent;
After dry blending a part of the material containing at least one of the positive electrode active material and the alkali metal compound and adding water or an organic solvent, the remaining material containing a binder, a dispersion stabilizer, etc. was dissolved or dispersed. The solution or slurry may be additionally prepared; or,
In the solution or slurry in which the binder, the dispersion stabilizer and the like are dissolved or dispersed in water or an organic solvent, the remaining material including at least one of the positive electrode active material and the alkali metal compound may be additionally prepared. .

上記において、ドライブレンドする際には、例えば、正極活物質及びアルカリ金属化合物、並びに必要に応じて導電性フィラーを予備混合して、導電性の低いアルカリ金属化合物に導電性フィラーをコーティングさせる予備混合をしてもよい。これにより、後述のリチウムドープ工程において、正極前駆体においてアルカリ金属化合物が分解し易くなる。このドライブレンドには、例えばボールミル等を使用することができる。
塗工液の溶媒に水を使用する場合には、アルカリ金属化合物を加えることによって塗工液がアルカリ性になることがある。そのような場合には、必要に応じて塗工液にpH調整剤を添加してもよい。
塗工液の調製は、負極の塗工液と同様にして行うことができる。
In the above, in the dry blending, for example, the positive electrode active material and the alkali metal compound, and, if necessary, the conductive filler are premixed to make the low conductivity alkali metal compound coated with the conductive filler. You may Thereby, the alkali metal compound is easily decomposed in the positive electrode precursor in the lithium doping step described later. For example, a ball mill etc. can be used for this dry blending.
When water is used as a solvent for the coating solution, the coating solution may be made alkaline by the addition of an alkali metal compound. In such a case, a pH adjuster may be added to the coating liquid as necessary.
The preparation of the coating solution can be carried out in the same manner as the coating solution for the negative electrode.

塗工液の分散度は、粒ゲージで測定した粒度が0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。分散度の上限としては、より好ましくは粒度が80μm以下、更に好ましくは粒度が50μm以下である。粒度が0.1μm未満では、正極活物質を含む各種材料粉末の仕込み時の粒子径以下のサイズとなり、塗工液の調製時に材料を破砕する必要が生じ、好ましくない。また、粒度が100μm以下であれば、塗工液吐出時の詰まり、塗膜のスジ発生等がなく、安定に塗工ができる。   As for the degree of dispersion of the coating liquid, it is preferable that the particle size measured by the particle gauge be 0.1 μm or more and 100 μm or less. As the upper limit of the degree of dispersion, the particle size is more preferably 80 μm or less, still more preferably 50 μm or less. If the particle size is less than 0.1 μm, the particle size is smaller than the particle size at the time of preparation of various material powders including the positive electrode active material, and it is not preferable because the material needs to be crushed at the time of preparation of the coating liquid. In addition, when the particle size is 100 μm or less, the coating can be stably performed without clogging at the time of discharging the coating liquid, generation of streaks of the coating film, and the like.

正極前駆体の塗工液の粘度(ηb)、TI値、塗工方法、塗膜の乾燥方法、及び任意的に行わるプレスについては、負極活物質層の形成と同様であってよい。   The viscosity (ηb) of the coating liquid of the positive electrode precursor, the TI value, the coating method, the method of drying the coating film, and the press optionally performed may be similar to the formation of the negative electrode active material layer.

[正極活物質層表面のXPS分析]
本実施形態に係る正極活物質層は、正極活物質層表面のX線光電子分光測定(XPS)により得られる、元素濃度比S164eV/Cは、0.001以上0.05以下である。この値は、0.004以上0.01以下であることが好ましい。
164eV/Cが0.001以上であれば、非水系電解液の添加剤に由来する正極被膜が十分であるため、高電圧、高温保存時の電解液溶媒の分解ガスの生成が抑制される。S164eV/Cが0.05以下であれば、得られる蓄電素子の初期の抵抗を低く維持することができ、また、高電圧、高温保存時の抵抗増加も抑制できる。
[XPS analysis of surface of positive electrode active material layer]
In the positive electrode active material layer according to the present embodiment, the element concentration ratio S 164 eV / C obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the surface of the positive electrode active material layer is 0.001 or more and 0.05 or less. This value is preferably 0.004 or more and 0.01 or less.
If S 164 eV / C is 0.001 or more, the positive electrode film derived from the additive of the non-aqueous electrolytic solution is sufficient, so that generation of decomposition gas of electrolytic solution solvent at high voltage and high temperature storage is suppressed . When the S 164 eV / C is 0.05 or less, the initial resistance of the obtained storage element can be maintained low, and the increase in resistance at high voltage and high temperature storage can also be suppressed.

本実施形態の正極活物質層の表面が、XPSにおいて示す上記のピークは、正極活物質層の表面にC−S−C構造を有する化合物が作用して生じる被膜に起因すると考えられる。
本実施形態における正極活物質層の表面に、XPS測定の際に上記のピークを発現させるための方法としては、例えば、
正極活物質層にC−S−C構造を有する化合物を混合する方法、
正極活物質層にC−S−C構造を有する化合物を吸着させる方法、
正極活物質層にC−S−C構造を有する化合物を電気化学的に析出させる方法
等が挙げられる。
中でも、非水系電解液中にC−S−C構造を有する特定の化合物を含有させておき、本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子を製造する工程における分解反応を利用して、正極活物質層表面に上記の化合物の分解物を含む被膜を堆積させる方法が好ましい。特に、後述の正極前駆体中のアルカリ金属化合物を高電位で酸化分解させる工程を経て上記被膜を堆積させる方法は、低温環境下でも高い入出力特性を維持することができる被膜が形成するため、より好ましい。
It is considered that the above-mentioned peak which the surface of the positive electrode active material layer of the present embodiment shows in XPS is caused by the film produced by the action of the compound having the C—S—C structure on the surface of the positive electrode active material layer.
Examples of the method for causing the above peak to appear on the surface of the positive electrode active material layer in the present embodiment during XPS measurement include, for example,
A method of mixing a compound having a C—S—C structure in the positive electrode active material layer,
A method of adsorbing a compound having a C—S—C structure to a positive electrode active material layer,
The method etc. which electrochemically precipitate the compound which has a C-S-C structure to a positive electrode active material layer are mentioned.
Among them, a positive electrode active material is obtained by using the decomposition reaction in the process of manufacturing the non-aqueous lithium-type energy storage device of the present embodiment by incorporating a specific compound having a C-S-C structure in the non-aqueous electrolytic solution. Preferred is a method of depositing a film containing a decomposition product of the above compound on the surface of the layer. In particular, the method of depositing the film through the step of oxidizing and decomposing an alkali metal compound in the positive electrode precursor described later at a high potential forms a film capable of maintaining high input / output characteristics even under a low temperature environment. More preferable.

正極活物質層の表面のXPSにおいて示す上記ピークを発現させるC−S−C構造を有する化合物の前駆体としては、後述の化学式(1)で表される化合物を用い、これを電解液に含有させるのが好ましい。   As a precursor of a compound having a C—S—C structure which causes the above peak shown in XPS on the surface of the positive electrode active material layer, a compound represented by the chemical formula (1) described later is used and contained in the electrolytic solution It is preferable to

<セパレータ>
正極前駆体及び負極は、セパレータを介して積層されて、正極前駆体、負極及びセパレータを有する電極積層体が形成され、又はセパレータを介して積層したうえで捲回されて、正極前駆体、負極及びセパレータを有する電極捲回体が形成される。
セパレータとしては、リチウムイオン二次電池に用いられるポリエチレン製の微多孔膜若しくはポリプロピレン製の微多孔膜、又は電気二重層キャパシタで用いられるセルロース製の不織紙等を用いることができる。これらのセパレータの片面又は両面に、有機又は無機の微粒子から成る膜が積層されていてもよい。また、セパレータの内部に有機又は無機の微粒子が含まれていてもよい。
セパレータの厚さは5μm以上35μm以下が好ましい。5μm以上の厚さとすることにより、内部のマイクロショートによる自己放電が小さくなる傾向があるため好ましい。他方、35μm以下の厚さとすることにより、非水系リチウム型蓄電素子の入出力特性が高くなる傾向があるため好ましい。
有機又は無機の微粒子から成る膜の厚さは、1μm以上10μm以下が好ましい。この膜を1μm以上の厚さとすることにより、セパレータ内部のマイクロショートによる自己放電が小さくなる傾向があるため好ましい。他方、10μm以下の厚さとすることにより、非水系リチウム型蓄電素子の入出力特性が高くなる傾向があるため好ましい。
<Separator>
The positive electrode precursor and the negative electrode are stacked via a separator to form an electrode laminate having the positive electrode precursor, the negative electrode and the separator, or stacked after being stacked via the separator, the positive electrode precursor, the negative electrode And an electrode winding body having a separator is formed.
As the separator, a microporous film made of polyethylene or a microporous film made of polypropylene used for a lithium ion secondary battery, a non-woven paper made of cellulose used for an electric double layer capacitor, etc. can be used. A film made of organic or inorganic fine particles may be laminated on one side or both sides of these separators. In addition, organic or inorganic fine particles may be contained inside the separator.
The thickness of the separator is preferably 5 μm or more and 35 μm or less. By setting the thickness to 5 μm or more, the self-discharge due to the internal micro short tends to be small, which is preferable. On the other hand, the thickness of 35 μm or less is preferable because the input / output characteristics of the non-aqueous lithium-type storage element tend to be high.
The thickness of the film made of organic or inorganic fine particles is preferably 1 μm to 10 μm. By setting this film to a thickness of 1 μm or more, it is preferable because the self-discharge due to the micro short in the separator tends to be small. On the other hand, by setting the thickness to 10 μm or less, the input / output characteristics of the non-aqueous lithium-type storage element tend to be high, which is preferable.

<電解液>
本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子における電解液は、非水系電解液である。すなわち、この電解液は、後述する非水溶媒を含む。非水系電解液は、この非水系電解液の総量を基準として、0.5mol/L以上のリチウム塩を含有することが好ましい。すなわち、非水系電解液は、このリチウム塩が電離して生ずるリチウムイオンを電解質として含むことが好ましい。
<Electrolyte solution>
The electrolytic solution in the non-aqueous lithium-type storage element of this embodiment is a non-aqueous electrolytic solution. That is, this electrolytic solution contains a non-aqueous solvent described later. The non-aqueous electrolyte preferably contains 0.5 mol / L or more of lithium salt based on the total amount of the non-aqueous electrolyte. That is, it is preferable that the non-aqueous electrolytic solution contains, as an electrolyte, lithium ions generated by ionizing this lithium salt.

[リチウム塩]
本実施形態における非水系電解液は、リチウム塩として、例えば、(LiN(SOF))、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiN(SOCF)(SOH)、LiC(SOF)、LiC(SOCF、LiC(SO、LiCFSO、LiCSO、LiPF、LiBF等から選ばれる1種以上を含有する。これらは、単独で用いることができ、2種以上を混合して用いてもよい。
高い伝導度を発現できることから、非水系電解液は、LiPF、LiN(SOF)、及びLiBFから成る群から選択される少なくとも1つを含むことが好ましく、LiPF及びLiBFから成る群から選択される1種以上と、LiN(SOF)とを含有することがより好ましい。LiN(SOF)は、非水系電解液のイオン伝導度を高めるとともに、負極・正極界面に電解質被膜が適量堆積し、これにより電解液が分解して生ずるガスの発生を低減することができる。
[Lithium salt]
The non-aqueous electrolyte solution in the present embodiment is, for example, (LiN (SO 2 F) 2 ), LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 ) as lithium salts. CF 3) (SO 2 C 2 F 5), LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 2 F 4 H), LiC (SO 2 F) 3, LiC (SO 2 CF 3) 3, LiC (SO 2 It contains one or more selected from C 2 F 5 ) 3 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiPF 6 , LiBF 4 and the like. These can be used alone or as a mixture of two or more.
The non-aqueous electrolyte preferably contains at least one selected from the group consisting of LiPF 6 , LiN (SO 2 F) 2 , and LiBF 4 because it can exhibit high conductivity, and LiPF 6 and LiBF 4 It is more preferable to contain one or more selected from the group consisting of and LiN (SO 2 F) 2 . LiN (SO 2 F) 2 can increase the ion conductivity of the non-aqueous electrolyte solution and reduce the generation of gas generated by decomposition of the electrolyte solution by depositing an appropriate amount of electrolyte film on the negative electrode / positive electrode interface. it can.

非水系電解液中のリチウム塩濃度は、該非水系電解液の総量を基準として、0.5mol/L以上であることが好ましく、0.5mol/L以上2.0mol/L以下の範囲がより好ましい。リチウム塩濃度が0.5mol/L以上であれば、陰イオンが十分に存在するので蓄電素子の容量を十分高くできる。また、リチウム塩濃度が2.0mol/L以下である場合、未溶解のリチウム塩が非水系電解液中に析出すること、及び電解液の粘度が高くなり過ぎることを防止でき、伝導度が低下せず、出力特性も低下しないため好ましい。   The lithium salt concentration in the non-aqueous electrolyte solution is preferably 0.5 mol / L or more based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution, and a range of 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less is more preferable. . If the lithium salt concentration is 0.5 mol / L or more, the anions are sufficiently present, and the capacity of the storage element can be sufficiently increased. In addition, when the lithium salt concentration is 2.0 mol / L or less, it is possible to prevent the undissolved lithium salt from depositing in the non-aqueous electrolyte solution and to prevent the viscosity of the electrolyte solution from becoming too high, and the conductivity decreases. It is preferable because it does not cause deterioration of the output characteristics.

[化合物X及び化合物Y]
非水系電解液は、下記化学式(1)で表される化合物Xと、下記化学式(2−1)〜(2−5)のそれぞれで表される化合物から選択される1種以上の化合物Yとを含むことが好ましい。

Figure 2019091792
{式(1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ホルミル基、炭素数2〜7のアシル基、ニトリル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアルキルカルボニルオキシ基、又は炭素数2〜7のアルキルオキシカルボニル基を表す。}
Figure 2019091792
{式(2−1)〜(2−5)中のR〜R28は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数1〜12のハロゲン化アルキル基を表し;そして、
式(2−1)〜(2−3)及び(2−5)中のnは、それぞれ独立に、0〜3の整数である。} [Compound X and Compound Y]
The non-aqueous electrolytic solution comprises a compound X represented by the following chemical formula (1) and at least one compound Y selected from compounds represented by the following chemical formulas (2-1) to (2-5): Is preferred.
Figure 2019091792
{In the formula (1), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a formyl group, an acyl group having 2 to 7 carbon atoms, a nitrile group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, 1 carbon atom It represents an alkoxy group of -6, an alkylcarbonyloxy group having 2 to 7 carbon atoms, or an alkyloxycarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms. }
Figure 2019091792
{Formula (2-1) ~ (2-5) R 5 ~R 28 in each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a halogenated having 1 to 12 carbon atoms Represents an alkyl group; and
N in formulas (2-1) to (2-3) and (2-5) is each independently an integer of 0 to 3. }

化合物Xは、正極活物質表面のXPSにおいて、S2pスペクトル及びC1sスペクトルを発現する被膜を与えるC−S−C構造を有する化合物の前駆体として機能する。
化学式(1)中におけるR〜Rの炭素数2〜7のアシル基は、典型的にはアセチル基である。R〜Rの炭素数2〜7のアルキルカルボニルオキシ基は、典型的にはアセチルオキシ基(CHC(=O)O−)である。R〜Rの炭素数2〜7のアルキルオキシカルボニル基は、典型的にはメトキシカルボニル基(CH−O−C(=O)−)である。
化合物Xとして、具体的には、例えば、チオフェン、2−メチルチオフェン、3−メチルチオフェン、2−シアノチオフェン、3−シアノチオフェン、2,5−ジメチルチオフェン、2−メトキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、2−クロロチオフェン、3−クロロチオフェン、2−アセチルチオフェン、3−アセチルチオフェン等を挙げることができ、これらから選択される1種以上を、本実施形態における非水系電解液に含有させるのが好ましい。
非水系電解液中の化合物Xの含有割合は、非水系電解液の全質量に対して、0.01質量%以上4.5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上4.0質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上3.5質量%以下が更もに好ましい。
The compound X functions as a precursor of a compound having a C—S—C structure which gives a film expressing S2p spectrum and C1s spectrum in XPS of the surface of the positive electrode active material.
The acyl group having 2 to 7 carbon atoms of R 1 to R 4 in the chemical formula (1) is typically an acetyl group. The C2-C7 alkylcarbonyloxy group represented by R 1 to R 4 is typically an acetyloxy group (CH 3 C (= O) O—). The alkyloxycarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms of R 1 to R 4 is typically a methoxycarbonyl group (CH 3 —O—C (−O) —).
As the compound X, specifically, for example, thiophene, 2-methylthiophene, 3-methylthiophene, 2-cyanothiophene, 3-cyanothiophene, 2,5-dimethylthiophene, 2-methoxythiophene, 3-methoxythiophene, 2-chlorothiophene, 3-chlorothiophene, 2-acetylthiophene, 3-acetylthiophene and the like can be mentioned, and it is preferable to include one or more selected from these in the non-aqueous electrolytic solution in the present embodiment. .
0.01 mass% or more and 4.5 mass% or less are preferable with respect to the total mass of non-aqueous electrolyte solution, and, as for the content rate of the compound X in a non-aqueous electrolyte solution, 0.05 mass% or more and 4.0 mass% The following are more preferable, and 0.1 mass% or more and 3.5 mass% or less are still more preferable.

