JP2020191224A - Non-aqueous electrolyte power storage element - Google Patents

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Abstract

To provide a non-aqueous electrolyte power storage element having excellent output performance after a charge/discharge cycle and an effect of suppressing a minute short circuit between a positive electrode and a negative electrode.SOLUTION: A non-aqueous electrolyte power storage element according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles, and a separator having a porous resin layer laminated along the negative electrode mixture layer and uniaxially stretched, and a relationship between the peak intensity ratio (I(002)/I(110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer, and the air permeability B (seconds/100 mL) of the porous resin layer satisfies 5.7≤A×B/10000≤15.2.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水電解質蓄電素子に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte power storage device.

リチウムイオン非水電解質二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極を有する電極体、及び電極間に介在する非水電解質を備え、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion non-aqueous electrolyte secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density. The non-aqueous electrolyte secondary battery generally includes an electrode body having a pair of electrodes electrically separated by a separator, and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between the two electrodes. It is configured to charge and discharge by doing so. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used as non-aqueous electrolyte power storage elements other than non-aqueous electrolyte secondary batteries.

このような非水電解質蓄電素子の高エネルギー密度化を図る技術としては、例えば負極活物質の高密度化、セパレータの薄膜化等が提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。 As a technique for increasing the energy density of such a non-aqueous electrolyte power storage element, for example, increasing the density of the negative electrode active material, thinning the separator, and the like have been proposed (see Patent Documents 1 and 2).

特開2014−209472号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-209472 特開2007−179758号公報JP-A-2007-179758

しかしながら、負極の充電中における膨張に伴い、非水電解質蓄電素子の平均厚さ方向(すなわち正極とセパレータと負極とが積層される方向)にかかる荷重の増加が顕著になる。そのため、上記従来技術においては、荷重の増加によってセパレータの細孔が塞がれてイオン伝導性が低下することにより、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の出力性能が低下するおそれがある。上記課題に対して、平均厚さ方向の圧縮弾性率が高いセパレータや空隙容積割合を表す気孔率が高いセパレータを用いることでイオン伝導性の低下が改善されることが知られている。一方、上記圧縮弾性率や気孔率が高いセパレータを用いると、セパレータの表面に平行な方向である面内方向(すなわち上記平均厚さ方向に直交する方向)の引張強度が低下する。負極は、充電中、平均厚さ方向の膨張に加えて面内方向にも膨張する。そのため、上記圧縮弾性率や気孔率が高いセパレータを用いた場合、充電中にセパレータが膨張する負極に引っ張られて容易に変形し、空隙容積が増大することにより、正極及び負極間の微小短絡の発生率が増大するおそれがある。 However, as the negative electrode expands during charging, the load applied in the average thickness direction of the non-aqueous electrolyte power storage element (that is, the direction in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are laminated) becomes remarkable. Therefore, in the above-mentioned prior art, the pores of the separator are blocked by the increase in load and the ionic conductivity is lowered, so that the output performance of the non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle may be lowered. It is known that the decrease in ionic conductivity can be improved by using a separator having a high compressive elastic modulus in the average thickness direction or a separator having a high porosity indicating a void volume ratio to solve the above problems. On the other hand, when a separator having a high compressive elastic modulus or porosity is used, the tensile strength in the in-plane direction (that is, the direction orthogonal to the average thickness direction), which is a direction parallel to the surface of the separator, decreases. During charging, the negative electrode expands in the in-plane direction in addition to the expansion in the average thickness direction. Therefore, when the separator having a high compressive elastic modulus and porosity is used, the separator is easily deformed by being pulled by the negative electrode that expands during charging, and the void volume increases, resulting in a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode. The incidence may increase.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れる非水電解質蓄電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte power storage element excellent in output performance after a charge / discharge cycle and an effect of suppressing a minute short circuit between a positive electrode and a negative electrode. To do.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、一軸延伸された多孔質樹脂層を有し、上記負極合剤層に沿って積層されるセパレータとを備え、上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係が、5.7≦A×B/10000≦15.2である非水電解質蓄電素子である。 One aspect of the present invention made to solve the above problems has a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles and a uniaxially stretched porous resin layer, and the negative electrode combination. A separator laminated along the agent layer is provided, and the peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer and The non-aqueous electrolyte power storage element has a relationship with the air permeability B (seconds / 100 mL) of the porous resin layer of 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 15.2.

本発明の他の一態様は、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、二軸延伸された多孔質樹脂層を有し、上記負極合剤層に沿って積層されるセパレータとを備え、上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係が、3.6≦A×C/10000≦9.1である非水電解質蓄電素子である。 Another aspect of the present invention has a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles and a biaxially stretched porous resin layer, and is laminated along the negative electrode mixture layer. The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer and the porous resin layer are provided. It is a non-aqueous electrolyte power storage element having a relationship with the air permeability C (seconds / 100 mL) of 3.6 ≦ A × C / 10000 ≦ 9.1.

本発明によれば、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れる非水電解質蓄電素子を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte power storage element excellent in output performance after a charge / discharge cycle and an effect of suppressing a minute short circuit between a positive electrode and a negative electrode.

本発明の非水電解質蓄電素子の一実施形態に係る負極及びセパレータを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the negative electrode and the separator which concerns on one Embodiment of the non-aqueous electrolyte power storage element of this invention. 本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池を示す外観斜視図である。It is an external perspective view which shows the non-aqueous electrolyte secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the power storage device which was configured by gathering a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries which concerns on one Embodiment of this invention. 第1実施形態に係る実施例の充放電サイクル後の出力性能を表すグラフである。It is a graph which shows the output performance after the charge / discharge cycle of the Example which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る実施例の充放電サイクル後の微小短絡発生率を表すグラフである。It is a graph which shows the microshort circuit occurrence rate after the charge / discharge cycle of the Example which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る実施例の充放電サイクル後の出力性能を表すグラフである。It is a graph which shows the output performance after the charge / discharge cycle of the Example which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る実施例の充放電サイクル後の微小短絡発生率を表すグラフである。It is a graph which shows the microshort circuit occurrence rate after the charge / discharge cycle of the Example which concerns on 2nd Embodiment.

本発明の一態様は、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、上記負極合剤層に沿って積層され、一軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータとを備え、上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係が、5.7≦A×B/10000≦15.2である非水電解質蓄電素子である。 One aspect of the present invention comprises a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles, and a separator having a porous resin layer laminated along the negative electrode mixture layer and uniaxially stretched. In addition, the peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer and the air permeability B of the porous resin layer ( The non-aqueous electrolyte power storage element has a relationship of 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 15.2 (seconds / 100 mL).

黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、上記負極合剤層に沿って積層され、一軸延伸された多孔質樹脂層(以下、一軸延伸多孔質樹脂層ともいう。)を有するセパレータとを備え、上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)とが上記関係を満たす当該非水電解質蓄電素子は、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れる。このような効果が得られる理由としては、例えば次のように考えられる。
上記X線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aは、垂直方向の面に対する水平方向の面のピーク強度比であり、負極合剤層の配向性の指標となるものである。負極活物質として黒鉛粒子を含む場合、上記ピーク強度比Aは、黒鉛粒子のベンゼン縮合平面からなるベーサル面と、該ベーサル面に直交する層状のエッジ面との配向性に由来する。黒鉛粒子は、エッジ面からの電荷担体の挿入に伴いベーサル面と直交する方向に膨張する。上記ピーク強度比Aは、小さくなるほど上記ベーサル面が負極基材(負極の面内方向)に対して垂直方向に配向していることを意味する。そのため、負極の面内方向の膨張が増し、負極の平均厚さ方向の膨張が抑制される。一方、上記ピーク強度比Aは、大きくなるほど上記ベーサル面が負極基材(負極の面内方向)に対して平行方向に配向していることを意味する。そのため、負極の平均厚さ方向の膨張が増し、負極の面内方向の膨張が抑制される。また、セパレータの透気度は、大きくなるほどセパレータの気孔率が小さくなり、引張強度が大きくなる傾向がある。
上記負極合剤層を有する負極と、上記一軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータとを備える非水電解質蓄電素子の負極合剤層のX線回折における上記ピーク強度比Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係において、A×B/10000が15.2以下であることで、負極の平均厚さ方向の膨張が抑制される。また、セパレータの気孔率が小さくなる傾向がある。そのため、負極の平均厚さ方向の膨張に起因してセパレータの細孔が塞がれやすくなることによる非水電解質蓄電素子のイオン伝導性及び充放電サイクル後の出力性能の低下を抑制できる。一方、上記A×B/10000が5.7以上であることで、負極の面内方向の膨張が抑制される。また、セパレータの引張強度が大きくなる傾向がある。そのため、負極の面内方向の膨張に起因してセパレータが裂けやすくなることによる充放電サイクル後の正極及び負極間の微小短絡の発生を抑制できる。
従って、当該非水電解質蓄電素子は、一軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを備える場合、5.7≦A×B/10000≦15.2を満たすことで、充電時における負極の平均厚さ方向及び面内方向の膨張と、セパレータの気孔率及び引張強度との適切なバランスがとられる。その結果、当該非水電解質蓄電素子が、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れると推測される。ただし、この理由のみに限定解釈されるものではない。
A negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles and a uniaxially stretched porous resin layer laminated along the negative electrode mixture layer (hereinafter, also referred to as a uniaxially stretched porous resin layer). The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer and the porous resin layer. The non-aqueous electrolyte power storage element in which the air permeability B (seconds / 100 mL) satisfies the above relationship is excellent in the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing minute short circuits between the positive electrode and the negative electrode. The reason why such an effect can be obtained is considered as follows, for example.
The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction is the peak intensity ratio of the horizontal plane to the vertical plane, and the negative electrode combination. It is an index of the orientation of the agent layer. When graphite particles are included as the negative electrode active material, the peak intensity ratio A is derived from the orientation of the basal plane formed of the benzene condensation plane of the graphite particles and the layered edge plane orthogonal to the basal plane. The graphite particles expand in a direction orthogonal to the basal plane as the charge carrier is inserted from the edge plane. The smaller the peak intensity ratio A, the more the basal surface is oriented in the direction perpendicular to the negative electrode base material (in-plane direction of the negative electrode). Therefore, the expansion of the negative electrode in the in-plane direction is increased, and the expansion of the negative electrode in the average thickness direction is suppressed. On the other hand, the peak intensity ratio A means that the larger the basal surface is oriented in the direction parallel to the negative electrode base material (in-plane direction of the negative electrode). Therefore, the expansion of the negative electrode in the average thickness direction is increased, and the expansion of the negative electrode in the in-plane direction is suppressed. Further, as the air permeability of the separator increases, the porosity of the separator tends to decrease and the tensile strength tends to increase.
The peak intensity ratio A in X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte power storage element including the negative electrode having the negative electrode mixture layer and the separator having the uniaxially stretched porous resin layer, and the porous material. In relation to the air permeability B (seconds / 100 mL) of the resin layer, when A × B / 10000 is 15.2 or less, expansion of the negative electrode in the average thickness direction is suppressed. In addition, the porosity of the separator tends to be small. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte power storage element and the output performance after the charge / discharge cycle due to the tendency of the pores of the separator to be closed due to the expansion of the negative electrode in the average thickness direction. On the other hand, when the A × B / 10000 is 5.7 or more, the expansion of the negative electrode in the in-plane direction is suppressed. In addition, the tensile strength of the separator tends to increase. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode after the charge / discharge cycle due to the separator being easily torn due to the expansion of the negative electrode in the in-plane direction.
Therefore, when the non-aqueous electrolyte power storage element includes a separator having a uniaxially stretched porous resin layer, the average thickness of the negative electrode during charging is satisfied by satisfying 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 15.2. An appropriate balance is achieved between the expansion in the longitudinal and in-plane directions and the porosity and tensile strength of the separator. As a result, it is presumed that the non-aqueous electrolyte power storage element is excellent in output performance after the charge / discharge cycle and in suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode. However, it is not limited to this reason.

本発明の他の一態様は、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、上記負極合剤層に沿って積層され、二軸延伸された多孔質樹脂層(以下、二軸延伸多孔質樹脂層ともいう。)を有するセパレータとを備え、上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係が、3.6≦A×C/10000≦9.1である非水電解質蓄電素子である。 Another aspect of the present invention is a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles, and a porous resin layer laminated along the negative electrode mixture layer and biaxially stretched (hereinafter referred to as a biaxially stretched porous resin layer). , Also referred to as a biaxially stretched porous resin layer), and the peak intensity ratio of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer (I (002) / I ( 110)) This is a non-aqueous electrolyte power storage element in which the relationship between A and the air permeability C (seconds / 100 mL) of the porous resin layer is 3.6 ≦ A × C / 10000 ≦ 9.1.

黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、上記負極合剤層に沿って積層され、二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータとを備え、上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)とが上記関係を満たする当該非水電解質蓄電素子は、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れる。このような効果が得られる理由としては、例えば次のように考えられる。
上記負極合剤層を有する負極と、上記二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータとを備える非水電解質蓄電素子の負極合剤層のX線回折における上記ピーク強度比Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係において、A×C/10000が9.1以下であることで、負極の平均厚さ方向の膨張が抑制される。また、セパレータの気孔率が小さくなる傾向がある。そのため、負極の平均厚さ方向の膨張に起因してセパレータの細孔が塞がれやすくなることによる非水電解質蓄電素子のイオン伝導性及び充放電サイクル後の出力性能の低下を抑制できる。一方、上記A×C/10000が3.6以上であることで、負極の面内方向の膨張が抑制される。また、セパレータの引張強度が大きくなる傾向がある。そのため、負極の面内方向の膨張に起因してセパレータが裂けやすくなることによる充放電サイクル後の正極及び負極間の微小短絡の発生を抑制できる。
従って、当該非水電解質蓄電素子は、二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを備える場合、3.6≦A×C/10000≦9.1を満たすことで、充電時における負極の平均厚さ方向及び面内方向の膨張と、セパレータの気孔率及び引張強度との適切なバランスがとられる。その結果、当該非水電解質蓄電素子が、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れると推測される。ただし、この理由のみに限定解釈されるものではない。
The negative electrode mixture comprises a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles, and a separator having a porous resin layer laminated along the negative electrode mixture layer and stretched biaxially. The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (102) plane in the X-ray diffraction of the layer and the air permeability C (seconds / 100 mL) of the porous resin layer are The non-aqueous electrolyte power storage element that satisfies the above relationship is excellent in output performance after a charge / discharge cycle and in suppressing a minute short circuit between a positive electrode and a negative electrode. The reason why such an effect can be obtained is considered as follows, for example.
The peak intensity ratio A in X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte power storage element including the negative electrode having the negative electrode mixture layer and the separator having the biaxially stretched porous resin layer, and the porous. When A × C / 10000 is 9.1 or less in relation to the air permeability C (seconds / 100 mL) of the quality resin layer, expansion of the negative electrode in the average thickness direction is suppressed. In addition, the porosity of the separator tends to be small. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte power storage element and the output performance after the charge / discharge cycle due to the tendency of the pores of the separator to be closed due to the expansion of the negative electrode in the average thickness direction. On the other hand, when the A × C / 10000 is 3.6 or more, the expansion of the negative electrode in the in-plane direction is suppressed. In addition, the tensile strength of the separator tends to increase. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode after the charge / discharge cycle due to the separator being easily torn due to the expansion of the negative electrode in the in-plane direction.
Therefore, when the non-aqueous electrolyte power storage element includes a separator having a biaxially stretched porous resin layer, the average negative electrode during charging is satisfied by satisfying 3.6 ≦ A × C / 10000 ≦ 9.1. An appropriate balance is achieved between the expansion in the thickness direction and the in-plane direction and the porosity and tensile strength of the separator. As a result, it is presumed that the non-aqueous electrolyte power storage element is excellent in output performance after the charge / discharge cycle and in suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode. However, it is not limited to this reason.