一方、化合物Yは、負極活物質表面のXPSにおいて、S2pスペクトルを発現する被膜を与える含硫黄化合物の前駆体として機能する。
式(2−1)〜(2−5)中のR〜R28における炭素数1〜12のアルキル基としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基等である。炭素数1〜12のハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基が好ましく、例えば、クロロメチル基、ジクロロエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、パーフルオロプロピル基等である。
化合物Xとして、具体的には、
化学式(2−1)で表される化合物として例えば、エチレンスルファート、1,3−プロピレンスルファート等を;
化学式(2−2)で表される化合物として例えば、1,3−プロパンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−ブタンスルトン、2,4−ペンタンスルトン等を;
化学式(2−3)で表される化合物として例えば、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブテンスルトン等を;
化学式(2−4)で表される化合物として例えば、3−スルフォレン等を;
化学式(2−5)で表される化合物として例えば、亜硫酸エチレン、1,2−亜硫酸プロピレン、1,3−亜硫酸プロピレン等を;
それぞれ挙げることができ、それぞれこれらから選択される1種以上を、本実施形態の非水系電解液に含有させるのが好ましい。
非水系電解液中の化合物Yの含有割合は、化学式(2−1)〜(2−5)のそれぞれで表される化合物の合計質量が、非水系電解液の全質量に占める割合として、0.01質量%以上4.5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上4.0質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上3.5質量%以下が更もに好ましい。
On the other hand, the compound Y functions as a precursor of a sulfur-containing compound which gives a film expressing an S2p spectrum in XPS of the surface of the negative electrode active material.
As a C1-C12 alkyl group in R < 5 > -R < 28 > in Formula (2-1)-(2-5), a C1-C6 alkyl group is preferable, For example, a methyl group, an ethyl group, And propyl, butyl, pentyl, hexyl and the like. The halogenated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is preferably a halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. For example, chloromethyl group, dichloroethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, perfluoropropyl group It is fundamental.
Specifically as compound X,
Examples of the compound represented by the chemical formula (2-1) include ethylene sulfate, 1,3-propylene sulfate and the like;
Examples of the compound represented by the chemical formula (2-2) include 1,3-propane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-butane sultone, 2,4-pentane sultone and the like;
Examples of the compound represented by the chemical formula (2-3) include 1,3-propene sultone, 1,4-butene sultone and the like;
Examples of the compound represented by the chemical formula (2-4) include 3-sulfolen and the like;
Examples of the compound represented by the chemical formula (2-5) include ethylene sulfite, 1,2-propylene sulfite propylene, 1,3-propylene sulfite propylene and the like;
Each of them can be mentioned, and one or more selected from these are preferably contained in the non-aqueous electrolytic solution of the present embodiment.
The content ratio of the compound Y in the non-aqueous electrolyte solution is 0 as the ratio of the total mass of the compounds represented by each of the chemical formulas (2-1) to (2-5) to the total mass of the non-aqueous electrolyte solution. .01 mass% or more and 4.5 mass% or less are preferable, 0.05 mass% or more and 4.0 mass% or less are more preferable, and 0.1 mass% or more and 3.5 mass% or less are further preferable.

[非水溶媒]
本実施形態における非水系電解液は、非水溶媒として、好ましくは、環状カーボネート及び鎖状カーボネートから選択される1種以上を含有する。
非水系電解液が環状カーボネートを含有することは、所望の濃度のリチウム塩を溶解させる点で有利である。環状カーボネートとしては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(dFEC)等が挙げられる。
環状カーボネートの合計含有量は、非水系電解液の総量基準で、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。上記合計含有量が15質量%以上であれば、所望の濃度のリチウム塩を溶解させることが可能となり、高いリチウムイオン伝導度を発現することができる。環状カーボネートの合計含有量は、非水系電解液の総量基準で、70質量%以下、又は65質量%以下であることが好ましい。
[Non-aqueous solvent]
The non-aqueous electrolytic solution in the present embodiment preferably contains, as a non-aqueous solvent, at least one selected from cyclic carbonates and linear carbonates.
It is advantageous that the non-aqueous electrolyte contains a cyclic carbonate in that it dissolves a lithium salt of a desired concentration. Examples of cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), difluoroethylene carbonate (dFEC) and the like.
The total content of the cyclic carbonate is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. If the said total content is 15 mass% or more, it will become possible to dissolve a lithium salt of a desired density | concentration, and high lithium ion conductivity can be expressed. The total content of cyclic carbonates is preferably 70% by mass or less, or 65% by mass or less, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution.

また、本実施形態における非水系電解液が鎖状カーボネートを含有することは、高いリチウムイオン伝導度を発現する点で有利である。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、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等に代表されるジアルキルカーボネート化合物が挙げられる。ジアルキルカーボネート化合物は典型的には非置換である。
鎖状カーボネートの合計含有量は、非水系電解液の総量基準で、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。上記鎖状カーボネートの含有量が30質量%以上であれば、電解液の低粘度化が可能であり、高いリチウムイオン伝導度を発現することができる。上記合計濃度が95質量%以下であれば、電解液が、後述する添加剤を更に含有することが容易になる。
Further, it is advantageous that the non-aqueous electrolytic solution in the present embodiment contains a linear carbonate in that high lithium ion conductivity is exhibited. Examples of chain carbonates include dialkyl carbonate compounds represented by dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate and the like. The dialkyl carbonate compounds are typically unsubstituted.
The total content of the linear carbonate is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte is there. When the content of the linear carbonate is 30% by mass or more, the viscosity of the electrolytic solution can be reduced, and high lithium ion conductivity can be exhibited. When the total concentration is 95% by mass or less, the electrolytic solution can easily further contain an additive described later.

本実施形態における非水系電解液は、非水溶媒として、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、及びフルオロエチレンカーボネートから成る群から選択される少なくとも1種を含有することが好ましく、
ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジエチルカーボネートから選択される少なくとも1種の鎖状カーボネートと、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、及びフルオロエチレンカーボネートから選択される少なくとも1種の環状カーボネートと、を含有することが、より好ましい。
The nonaqueous electrolytic solution in the present embodiment contains at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and fluoroethylene carbonate as a nonaqueous solvent. It is preferable to
It contains at least one linear carbonate selected from dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate, and at least one cyclic carbonate selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and fluoroethylene carbonate It is more preferable to do.

[添加剤]
本実施形態における非水系電解液は、上記の化合物X及び化合物Y、並びに非水溶媒の他に、環状ホスファゼン、非環状含フッ素エーテル、環状炭酸エステル、環状カルボン酸エステル、環状酸無水物等から選択される1種以上を含んでいてもよい。
[Additive]
The non-aqueous electrolytic solution in the present embodiment is not only the above compound X and compound Y, and the non-aqueous solvent, but also from cyclic phosphazene, non-cyclic fluorine-containing ether, cyclic carbonate, cyclic carboxylic acid ester, cyclic acid anhydride and the like. It may contain one or more selected.

(環状ホスファゼン)
上記環状ホスファゼンとしては、例えば、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、ジエトキシテトラフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン等を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上が好ましい。
(Cyclic phosphazene)
Examples of the cyclic phosphazene include ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, diethoxytetrafluorocyclotriphosphazene, phenoxypentafluorocyclotriphosphazene and the like, and one or more selected from these are preferable.

非水系電解液中の環状ホスファゼンの含有率は、非水系電解液の総量を基準として、0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましい。この値が0.5重量%以上であれば、高温における電解液の分解を抑制してガス発生を抑えることが可能となる。他方、この値が20質量%以下であれば、電解液のイオン伝導度の低下を抑えることができ、高い入出力特性を保持することができる。環状ホスファゼンの含有率は、より好ましくは2質量%以上15質量%以下であり、更に好ましくは4質量%以上12質量%以下である。   The content of the cyclic phosphazene in the non-aqueous electrolyte solution is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. If this value is 0.5% by weight or more, it is possible to suppress the decomposition of the electrolytic solution at high temperature and suppress the gas generation. On the other hand, if this value is 20% by mass or less, the decrease in the ion conductivity of the electrolytic solution can be suppressed, and high input / output characteristics can be maintained. The content of cyclic phosphazene is more preferably 2% by mass to 15% by mass, and still more preferably 4% by mass to 12% by mass.

(非環状含フッ素エーテル)
非環状含フッ素エーテルとしては、例えば、HCFCFOCHCFCFH、CFCFHCFOCHCFCFH、HCFCFCHOCHCFCFH、CFCFHCFOCHCFCFHCF等が挙げられ、これらのうちから選択される1種以上を使用することができる。中でも、電気化学的安定性の観点から、HCFCFOCHCFCFHが好ましい。
(Non-cyclic fluorine-containing ether)
As the non-cyclic fluorinated ether, for example, HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H, CF 3 CFHCF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H, HCF 2 CF 2 CH 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H, CF 3 CFHCF 2 OCH 2 CF 2 CFHCF 3 and the like can be mentioned, and one or more selected from these can be used. Among them, HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H is preferable from the viewpoint of electrochemical stability.

非水系電解液中の非環状含フッ素エーテルの含有量は、非水系電解液の総量を基準として、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下であることが更に好ましい。非環状含フッ素エーテルの含有量が0.5質量%以上であれば、非水系電解液の酸化分解に対する安定性が高まり、高温時耐久性が高い蓄電素子が得られる。他方、非環状含フッ素エーテルの含有量が15質量%以下であれば、電解質塩の溶解度が良好に保たれ、かつ、非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができるため、高度の入出力特性を発現することが可能となる。   The content of the non-cyclic fluorinated ether in the non-aqueous electrolytic solution is preferably 0.5% by mass or more and 15% by mass or less based on the total amount of the non-aqueous electrolytic solution, and is 1% by mass or more and 10% by mass or less Is more preferred. When the content of the non-cyclic fluorine-containing ether is 0.5% by mass or more, the stability of the non-aqueous electrolyte solution against oxidative decomposition is enhanced, and a storage element having high durability at high temperature can be obtained. On the other hand, if the content of the non-cyclic fluorine-containing ether is 15% by mass or less, the solubility of the electrolyte salt can be well maintained, and the ion conductivity of the non-aqueous electrolyte can be maintained high. It becomes possible to express input / output characteristics.

(環状炭酸エステル)
環状炭酸エステルについては、ビニレンカーボネートが好ましい。
環状炭酸エステルの含有量は、非水系電解液の総量を基準として、0.5質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下であることが更に好ましい。環状炭酸エステルの含有量が0.5質量%以上であれば、負極上の良質な被膜を形成することができ、負極上での電解液の還元分解を抑制することにより、高温における耐久性が高い蓄電素子が得られる。他方、環状炭酸エステルの含有量が10質量%以下であれば、リチウム塩の溶解度が良好に保たれ、かつ、非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができるため、高度の入出力特性を発現することが可能となる。
(Cyclic carbonate)
For cyclic carbonates, vinylene carbonate is preferred.
The content of the cyclic carbonate is preferably 0.5% by mass to 10% by mass, and more preferably 1% by mass to 5% by mass, based on the total amount of the non-aqueous electrolytic solution. When the content of the cyclic carbonate is 0.5% by mass or more, a good film on the negative electrode can be formed, and the durability at high temperature can be obtained by suppressing the reductive decomposition of the electrolytic solution on the negative electrode. A high storage element can be obtained. On the other hand, if the content of the cyclic carbonate is 10% by mass or less, the solubility of the lithium salt can be maintained well, and the ion conductivity of the non-aqueous electrolyte can be maintained high, so high input / output It becomes possible to express the characteristic.

(環状カルボン酸エステル)
環状カルボン酸エステルとしては、例えば、ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン、ガンマカプロラクトン、イプシロンカプロラクトン等を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上を使用することが好ましい。中でも、ガンマブチロラクトンが、リチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から、特に好ましい。
環状カルボン酸エステルの含有量は、非水系電解液の総量を基準として、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下であることがより好ましい。環状酸無水物の含有量が0.5質量%以上であれば、負極上に良質な被膜を形成することができ、負極上での非水系電解液の還元分解を抑制することにより、高温時耐久性が高い蓄電素子が得られる。他方、環状カルボン酸エステルの含有量が15質量%以下であれば、リチウム塩の溶解度が良好に保たれ、かつ、非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができるため、高度の入出力特性を発現することが可能となる。
(Cyclic carboxylic acid ester)
Examples of cyclic carboxylic acid esters include gamma-butyrolactone, gamma-valerolactone, gamma-caprolactone, epsilon-caprolactone and the like, and it is preferable to use one or more selected from these. Among them, gamma-butyrolactone is particularly preferable in view of the improvement of the battery characteristics derived from the improvement of the lithium ion dissociation degree.
The content of the cyclic carboxylic acid ester is preferably 0.5% by mass to 15% by mass, and more preferably 1% by mass to 5% by mass, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. If the content of the cyclic acid anhydride is 0.5% by mass or more, a good film can be formed on the negative electrode, and by suppressing the reductive decomposition of the non-aqueous electrolytic solution on the negative electrode, at high temperature A highly durable storage element can be obtained. On the other hand, if the content of the cyclic carboxylic acid ester is 15% by mass or less, the solubility of the lithium salt can be well maintained, and the ion conductivity of the non-aqueous electrolyte can be maintained high. It becomes possible to express output characteristics.

(環状酸無水物)
環状酸無水物については、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、及び無水イタコン酸から選択される1種以上が好ましい。中でも工業的な入手のし易さによって電解液の製造コストが抑えられる点、非水系電解液中に溶解し易い点等から、無水コハク酸及び無水マレイン酸から選択することが好ましい。
環状酸無水物の含有量は、該非水系電解液の総量を基準として、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。環状酸無水物の含有量が0.5質量%以上であれば、負極上に良質な被膜を形成することができ、負極上における電解液の還元分解を抑制することにより、高温時耐久性が高い蓄電素子が得られる。他方、環状酸無水物の含有量が15質量%以下であれば、電解質塩の溶解度が良好に保たれ、かつ非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができ、従って高度の入出力特性を発現することが可能となる。尚、上記の環状酸無水物は、単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。
(Cyclic acid anhydride)
The cyclic acid anhydride is preferably at least one selected from succinic anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, and itaconic anhydride. Above all, it is preferable to select from succinic anhydride and maleic anhydride from the viewpoint that the production cost of the electrolyte can be suppressed by industrial availability and the point that it can be easily dissolved in non-aqueous electrolyte.
The content of the cyclic acid anhydride is preferably 0.5% by mass or more and 15% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. If the content of the cyclic acid anhydride is 0.5% by mass or more, a good film can be formed on the negative electrode, and high temperature durability can be obtained by suppressing reductive decomposition of the electrolytic solution on the negative electrode. A high storage element can be obtained. On the other hand, if the content of the cyclic acid anhydride is 15% by mass or less, the solubility of the electrolyte salt can be well maintained, and the ion conductivity of the non-aqueous electrolyte can be maintained high, thus high input / output It becomes possible to express the characteristic. The above cyclic acid anhydrides may be used alone or in combination of two or more.