上記ピーク強度比Aが300以上700以下であることが好ましい。上記ピーク強度比Aの範囲が300以上700以下であることで、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 The peak intensity ratio A is preferably 300 or more and 700 or less. When the range of the peak intensity ratio A is 300 or more and 700 or less, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

上記黒鉛粒子が中実粒子であることが好ましい。上記黒鉛粒子が中実粒子であることで、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 It is preferable that the graphite particles are solid particles. When the graphite particles are solid particles, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing minute short circuits between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

上記黒鉛粒子の平均粒子径が、2.0μm以上6.0μm以下であることが好ましい。上記黒鉛粒子の平均粒子径が、2.0μm以上6.0μm以下であることで、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 The average particle size of the graphite particles is preferably 2.0 μm or more and 6.0 μm or less. When the average particle size of the graphite particles is 2.0 μm or more and 6.0 μm or less, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing minute short circuits between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

上記黒鉛粒子の平均アスペクト比が、1.0以上5.0以下であることが好ましい。上記黒鉛粒子の平均アスペクト比が上記範囲であることで、放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 The average aspect ratio of the graphite particles is preferably 1.0 or more and 5.0 or less. When the average aspect ratio of the graphite particles is in the above range, the output performance after the discharge cycle and the effect of suppressing minute short circuits between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

本明細書において「一軸延伸」とは、熱可塑性フィルムをガラス転移温度以上で引き延ばし分子を配向させるプロセスにおいて、一方向(例えば、長手方向)にのみ延伸することをいい、「二軸延伸」とは、直交する二方向(例えば、長手方向および幅方向)に延伸することをいう。ここで、長手方向とはフィルムの搬送方向に平行であり、幅方向とは長手方向と直交する方向をいう。「透気度」は、ガーレ値ともいい、一定圧力で圧縮された100mLの空気が直径28.6mm(面積642mm)の円形の多孔質樹脂層を通過するのに要した秒数を示し、JIS−P8117(2009)に準拠して測定される値である。「中実」とは、粒子内部が詰まっていて実質的に空隙が存在しないことを意味する。より具体的には本明細書においては、中実とは、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて取得されるSEM像において観察される粒子の断面において、粒子全体の面積に対して粒子内の空隙が占める面積を除いた面積率が95%以上であることを意味する。「平均アスペクト比」とは、走査型電子顕微鏡を用いて取得されるSEM像において観察される粒子の断面において、粒子の最長となる長径Tと、長径Tに垂直な方向において最長となる短径Yとの比であるT/Y値を意味する。 As used herein, the term "uniaxial stretching" refers to stretching the thermoplastic film in only one direction (for example, the longitudinal direction) in the process of stretching the thermoplastic film above the glass transition temperature and orienting the molecules. Means extending in two orthogonal directions (eg, longitudinal and width directions). Here, the longitudinal direction is parallel to the film conveying direction, and the width direction is a direction orthogonal to the longitudinal direction. The "air permeability", also called the Gale value, indicates the number of seconds required for 100 mL of air compressed at a constant pressure to pass through a circular porous resin layer having a diameter of 28.6 mm (area 642 mm 2 ). It is a value measured according to JIS-P8117 (2009). By "solid" is meant that the inside of the particle is clogged and there are virtually no voids. More specifically, in the present specification, the term "solid" refers to the area of the entire particle in the cross section of the particle observed in the SEM image obtained by using a scanning electron microscope (SEM). This means that the area ratio excluding the area occupied by the voids in the particles is 95% or more. The "average aspect ratio" is the longest major axis T of the particles and the longest minor axis in the direction perpendicular to the major axis T in the cross section of the particles observed in the SEM image obtained by using a scanning electron microscope. It means the T / Y value which is the ratio with Y.

以下、本発明に係る非水電解質蓄電素子について図面を参照しつつ詳説する。
<非水電解質蓄電素子>
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、正極、負極、セパレータ及び非水電解質を有する。以下、当該非水電解質蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池(特にリチウムイオン非水電解質二次電池)について説明するが、本発明の適用対象を限定する意図ではない。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体はケースに収納され、このケース内に非水電解質が充填される。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記ケースとしては、非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知の金属製ケース等を用いることができる。
Hereinafter, the non-aqueous electrolyte power storage device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Non-aqueous electrolyte power storage element>
[First Embodiment]
The non-aqueous electrolyte power storage element according to the first embodiment of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery (particularly a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery) will be described as an example of the non-aqueous electrolyte power storage element, but it is not intended to limit the application of the present invention. The positive electrode and the negative electrode usually form electrode bodies that are alternately superposed by stacking or winding through a separator. The electrode body is housed in a case, and the case is filled with a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Further, as the above case, a known metal case or the like which is usually used as a case of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used.

図1は、当該非水電解質蓄電素子の一実施形態に係る負極及びセパレータを示す概略断面図である。図1に示すように、負極1は、負極基材2及び負極合剤層3を有する。セパレータ4は、一軸延伸された多孔質樹脂層を有する。セパレータ4は、負極合剤層3に沿って積層される。負極合剤層3の上面に図示しない負極オーバーコート層が設けられた場合は、セパレータ4は、負極オーバーコート層の上面に積層される。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a negative electrode and a separator according to an embodiment of the non-aqueous electrolyte power storage device. As shown in FIG. 1, the negative electrode 1 has a negative electrode base material 2 and a negative electrode mixture layer 3. The separator 4 has a uniaxially stretched porous resin layer. The separator 4 is laminated along the negative electrode mixture layer 3. When a negative electrode overcoat layer (not shown) is provided on the upper surface of the negative electrode mixture layer 3, the separator 4 is laminated on the upper surface of the negative electrode overcoat layer.

[セパレータ]
第1実施形態に係る非水電解質蓄電素子のセパレータは、一軸延伸された多孔質樹脂層を有する。上述したように、「一軸延伸」とは、熱可塑性フィルムをガラス転移温度以上で引き延ばし分子を配向させるプロセスにおいて、一方向(例えば、長手方向)にのみ延伸する。上記一軸延伸としては、例えば熱可塑性の結晶性ポリマーを加熱溶融後にフィルム状に押出成形及び延伸を行い、結晶間界面を剥離し多孔構造を形成する乾式一軸延伸法が挙げられる。また、一軸延伸として湿式一軸延伸法を用いてもよい。好ましい一態様では、一軸延伸された多孔質樹脂層は、温度120℃で1時間乾燥した際におけるフィルムの搬送方向(MD)の熱収縮率が5%以下(例えば1%以上4%以下)であり、かつ、フィルムの搬送方向に直交する幅方向(TD)の熱収縮率が1%以下(例えば0.5%以下、典型的には0%)であり得る。
[Separator]
The separator of the non-aqueous electrolyte power storage element according to the first embodiment has a uniaxially stretched porous resin layer. As described above, "uniaxial stretching" is a process of stretching a thermoplastic film at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature to orient the molecules, and stretching the thermoplastic film in only one direction (for example, in the longitudinal direction). Examples of the uniaxial stretching method include a dry uniaxial stretching method in which a thermoplastic crystalline polymer is heated and melted and then extruded and stretched into a film to peel off the intercrystal interface to form a porous structure. Further, a wet uniaxial stretching method may be used as the uniaxial stretching. In a preferred embodiment, the uniaxially stretched porous resin layer has a heat shrinkage rate of 5% or less (for example, 1% or more and 4% or less) in the transport direction (MD) of the film when dried at a temperature of 120 ° C. for 1 hour. Yes, and the heat shrinkage in the width direction (TD) orthogonal to the transport direction of the film can be 1% or less (for example, 0.5% or less, typically 0%).