<外装体>
本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子における外装体としては、例えば、金属缶、ラミネート包材等を使用できる。
金属缶としては、アルミニウム製のものが好ましい。
ラミネート包材としては、金属箔と樹脂フィルムとを積層したフィルムが好ましく、外層樹脂フィルム/金属箔/内装樹脂フィルムから成る3層構成のものが例示される。外層樹脂フィルムは、接触等により金属箔が損傷を受けることを防止するためのものであり、ナイロン又はポリエステル等の樹脂が好適に使用できる。金属箔は水分及びガスの透過を防ぐためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等の箔が好適に使用できる。また、内装樹脂フィルムは、内部に収納する非水系電解液から金属箔を保護するとともに、外装体のヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン等が好適に使用できる。
<Exterior body>
As an exterior body in the non-aqueous lithium-type storage element of the present embodiment, for example, a metal can, a laminate packaging material, or the like can be used.
The metal can is preferably made of aluminum.
As a laminate packaging material, a film in which a metal foil and a resin film are laminated is preferable, and a three-layer structure composed of an outer layer resin film / metal foil / interior resin film is exemplified. The outer layer resin film is for preventing the metal foil from being damaged by contact or the like, and a resin such as nylon or polyester can be suitably used. The metal foil is for preventing permeation of moisture and gas, and foils of copper, aluminum, stainless steel and the like can be suitably used. Further, the inner resin film protects the metal foil from the non-aqueous electrolytic solution housed inside, and is for melting and sealing at the time of heat sealing of the outer package, and polyolefin, acid-modified polyolefin and the like can be suitably used.

<非水系リチウム型蓄電素子>
本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子は、負極、正極、セパレータ、及び非水系電解液が、外層体に収納されて構成される。好ましくは、負極、正極、及びセパレータは、後述する電極積層体又は電極捲回体が、上記の非水系電解液とともに、後述の外装体内に収納されて構成される。
<Non-aqueous lithium type storage element>
The non-aqueous lithium-type storage element of the present embodiment is configured such that the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the non-aqueous electrolytic solution are accommodated in the outer layer body. Preferably, the negative electrode, the positive electrode, and the separator are configured by housing an electrode laminate or an electrode wound body described later, together with the above-described non-aqueous electrolyte solution, in an exterior body described later.

<非水系リチウム型蓄電素子の製造方法>
[組みたて工程 電極体の作製]
本明細書における電極体とは、電極積層体及び電極捲回体を包含する概念であり、正極前駆体、セパレータ、及び負極がこの順に積層された構造を少なくとも1つ含む。
電極積層体は、枚葉の形状にカットした正極前駆体及び負極を、セパレータを介して積層して成る積層体に、正極端子及び負極端子を接続したものである。電極捲回体は、正極前駆体及び負極を、セパレータを介して積層及び捲回した捲回体に、正極端子及び負極端子を接続したものである。電極捲回体の形状は、円筒型であっても、扁平型であってもよい。
正極端子及び負極端子の接続の方法は特に限定はされないが、抵抗溶接、超音波溶接等の方法で行われてよい。
<Method of manufacturing non-aqueous lithium type storage element>
[Fabrication of electrode assembly]
The electrode body in the present specification is a concept including an electrode laminate and an electrode winding body, and includes at least one structure in which a positive electrode precursor, a separator, and a negative electrode are laminated in this order.
An electrode laminated body connects a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to the laminated body formed by laminating | stacking the positive electrode precursor and negative electrode which were cut in the shape of a single leaf through a separator. An electrode winding body connects a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to the winding body which laminated | stacked and wound the positive electrode precursor and the negative electrode through the separator. The shape of the electrode winding body may be cylindrical or flat.
The method of connection of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is not particularly limited, but may be performed by a method such as resistance welding or ultrasonic welding.

本実施形態における非水系リチウム型蓄電素子は、典型的には、以下の外装体への収納工程、任意的に行われる乾燥工程、注液・含浸・封止工程、リチウムドープ工程、及びエージング工程を順次に行うことにより、製造することができる。エージング工程後に、更に、追加充電工程若しくはガス抜き工程、又はこれらの双方を行ってもよい。   The non-aqueous lithium-type storage element in this embodiment typically includes the following steps of housing in an outer package, optionally performed drying step, liquid injection / impregnation / sealing step, lithium doping step, and aging step Can be manufactured by performing sequentially. After the aging step, an additional charging step or a degassing step, or both of them may be further performed.

[外装体への収納工程]
電極体は、必要に応じて乾燥したうえで、金属缶又はラミネート包材に代表される外装体の中に収納し、非水系電解液を注液するための開口部を1方だけ残した状態で封止することが好ましい。外装体の封止方法は特に限定されないが、ラミネート包材を用いる場合は、ヒートシール、インパルスシール等の方法を用いることができる。
[Storing process to the exterior body]
The electrode body is dried if necessary, and then housed in an outer package such as a metal can or a laminate packaging material, and only one opening for injecting the non-aqueous electrolyte is left. It is preferable to seal with. Although the sealing method of an exterior body is not specifically limited, When using a lamination wrapping material, methods, such as a heat seal and an impulse seal, can be used.

[乾燥工程]
外装体へ収納した電極体は、更に乾燥することにより、残存溶媒を除去することが好ましい。乾燥方法に限定はないが、例えば真空乾燥等により、乾燥してよい。残存溶媒は、正極活物質層又は負極活物質層の質量あたり、1.5質量%以下が好ましい。残存溶媒が1.5質量%より多いと、系内に残存する溶媒による、自己放電特性又はサイクル特性の悪化が顕著になるため、好ましくない。
[Drying process]
It is preferable to remove the remaining solvent by further drying the electrode body housed in the outer package. Although the method of drying is not limited, for example, it may be dried by vacuum drying or the like. The residual solvent is preferably 1.5% by mass or less based on the mass of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. If the residual solvent content is more than 1.5% by mass, the deterioration of the self-discharge characteristics or the cycle characteristics due to the solvent remaining in the system is not preferable.

[注液・含浸・封止工程]
外装体への収納工程、及び任意的な乾燥工程の終了後に、電極体が収納された外装体内に、非水系電解液を注液する。
注液後に、更に含浸を行い、正極、負極、及びセパレータを非水系電解液で十分に浸すことが望ましい。正極、負極、及びセパレータのうちの少なくとも一部が非水系電解液に浸っていない状態では、後述するリチウムドープ工程において、ドープが不均一に進むため、得られる非水系リチウム型蓄電素子の抵抗が上昇する、耐久性が低下する等の不都合が生じる場合がある。含浸の方法としては、特に制限されないが、例えば、注液後の電極体を、外装体が開口した状態で、減圧チャンバーに設置し、真空ポンプを用いてチャンバー内を減圧状態にし、再度大気圧に戻す方法等を用いることができる。
注液後、好ましくは含浸後に、外装体が開口した状態の電極体を減圧しながら封止することにより、外装体を密閉することができる。
[Injection, impregnation, sealing process]
After completion of the housing step in the housing and the optional drying step, the non-aqueous electrolyte is poured into the housing containing the electrode body.
After pouring, it is desirable to further carry out impregnation, and sufficiently immerse the positive electrode, the negative electrode, and the separator with the non-aqueous electrolytic solution. In a state where at least a part of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is not immersed in the non-aqueous electrolyte solution, in the lithium doping step described later, the doping proceeds nonuniformly, so the resistance of the obtained non-aqueous lithium storage element is obtained. Problems such as rising and decreasing in durability may occur. The method of impregnation is not particularly limited. For example, the electrode body after liquid injection is placed in a vacuum chamber with the exterior body open, and the inside of the chamber is decompressed using a vacuum pump, and atmospheric pressure is again applied. It is possible to use a method of returning to.
After liquid injection, preferably after impregnation, the outer package can be sealed by sealing while depressurizing the electrode assembly in a state where the outer package is open.

[リチウムドープ工程]
リチウムドープ工程において、前記正極前駆体と負極との間に電圧を印加して、正極前駆体中のアルカリ金属化合物を分解してリチウムイオンを放出し、負極でリチウムイオンを還元することにより、負極活物質層にリチウムイオンがプレドープされる。
このリチウムドープ工程において、正極前駆体中のアルカリ金属化合物の分解に伴い、CO等のガスが発生する。そのため、電圧を印加する際には、発生したガスを外装体の外部に放出する手段を講ずることが好ましい。この手段としては、例えば、外装体の一部を開口させた状態で電圧を印加する方法;外装体の一部に予めガス抜き弁、ガス透過フィルム等の適宜のガス放出手段を設置した状態で電圧を印加する方法;等を挙げることができる。
このリチウムイオン工程を経ることにより、蓄電素子中の「正極前駆体」は「正極」となる。
[Lithium doping process]
In the lithium doping step, a voltage is applied between the positive electrode precursor and the negative electrode to decompose an alkali metal compound in the positive electrode precursor to release lithium ions, and lithium ions are reduced at the negative electrode to obtain a negative electrode. Lithium ions are pre-doped into the active material layer.
In this lithium doping step, gas such as CO 2 is generated along with the decomposition of the alkali metal compound in the positive electrode precursor. Therefore, when applying a voltage, it is preferable to take means for releasing the generated gas to the outside of the package. As this means, for example, a method of applying a voltage in a state in which a part of the exterior body is opened; in a state in which an appropriate gas discharge means such as a degassing valve, a gas permeable film, etc. Method of applying voltage; etc. can be mentioned.
Through the lithium ion process, the “positive electrode precursor” in the storage element becomes a “positive electrode”.

[エージング工程]
リチウムドープ工程後に、エージング工程を行うことが好ましい。エージング工程において、非水系電解液中の溶媒が負極で分解し、負極表面にリチウムイオン透過性の固体高分子被膜が形成される。この固体高分子被膜は、SEI(SolidElectrolyte Interphase)として機能すると考えられる。
エージングの方法としては、特に制限されないが、例えば、高温環境下で非水系電解液中の溶媒を反応させる方法等を用いることができる。
[Aging process]
It is preferable to perform an aging step after the lithium doping step. In the aging step, the solvent in the non-aqueous electrolytic solution is decomposed at the negative electrode, and a lithium ion permeable solid polymer film is formed on the surface of the negative electrode. This solid polymer film is considered to function as SEI (Solid Electrolyte Interphase).
The method of aging is not particularly limited, and for example, a method of reacting a solvent in the non-aqueous electrolytic solution in a high temperature environment can be used.

[追加充電工程]
エージング後に、電極体に追加充電を行うことが好ましい。追加充電により、非水系電解液中の電解質が正極で分解する。このことにより、フッ化物イオンが放出されて、セパレータ表面に付着して、粒子状の物質が生成される。その結果、セパレータへの電解液の浸透性及び保液性が向上するので、低抵抗な非水系リチウム型蓄電素子が得られる。また、上記セパレータ表面への粒子状物質の付着によって、高温下でのセパレータの機械的、電気化学的な耐久性が増し、その結果、高温保存下での耐久性に優れる非水系リチウム型蓄電素子を得ることができる。
[Additional charging process]
After aging, it is preferable to additionally charge the electrode body. The additional charge causes the electrolyte in the non-aqueous electrolyte to be decomposed at the positive electrode. As a result, fluoride ions are released and attached to the separator surface to produce particulate matter. As a result, the permeability and retention of the electrolyte solution to the separator is improved, so that a low-resistance non-aqueous lithium-type storage element can be obtained. In addition, the adhesion of particulate matter to the surface of the separator increases the mechanical and electrochemical durability of the separator at high temperatures, and as a result, a non-aqueous lithium storage element having excellent durability at high temperatures. You can get

[ガス抜き工程]
更にガス抜き工程を行い、非水系電解液、正極、及び負極中に残存しているガスを確実に除去することが好ましい。非水系電解液、正極、及び負極の少なくとも一部にガスが残存している状態では、イオン伝導が阻害されるため、得られる非水系リチウム型蓄電素子の抵抗が上昇してしまう。
ガス抜きの方法としては、特に制限されないが、例えば、外装体を開口した状態で電極体を減圧チャンバーに設置し、真空ポンプを用いてチャンバー内を減圧状態にする方法等を用いることができる。
[Gas removal process]
Furthermore, it is preferable to perform a degassing step to reliably remove the gas remaining in the non-aqueous electrolyte solution, the positive electrode, and the negative electrode. In the state where the gas remains in at least a part of the non-aqueous electrolytic solution, the positive electrode, and the negative electrode, the ion conduction is inhibited, and the resistance of the obtained non-aqueous lithium-type storage element is increased.
The method of degassing is not particularly limited, but for example, a method of placing the electrode body in a reduced pressure chamber in a state where the outer package is opened, and reducing the pressure in the chamber using a vacuum pump can be used.

<非水系リチウム型蓄電素子の特性>
本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子は、常温においても高温においても内部抵抗が低く、充放電サイクルを繰り返した場合の容量維持率が高く、リチウムの析出が抑制されている。更に、高充電状態で高温環境下に長期間保存した場合の発生ガス量が少なく、内部抵抗の上昇率が抑制されている。
<Characteristics of non-aqueous lithium type storage element>
The non-aqueous lithium-type storage element of the present embodiment has low internal resistance both at normal temperature and high temperature, has a high capacity retention rate when charge and discharge cycles are repeated, and lithium precipitation is suppressed. Furthermore, the amount of generated gas when stored for a long time in a high temperature environment in a highly charged state is small, and the rate of increase in internal resistance is suppressed.

本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子は、セル電圧4.2Vでの初期の常温内部抵抗をRa(Ω)、静電容量をF(F)、電力量をE(Wh)、電極体を収納している外装体の体積をV(L)、及び環境温度−10℃における内部抵抗をRbとした時、以下の(a)、(b)、及び(c)の要件:
(a)RaとFの積Ra・Fが0.3以上3.0以下である、
(b)E/Vが15以上50以下である、及び
(c)Rb/Raが10以下である、
を同時に満たすことができる。
The non-aqueous lithium type storage element of the present embodiment has an initial room temperature internal resistance Ra (Ω), a capacitance F (F), an electric energy E (Wh), and an electrode body Assuming that the volume of the housed outer package is V (L) and the internal resistance at an ambient temperature of −10 ° C. is Rb, the following requirements (a), (b), and (c):
(A) The product Ra · F of Ra and F is 0.3 or more and 3.0 or less,
(B) E / V is 15 or more and 50 or less, and (c) Rb / Ra is 10 or less,
Can be satisfied at the same time.

要件(a)について、Ra・Fは、大電流に対して十分な充電容量と放電容量とを発現させる観点から、3.0以下であることが好ましく、より好ましくは2.6以下であり、更に好ましくは2.4以下である。Ra・Fが上記の上限値以下であれば、優れた入出力特性を有する非水系リチウム型蓄電素子を得ることができる。そのため、非水系リチウム型蓄電素子を用いた蓄電システムと、例えば高効率エンジンと、を組み合わせること等によって、非水系リチウム型蓄電素子に印加される高負荷にも十分に耐え得ることになる。   Regarding the requirement (a), Ra · F is preferably 3.0 or less, more preferably 2.6 or less, from the viewpoint of expressing sufficient charge capacity and discharge capacity with respect to a large current. More preferably, it is 2.4 or less. If Ra · F is less than or equal to the above upper limit value, a non-aqueous lithium-type storage element having excellent input / output characteristics can be obtained. Therefore, by combining a storage system using a non-aqueous lithium type storage element with, for example, a high efficiency engine, it is possible to sufficiently withstand high load applied to the non-aqueous lithium type storage element.

要件(b)について、E/Vは、十分な充電容量と放電容量とを発現させる観点から、15以上であることが好ましく、より好ましくは18以上であり、更に好ましくは20以上である。E/Vが上記の下限値以上であれば、優れた体積エネルギー密度を有する蓄電素子を得ることができる。そのため、蓄電素子を用いた蓄電システムを、例えば、自動車のエンジンと組み合わせて使用する場合に、自動車内の限られた狭いスペースに蓄電システムを設置することが可能となる。   Regarding the requirement (b), E / V is preferably 15 or more, more preferably 18 or more, and still more preferably 20 or more from the viewpoint of achieving sufficient charge capacity and discharge capacity. If E / V is more than said lower limit, the electrical storage element which has the outstanding volume energy density can be obtained. Therefore, when using a storage system using a storage element in combination with, for example, an engine of a car, it is possible to install the storage system in a limited narrow space in the car.