上記多孔質樹脂層を構成する材料としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、フッ素樹脂などが挙げられる。これらの中では、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましい。また、これらの樹脂を構成する単量体の共重合体を用いてもよい。 Examples of the material constituting the porous resin layer include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, polyimide, and fluororesin from the viewpoint of strength. Among these, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable. Further, a copolymer of the monomers constituting these resins may be used.

上記一軸延伸された多孔質樹脂層の透気度Bとしては、後述するピーク強度比Aとの間でA×B/10000が所定の範囲内である限りにおいて特に制限されないが、その下限としては、50秒/100mLが好ましく、90秒/100mLがより好ましい。本態様による効果をより発揮しやすくする観点から、上記多孔質樹脂層の透気度Bは、120秒/100mL以上がさらに好ましく、150秒/100mL以上が特に好ましい。いくつかの態様において、上記透気度Bは、例えば160秒/100mL以上であってもよく、典型的には170秒/100mL以上であってもよい。一方、上記透気度Bの上限としては、400秒/100mLが好ましく、300秒/100mLがより好ましい。本態様による効果をより発揮しやすくする観点から、上記多孔質樹脂層の透気度Bは、250秒/100mL以下がさらに好ましく、220秒/100mL以下が特に好ましい。いくつかの態様において、上記透気度Bは、例えば200秒/100mL以下であってもよく、典型的には180秒/100mL以下であってもよい。ここに開示される技術は、例えば上記多孔質樹脂層の透気度Bが120秒/100mL以上220秒/100mL以下(好ましくは150秒/100mL以上190秒/100mL以下)である態様で好ましく実施され得る。上記透気度Bを上記範囲とすることで、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより効果的に高めることができる。なお、上記多孔質樹脂層の一方の面又は両面に耐熱層が形成されたセパレータを用いる場合、上記透気度の測定においては、上記耐熱層を除いた多孔質樹脂層の透気度を測定する。 The air permeability B of the uniaxially stretched porous resin layer is not particularly limited as long as A × B / 10000 is within a predetermined range with the peak intensity ratio A described later, but the lower limit thereof is not limited. , 50 seconds / 100 mL is preferable, and 90 seconds / 100 mL is more preferable. From the viewpoint of making it easier to exert the effect of this aspect, the air permeability B of the porous resin layer is more preferably 120 seconds / 100 mL or more, and particularly preferably 150 seconds / 100 mL or more. In some embodiments, the air permeability B may be, for example, 160 seconds / 100 mL or higher, typically 170 seconds / 100 mL or higher. On the other hand, as the upper limit of the air permeability B, 400 seconds / 100 mL is preferable, and 300 seconds / 100 mL is more preferable. From the viewpoint of making it easier to exert the effect of this aspect, the air permeability B of the porous resin layer is more preferably 250 seconds / 100 mL or less, and particularly preferably 220 seconds / 100 mL or less. In some embodiments, the air permeability B may be, for example, 200 seconds / 100 mL or less, typically 180 seconds / 100 mL or less. The technique disclosed herein is preferably carried out, for example, in an embodiment in which the air permeability B of the porous resin layer is 120 seconds / 100 mL or more and 220 seconds / 100 mL or less (preferably 150 seconds / 100 mL or more and 190 seconds / 100 mL or less). Can be done. By setting the air permeability B in the above range, it is possible to more effectively enhance the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode. When a separator having a heat-resistant layer formed on one surface or both sides of the porous resin layer is used, the air permeability of the porous resin layer excluding the heat-resistant layer is measured in the measurement of the air permeability. To do.

上記多孔質樹脂層の平均厚さは特に限定されないが、その下限としては、3μmが好ましく、5μmがより好ましく、7μmがより好ましい。いくつかの態様において、上記多孔質樹脂層の平均厚さは、例えば8μm以上であってもよく、典型的には10m以上であってもよい。一方、上記多孔質樹脂層の平均厚さの上限としては、30μmが好ましく、25μmがより好ましい。いくつかの態様において、上記多孔質樹脂層の平均厚さは、例えば20μm以下であってもよく、典型的には15μm以下であってもよい。上記多孔質樹脂層の平均厚さを上記下限以上とすることで、十分な絶縁性を有することができる。上記多孔質樹脂層の平均厚さを上記上限未満とすることで、当該非水電解質蓄電素子の良好なエネルギー密度を維持することができる。 The average thickness of the porous resin layer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 3 μm, more preferably 5 μm, and even more preferably 7 μm. In some embodiments, the average thickness of the porous resin layer may be, for example, 8 μm or more, and typically 10 m or more. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the porous resin layer is preferably 30 μm, more preferably 25 μm. In some embodiments, the average thickness of the porous resin layer may be, for example, 20 μm or less, and typically 15 μm or less. Sufficient insulating properties can be obtained by setting the average thickness of the porous resin layer to be equal to or higher than the above lower limit. By setting the average thickness of the porous resin layer to less than the above upper limit, it is possible to maintain a good energy density of the non-aqueous electrolyte power storage element.

上記多孔質樹脂層の気孔率は特に限定されないが、その下限としては、20%が好ましく、30%がより好ましい。いくつかの態様において、上記多孔質樹脂層の気孔率は、例えば35%以上であってもよく、典型的には40%以上であってもよい。一方、上記気孔率の上限としては、80%が好ましく、70%がより好ましい。いくつかの態様において、上記多孔質樹脂層の気孔率は、例えば65%以下であってもよく、典型的には60%以下(例えば55%以下)であってもよい。上記気孔率を上記範囲とすることで、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。気孔率とは、上記多孔質樹脂層の全体容積中に占める空隙容積の比率であり、JIS−L1096(2010)に規定される「気孔容積率」に準じて測定される。 The porosity of the porous resin layer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 20%, more preferably 30%. In some embodiments, the porosity of the porous resin layer may be, for example, 35% or higher, typically 40% or higher. On the other hand, the upper limit of the porosity is preferably 80%, more preferably 70%. In some embodiments, the porosity of the porous resin layer may be, for example, 65% or less, typically 60% or less (eg, 55% or less). By setting the porosity within the above range, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced. The porosity is the ratio of the void volume to the total volume of the porous resin layer, and is measured according to the "porosity" defined in JIS-L1096 (2010).

なお、セパレータと正極との間に、耐熱層が配設されていても良い。この耐熱層は、多孔質の層である。また、上記多孔質樹脂層の一方の面又は両面に耐熱層が形成されたセパレータを用いることもできる。上記耐熱層は、通常、耐熱粒子及びバインダーとで構成され、その他の成分が含有されていてもよい。 A heat-resistant layer may be provided between the separator and the positive electrode. This heat-resistant layer is a porous layer. Further, a separator having a heat resistant layer formed on one surface or both surfaces of the porous resin layer can also be used. The heat-resistant layer is usually composed of heat-resistant particles and a binder, and may contain other components.

耐熱層に含まれる耐熱粒子は、大気下で500℃にて重量減少が5%以下であるものが好ましく、大気下で800℃にて重量減少が5%以下であるものがさらに好ましい。重量減少が所定以下である材料として無機化合物が挙げられる。無機化合物として、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物;炭酸カルシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム等の硫酸塩;フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性のイオン結晶;シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶;タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。無機化合物として、これらの物質の単体又は複合体を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの無機化合物の中でも、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又はアルミノケイ酸塩が好ましい。 The heat-resistant particles contained in the heat-resistant layer preferably have a weight loss of 5% or less at 500 ° C. in the atmosphere, and more preferably 5% or less in weight loss at 800 ° C. in the air. Inorganic compounds can be mentioned as materials whose weight loss is less than or equal to a predetermined value. As inorganic compounds, for example, oxides such as iron oxide, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, barium titanate, zirconium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminosilicate; magnesium hydroxide, water. Hydroxides such as calcium oxide and aluminum hydroxide; nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride; carbonates such as calcium carbonate; sulfates such as barium sulfate; sparingly soluble ion crystals such as calcium fluoride and barium fluoride Covalently bonded crystals such as silicon and diamond; talc, montmorillonite, boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, sericite, bentonite, mica and other mineral resource-derived substances or man-made products thereof. .. As the inorganic compound, a simple substance or a complex of these substances may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used. Among these inorganic compounds, silicon oxide, aluminum oxide, or aluminosilicate is preferable.

[負極]
負極は、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する。
[Negative electrode]
The negative electrode has a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles.

負極合剤層の上面に、少なくとも無機粒子とバインダーとを有する負極オーバーコート層を設けてもよい。負極オーバーコート層を設けることにより、イオン伝導性の向上や短絡の可能性の低下などの効果が得られる。 A negative electrode overcoat layer having at least inorganic particles and a binder may be provided on the upper surface of the negative electrode mixture layer. By providing the negative electrode overcoat layer, effects such as improvement of ionic conductivity and reduction of the possibility of short circuit can be obtained.

(負極基材)
上記負極基材は、導電性を有する基材(集電体)である。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。また、負極基材の形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。なお、「導電性」を有するとは、JIS−H0505(1975)に準拠して測定される体積抵抗率が1×10Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が1×10Ω・cm超であることを意味する。
(Negative electrode base material)
The negative electrode base material is a base material (current collector) having conductivity. As the material of the negative electrode base material, metals such as copper, nickel, stainless steel and nickel-plated steel or alloys thereof are used, and copper or a copper alloy is preferable. Further, examples of the form of the negative electrode base material include foil, a vapor-deposited film, and the like, and foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, copper foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil. Incidentally, to have a "conductive" means that the volume resistivity is measured according to JIS-H0505 (1975) is not more than 1 × 10 7 Ω · cm, and "non-conductive" are means that the volume resistivity is 1 × 10 7 Ω · cm greater.

上記負極基材の平均厚さの上限としては、例えば30μmであってよいが、20μmが好ましく、10μmがより好ましい。負極基材の平均厚さを上記上限以下とすることで、当該非水電解質蓄電素子のエネルギー密度をより高めることができる。一方、この平均厚さの下限としては、例えば1μmであってよく、5μmであってもよい。なお、平均厚さとは、任意に選んだ10カ所において測定した厚さの平均値をいう。 The upper limit of the average thickness of the negative electrode base material may be, for example, 30 μm, but 20 μm is preferable, and 10 μm is more preferable. By setting the average thickness of the negative electrode base material to the above upper limit or less, the energy density of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further increased. On the other hand, the lower limit of this average thickness may be, for example, 1 μm or 5 μm. The average thickness means the average value of the thickness measured at 10 arbitrarily selected places.

[負極合剤層]
負極合剤層は、負極基材の少なくとも一方の面に沿って直接又は中間層を介して積層される。負極合剤層は、負極活物質を含むいわゆる負極合剤から形成される。上記負極合剤は、必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
[Negative electrode mixture layer]
The negative electrode mixture layer is laminated directly or via an intermediate layer along at least one surface of the negative electrode base material. The negative electrode mixture layer is formed from a so-called negative electrode mixture containing a negative electrode active material. The negative electrode mixture contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, if necessary.

上記負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材質が用いられる。当該非水電解質蓄電素子は、負極活物質として黒鉛粒子を含む。 As the negative electrode active material, a material capable of occluding and releasing lithium ions is usually used. The non-aqueous electrolyte power storage element contains graphite particles as a negative electrode active material.

上記負極合剤層の平均厚さ(片面厚さ)としては特に限定されない。上記負極合剤層の平均厚さの下限としては、30μmが好ましく、50μmがより好ましく、60μmがさらに好ましく、70μmが特に好ましい。いくつかの態様において、上記負極合剤層の平均厚さは、例えば80μm以上であってもよく、典型的には85μm以上であってもよい。一方、上記負極合剤層の平均厚さの上限としては、200μmが好ましく、150μmがより好ましく、130μmがさらに好ましく、120μmが特に好ましい。いくつかの態様において、上記負極合剤層の平均厚さは、例えば110μm以下であってもよく、典型的には100μm以下であってもよい。 The average thickness (single-sided thickness) of the negative electrode mixture layer is not particularly limited. The lower limit of the average thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 30 μm, more preferably 50 μm, further preferably 60 μm, and particularly preferably 70 μm. In some embodiments, the average thickness of the negative electrode mixture layer may be, for example, 80 μm or more, and typically 85 μm or more. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 200 μm, more preferably 150 μm, further preferably 130 μm, and particularly preferably 120 μm. In some embodiments, the average thickness of the negative electrode mixture layer may be, for example, 110 μm or less, and typically 100 μm or less.

負極合剤層の多孔度としては、特に限定されないが、概ね50%以下(例えば40%以下)であることが好ましい。負極の多孔度を50%以下とすることで、当該非水電解質蓄電素子のエネルギー密度をより高めることができる。また、負極の多孔度は、20%以上であることが好ましい。上記負極の「多孔度」とは、体積基準の値であり、負極の細孔体積(mL)及びかさ体積(mL)を測定し、多孔度=細孔体積×100/かさ体積の式により、多孔度(%)を算出する。 The porosity of the negative electrode mixture layer is not particularly limited, but is preferably about 50% or less (for example, 40% or less). By setting the porosity of the negative electrode to 50% or less, the energy density of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further increased. The porosity of the negative electrode is preferably 20% or more. The "porousness" of the negative electrode is a volume-based value, and the pore volume (mL) and bulk volume (mL) of the negative electrode are measured, and the formula of porosity = pore volume × 100 / bulk volume is used. Calculate the porosity (%).