要件(c)について、Rb/Raは、−10℃という低温環境下においても十分な充電容量と放電容量とを発現させる観点から、10以下であることが好ましく、より好ましくは8以下であり、更に好ましくは6以下である。Rb/Raが上記の上限値以下であれば、低温環境下においても優れた出力特性を有する蓄電素子を得ることができる。そのため、低温環境下での自動車・バイク等のエンジン始動時に、モーターを駆動するための十分な電力を与える蓄電素子を得ることが可能となる。   With respect to requirement (c), Rb / Ra is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, from the viewpoint of exhibiting sufficient charge capacity and discharge capacity even in a low temperature environment of −10 ° C. More preferably, it is 6 or less. If Rb / Ra is less than or equal to the above upper limit value, a storage element having excellent output characteristics even in a low temperature environment can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a storage element that provides sufficient power to drive a motor when starting an engine such as a car or a motorcycle under a low temperature environment.

本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子は、セル電圧4.2Vでの初期の常温内部抵抗をRa(Ω)、セル電圧4.2V及び環境温度60℃において2か月間保存した後の25℃における内部抵抗をRc(Ω)とした時、以下の(d)及び(e)の要件:
(d)Rc/Raが0.3以上3.0以下である、並びに
(e)セル電圧4.2V及び環境温度60℃において2か月間保存した時に発生するガス量が、25℃において60×10−3cc/F以下である、
を同時に満たすことができる。
The non-aqueous lithium-type storage element of this embodiment has an initial room temperature internal resistance at a cell voltage of 4.2 V stored in Ra (Ω), a cell voltage of 4.2 V and an environmental temperature of 60 ° C. for two months at 25 ° C. Assuming that the internal resistance at R c (Ω), the following requirements (d) and (e):
(D) Rc / Ra is 0.3 or more and 3.0 or less, and (e) the amount of gas generated when stored for 2 months at a cell voltage of 4.2 V and an environmental temperature of 60 ° C. is 60 × at 25 ° C. Less than 10 -3 cc / F,
Can be satisfied at the same time.

要件(d)について、Rc/Raは、高温環境下に長時間さらされた場合に、大電流に対して十分な充電容量と放電容量とを発現させる観点から、3.0以下であることが好ましく、より好ましくは2.0以下であり、更に好ましくは1.5以下である。Rc/Raが上記の上限値以下であれば、長期間安定して優れた出力特性を得ることができるため、デバイスの長寿命化につながる。   Regarding requirement (d), Rc / Ra is 3.0 or less from the viewpoint of exhibiting sufficient charge capacity and discharge capacity for large current when exposed to a high temperature environment for a long time Preferably it is 2.0 or less, More preferably, it is 1.5 or less. If Rc / Ra is less than or equal to the above upper limit value, excellent output characteristics can be obtained stably for a long time, leading to a long life of the device.

要件(e)について、セル電圧4.2V及び環境温度60℃において2か月間保存した際に発生するガス量は、発生したガスにより素子の特性を低下させないという観点から、発生ガス量を25℃において測定した値として、60×10−3cc/F以下であることが好ましく、より好ましくは45×10−3cc/F以下であり、更に好ましくは30×10−3cc/F以下である。上記の条件下で発生するガス量が上記の上限値以下であれば、デバイスが長期間高温にさらされた場合であっても、ガス発生によってセルが膨張するおそれがない。そのため、十分な安全性及び耐久性を有する蓄電素子を得ることができる。 Regarding requirement (e), the amount of gas generated when stored for two months at a cell voltage of 4.2 V and an environmental temperature of 60 ° C. does not degrade the characteristics of the device by the generated gas, the amount of generated gas is 25 ° C. It is preferable that it is 60 * 10 < -3 > cc / F or less as a value measured in, More preferably, it is 45 * 10 < -3 > cc / F or less, More preferably, it is 30 * 10 < -3 > cc / F or less . If the amount of gas generated under the above conditions is equal to or less than the above upper limit value, there is no risk that the cell will expand due to gas generation even if the device is exposed to high temperature for a long time. Therefore, a storage element having sufficient safety and durability can be obtained.

以上におけるパラメータRa・F、E/V、Rb/Ra、及びRc/Ra、並びに発生ガス量は、それぞれ、後述の実施例に記載の手法によって測定・算出される値である。   The parameters Ra · F, E / V, Rb / Ra, Rc / Ra, and the amount of generated gas described above are values measured and calculated by the method described in the examples described later.

<非水系リチウム型蓄電素子の用途>
本実施形態に係る複数個の非水系リチウム型蓄電素子は、これらを直列又は並列に接続することにより蓄電モジュールを作製することができる。
本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子及び蓄電モジュールは、高出力かつ高容量であり、幅広い環境温度でその特性を維持することができるから、例えば、電力回生システム、電力負荷平準化システム、無停電電源システム、非接触給電システム、エナジーハーベストシステム、蓄電システム等に適用できる。特に、高負荷充放電サイクル特性が求められる用途、例えば、自動車のハイブリット駆動システムの電力回生システム;太陽光発電又は風力発電等の自然発電、マイクログリッド等における電力負荷平準化システム;工場の生産設備等における無停電電源システム;マイクロ波送電又は電界共鳴等の電圧変動の平準化及びエネルギーの蓄電を目的とした非接触給電システム;振動発電等で発電した電力の利用を目的としたエナジーハーベストシステム;等に、好適に適用できる。
<Applications of non-aqueous lithium type storage element>
A plurality of non-aqueous lithium-type storage devices according to the present embodiment can produce a storage module by connecting them in series or in parallel.
The non-aqueous lithium storage element and storage module of this embodiment have high output and high capacity, and can maintain their characteristics over a wide range of environmental temperatures. For example, a power regeneration system, a power load leveling system, no It can be applied to blackout power supply systems, non-contact power supply systems, energy harvesting systems, storage systems and the like. In particular, applications requiring high load charge / discharge cycle characteristics, for example, power regeneration systems for hybrid drive systems for automobiles; natural power generation such as solar power generation or wind power generation; power load leveling systems for micro grids; Uninterruptible power supply system in etc .; Non-contact power supply system for equalization of voltage fluctuation such as microwave power transmission or electric field resonance and storage of energy; Energy harvest system for utilization of electric power generated by vibration power generation etc .; Etc., can be suitably applied.

以下に、本発明を実施例及び比較例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

<正極前駆体の製造>
(1)炭酸リチウムの粉砕
平均粒子径53μmの炭酸リチウム200gを、アイメックス社製の粉砕機(液体窒素ビーズミルLNM)を用い、液体窒素で−196℃に冷却化した後、ドライアイスビーズを用い、周速10.0m/sにて9分間粉砕した。
以上の操作により、−196℃で熱変性を防止しつつ脆性破壊することにより、炭酸リチウムを粉砕した。
この粉砕後の炭酸リチウムについて平均粒子径を測定したところ、1.5μmであった。
<Manufacture of positive electrode precursor>
(1) Pulverization of lithium carbonate 200 g of lithium carbonate having an average particle diameter of 53 μm is cooled to -196 ° C with liquid nitrogen using a grinder made by Imex (liquid nitrogen bead mill LNM), and then dry ice beads are used, It ground for 9 minutes by 10.0 m / s of circumferential speeds.
According to the above-described operation, lithium carbonate was crushed by brittle fracture while preventing heat denaturation at -196 ° C.
It was 1.5 micrometers when the average particle diameter was measured about lithium carbonate after this grinding | pulverization.

(2)正極活物質の調製
(2−1)正極活物質(活性炭A)の調製
破砕されたヤシ殻炭化物を、窒素雰囲気下、小型炭化炉中500℃において3時間炭化処理して炭化物を得た。得られた炭化物を賦活炉内へ入れ、1kg/hの水蒸気を予熱炉で加温した状態で前記賦活炉内へ導入し、900℃まで8時間かけて昇温して賦活した。賦活後の炭化物を取り出し、窒素雰囲気下で冷却して、賦活された活性炭を得た。得られた活性炭を10時間通水洗浄した後に水切りした。その後、115℃に保持された電気乾燥機内で10時間乾燥した後に、ボールミルで1時間粉砕を行うことにより、正極活物質としての活性炭Aを得た。
この活性炭Aについて、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−2000J)を用いて平均粒径を測定した結果、4.2μmであった。また、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)を用いて細孔分布を測定した。その結果、BET比表面積が2,360m/g、メソ孔量(V1)が0.52cc/g、マイクロ孔量(V2)が0.88cc/g、V1/V2=0.59であった。
(2) Preparation of Cathode Active Material (2-1) Preparation of Cathode Active Material (Activated Carbon A) The crushed coconut husk carbide is carbonized at 500 ° C. for 3 hours in a small carbonization furnace under a nitrogen atmosphere to obtain a carbide. The The obtained carbide was put into an activation furnace, and 1 kg / h of steam was introduced into the activation furnace in a heated state with a preheating furnace, heated to 900 ° C. in 8 hours, and activated. The activated carbide was taken out and cooled in a nitrogen atmosphere to obtain activated activated carbon. The obtained activated carbon was washed with water for 10 hours and then drained. Then, after drying for 10 hours in the electric dryer kept at 115 ° C., pulverization was carried out with a ball mill for 1 hour to obtain activated carbon A as a positive electrode active material.
About this activated carbon A, it was 4.2 micrometers as a result of measuring an average particle diameter using Shimadzu Corp. make laser-diffraction-type particle size distribution analyzer (SALD-2000J). Moreover, pore distribution was measured using the pore distribution measuring apparatus (AUTOSORB-1 AS-1-MP) made by Yuasa Ionics. As a result, the BET specific surface area was 2,360 m 2 / g, the amount of mesopores (V1) was 0.52 cc / g, the amount of micropores (V2) was 0.88 cc / g, and V1 / V2 = 0.59. .

(2−2)正極活物質(活性炭B)の調製
フェノール樹脂について、窒素雰囲気下、焼成炉中600℃において2時間の炭化処理を行った後、ボールミルにて粉砕し、更に分級を行って、平均粒径7μmの炭化物を得た。この炭化物とKOHとを、質量比1:5で混合し、窒素雰囲下、焼成炉中800℃で1時間加熱して賦活化を行った。その後、濃度2mol/Lに調整した希塩酸中で1時間にわたって混合物の撹拌洗浄を行った。更に、蒸留水でpH5〜6の間で安定するまで混合物を煮沸洗浄した後に乾燥を行うことにより、正極活物質としての活性炭Bを得た。
この活性炭Bについて、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)を用いて細孔分布を測定した。その結果、BET比表面積が3,627m/g、メソ孔量(V1)が1.50cc/g、マイクロ孔量(V2)が2.28cc/g、V1/V2=0.66であった。
(2-2) Preparation of Positive Electrode Active Material (Activated Carbon B) The phenol resin is carbonized for 2 hours at 600 ° C. in a baking furnace under a nitrogen atmosphere, then pulverized in a ball mill, and further classified. A carbide having an average particle diameter of 7 μm was obtained. The carbide and KOH were mixed at a mass ratio of 1: 5, and activation was performed by heating at 800 ° C. in a baking furnace for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the mixture was stirred and washed in dilute hydrochloric acid adjusted to a concentration of 2 mol / L for 1 hour. Furthermore, the mixture was boiled and washed with distilled water until the pH was stabilized at 5 to 6 and then dried to obtain activated carbon B as a positive electrode active material.
The pore distribution of this activated carbon B was measured using a pore distribution measuring apparatus (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics. As a result, the BET specific surface area was 3,627 m 2 / g, the amount of mesopores (V1) was 1.50 cc / g, the amount of micropores (V2) was 2.28 cc / g, and V1 / V2 = 0.66. .

<負極の製造>
(1)負極Aの製造
(1−1)負極活物質Aの調製
基材として、平均粒子径3.0μm、BET比表面積が1,780m/gの市販のヤシ殻活性炭150gをステンレススチールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ(軟化点:50℃)270gを入れたステンレス製バットの上に置き、両者を電気炉(炉内有効寸法300mm×300mm×300mm)内に設置して、熱反応を行うことにより、複合炭素材料Aを得た。この熱処理は、窒素雰囲気下で行い、600℃まで8時間で昇温し、同温度で4時間保持する方法によった。続いて自然冷却により60℃まで冷却した後、複合炭素材料Aを炉から取り出した。
得られた複合炭素材料Aについて、活性炭Aの場合と同様の方法で平均粒子径及びBET比表面積を測定した。その結果、平均粒子径は3.2μm、BET比表面積は262m/gであった。
複合炭素材料Aにおいて、石炭系ピッチ由来の炭素質材料の活性炭に対する質量比率は78%であった。
<Manufacture of negative electrode>
(1) Production of Negative Electrode A (1-1) Preparation of Negative Electrode Active Material A 150 g of commercially available coconut shell activated carbon having an average particle diameter of 3.0 μm and a BET specific surface area of 1,780 m 2 / g as a base material is stainless steel mesh Put in a wooden bowl and place it on a stainless steel vat containing 270g of coal-based pitch (softening point: 50 ° C), place both in an electric furnace (effective size 300mm × 300mm × 300mm in the furnace), By performing the reaction, a composite carbon material A was obtained. This heat treatment was performed under a nitrogen atmosphere, heated to 600 ° C. for 8 hours, and held at the same temperature for 4 hours. Subsequently, the composite carbon material A was taken out of the furnace after being cooled to 60 ° C. by natural cooling.
The average particle size and the BET specific surface area of the obtained composite carbon material A were measured in the same manner as in the case of the activated carbon A. As a result, the average particle size was 3.2 μm, and the BET specific surface area was 262 m 2 / g.
In the composite carbon material A, the mass ratio of the carbonaceous material derived from the coal-based pitch to the activated carbon was 78%.

(1−2)負極Aの製造
次いで、上記で得た複合炭素材料Aを負極活物質として用いて負極Aを製造した。
複合炭素材料Aを85質量部、アセチレンブラックを10質量部、及びPVdF(ポリフッ化ビニリデン)を5質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を混合して混合液を得た。得られた混合液を、PRIMIX社製の薄膜旋回型高速ミキサーフィルミックスを用いて、周速15m/sの条件で分散して、塗工液を得た。
得られた塗工液の粘度(ηb)及びTI値を、東機産業社のE型粘度計TVE−35Hを用いて測定した。その結果、粘度(ηb)は2,789mPa・s、TI値は4.3であった。
東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、上記塗工液を、貫通孔を持たない厚さ10μmの電解銅箔の両面に塗工速度1m/sの条件で塗工し、乾燥温度85℃で乾燥した後、ロールプレス機を用いて圧力4kN/cm、プレス部の表面温度25℃の条件でプレスを実施することにより、負極A(両面負極A)を得た。
得られた負極Aの負極活物質層の厚さを、小野計器社製膜厚計Linear Gauge Sensor GS−551を用いて測定した。具体的には、負極Aの任意の10か所で負極Aの厚さを測定し、得られた厚さの平均値から銅箔の厚さを引いた値を、負極活物質層の厚さとして求めた。その結果、負極Aの負極活物質層の厚さは、片面当たり40μmであった。
(1-2) Production of Negative Electrode A Subsequently, using the composite carbon material A obtained above as a negative electrode active material, a negative electrode A was produced.
A mixed liquid was obtained by mixing 85 parts by mass of the composite carbon material A, 10 parts by mass of acetylene black, and 5 parts by mass of PVdF (polyvinylidene fluoride), and NMP (N-methylpyrrolidone). The obtained mixed solution was dispersed at a peripheral speed of 15 m / s using a thin film swirl type high speed mixer film mix manufactured by PRIMIX, to obtain a coating solution.
The viscosity (η b) and the TI value of the obtained coating liquid were measured using an E-type viscometer TVE-35H manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. As a result, the viscosity (ηb) was 2,789 mPa · s, and the TI value was 4.3.
The above coating solution is coated on both sides of a 10 μm thick electrolytic copper foil having no through holes at a coating speed of 1 m / s using a die coater manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. at a drying temperature of 85 ° C. After drying, pressing was performed using a roll press under a condition of a pressure of 4 kN / cm and a surface temperature of 25 ° C. of a pressing portion, to obtain a negative electrode A (double-sided negative electrode A).
The thickness of the obtained negative electrode active material layer of the negative electrode A was measured using a thickness gauge Linear Gauge Sensor GS-551 manufactured by Ono Keiki Co., Ltd. Specifically, the thickness of the negative electrode A is measured at any ten places of the negative electrode A, and the value obtained by subtracting the thickness of the copper foil from the average value of the obtained thicknesses is the thickness of the negative electrode active material layer Asked as. As a result, the thickness of the negative electrode active material layer of the negative electrode A was 40 μm per side.