第1実施形態の非水電解質蓄電素子の上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係は、5.7≦A×B/10000≦15.2である。上記負極合剤層を有する負極と、上記一軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータとを備える非水電解質蓄電素子の負極合剤層のX線回折における上記ピーク強度比Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係において、A×B/10000が15.2以下であることで、負極の平均厚さ方向の膨張が抑制される。また、セパレータの気孔率が小さくなる傾向があり、セパレータの細孔が塞がれやすくなることによる非水電解質蓄電素子のイオン伝導性及び充放電サイクル後の出力性能の低下を抑制できる。一方、上記A×B/10000が5.7以上であることで、負極の面内方向の膨張が抑制される。また、セパレータの引張強度が大きくなる傾向があり、セパレータが裂けやすくなることによる充放電サイクル後の正極及び負極間の微小短絡が発生を抑制できる。従って、当該非水電解質蓄電素子は、一軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを備える場合、5.7≦A×B/10000≦15.2を満たすことで、充電時における負極の平均厚さ方向及び面内方向の膨張と、セパレータの気孔率及び引張強度との適切なバランスがとられる。その結果、当該非水電解質蓄電素子が、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れると推測される。 The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the surface (002) to the surface (002) in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte storage element of the first embodiment, and the porosity. The relationship between the air permeability B (seconds / 100 mL) of the quality resin layer is 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 15.2. The peak intensity ratio A in X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte power storage element including the negative electrode having the negative electrode mixture layer and the separator having the uniaxially stretched porous resin layer, and the porous material. In relation to the air permeability B (seconds / 100 mL) of the resin layer, when A × B / 10000 is 15.2 or less, expansion of the negative electrode in the average thickness direction is suppressed. Further, the porosity of the separator tends to be small, and the deterioration of the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte power storage element and the output performance after the charge / discharge cycle due to the tendency of the pores of the separator to be closed can be suppressed. On the other hand, when the A × B / 10000 is 5.7 or more, the expansion of the negative electrode in the in-plane direction is suppressed. Further, the tensile strength of the separator tends to increase, and the occurrence of a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode after the charge / discharge cycle due to the tendency of the separator to tear can be suppressed. Therefore, when the non-aqueous electrolyte power storage element includes a separator having a uniaxially stretched porous resin layer, the average thickness of the negative electrode during charging is satisfied by satisfying 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 15.2. An appropriate balance is achieved between the expansion in the longitudinal and in-plane directions and the porosity and tensile strength of the separator. As a result, it is presumed that the non-aqueous electrolyte power storage element is excellent in output performance after the charge / discharge cycle and in suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode.

充放電サイクル後の出力性能の低下を抑制する等の観点から、上記A×B/10000は、好ましくは15.0以下、より好ましくは14.5以下、さらに好ましくは14.0以下である。例えば、上記A×B/10000は、例えば13.5以下であってもよく、典型的には13.0以下であってもよい。また、充放電サイクル後における微小短絡をより良く抑制する等の観点から、上記A×B/10000は、好ましくは6.0以上、より好ましくは6.2以上、さらに好ましくは6.5以上である。例えば、上記A×B/10000は、例えば7.0以上であってもよく、典型的には8.0以上であってもよい。ここに開示される技術は、例えば上記ピーク強度比(I(002)/I(110))Aと上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係が5.7≦A×B/10000≦15.2(好ましくは5.7≦A×B/10000≦13.5)である態様で好ましく実施され得る。 From the viewpoint of suppressing a decrease in output performance after the charge / discharge cycle, the A × B / 10000 is preferably 15.0 or less, more preferably 14.5 or less, still more preferably 14.0 or less. For example, the above A × B / 10000 may be, for example, 13.5 or less, and typically 13.0 or less. Further, from the viewpoint of better suppressing micro short circuits after the charge / discharge cycle, the A × B / 10000 is preferably 6.0 or more, more preferably 6.2 or more, still more preferably 6.5 or more. is there. For example, the above A × B / 10000 may be, for example, 7.0 or more, and typically 8.0 or more. In the technique disclosed herein, for example, the relationship between the peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A and the air permeability B (seconds / 100 mL) of the porous resin layer is 5.7 ≦ A. It can be preferably carried out in an embodiment of × B / 10000 ≦ 15.2 (preferably 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 13.5).

上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aとしては、多孔質樹脂層の透気度Bとの間でA×B/10000が上記所定の範囲内である限りにおいて特に制限されないが、その下限としては、100が好ましく、200がより好ましい。本態様による効果をより発揮しやすくする観点から、上記ピーク強度比Aは、250以上がさらに好ましく、300以上が特に好ましい。いくつかの態様において、上記ピーク強度比Aは、例えば350以上であってもよく、典型的には450以上であってもよい。一方、上記ピーク強度比Aの上限としては、1200が好ましく、1000がより好ましい。本態様による効果をより発揮しやすくする観点から、上記ピーク強度比Aは、800以下がさらに好ましく、700以下が特に好ましい。いくつかの態様において、上記ピーク強度比Aは、例えば650以下であってもよく、典型的には550以下であってもよい。ここに開示される技術は、例えば上記ピーク強度比Aが250以上800以下(好ましくは300以上700以下)である態様で好ましく実施され得る。上記ピーク強度比Aを上記範囲とすることで、負極が適度な配向性を有するため、負極全体の膨張が抑制される。従って、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer is between the air permeability B of the porous resin layer. As long as A × B / 10000 is within the above-mentioned predetermined range, there is no particular limitation, but as the lower limit thereof, 100 is preferable, and 200 is more preferable. From the viewpoint of making it easier to exert the effect of this aspect, the peak intensity ratio A is more preferably 250 or more, and particularly preferably 300 or more. In some embodiments, the peak intensity ratio A may be, for example, 350 or greater, and typically 450 or greater. On the other hand, as the upper limit of the peak intensity ratio A, 1200 is preferable, and 1000 is more preferable. From the viewpoint of making it easier to exert the effect of this aspect, the peak intensity ratio A is more preferably 800 or less, and particularly preferably 700 or less. In some embodiments, the peak intensity ratio A may be, for example, 650 or less, typically 550 or less. The technique disclosed herein can be preferably carried out, for example, in a mode in which the peak intensity ratio A is 250 or more and 800 or less (preferably 300 or more and 700 or less). By setting the peak intensity ratio A in the above range, the negative electrode has an appropriate orientation, so that the expansion of the entire negative electrode is suppressed. Therefore, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

上記ピーク強度比Aは、例えば、負極合剤層に含まれる黒鉛粒子の種類や性状を変えることによって調整することができる。すなわち、黒鉛粒子の種類および性状を適切に選択することによって、上記ピーク強度比Aをここに開示される上記好適な範囲に調整することができる。その他、上記ピーク強度比Aを上記好適な範囲に調整する方法としては、後述する負極の作製工程において、負極合剤層を平均厚さ方向にプレスするときの圧力を変える、負極合剤層の厚さおよび密度を変える、負極合剤層中の黒鉛粒子に磁場を付与して所定方向に配向させる等の方法を採用することができる。上記ピーク強度比Aを制御する方法は、単独であるいは組み合わせて使用することができる。 The peak intensity ratio A can be adjusted, for example, by changing the type and properties of the graphite particles contained in the negative electrode mixture layer. That is, the peak intensity ratio A can be adjusted to the above-mentioned suitable range disclosed herein by appropriately selecting the type and properties of the graphite particles. Another method for adjusting the peak intensity ratio A to the above-mentioned suitable range is to change the pressure when the negative electrode mixture layer is pressed in the average thickness direction in the negative electrode manufacturing step described later, for the negative electrode mixture layer. Methods such as changing the thickness and density, applying a magnetic field to the graphite particles in the negative electrode mixture layer to orient them in a predetermined direction can be adopted. The method for controlling the peak intensity ratio A can be used alone or in combination.

(黒鉛粒子)
「黒鉛」とは、充放電前または放電状態においてX線回折法から測定される(002)面の平均格子面間隔d(002)が0.340nm未満(典型的には0.330nm以上0.340nm未満)の炭素物質である。ここで、「放電状態」とは、負極活物質として黒鉛粒子を含む負極を作用極として、金属Liを対極として用いた単極電池において、開回路電圧が0.7V以上である状態をいう。開回路状態での金属Li対極の電位は、Liの酸化還元電位とほぼ等しいため、上記単極電池における開回路電圧は、Liの酸化還元電位に対する黒鉛粒子を含む負極の電位とほぼ同等である。つまり、上記単極電池における開回路電圧が0.7V以上であることは、負極活物質である黒鉛粒子から、充放電に伴い吸蔵放出可能なリチウムイオンが十分に放出されていることを意味する。黒鉛粒子の種類や性状は、負極合剤層の上記ピーク強度比Aが多孔質樹脂層の透気度との間で上記関係を満たす限りにおいて特に制限はない。例えば、黒鉛粒子は、人造黒鉛粒子および天然黒鉛粒子のいずれかであり得る。なかでも、人造黒鉛粒子が好ましい。これら黒鉛粒子表面に非晶質炭素コートを施した粒子であってもよい。かかる黒鉛粒子は、扁平な鱗片形状の黒鉛粒子であってもよいし、この鱗片状黒鉛を球状化した球状化黒鉛粒子であってもよい。好ましい一態様では、黒鉛粒子は、中実の黒鉛粒子である。中実の黒鉛粒子は、負極合剤層の上記ピーク強度比Aを上記好適な範囲に適切に調整し得るという観点から好適である。また、上記黒鉛粒子が中実粒子であることで、黒鉛粒子内の密度が均一であり、電流集中が起こりにくいことから不均一な負極の膨張を抑制できる。そのため、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。
(Graphite particles)
“Graphite” means that the average lattice spacing d (002) of the (002) plane measured by the X-ray diffraction method before charging / discharging or in the discharged state is less than 0.340 nm (typically 0.330 nm or more and 0. It is a carbon substance (less than 340 nm). Here, the "discharged state" refers to a state in which the open circuit voltage is 0.7 V or more in a unipolar battery using a negative electrode containing graphite particles as a negative electrode active material as a working electrode and metal Li as a counter electrode. Since the potential of the metal Li counter electrode in the open circuit state is substantially equal to the oxidation-reduction potential of Li, the open circuit voltage in the single-pole battery is substantially equal to the potential of the negative electrode containing graphite particles with respect to the oxidation-reduction potential of Li. .. That is, the fact that the open circuit voltage in the single-pole battery is 0.7 V or more means that lithium ions that can be stored and discharged are sufficiently released from the graphite particles, which are the negative electrode active materials, as the battery is charged and discharged. .. The type and properties of the graphite particles are not particularly limited as long as the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer satisfies the above relationship with the air permeability of the porous resin layer. For example, the graphite particles can be either artificial graphite particles or natural graphite particles. Of these, artificial graphite particles are preferable. The surface of these graphite particles may be coated with amorphous carbon. Such graphite particles may be flat scaly graphite particles, or spheroidized graphite particles obtained by spheroidizing the scaly graphite. In a preferred embodiment, the graphite particles are solid graphite particles. The solid graphite particles are suitable from the viewpoint that the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer can be appropriately adjusted within the above-mentioned suitable range. Further, since the graphite particles are solid particles, the density in the graphite particles is uniform and current concentration is unlikely to occur, so that uneven expansion of the negative electrode can be suppressed. Therefore, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

〈中実黒鉛粒子〉
中実黒鉛粒子とは、粒子内部が詰まっていて実質的に空隙が存在しない黒鉛粒子を意味する。上述したように、本明細書においては、中実黒鉛粒子とは、走査型電子顕微鏡を用いて取得されるSEM像において観察される粒子の断面において、粒子全体の面積に対して粒子内の空隙が占める面積を除いた面積率が95%以上である黒鉛粒子を意味する。上記面積率は、好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上であり得る。面積率は、つぎの通り決定することができる。
(1)測定用試料の準備
測定対象とする黒鉛粒子の粉末を熱硬化性の樹脂で固定する。樹脂で固定された黒鉛粒子について、クロスセクション・ポリッシャを用いることで、断面を露出させ、測定用試料を作製する。
(2)SEM像の取得
SEM像の取得には、走査型電子顕微鏡としてJSM−7001F(日本電子株式会社製)を用いる。SEM像の取得の条件は、二次電子像を観察するものとする。加速電圧は、15kVとする。観察倍率は、一視野に現れる黒鉛粒子が3個以上15個以内となる倍率に設定する。得られたSEM像は、画像ファイルとして保存する。その他、スポット径、ワーキングディスタンス、照射電流、輝度、フォーカス等の諸条件は、黒鉛粒子の輪郭が明瞭になるように適宜設定する。
(3)黒鉛粒子の輪郭の切り抜き
画像編集ソフトAdoBe Photoshop Elements 11の画像切り抜き機能を用いて、取得したSEM像から黒鉛粒子の輪郭を切り抜く。この輪郭の切り抜きは、クイック選択ツールを用いて活物質粒子の輪郭より外側を選択し、黒鉛粒子以外を黒背景へと編集して行う。ついで、輪郭を切り抜くことができた全ての黒鉛粒子の画像について、二値化処理を行う。このとき、輪郭を切り抜くことができた黒鉛粒子が3個未満であった場合は、再度、SEM像を取得し、輪郭を切り抜くことができた黒鉛粒子が3個以上になるまで、黒鉛粒子の輪郭の切り抜きを行う。
(4)二値化処理
切り抜いた黒鉛粒子のうち1つ目の黒鉛粒子の画像について、画像解析ソフトPopImaging 6.00を用い、強度が最大となる濃度から20%分小さい濃度を閾値に設定して二値化処理を行う。二値化処理により、濃度の低い側の面積を算出することで「粒子内の空隙が占める面積を除いた面積S1」とする。
ついで、先ほどと同じ1つ目の黒鉛粒子の画像について、濃度10を閾値として二値化処理を行う。二値化処理により、黒鉛粒子の外縁を決定し、当該外縁の内側の面積を算出することで、「粒子全体の面積S0」とする。
上記算出したS1及びS0を用いて、S0に対するS1を算出する(S1/S0)ことにより、一つ目の黒鉛粒子における「粒子全体の面積に対して粒子内の空隙が占める面積を除いた面積率R1」を算出する。
切り抜いた黒鉛粒子のうち2つ目以降の黒鉛粒子の画像についても、それぞれ、上記の二値化処理を行い、面積S1、面積S0を算出する。この算出した面積S1、S0に基づいて、それぞれの黒鉛粒子の面積率R2、面積率R3、・・・を算出する。
(5)面積率の決定
二値化処理により算出した全ての面積率R1、面積率R2、面積率R3、・・・の平均値を算出することにより、「粒子全体の面積に対して粒子内の空隙が占める面積を除いた黒鉛粒子の面積率」を決定する。
<Solid graphite particles>
The solid graphite particles mean graphite particles that are clogged inside the particles and have substantially no voids. As described above, in the present specification, the solid graphite particles are voids in the particles with respect to the total area of the particles in the cross section of the particles observed in the SEM image obtained by using a scanning electron microscope. It means graphite particles having an area ratio of 95% or more excluding the area occupied by. The area ratio can be preferably 96% or more, more preferably 97% or more. The area ratio can be determined as follows.
(1) Preparation of sample for measurement The powder of graphite particles to be measured is fixed with a thermosetting resin. For graphite particles fixed with resin, a cross section is exposed by using a cross section polisher to prepare a sample for measurement.
(2) Acquisition of SEM image JSM-7001F (manufactured by JEOL Ltd.) is used as a scanning electron microscope to acquire the SEM image. The condition for acquiring the SEM image is to observe the secondary electron image. The accelerating voltage is 15 kV. The observation magnification is set so that the number of graphite particles appearing in one field of view is 3 or more and 15 or less. The obtained SEM image is saved as an image file. In addition, various conditions such as spot diameter, working distance, irradiation current, brightness, focus, etc. are appropriately set so that the outline of the graphite particles becomes clear.
(3) Cutout of contour of graphite particles Using the image cropping function of the image editing software Adobe Photoshop Elements 11, the contour of graphite particles is cut out from the acquired SEM image. This contour cropping is performed by selecting the outside of the contour of the active material particles using the quick selection tool and editing the non-graphite particles to a black background. Then, the images of all the graphite particles whose contours can be cut out are subjected to binarization processing. At this time, if the number of graphite particles whose contours could be cut out was less than 3, the SEM image was acquired again, and the graphite particles were formed until the number of graphite particles whose contours could be cut out became 3 or more. Cut out the contour.
(4) Binarization processing For the image of the first graphite particles among the cut out graphite particles, use the image analysis software PopImaging 6.00 and set the threshold value to a concentration 20% smaller than the concentration that maximizes the intensity. And perform binarization processing. By calculating the area on the low concentration side by the binarization process, it is determined as "area S1 excluding the area occupied by the voids in the particles".
Then, the same image of the first graphite particles as before is subjected to a binarization process with a density of 10 as a threshold value. The outer edge of the graphite particles is determined by the binarization treatment, and the area inside the outer edge is calculated to obtain "the total area S0 of the particles".
By calculating S1 with respect to S0 (S1 / S0) using the calculated S1 and S0, the area of the first graphite particle excluding the area occupied by the voids in the particle with respect to the total area of the particle. Rate R1 ”is calculated.
The image of the second and subsequent graphite particles among the cut out graphite particles is also subjected to the above binarization treatment to calculate the area S1 and the area S0, respectively. Based on the calculated areas S1 and S0, the area ratio R2, the area ratio R3, ... Of each graphite particle is calculated.
(5) Determination of area ratio By calculating the average value of all area ratio R1, area ratio R2, area ratio R3, ... Calculated by the binarization process, "inside the particle with respect to the total area of the particle""Area ratio of graphite particles excluding the area occupied by voids" is determined.