(2)負極Bの製造
(2−1)負極活物質Bの調製
複合炭素材料Aの代わりに平均粒子径4.9μmの人造黒鉛を基材として用い、石炭系ピッチの使用量を50gとし、更に熱処理温度を1,000℃とした他は負極活物質Aの調製と同様にして、複合炭素材料Bを製造し、評価を行った。その結果、複合炭素材料BのBET比表面積は6.1m/gであった。
複合炭素材料Bにおいて、石炭系ピッチ由来の炭素質材料の人造黒鉛に対する質量比率は2%であった。
(2) Production of Negative Electrode B (2-1) Preparation of Negative Electrode Active Material B Using artificial graphite having an average particle diameter of 4.9 μm as a substrate instead of the composite carbon material A, the amount of coal pitch used is 50 g, Furthermore, a composite carbon material B was manufactured and evaluated in the same manner as in the preparation of the negative electrode active material A, except that the heat treatment temperature was 1,000 ° C. As a result, the BET specific surface area of the composite carbon material B was 6.1 m 2 / g.
In the composite carbon material B, the mass ratio of the carbonaceous material derived from the coal-based pitch to the artificial graphite was 2%.

(2−2)負極Bの製造
上記で得た複合炭素材料Bを負極活物質として用いて負極Bを製造した。
複合炭素材料Bを80質量部、アセチレンブラックを8質量部、及びPVdF(ポリフッ化ビニリデン)を12質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を混合して混合液を得た。得られた混合液を、PRIMIX社製の薄膜旋回型高速ミキサーフィルミックスを用いて、周速15m/sの条件で分散して塗工液を得た。
得られた塗工液の粘度(ηb)及びTI値を、東機産業社のE型粘度計TVE−35Hを用いて測定した。その結果、粘度(ηb)は2,798mPa・s、TI値は2.7であった。
東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、上記塗工液を、貫通孔を持たない厚さ10μmの電解銅箔の両面に塗工速度1m/sの条件で塗工し、乾燥温度85℃で乾燥した後、ロールプレス機を用いて圧力4kN/cm、プレス部の表面温度25℃の条件でプレスを実施することにより、負極B(両面負極B)を得た。
また、負極Aと同様の方法により測定した負極Bの負極活物質層の厚さは、片面当たり25μmであった。
(2-2) Production of Negative Electrode B The negative electrode B was produced using the composite carbon material B obtained above as a negative electrode active material.
80 parts by mass of composite carbon material B, 8 parts by mass of acetylene black, 12 parts by mass of PVdF (polyvinylidene fluoride), and NMP (N-methylpyrrolidone) were mixed to obtain a liquid mixture. The obtained mixed liquid was dispersed at a peripheral speed of 15 m / s using a thin film swirl type high speed mixer film mix manufactured by PRIMIX, to obtain a coating liquid.
The viscosity (η b) and the TI value of the obtained coating liquid were measured using an E-type viscometer TVE-35H manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. As a result, the viscosity (ηb) was 2,798 mPa · s, and the TI value was 2.7.
The above coating solution is coated on both sides of a 10 μm thick electrolytic copper foil having no through holes at a coating speed of 1 m / s using a die coater manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. at a drying temperature of 85 ° C. After drying, pressing was performed using a roll press under a condition of a pressure of 4 kN / cm and a surface temperature of 25 ° C. of a pressing part to obtain a negative electrode B (double-sided negative electrode B).
Moreover, the thickness of the negative electrode active material layer of the negative electrode B measured by the method similar to the negative electrode A was 25 micrometers per single side | surface.

(3)負極Cの製造
上記「(1)負極Aの製造」において、負極集電体として厚さ15μmの、貫通孔を持つ銅箔とした以外は、負極Aの製造と同様の方法で負極C(両面負極C)を製造した。
負極Cの負極活物質層の厚さは、片面当たり40μmであった。
(3) Production of Negative Electrode C A negative electrode was manufactured in the same manner as in the production of negative electrode A, except that in the above “(1) Production of negative electrode A”, a 15 μm thick copper foil with through holes was used as the negative electrode current collector. C (double-sided negative electrode C) was manufactured.
The thickness of the negative electrode active material layer of the negative electrode C was 40 μm per side.

(4)負極Dの製造
上記「(2)負極Bの製造」において、負極集電体として厚さ15μmの、貫通孔を持つ銅箔とした以外は、負極Bの製造と同様の方法で負極D(両面負極D)を製造した。
負極Dの負極活物質層の厚さは、片面当たり25μmであった。
(4) Production of Negative Electrode D The negative electrode was produced in the same manner as in the production of the negative electrode B except that in the above “(2) Production of the negative electrode B”, a copper foil having a thickness of 15 μm and having through holes was used. D (double-sided negative electrode D) was produced.
The thickness of the negative electrode active material layer of the negative electrode D was 25 μm per side.

<実施例1>
(1)正極前駆体の製造
上記(2−1)で得た活性炭Aを正極活物質として用い、上記(1)で得た粉砕後の炭酸リチウムをアルカリ金属化合物として用いて、正極前駆体を製造した。
活性炭Aを57.5質量部、アルカリ金属化合物として平均粒径1.5μmの炭酸リチウムを30.0質量部、KB(ケッチェンブラック)を3.0質量部、PVP(ポリビニルピロリドン)を1.5質量部、及びPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を8.0質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を混合して混合液を得た。得られた混合液を、PRIMIX社製の薄膜旋回型高速ミキサーフィルミックスを用いて、周速17m/sの条件で分散して、塗工液を得た。
得られた塗工液の粘度(ηb)及びTI値を、東機産業社のE型粘度計TVE−35Hを用いて測定した。その結果、粘度(ηb)は2,700mPa・s、TI値は3.5であった。また、得られた塗工液の分散度をヨシミツ精機社製の粒ゲージを用いて測定した。その結果、粒度は35μmであった。
東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、上記塗工液を、正極集電体としての厚さ15μmのアルミニウム箔の片面又は両面に、塗工速度1m/sの条件で塗工し、乾燥温度100℃で乾燥した後、ロールプレス機を用いて圧力4kN/cm、プレス部の表面温度25℃の条件でプレスを行うことにより、正極前駆体を得た。
得られた正極前駆体の正極活物質層の膜厚を、小野計器社製膜厚計Linear Gauge Sensor GS−551を用いて測定した。具体的には、正極前駆体の任意の10か所で、正極前駆体の厚さを測定し、得られた厚さの平均値からアルミニウム箔の厚さを引いた値を、正極活物質層の厚さとして求めた。その結果、正極前駆体の正極活物質層の厚さは、片面当たり60μmであった。
Example 1
(1) Production of Positive Electrode Precursor Using the activated carbon A obtained in the above (2-1) as a positive electrode active material and using the lithium carbonate after pulverization obtained in the above (1) as an alkali metal compound, a positive electrode precursor Manufactured.
57.5 parts by mass of activated carbon A, 30.0 parts by mass of lithium carbonate having an average particle diameter of 1.5 μm as an alkali metal compound, 3.0 parts by mass of KB (Ketjen black), PVP (polyvinylpyrrolidone) A mixed solution was obtained by mixing 5 parts by mass, 8.0 parts by mass of PVDF (polyvinylidene fluoride), and NMP (N-methylpyrrolidone). The obtained mixed liquid was dispersed at a peripheral speed of 17 m / s using a thin film swirl type high speed mixer film mix manufactured by PRIMIX, to obtain a coating liquid.
The viscosity (η b) and the TI value of the obtained coating liquid were measured using an E-type viscometer TVE-35H manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. As a result, the viscosity (ηb) was 2,700 mPa · s, and the TI value was 3.5. Further, the degree of dispersion of the obtained coating liquid was measured using a particle gauge manufactured by Yoshimitsu Seiki. As a result, the particle size was 35 μm.
The above coating solution is coated on one side or both sides of a 15 μm thick aluminum foil as a positive electrode current collector at a coating speed of 1 m / s using a die coater manufactured by Toray Engineering Co., Ltd., at a drying temperature After drying at 100 ° C., pressing was performed using a roll press under a pressure of 4 kN / cm and a surface temperature of 25 ° C. of the pressing portion, to obtain a positive electrode precursor.
The film thickness of the positive electrode active material layer of the obtained positive electrode precursor was measured using a thickness gauge Linear Gauge Sensor GS-551 manufactured by Ono Keiki Co., Ltd. Specifically, the thickness of the positive electrode precursor is measured at any 10 places of the positive electrode precursor, and the value obtained by subtracting the thickness of the aluminum foil from the average value of the obtained thicknesses is a positive electrode active material layer The thickness of the As a result, the thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor was 60 μm per side.

(2)電解液の調製
有機溶媒として、エチレンカーボネート(EC):ジメチルカーボネート(DMC):メチルエチルカーボネート(EMC)=33.0:44.0:23.0(体積比)の混合溶媒を用い、全電解液に対するLiN(SOF)及びLiPFの濃度比が50:50(モル比)であり、かつ、LiN(SOF)及びLiPFの濃度の和が1.2mol/Lとなるように、それぞれの電解質塩を溶解して得た溶液に、添加剤のうちの化合物Xとしてチオフェン0.1質量%、及び化合物Yとして1,3−プロパンスルトン0.1質量%を添加することにより、非水系電解液を調製した。
ここで調製した電解液におけるLiN(SOF)及びLiPFの濃度は、それぞれ、0.6mol/L及び0.6mol/Lであった。
(2) Preparation of Electrolytic Solution A mixed solvent of ethylene carbonate (EC): dimethyl carbonate (DMC): methyl ethyl carbonate (EMC) = 33.0: 44.0: 23.0 (volume ratio) as an organic solvent is used. And the concentration ratio of LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 to the whole electrolyte solution is 50: 50 (molar ratio), and the sum of the concentration of LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 is 1.2 mol / In a solution obtained by dissolving each electrolyte salt so as to be L, 0.1% by mass of thiophene as Compound X of the additives and 0.1% by mass of 1,3-propanesultone as Compound Y in the additive The non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding.
The concentrations of LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 in the electrolyte prepared here were 0.6 mol / L and 0.6 mol / L, respectively.

(3)蓄電素子の組立
両面負極A、片面正極前駆体及び両面正極前駆体を、それぞれ10cm×10cm(100cm)にカットした。最上面と最下面には片面正極前駆体を用い、更に両面負極A21枚と両面正極前駆体20枚とを用い、負極Aと正極前駆体との間のそれぞれに、厚さ15μmの微多孔膜セパレータを挟んで積層した。その後、負極Aと正極前駆体Aとに、それぞれ負極端子と正極端子とを超音波溶接にて接続して、電極積層体とした。この電極積層体を、80℃、50Paで、60時間、真空乾燥した。この電極積層体を、露点−45℃のドライエアー環境下にて、アルミラミネート包材から成る外装体内に収納した後、非水系電解液注入口を残して外装体をヒートシールすることにより、蓄電素子を組み立てた。このヒートシールは、180℃、20sec、1.0MPaの条件にて行った。
(3) Assembly of Storage Element The double-sided negative electrode A, the single-sided positive electrode precursor and the double-sided positive electrode precursor were cut into 10 cm × 10 cm (100 cm 2 ), respectively. A microporous film with a thickness of 15 μm is used between the negative electrode A and the positive electrode precursor, using the single-sided positive electrode precursor on the top and bottom surfaces and using 21 double-sided negative electrodes A2 and 20 double-sided positive electrode precursors. It laminated | stacked on both sides of the separator. Thereafter, the negative electrode terminal and the positive electrode terminal were connected to the negative electrode A and the positive electrode precursor A by ultrasonic welding, respectively, to obtain an electrode laminate. The electrode laminate was vacuum dried at 80 ° C. and 50 Pa for 60 hours. The electrode laminate is housed in an exterior body made of an aluminum laminate packaging material in a dry air environment with a dew point of −45 ° C., and then the exterior body is heat sealed leaving a non-aqueous electrolyte solution injection port. The element was assembled. The heat sealing was performed under conditions of 180 ° C., 20 sec, and 1.0 MPa.

(4)非水系リチウム型蓄電素子の製造(非水系電解液の注液、含浸、及び封止工程)
上記のようにしてアルミラミネート包材の中に収納された電極積層体を、露点−40℃以下のドライエアー環境下に置き、上記で調製した非水系電解液約80gを温度25℃の大気圧下で注入した。続いて、非水系電解液注入後の電極積層体を減圧チャンバーの中に入れ、常圧から−87kPaまで減圧した後、大気圧に戻し、5分間静置した。その後、常圧から−87kPaまで減圧した後、大気圧に戻す第1減圧工程を4回繰り返した後、15分間静置した。更に、常圧から−91kPaまで減圧した後、大気圧に戻した。同様に減圧し、大気圧に戻す第2減圧工程を合計7回繰り返した。この第2減圧工程のときの減圧度は、それぞれ、−95、96、97、81、97、97、及び97kPaとした。
以上の工程により、非水系電解液を電極積層体に含浸させた。
その後、非水系リチウム型蓄電素子を減圧シール機に入れ、−95kPaに減圧した状態で、非水系電解液注入口を、180℃で10秒間、0.1MPaの圧力でヒートシールしてアルミラミネート包材を封止することにより、非水系リチウム型蓄電素子を製造した。
(4) Production of non-aqueous lithium-type storage element (injection of non-aqueous electrolyte solution, impregnation, and sealing process)
The electrode laminate housed in the aluminum laminate packaging material as described above is placed in a dry air environment with a dew point of −40 ° C. or less, and about 80 g of the non-aqueous electrolyte prepared above is atmospheric pressure at a temperature of 25 ° C. Infused below. Subsequently, the electrode laminate after injection of the non-aqueous electrolyte solution was placed in a pressure reduction chamber, and after reducing the pressure from atmospheric pressure to −87 kPa, the pressure was returned to atmospheric pressure and allowed to stand for 5 minutes. Then, after depressurizing from normal pressure to -87 kPa, after repeating the 1st pressure-reduction process returned to atmospheric pressure 4 times, it left still for 15 minutes. Further, the pressure was reduced from normal pressure to -91 kPa, and then returned to atmospheric pressure. Similarly, the second depressurization step of depressurizing and returning to the atmospheric pressure was repeated a total of seven times. The degree of pressure reduction in the second pressure reduction step was -95, 96, 97, 81, 97, 97, and 97 kPa, respectively.
The non-aqueous electrolytic solution was impregnated into the electrode laminate through the above steps.
Thereafter, the non-aqueous lithium type storage element is put in a vacuum sealing machine, and the non-aqueous electrolyte solution inlet is heat sealed at 180 ° C. for 10 seconds at a pressure of 0.1 MPa in a state of reduced pressure The non-aqueous lithium type storage element was manufactured by sealing the material.

(5)リチウムドープ工程
得られた非水系リチウム型蓄電素子に対して、東洋システム社製の充放電装置(TOSCAT−3100U)を用いて、25℃環境下、電流値0.2Aで電圧4.5Vに到達するまで定電流充電を行った後、続けて4.5V定電圧充電を30時間継続する手法にで初期充電を行うことにより、負極にリチウムドープを行った。
(5) Lithium Doping Step With respect to the obtained non-aqueous lithium-type storage element, using a charge / discharge device (TOSCAT-3100U) manufactured by Toyo System Co., Ltd., a voltage of 4. A at a current value of 0.2 A under 25 ° C. environment. After performing constant current charging until reaching 5 V, lithium doping was performed on the negative electrode by performing initial charging according to a method of continuing 4.5 V constant voltage charging for 30 hours.

(6)エージング工程
リチウムドープ後の非水系リチウム型蓄電素子を、45℃環境下、0.7Aで電圧3.0Vに到達するまで定電流放電を行った後、1Aで4.0Vまで定電流充電を行って、電圧を4.0Vに調整した。続いて、電圧調整後の非水系リチウム型蓄電素子を、60℃の恒温槽に48時間保管することにより、エージングを行った。
(6) Aging step The non-aqueous lithium-type storage element after lithium doping is subjected to constant current discharge in a 45 ° C. environment to reach a voltage of 3.0 V at 0.7 A, and then a constant current of 1 A to 4.0 V It charged and adjusted voltage to 4.0V. Subsequently, aging was performed by storing the non-aqueous lithium-type storage element after voltage adjustment in a thermostat at 60 ° C. for 48 hours.

(7)ガス抜き工程
エージング後の非水系リチウム型蓄電素子を、温度25℃、露点−40℃のドライエアー環境下に置き、外装体であるアルミラミネート包材の一部を開封した。続いて、減圧チャンバーの中に、外装体の一部を開封した非水系リチウム型蓄電素子を入れ、KNF社製のダイヤフラムポンプ(N816.3KT.45.18)を用いて、大気圧から−80kPaまで3分間かけて減圧した後、3分間かけて大気圧に戻す工程を合計3回繰り返した。その後、減圧シール機に非水系リチウム型蓄電素子を入れ、−90kPaに減圧した後、200℃で10秒間、0.1MPaの圧力で開封口をヒートシールしてアルミラミネート包材を封止することにより、ガス抜きを行った。
(7) Degassing Step The non-aqueous lithium type storage element after aging was placed in a dry air environment with a temperature of 25 ° C. and a dew point of −40 ° C., and a part of the aluminum laminate packaging material as an exterior body was unsealed. Subsequently, a non-aqueous lithium-type storage element in which a part of the outer package is opened is put in the decompression chamber, and a diaphragm pump (N816.3 KT. 45.18) manufactured by KNF Corporation is used. After reducing the pressure over 3 minutes, the process of returning to atmospheric pressure over 3 minutes was repeated a total of three times. Thereafter, a non-aqueous lithium storage element is placed in a vacuum sealing machine, and after decompressing to -90 kPa, the opening port is heat sealed at a pressure of 0.1 MPa for 10 seconds at 200 ° C. to seal the aluminum laminate packaging material. Gas was vented.

(8)電解液中の添加剤の同定
完成した非水系リチウム型蓄電素子を2.9Vに調整した後、23℃の部屋に設置された露点−90℃以下、酸素濃度1ppm以下で管理されているArボックス内で、シリンジを用いて電解液を採取し、ポリプロピレン製のバイアルに入れ、密封した。大気非暴露を維持したまま、バイアル内の電解液をマイクロシリンジで採取し、GC/MS測定を行った。
GC/MS測定は、アジレント・テクノロジー製MSD5975を用いて実施した。測定条件は以下のとおりとした。
GCの注入口温度:300℃
キャリアガス:He
流速:1mL/min
カラム:アジレント・テクノロジー製、無極性カラムDB−1(30m×0.25mmI.D.、膜厚0.25μm)
カラム温度:40℃から300℃まで20℃/minで昇温:
スプリット比:1/100
注入量:1μL
MSとのインターフェイスの温度:300℃
MSのイオン源温度:230℃
イオン化法:電子イオン化法
上記手法で実施した結果、電解液中にチオフェン及び1,3−プロパンスルトンが検出された。
(8) Identification of Additives in Electrolyte Solution After adjusting the completed non-aqueous lithium type storage element to 2.9 V, the dew point is -90 ° C. or less installed in a room at 23 ° C., and the oxygen concentration is controlled to 1 ppm or less The electrolyte was collected using a syringe in an Ar box, placed in a polypropylene vial and sealed. The electrolyte in the vial was collected with a microsyringe while maintaining the non-air exposure, and GC / MS measurement was performed.
GC / MS measurements were performed using an Agilent Technology MSD5975. The measurement conditions were as follows.
GC inlet temperature: 300 ° C
Carrier gas: He
Flow rate: 1 mL / min
Column: Agilent Technologies, non-polar column DB-1 (30 m × 0.25 mm ID, film thickness 0.25 μm)
Column temperature: Temperature increase from 40 ° C to 300 ° C at 20 ° C / min:
Split ratio: 1/100
Injection volume: 1 μL
Interface temperature with MS: 300 ° C
MS source temperature: 230 ° C
Ionization Method: Electron Ionization Method As a result of the above-described method, thiophene and 1,3-propane sultone were detected in the electrolytic solution.

(9)非水系リチウム型蓄電素子の評価
(9−1)正極活物質層表面のXPS
リチウムドープ及びガス抜きを行って完成した非水系リチウム型蓄電素子を、電圧2.9Vに調整した後、23℃の部屋に設置された露点−90℃以下、酸素濃度1ppm以下で管理されているArボックス内で解体して、正極を取り出した。取り出した正極を、ジメチルカーボネート(DMC)で浸漬洗浄した後、大気非暴露を維持した状態下でサイドボックス中で真空乾燥させた。
乾燥後の正極を、トランスファーベッセルに入れ、大気非暴露を維持した状態でXPS測定を行った。
測定条件は以下のとおりとした。
X線源:単色化AlKα
X線ビーム径:100μmφ(25W、15kV)
パスエネルギー(ナロースキャン):58.70eV
帯電中和:有り
スイープ数(ナロースキャン):10回(炭素、酸素)、20回(フッ素)、30回(リン)、40回(リチウム)、又は50回(ケイ素)
エネルギーステップ(ナロースキャン):0.25eV
(9) Evaluation of non-aqueous lithium storage element (9-1) XPS on the surface of positive electrode active material layer
A non-aqueous lithium storage element completed by lithium doping and degassing is adjusted to a voltage of 2.9 V and then managed with a dew point of -90 ° C. or less and an oxygen concentration of 1 ppm or less installed in a room at 23 ° C. It disassembled in Ar box and took out the positive electrode. The taken out positive electrode was dipped and washed with dimethyl carbonate (DMC), and then vacuum dried in a side box under non-exposed to air.
The dried positive electrode was placed in a transfer vessel, and XPS measurement was performed while maintaining the non-air exposure.
The measurement conditions were as follows.
X-ray source: monochromized AlKα
X-ray beam diameter: 100 μmφ (25 W, 15 kV)
Pass energy (narrow scan): 58.70 eV
Charge neutralization: Yes Sweep number (narrow scan): 10 times (carbon, oxygen), 20 times (fluorine), 30 times (phosphorus), 40 times (lithium), or 50 times (silicon)
Energy step (narrow scan): 0.25 eV

なお、XPSの測定前に、正極の表面をスパッタリングにてクリーニングした。スパッタリングの条件は、以下のとおりとした。
加速電圧:1.0kV
スパッタリング範囲:2mm×2mm
スパッタリング時間:1分間(SiO換算で1.25nm/min)
In addition, before the measurement of XPS, the surface of the positive electrode was cleaned by sputtering. The conditions of sputtering were as follows.
Acceleration voltage: 1.0kV
Sputtering range: 2 mm × 2 mm
Sputtering time: 1 minute (1. 25 nm / min in terms of SiO 2 )

得られたXPSスペクトルを、上述の基準にしたがって、Li1s、C1s、O1s、F1s、P2p、Si2p、及びS2pの各結合エネルギーに帰属して、各ピークの面積、及び各元素の感度係数から、S2pスペクトルの164eVのピーク面積に基づいて求めた元素濃度をS164eV(atomic%)、C1sスペクトルのCのピーク面積に基づいて求めた元素濃度をC(atomic%)としたときの元素濃度比S164eV/Cを算出した。
その結果、実施例1の非水系リチウム型蓄電素子の正極のS164eVは0.05atomic%、Cの元素濃度Cは46atomic%であり、その比S164eV/Cは0.0011であった。
Based on the area of each peak and the sensitivity coefficient of each element, the obtained XPS spectrum is assigned to each binding energy of Li1s, C1s, O1s, F1s, P2p, Si2p, and S2p according to the above criteria. Element concentration ratio S 164 eV when the element concentration determined based on the peak area of 164 eV in the spectrum is S 164 eV (atomic%) and the element concentration determined based on the peak area of C in the C 1s spectrum is C (atomic%) / C was calculated.
As a result, the S 164 eV of the positive electrode of the non-aqueous lithium-type storage element of Example 1 was 0.05 atomic%, the element concentration C of C was 46 atomic%, and the ratio S 164 eV / C was 0.0011.

(9−2)正極集電体単位面積当たりの正極活物質層BET比表面積
完成した非水系リチウム型蓄電素子から(9−1)正極活物質層表面のXPSと同様にして取り出した正極を、200℃で一昼夜真空乾燥した後、窒素を吸着質として吸脱着の等温線の測定を行った。得られた吸着側の等温線を用いて算出した、正極集電体単位面積当たりの正極活物質層BET比表面積(表2では「単位面積当たりBET」と記載)は、9.13m/cmであった。
(9-2) Positive electrode active material layer BET specific surface area per unit area of positive electrode current collector A positive electrode taken out from the completed non-aqueous lithium-type storage element in the same manner as XPS of (9-1) positive electrode active material layer surface, After vacuum drying overnight at 200 ° C., adsorption and desorption isotherms were measured using nitrogen as an adsorbate. The positive electrode active material layer BET specific surface area per unit area of the positive electrode current collector (described as “BET per unit area” in Table 2) calculated using the obtained adsorption-side isotherm is 9.13 m 2 / cm It was 2 .

(9−3)負極活物質層表面のXPS
完成した非水系リチウム型蓄電素子から(9−1)正極活物質層表面のXPSと同様にして取り出した負極を用いて、正極活物質層表面のXPSと同様の方法で、負極活物質層の解析を行った。
その結果、実施例1の非水系リチウム型蓄電素子の負極のS168eVは0.3atomic%、F685eVは11.5atomic%であり、その比S168eV/F685eVは0.026であった。
(9-3) XPS on the surface of the negative electrode active material layer
Using the negative electrode taken out from the completed nonaqueous lithium type storage element in the same manner as XPS of the surface of the positive electrode active material layer (9-1), using the same method as XPS of the surface of the positive electrode active material layer, The analysis was done.
As a result, S 168 eV of the negative electrode of the non-aqueous lithium-type storage element of Example 1 was 0.3 atomic%, F 685 eV was 11.5 atomic%, and the ratio S 168 eV / F 685 eV was 0.026.

(9−4)初期特性の評価
i)体積エネルギー密度の算出 完成した非水系リチウム型蓄電素子について、25℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置(5V,360A)を用いて、2Cの電流値で4.2Vに到達するまで定電流充電を行い、続いて4.2Vの定電圧を印加する定電圧充電を、合計で30分行った。その後、2.2Vまで2Cの電流値で定電流放電を施した際の容量をQとし、F=Q/(4.2−2.2)により算出された静電容量F(F)と、体積V(L)とを用いて、下記数式:
E/V=F×(4.2−2.2)/2/3600/V
により、体積エネルギー密度を算出したところ、39.1Wh/Lであった。
なお、上記数式中の記号「E」は、静電容量F(F)を用いて、下記数式:
E=F×(4.2−2.2)/2/3600
により算出される電力量である。
(9-4) Evaluation of initial characteristics i) Calculation of volumetric energy density A charge / discharge device (5 V, 5 V, manufactured by Fujitsu Telecom Networks, Inc.) in a thermostatic chamber set at 25 ° C. for the completed non-aqueous lithium type storage element. Using 360 A), constant current charging was performed until reaching 4.2 V at a current value of 2 C, followed by constant voltage charging for applying a constant voltage of 4.2 V for a total of 30 minutes. Thereafter, the capacitance when performing constant current discharge at a current value of 2 C up to 2.2 V is represented by Q, and the capacitance F (F) calculated by F = Q / (4.2−2.2), Using the volume V (L), the following equation:
E / V = F × (4.2−2.2) / 2/3600 / V
It was 39.1 Wh / L when volume energy density was computed by this.
The symbol "E" in the above equation uses the capacitance F (F) to indicate the following equation:
E = F × (4.2 2 −2.2 2 ) / 2/3600
Is the amount of power calculated by

ii)初期時定数の評価(Ra・Fの算出)
完成した非水系リチウム型蓄電素子について、25℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置(5V,360A)を用いて、20Cの電流値で4.2Vに到達するまで定電流充電し、続いて4.2Vの定電圧を印加する定電圧充電を、合計で30分間行い、続いて、20Cの電流値で2.2Vまで定電流放電を行って、放電カーブ(時間−電圧)を得た。この放電カーブにおいて、放電時間2秒及び4秒の時点における電圧値から、直線近似にて外挿して得られる放電時間=0秒における電圧をEoとし、降下電圧ΔE=4.2−Eo、及びR=ΔE/(20C(電流値A))により常温内部抵抗Raを算出した。
また、完成した非水系リチウム型蓄電素子について、25℃に設定した恒温槽内で、20Cの電流値で4.2Vに到達するまで定電流充電を行い、次いで、4.2Vの定電圧を印加する定電圧充電を、合計で30分行った。その後、2.2Vまで2Cの電流値で定電流放電を施した際の容量をQとして、数式:F=Q/(4.2−2.2)により、静電容量Fを算出した。
上記で得られた静電容量Fと、常温内部抵抗Raとの積Ra・Fは、2.58ΩFであった。
ii) Evaluation of initial time constant (calculation of Ra · F)
The completed non-aqueous lithium storage element reaches 4.2 V at a current value of 20 C using a charge / discharge device (5 V, 360 A) manufactured by Fujitsu Telecom Networks Ltd. in a thermostatic chamber set at 25 ° C. Until constant current charging, and then constant voltage charging for applying a constant voltage of 4.2 V for a total of 30 minutes, followed by constant current discharging at a current value of 20 C to 2.2 V, and a discharge curve (Time-Voltage) was obtained. In this discharge curve, the voltage at discharge time = 0 seconds obtained by extrapolation from the voltage values at discharge time of 2 seconds and 4 seconds is linear approximation, and E0 is the voltage drop ΔE = 4.2-Eo, and The normal temperature internal resistance Ra was calculated by R = ΔE / (20 C (current value A)).
In addition, the completed non-aqueous lithium type storage element is subjected to constant current charging until reaching 4.2 V at a current value of 20 C in a constant temperature bath set at 25 ° C., and then a constant voltage of 4.2 V is applied. Constant voltage charging for a total of 30 minutes. Thereafter, the capacitance F is calculated according to the formula: F = Q / (4.2−2.2), where Q is a capacity when constant current discharge is performed at a current value of 2 C up to 2.2 V.
The product Ra · F of the capacitance F obtained above and the normal temperature internal resistance Ra was 2.58 ΩF.

iii)低温特性の評価(Rb/Raの算出)
完成した非水系リチウム型蓄電素子について、−10℃に設定した恒温槽内に2時間静置した後、恒温槽を−10℃に保ったまま富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置(5V,360A)を用いて、1.0Bの電流値で4.2Vに到達するまで定電流充電し、続いて4.2Vの定電圧を印加する定電圧充電を、合計で2時間行った。次いでて、50Cの電流値で2.2Vまで定電流放電を行って、放電カーブ(時間−電圧)を得た。この放電カーブにおいて、放電時間2秒及び4秒の時点における電圧値から、直線近似にて外挿して得られる放電時間=0秒における電圧をEoとして、下記数式:
降下電圧ΔE=4.2−Eo、及び
Rb=ΔE/(10C(電流値A))
により、低温内部抵抗Rbを算出した。
そして、この低温内部抵抗Rbと、上記「ii)初期時定数の評価(Ra・Fの算出)」で求めた常温内部抵抗Raとから求めた比Rb/Raは、6.2であった。
iii) Evaluation of low temperature characteristics (calculation of Rb / Ra)
The completed non-aqueous lithium type storage element was allowed to stand in a thermostat set at -10 ° C for 2 hours, and then the charge / discharge device (5 V made by Fujitsu Telecom Networks, Inc. while keeping the thermostat at -10 ° C , 360 A), constant current charging until reaching 4.2 V at a current value of 1.0 B, followed by constant voltage charging applying a constant voltage of 4.2 V for a total of 2 hours. Then, a constant current discharge was performed up to 2.2 V at a current value of 50 C to obtain a discharge curve (time-voltage). In this discharge curve, the voltage at discharge time = 0 seconds obtained by extrapolation from the voltage value at the time of discharge time 2 seconds and 4 seconds by linear approximation is Eo, and the following formula:
Drop voltage ΔE = 4.2−Eo, and Rb = ΔE / (10 C (current value A))
The low temperature internal resistance Rb was calculated by
And ratio Rb / Ra calculated | required from this low temperature internal resistance Rb and normal temperature internal resistance Ra calculated | required by said "ii) evaluation of initial time constant (calculation of Ra * F)" was 6.2.

(9−5)高温保存特定の評価
i)抵抗上昇率の評価((Rc/Raの算出))
完成した非水系リチウム型蓄電素子について、25℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置(5V,360A)を用いて、100Cの電流値で4.2Vに到達するまで定電流充電し、続いて4.2Vの定電圧を印加する定電圧充電を合計で10分間行った。その後、セルを60℃環境下に保存し、2週間毎に60℃環境下から取り出し、同様の充電工程にてセル電圧を4.2Vに充電した後、再びセルを60℃環境下で保存した。この工程を2か月間繰り返すことにより、非水系リチウム型蓄電素子の2か月間の高温保存試験を行った。
この高温保存試験後の蓄電素子に対して、上記「ii)初期時定数の評価(Ra・Fの算出)」におけるRaを算出する手法と同様の操作により、高温保存試験後の常温内部抵抗Rcを算出した。
このRc(Ω)を、上記「ii)初期時定数の評価(Ra・Fの算出)」で求めた高温保存試験前の常温内部抵抗Ra(Ω)で除して算出した比Rc/Raは、1.75であった。
(9-5) Evaluation of high temperature storage specification i) Evaluation of resistance increase rate ((calculation of Rc / Ra))
The completed non-aqueous lithium storage element achieves 4.2 V at a current value of 100 C using a charge / discharge device (5 V, 360 A) manufactured by Fujitsu Telecom Networks Ltd. in a thermostatic chamber set at 25 ° C. The constant current charge was performed until then, followed by a constant voltage charge applying a constant voltage of 4.2 V for a total of 10 minutes. Thereafter, the cell was stored at 60 ° C., removed from the environment at 60 ° C. every two weeks, charged to 4.2 V at the cell voltage in the same charging step, and then stored again at 60 ° C. . A two-month high-temperature storage test of the non-aqueous lithium-type storage element was performed by repeating this process for two months.
With respect to the storage element after the high temperature storage test, the internal temperature resistance Rc at normal temperature after the high temperature storage test by the same operation as the method of calculating Ra in the above “ii) Evaluation of initial time constant (calculation of Ra · F)”. Was calculated.
The ratio Rc / Ra calculated by dividing this Rc (Ω) by the normal temperature internal resistance Ra (Ω) before the high temperature storage test obtained in the above “ii) Evaluation of initial time constant (calculation of Ra · F)” , 1.75.

ii)ガス発生量の測定
完成した非水系リチウム型蓄電素子について、高温保存試験開始前のセル体積Va、及び高温保存試験を2か月間行った後のセルの体積Vbを、それぞれ、アルキメデス法によって測定した。
これらの値を用いて数式:Vb−Vaにより求めたガス発生量は、59×10−3cc/Fであった。
ii) Measurement of gas generation amount The cell volume Va before the start of the high temperature storage test and the volume Vb of the cell after the high temperature storage test for 2 months are respectively performed by the Archimedes method for the completed non-aqueous lithium type storage element It was measured.
The gas generation amount calculated | required by numerical formula: Vb-Va using these values was 59 * 10 < -3 > cc / F.

<実施例2〜30、及び比較例1〜10>
正極活物質の種類を表1に記載のとおりとした以外は、実施例1の「(1)正極前駆体の製造」と同じ方法に従って、正極集電体の片面及び両面に、片面当たりの厚さ60μmの正極活物質層を有する正極前駆体を得た。
そして、上記の正極前駆体を用い、負極種、並びに非水系電解液に添加する添加剤である化合物X及び化合物Yの種類及び添加量を、それぞれ表1に記載のとおりに変更した他は、実施例1と同様にして非水系リチウム型蓄電素子を製造し、各種の評価を行った。
評価結果は表2に示した。
Examples 2 to 30 and Comparative Examples 1 to 10
According to the same method as “(1) Production of positive electrode precursor” in Example 1 except that the type of positive electrode active material is as described in Table 1, the thickness per one surface and both surfaces of the positive electrode current collector is used. A positive electrode precursor having a positive electrode active material layer of 60 μm was obtained.
Then, the types and addition amounts of the compound X and the compound Y, which are additives to be added to the negative electrode species and the non-aqueous electrolyte using the above positive electrode precursor, are changed as described in Table 1, respectively, A non-aqueous lithium storage element was manufactured in the same manner as in Example 1, and various evaluations were performed.
The evaluation results are shown in Table 2.

<実施例31〜37、及び比較例11〜14>
活性炭Aの使用量を47.5質量部とし、かつ、表1に記載した種類及び量の遷移金属化合物を更に使用して塗工液を調製した他は、実施例1の「(1)正極前駆体の製造」と同じ方法に従って、正極集電体の片面及び両面に、片面当たりの厚さ60μmの正極活物質層を有する正極前駆体を得た。
そして、上記の正極前駆体を用い、非水系電解液に添加する添加剤である化合物X及び化合物Yの種類及び添加量を、それぞれ表1に記載のとおりに変更した他は、実施例1と同様にして非水系リチウム型蓄電素子を製造し、各種の評価を行った。
評価結果は表2に示した。
Examples 31 to 37 and Comparative Examples 11 to 14
The “(1) positive electrode of Example 1 was prepared except that the amount of activated carbon A used was 47.5 parts by mass, and the transition metal compound of the type and amount described in Table 1 was further used to prepare a coating liquid. According to the same method as “Production of Precursor”, a positive electrode precursor having a 60 μm-thick positive electrode active material layer per one surface was obtained on one side and both sides of a positive electrode current collector.
And, using the above-mentioned positive electrode precursor, the kind and the addition amount of the compound X and the compound Y, which are additives to be added to the non-aqueous electrolytic solution, are changed as described in Table 1, respectively. Similarly, a non-aqueous lithium type storage element was manufactured and various evaluations were performed.
The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2019091792
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Figure 2019091792
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Figure 2019091792
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<実施例38〜41、並びに比較例15及び16>
表3に示したとおり、実施例1と同様にして蓄電阻止を組み立て、非水系電解液の注液、含浸、及び封止工程を順次に行って、非水系リチウム型蓄電素子を製造した。
得られた非水系リチウム型蓄電素子について、「(5)リチウムドープ工程」の際の初期充電電圧、及び「(6)エージング工程」の際の定電流充電の到達電圧を、それぞれ、表4に記載のとおりとした他は、実施例1と同様にしてリチウムドープ及びエージング、並びに各種の評価を行った。
評価結果は、実施例1の結果とともに表4に示した。
Examples 38 to 41 and Comparative Examples 15 and 16
As shown in Table 3, storage inhibition was assembled in the same manner as in Example 1, and the non-aqueous electrolyte solution injection, impregnation, and sealing steps were sequentially performed to produce a non-aqueous lithium-type storage element.
With respect to the obtained non-aqueous lithium-type storage element, Table 4 shows the initial charging voltage in the “(5) lithium doping step” and the ultimate voltage of constant current charging in the “(6) aging step”. Lithium doping and aging, and various evaluations were performed in the same manner as in Example 1 except for the descriptions.
The evaluation results are shown in Table 4 together with the results of Example 1.

<比較例17>
(1)正極前駆体の製造
表3に示したとおり、活性炭Aの使用量を87.5質量部とし、かつ、アルカリ金属化合物を使用しなかった他は、実施例1の「(1)正極前駆体の製造」と同じ方法に従って、正極集電体の片面及び両面に、片面当たりの厚さ60μmの正極活物質層を有する正極前駆体を得た。
(2)蓄電素子の組立
両面負極C、及び上記で得た正極前駆体を、それぞれ、10cm×10cm(100cm)にカットした。カットした両面負極Cの片面に、複合多孔性材料Aの単位質量当たり760mAh/gに相当するリチウム金属箔を貼り付けた。
最上面と最下面には、片面正極前駆体を用い、更に、片面にリチウム箔を貼り付けた両面負極C21枚と両面正極前駆体20枚とを用い、負極Cと正極前駆体との間に、厚さ15μmの微多孔膜セパレータを挟んで積層した。この積層体を用いた他は実施例1の「(2)蓄電素子の組立」と同様にして、非水系リチウム型蓄電素子を組立てた。
(3)非水系リチウム型蓄電素子の製造(非水系電解液の注液、含浸、及び封止工程)
非水系電解液の注液、含浸、及び封止工程を、それぞれ、実施例1におけるのと同様にして行うことにより、非水系リチウム型蓄電素子を得た。
Comparative Example 17
(1) Production of Positive Electrode Precursor As shown in Table 3, the amount of activated carbon A used was 87.5 parts by mass, and the alkali metal compound was not used. According to the same method as “Production of Precursor”, a positive electrode precursor having a 60 μm-thick positive electrode active material layer per one surface was obtained on one side and both sides of a positive electrode current collector.
(2) Assembly of Storage Element The double-sided negative electrode C and the positive electrode precursor obtained above were cut into 10 cm × 10 cm (100 cm 2 ), respectively. A lithium metal foil corresponding to 760 mAh / g per unit mass of the composite porous material A was attached to one side of the cut double-sided negative electrode C.
Between the negative electrode C and the positive electrode precursor, the single-sided positive electrode precursor is used for the top surface and the lowermost surface, and the double-sided negative electrode C21 with lithium foil stuck to one side and 20 double-sided positive electrode precursors. A microporous membrane separator with a thickness of 15 μm was stacked. A non-aqueous lithium-type storage element was assembled in the same manner as "(2) Assembly of a storage element" of Example 1 except that this laminate was used.
(3) Production of non-aqueous lithium-type storage element (injection of non-aqueous electrolyte solution, impregnation, and sealing process)
A non-aqueous lithium-type storage element was obtained by performing the injection, impregnation, and sealing steps of the non-aqueous electrolytic solution in the same manner as in Example 1.

(4)リチウムドープ工程
得られた非水系リチウム型蓄電素子に対して、45℃に設定した恒温槽内で21時間静置することにより、負極にリチウムドープを行った。
(5)エージング工程
リチウムドープ後の非水系リチウム型蓄電素子について、セル電圧を3.0Vに調整した後、45℃に設定した恒温槽内で24時間保存した。続いて、アスカ電子製の充放電装置を用いて、充電電流10A、放電電流10Aとし、下限電圧2.0V、上限電圧4.0Vの間で定電流充電、定電流放電による充放電サイクルを2回繰り返した。
(6)非水系リチウム型蓄電素子の評価
上記充放電サイクル後の非水系リチウム型蓄電素子を用いた他は、実施例1と同様にして、各種の評価を行った。
評価結果は、実施例1の結果とともに表4に示した。
(4) Lithium Doping Step Lithium doping was performed on the negative electrode by leaving the obtained non-aqueous lithium-type storage element for 21 hours in a thermostat set at 45 ° C.
(5) Aging Step The non-aqueous lithium-type storage element after lithium doping was adjusted to a cell voltage of 3.0 V and then stored for 24 hours in a thermostatic chamber set at 45 ° C. Subsequently, using a charge / discharge device manufactured by Aska Electronics, charge current 10 A, discharge current 10 A, constant current charge between lower limit voltage 2.0 V, upper limit voltage 4.0 V, charge / discharge cycle by constant current discharge 2 I repeated it several times.
(6) Evaluation of non-aqueous lithium-type storage element Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1 except that the non-aqueous lithium-type storage element after the charge / discharge cycle was used.
The evaluation results are shown in Table 4 together with the results of Example 1.

<比較例18〜20>
負極の種類、及び正極前駆体の製造に使用した正極活物質の種類を、それぞれ表3に記載のとおりとした他は、比較例17と同様にして非水系リチウム型蓄電素子を製造し、各種の評価を行った。
評価結果は、実施例1の結果とともに表4に示した。
<Comparative Examples 18 to 20>
A non-aqueous lithium type storage element was manufactured in the same manner as in Comparative Example 17 except that the type of the negative electrode and the type of the positive electrode active material used for manufacturing the positive electrode precursor were as shown in Table 3, respectively. The evaluation of
The evaluation results are shown in Table 4 together with the results of Example 1.

表4の「正極分析結果」における「単位面積当たりBET」とは、正極集電体単位面積当たりの正極活物質層BET比表面積である。   The “BET per unit area” in the “positive electrode analysis result” in Table 4 is a positive electrode active material layer BET specific surface area per positive electrode current collector unit area.

Figure 2019091792
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Figure 2019091792
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本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、例えば、自動車のハイブリット駆動システムの瞬間電力ピークのアシスト用途等における蓄電素子として好適に利用できる。
本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、例えば、リチウムイオンキャパシタ又はリチウムイオン二次電池として好適に適用することができる。本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、特に、リチウムイオンキャパシタとして適用したときに、本発明の効果が最大限に発揮されるため好ましい。
The non-aqueous lithium-type storage element of the present invention can be suitably used, for example, as a storage element in an assist application of instantaneous power peak of a hybrid drive system of a car.
The non-aqueous lithium-type storage element of the present invention can be suitably applied as, for example, a lithium ion capacitor or a lithium ion secondary battery. The nonaqueous lithium-type storage element of the present invention is particularly preferable when applied as a lithium ion capacitor, because the effects of the present invention can be exhibited to the maximum.

Claims (25)

負極、正極、セパレータ、及びリチウム塩を含む非水系電解液を含む非水系リチウム型蓄電素子であって、
前記負極が、負極集電体と、前記負極集電体の片面上又は両面上に設けられた、負極活物質を含む負極活物質層とを有し、かつ、前記負極活物質はリチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料を含み、
前記負極活物質層表面のX線光電子分光測定(XPS)により得られる、S2pスペクトルの168eVのピーク面積に基づいて求めたSの元素濃度をS168eV(atomic%)、F1sスペクトルの685eVのピーク面積に基づいて求めたFの元素濃度をF685eV(atomic%)とするとき、元素濃度比S168eV/F685eVが、0.025以上0.5以下であり、
前記正極が、正極集電体と、前記正極集電体の片面上又は両面上に設けられた、正極活物質を含む正極活物質層とを有し、かつ、前記正極活物質は活性炭を含み、
前記正極活物質層のBET法により測定される単位面積当たりの比表面積をA(m/cm)とするとき、0.2≦A≦10であり、かつ、
前記正極活物質層表面のX線光電子分光測定(XPS)により得られる、S2pスペクトルの164eVのピーク面積に基づいて求めたSの元素濃度をS164eV(atomic%)、C1sスペクトルのCのピーク面積に基づいて求めたCの元素濃度をC(atomic%)とするとき、元素濃度比S164eV/Cが、0.001以上0.05以下である、非水系リチウム型蓄電素子。
What is claimed is: 1. A non-aqueous lithium storage device comprising: a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt,
The negative electrode has a negative electrode current collector, and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material provided on one side or both sides of the negative electrode current collector, and the negative electrode active material contains lithium ions. Containing carbon material that can be occluded and released,
The elemental concentration of S determined based on the peak area of 168 eV in the S2p spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the surface of the negative electrode active material layer is S 168 eV (atomic%), peak area of 685 eV in the F1s spectrum The element concentration ratio S 168 eV / F 685 eV is 0.025 or more and 0.5 or less, where the element concentration of F determined on the basis of F is 685 eV (atomic%),
The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer including a positive electrode active material provided on one side or both sides of the positive electrode current collector, and the positive electrode active material includes activated carbon. ,
Assuming that the specific surface area per unit area of the positive electrode active material layer measured by the BET method is A (m 2 / cm 2 ), 0.2 ≦ A ≦ 10, and
The elemental concentration of S determined based on the peak area of 164 eV in the S2p spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the surface of the positive electrode active material layer is S 164 eV (atomic%) and the peak area of C in the C1s spectrum The nonaqueous lithium-type electrical storage element whose elemental concentration ratio S 164eV / C is 0.001 or more and 0.05 or less, where C (atomic%) is the elemental concentration of C determined on the basis of.
前記非水系電解液が、下記化学式(1)で表される化合物Xと、下記化学式(2−1)〜(2−5)のそれぞれで表される化合物から選択される1種以上の化合物Yとを含む、請求項1に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
Figure 2019091792
{式(1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ホルミル基、炭素数2〜7のアルキルカルボニル基、ニトリル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアルキルカルボニルオキシ基、又は炭素数2〜7のアルキルオキシカルボニル基を表す。}
Figure 2019091792
{式(2−1)〜(2−5)中のR〜R28は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数1〜12のハロゲン化アルキル基を表し;そして、
式(2−1)〜(2−3)及び(2−5)中のnは、それぞれ独立に、0〜3の整数である。}
The non-aqueous electrolytic solution is at least one compound Y selected from a compound X represented by the following chemical formula (1) and a compound represented by each of the following chemical formulas (2-1) to (2-5) The non-aqueous lithium type storage element according to claim 1, comprising:
Figure 2019091792
{In the formula (1), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a formyl group, an alkylcarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms, a nitrile group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the carbon number It represents an alkoxy group of 1 to 6, an alkylcarbonyloxy group of 2 to 7 carbon atoms, or an alkyloxycarbonyl group of 2 to 7 carbon atoms. }
Figure 2019091792
{Formula (2-1) ~ (2-5) R 5 ~R 28 in each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a halogenated having 1 to 12 carbon atoms Represents an alkyl group; and
N in formulas (2-1) to (2-3) and (2-5) is each independently an integer of 0 to 3. }
前記化学式(1)で表される化合物が、チオフェン、2−メチルチオフェン、3−メチルチオフェン、2−シアノチオフェン、3−シアノチオフェン、2,5−ジメチルチオフェン、2−メトキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、2−クロロチオフェン、3−クロロチオフェン、2−アセチルチオフェン、及び3−アセチルチオフェンから成る群から選択される1種以上であり、
前記化学式(2−1)で表される化合物が、エチレンスルファート及び1,3−プロピレンスルファートから成る群から選択される1種以上であり、
前記化学式(2−2)で表される化合物が、1,3−プロパンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−ブタンスルトン、及び2,4−ペンタンスルトンから成る群から選択される1種以上であり、
前記化学式(2−3)で表される化合物が、1,3−プロペンスルトン及び1,4−ブテンスルトンから成る群から選択される1種以上であり、
前記化学式(2−4)で表される化合物が、3−スルフォレンであり、そして、
前記化学式(2−5)で表される化合物が、亜硫酸エチレン、1,2−亜硫酸プロピレン、及び1,3−亜硫酸プロピレンから成る群から選択される1種以上である、請求項2に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
The compound represented by the chemical formula (1) is thiophene, 2-methylthiophene, 3-methylthiophene, 2-cyanothiophene, 3-cyanothiophene, 2,5-dimethylthiophene, 2-methoxythiophene, 3-methoxythiophene And one or more selected from the group consisting of 2-chlorothiophene, 3-chlorothiophene, 2-acetylthiophene and 3-acetylthiophene,
The compound represented by the chemical formula (2-1) is one or more selected from the group consisting of ethylene sulfate and 1,3-propylene sulfate.
The compound represented by the chemical formula (2-2) is selected from the group consisting of 1,3-propane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-butane sultone, and 2,4-pentane sultone One or more selected
The compound represented by the chemical formula (2-3) is one or more selected from the group consisting of 1,3-propene sultone and 1,4-butene sultone,
The compound represented by the above chemical formula (2-4) is 3-sulfurene, and
The compound according to claim 2, wherein the compound represented by the chemical formula (2-5) is at least one selected from the group consisting of ethylene sulfite, propylene 1,2-sulfite, and propylene propylene 1,3-sulfite. Non-aqueous lithium type storage element.
前記非水系電解液が、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、及びフルオロエチレンカーボネートから成る群から選択される少なくとも1種の非水溶媒を含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein the nonaqueous electrolytic solution contains at least one nonaqueous solvent selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and fluoroethylene carbonate. The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of 1-3. 前記非水系電解液が、LiPF及びLiBFから成る群から選択される1種以上を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 The non-aqueous electrolytic solution contains one or more selected from the group consisting of LiPF 6 and LiBF 4, a non-aqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1-4. 前記非水系電解液が、LiN(SOF)を含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 The nonaqueous electrolytic solution contains LiN (SO 2 F) 2, a non-aqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1-5. 前記正極集電体及び前記負極集電体が、それぞれ、無孔の金属箔である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The non-aqueous lithium type storage element according to any one of claims 1 to 6, wherein the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are respectively non-porous metal foils. 前記正極活物質に含まれる活性炭が、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とするとき、0.3<V1≦0.8、及び0.5≦V2≦1.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が1,500m/g以上3,000m/g以下を示す活性炭を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 The activated carbon contained in the positive electrode active material is derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the V1 (cc / g) and MP methods. When the amount of micropores to be formed is V2 (cc / g), 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 1 , including activated carbon showing a 500 meters 2 / g or more 3,000 m 2 / g or less, a non-aqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1-7. 前記正極活物質に含まれる活性炭が、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量V1(cc/g)が0.8<V1≦2.5を満たし、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量V2(cc/g)が0.8<V2≦3.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が2,300m/g以上4,000m/g以下を示す活性炭を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 The amount of mesopores V1 (cc / g) derived from the pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the BJH method, the activated carbon contained in the positive electrode active material satisfies 0.8 <V1 ≦ 2.5, MP method The micropore amount V2 (cc / g) derived from the pores having a diameter of less than 20 Å calculated by the formula satisfies 0.8 <V2 ≦ 3.0, and the specific surface area measured by the BET method is 2,300 m 2 / The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of Claims 1-8 containing the activated carbon which shows g or more and 4,000 m < 2 > / g or less. 前記正極活物質が、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な遷移金属酸化物を更に含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of Claims 1-9 in which the said positive electrode active material further contains the transition metal oxide which can occlude and discharge | release lithium ion. 前記遷移金属酸化物が、層状構造、スピネル構造、及びオリビン構造から選ばれる構造を有する遷移金属酸化物である、請求項10に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The non-aqueous lithium-type storage element according to claim 10, wherein the transition metal oxide is a transition metal oxide having a structure selected from a layered structure, a spinel structure, and an olivine structure. 前記遷移金属酸化物が、LiNiCoAl(1−a−b){a及びbは、それぞれ、0.2<a<0.97、0.2<b<0.97を満たす。}、LiNiCoMn(1−c−d){c及びdは、それぞれ、0.2<c<0.97、0.2<d<0.97を満たす。}、LiCoO、LiMn、LiFePO、LiMnPO{xは0≦x≦1を満たす。}、及びLi(PO{zは0≦z≦3を満たす。}から成る群から選択される1種以上である、請求項10又は11に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 The transition metal oxide, Li x Ni a Co b Al (1-a-b) O 2 {a and b, respectively, 0.2 <a <0.97,0.2 <b <0.97 Meet. }, Li x Ni c Co d Mn (1-c-d) O 2 {c and d, respectively, satisfy 0.2 <c <0.97,0.2 <d < 0.97. }, Li x CoO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x FePO 4 , Li x MnPO 4 {x satisfies 0 ≦ x ≦ 1. }, And Li z V 2 (PO 4 ) 3 {z satisfies 0 ≦ z ≦ 3. The non-aqueous lithium-type storage element according to claim 10 or 11, which is at least one selected from the group consisting of 前記負極活物質がリチウムイオンでドープされており、そのドープ量が、前記負極活物質の単位質量当たり530mAh/g以上2,500mAh/g以下である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The negative electrode active material is doped with lithium ions, and the doping amount is 530 mAh / g or more and 2,500 mAh / g or less per unit mass of the negative electrode active material. Nonaqueous lithium type electrical storage element of description. 前記負極活物質のBET比表面積が、1m/g以上1,500m/g以下である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 The BET specific surface area of the negative electrode active material is not more than 1 m 2 / g or more 1,500 m 2 / g, the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1 to 13. 前記負極活物質が粒子状であり、その平均粒子径が、1μm以上10μm以下である、請求項13又は14に記載の非水系リチウム型蓄電素子。   The non-aqueous lithium type storage element according to claim 13 or 14, wherein the negative electrode active material is in the form of particles, and the average particle diameter thereof is 1 μm or more and 10 μm or less. セル電圧4.2Vでの初期の内部抵抗をRa(Ω)、静電容量をF(F)、電力量をE(Wh)、電極体を収納している外装体の体積をV(L)、及び環境温度−10℃における内部抵抗をRbとした時、以下の(a)、(b)、及び(c)の要件:
(a)RaとFの積Ra・Fが0.3以上3.0以下である、
(b)E/Vが15以上50以下である、及び
(c)Rb/Raが10以下である
を同時に満たす、請求項1〜15のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
Ra (Ω) initial internal resistance at cell voltage 4.2 V, electrostatic capacity F (F), electric energy E (Wh), volume of the package containing the electrode assembly V (L) And the internal resistance at an ambient temperature of −10 ° C. is Rb, the following requirements (a), (b) and (c):
(A) The product Ra · F of Ra and F is 0.3 or more and 3.0 or less,
The non-aqueous lithium type storage element according to any one of claims 1 to 15, wherein (b) E / V is 15 or more and 50 or less, and (c) Rb / Ra is 10 or less simultaneously.
セル電圧4.2Vでの初期の内部抵抗をRa(Ω)、セル電圧4.2V及び環境温度60℃において2か月間保存した後の25℃における内部抵抗をRc(Ω)とした時、以下の(d)及び(e)の要件:
(d)Rc/Raが0.3以上3.0以下である、並びに
(e)セル電圧4.2V及び環境温度60℃において2か月間保存した時に発生するガス量が、25℃において30×10−3cc/F以下である、
を同時に満たす、請求項1〜16のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
Assuming that the initial internal resistance at cell voltage 4.2 V is Ra (Ω), cell voltage 4.2 V and environmental temperature 60 ° C. for 2 months and then the internal resistance at 25 ° C. is Rc (Ω), Requirements of (d) and (e):
(D) Rc / Ra is 0.3 or more and 3.0 or less, and (e) the amount of gas generated when stored for 2 months at a cell voltage of 4.2 V and an environmental temperature of 60 ° C. is 30 × at 25 ° C. Less than 10 -3 cc / F,
The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of Claims 1-16 which satisfy | fills simultaneously.
前記負極、前記正極、前記セパレータ、及び前記非水系電解液が、外層体に収納されており、
前記外装体が、金属缶又はラミネート包材である、請求項1〜17のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
The negative electrode, the positive electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte are contained in an outer layer body,
The non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of Claims 1-17 whose said exterior body is a metal can or a laminate packaging material.
請求項1〜18のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む、蓄電モジュール。   An electricity storage module comprising the non-aqueous lithium-type electricity storage device according to any one of claims 1 to 18. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は請求項19に記載の蓄電モジュールを含む、電力回生システム。   A power regeneration system comprising the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1 to 18 or the storage module according to claim 19. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は請求項19に記載の蓄電モジュールを含む、電力負荷平準化システム。   A power load leveling system comprising the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1 to 18 or the storage module according to claim 19. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は請求項19に記載の蓄電モジュールを含む、無停電電源システム。   An uninterruptible power supply system comprising the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1 to 18 or the storage module according to claim 19. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は請求項19に記載の蓄電モジュールを含む、非接触給電システム。   The non-contact electric power feeding system containing the non-aqueous lithium type electrical storage element as described in any one of Claims 1-18, or the electrical storage module as described in Claim 19. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は請求項19に記載の蓄電モジュールを含む、エナジーハーベストシステム。   An energy harvesting system comprising the non-aqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1 to 18 or the storage module according to claim 19. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の非水系リチウム型蓄電素子、又は請求項19に記載の蓄電モジュールを含む、蓄電システム。   A storage system comprising the nonaqueous lithium-type storage element according to any one of claims 1 to 18 or the storage module according to claim 19.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110931872A (en) * 2019-12-11 2020-03-27 多氟多新能源科技有限公司 Lithium ion battery electrolyte additive and lithium ion battery electrolyte
CN111048832A (en) * 2019-10-21 2020-04-21 江西赣锋电池科技有限公司 Lithium iron phosphate long-life battery electrolyte for energy storage
CN111668545A (en) * 2020-06-16 2020-09-15 杉杉新材料(衢州)有限公司 1, 2-cyclic glycerol sulfite additive and lithium ion battery electrolyte containing same
JP2021034298A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 株式会社Gsユアサ Nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2022524786A (en) * 2019-07-29 2022-05-10 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 Negative electrode active material, its manufacturing method and related secondary batteries, battery modules, battery packs and equipment
CN114824165A (en) * 2022-06-30 2022-07-29 宁德新能源科技有限公司 Negative electrode plate, electrochemical device, and electronic apparatus
WO2023032799A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 Nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte used in same

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005228730A (en) * 2004-01-15 2005-08-25 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Nonaqueous lithium type storage element
JP2007087714A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Hitachi Chem Co Ltd Energy storage device
JP2013012387A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Toyota Industries Corp Electrolyte and lithium ion secondary battery
JP2014027196A (en) * 2012-07-30 2014-02-06 Jm Energy Corp Power storage device
JP2016001567A (en) * 2014-06-12 2016-01-07 日本電気株式会社 Electrolyte and secondary battery using the same
WO2017126689A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 旭化成株式会社 Nonaqueous lithium power storage element
WO2017126691A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 旭化成株式会社 Nonaqueous lithium-type power storage element
WO2017126698A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 旭化成株式会社 Nonaqueous lithium power storage element
JP2017142955A (en) * 2016-02-09 2017-08-17 株式会社リコー Nonaqueous electrolyte power storage device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005228730A (en) * 2004-01-15 2005-08-25 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Nonaqueous lithium type storage element
JP2007087714A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Hitachi Chem Co Ltd Energy storage device
JP2013012387A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Toyota Industries Corp Electrolyte and lithium ion secondary battery
JP2014027196A (en) * 2012-07-30 2014-02-06 Jm Energy Corp Power storage device
JP2016001567A (en) * 2014-06-12 2016-01-07 日本電気株式会社 Electrolyte and secondary battery using the same
WO2017126689A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 旭化成株式会社 Nonaqueous lithium power storage element
WO2017126691A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 旭化成株式会社 Nonaqueous lithium-type power storage element
WO2017126698A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 旭化成株式会社 Nonaqueous lithium power storage element
JP2017142955A (en) * 2016-02-09 2017-08-17 株式会社リコー Nonaqueous electrolyte power storage device

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022524786A (en) * 2019-07-29 2022-05-10 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 Negative electrode active material, its manufacturing method and related secondary batteries, battery modules, battery packs and equipment
US11420875B2 (en) 2019-07-29 2022-08-23 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Negative active material, preparation method thereof, and related secondary battery, battery module, battery pack and apparatus
JP7261898B2 (en) 2019-07-29 2023-04-20 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 Negative electrode active material, manufacturing method thereof, secondary battery, battery module, battery pack and device related thereto
JP2021034298A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 株式会社Gsユアサ Nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
JP7371396B2 (en) 2019-08-28 2023-10-31 株式会社Gsユアサ Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery
CN111048832A (en) * 2019-10-21 2020-04-21 江西赣锋电池科技有限公司 Lithium iron phosphate long-life battery electrolyte for energy storage
CN110931872A (en) * 2019-12-11 2020-03-27 多氟多新能源科技有限公司 Lithium ion battery electrolyte additive and lithium ion battery electrolyte
CN111668545A (en) * 2020-06-16 2020-09-15 杉杉新材料(衢州)有限公司 1, 2-cyclic glycerol sulfite additive and lithium ion battery electrolyte containing same
WO2023032799A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 Nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte used in same
CN114824165A (en) * 2022-06-30 2022-07-29 宁德新能源科技有限公司 Negative electrode plate, electrochemical device, and electronic apparatus
CN114824165B (en) * 2022-06-30 2022-10-14 宁德新能源科技有限公司 Negative electrode plate, electrochemical device and electronic equipment

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