上記中実黒鉛粒子のX線回折法から測定される(002)面の平均格子面間隔d(002)としては、0.338nm未満が好ましい。また、上記中実黒鉛粒子の平均格子面間隔d(002)は、0.335nm以上であることが好ましい。球状中実黒鉛粒子は、真球に近い形のものが好ましいが、楕円形、卵形等であってもよく、表面に凹凸を有していてもよい。中実黒鉛粒子は、複数の中実黒鉛粒子が凝集した粒子を含んでいてもよい。 The average lattice spacing d (002) of the (002) plane measured by the X-ray diffraction method of the solid graphite particles is preferably less than 0.338 nm. The average lattice spacing d (002) of the solid graphite particles is preferably 0.335 nm or more. The spherical solid graphite particles preferably have a shape close to a true sphere, but may be elliptical, oval, or the like, and may have irregularities on the surface. The solid graphite particles may include particles in which a plurality of solid graphite particles are agglomerated.

上記中実黒鉛粒子の真密度としては、2.1g/cm以上が好ましい。このように真密度の高い中実黒鉛粒子を用いることで、当該非水電解質蓄電素子のエネルギー密度をより高めることができる。一方、上記中実黒鉛粒子の真密度の上限としては、例えば2.5g/cmである。真密度は、ヘリウムガスを用いたピクノメータによる気体容積法で測定される。 The true density of the solid graphite particles is preferably 2.1 g / cm 3 or more. By using the solid graphite particles having such a high true density, the energy density of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further increased. On the other hand, the upper limit of the true density of the solid graphite particles is, for example, 2.5 g / cm 3 . The true density is measured by the gas volumetric method using a pycnometer using helium gas.

ここで開示される黒鉛粒子の平均粒子径は特に限定されないが、その下限としては、0.5μmが好ましく、1.0μmがより好ましい。例えば、黒鉛粒子の平均粒子径は、1.5μm以上であってもよく、典型的には2.0μm以上(例えば2.5μm以上)であってもよい。一方、上記黒鉛粒子の平均粒子径の上限としては、10.0μmが好ましく、8.0μmがより好ましい。いくつかの態様において、黒鉛粒子の平均粒子径は、6.0μm以下であってもよく、典型的には4.0μm以下(例えば3.6μm以下)であってもよい。ここに開示される技術は、例えば黒鉛粒子の平均粒子径が1.0μm以上6.0μm以下(好ましくは2.0μm以上3.4μm以下)である態様で好ましく実施され得る。上記平均粒子径を有する黒鉛粒子は、負極合剤層の上記ピーク強度比Aを上記好適な範囲に適切に調整し得るという観点から好適である。また、上記黒鉛粒子の平均粒子径が、上記範囲であることで、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 The average particle size of the graphite particles disclosed here is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 0.5 μm, more preferably 1.0 μm. For example, the average particle size of the graphite particles may be 1.5 μm or more, and typically 2.0 μm or more (for example, 2.5 μm or more). On the other hand, the upper limit of the average particle size of the graphite particles is preferably 10.0 μm, more preferably 8.0 μm. In some embodiments, the average particle size of the graphite particles may be 6.0 μm or less, typically 4.0 μm or less (eg 3.6 μm or less). The technique disclosed herein can be preferably carried out, for example, in an embodiment in which the average particle size of the graphite particles is 1.0 μm or more and 6.0 μm or less (preferably 2.0 μm or more and 3.4 μm or less). Graphite particles having the average particle size are suitable from the viewpoint that the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer can be appropriately adjusted within the suitable range. Further, when the average particle size of the graphite particles is in the above range, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

なお、上記平均粒子径は、メジアン径によって示される値である。「メジアン径」とは、JIS−Z8819−2(2001)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値(D50)を意味する。具体的には以下の方法による測定値とすることができる。測定装置としてレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社の「SALD−2200」)、測定制御ソフトとしてWing SALD−2200を用いる。散乱式の測定モードを採用し、測定試料が分散溶媒中に分散する分散液が循環する湿式セルにレーザー光を照射し、測定試料から散乱光分布を得る。そして、散乱光分布を対数正規分布により近似し、累積度50%にあたる粒子径をメジアン径(D50)とする。 The average particle diameter is a value indicated by the median diameter. The “median diameter” means a value (D50) at which the volume-based integrated distribution calculated in accordance with JIS-Z8819-2 (2001) is 50%. Specifically, the measured value can be obtained by the following method. A laser diffraction type particle size distribution measuring device (“SALD-2200” manufactured by Shimadzu Corporation) is used as the measuring device, and a Wing SALD-2200 is used as the measurement control software. A scattering type measurement mode is adopted, and a wet cell in which a dispersion liquid in which a measurement sample is dispersed in a dispersion solvent circulates is irradiated with laser light to obtain a scattered light distribution from the measurement sample. Then, the scattered light distribution is approximated by a lognormal distribution, and the particle diameter corresponding to a cumulative degree of 50% is defined as the median diameter (D50).

上記黒鉛粒子の平均アスペクト比は特に限定されないが、その下限としては、1.0であり、1.2が好ましい。上記態様の負極合剤層における黒鉛粒子として、平均アスペクト比が1.4以上の黒鉛粒子を好ましく採用することができる。一方、上記黒鉛粒子の平均アスペクト比の上限としては、5.0であり、4.0が好ましい。例えば、平均アスペクト比が3.0以下の黒鉛粒子が好ましく、2.5以下のものがより好ましく、2.0以下(例えば1.8以下)のものが特に好ましい。上記平均アスペクト比を有する黒鉛粒子は、負極合剤層の上記ピーク強度比Aを上記好適な範囲に適切に調整し得るという観点から好適である。また、上記黒鉛粒子の平均アスペクト比が上記範囲であることで、黒鉛粒子が球形に近いために、電流集中が起こりにくいことから不均一な負極の膨張を抑制できる。そのため、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 The average aspect ratio of the graphite particles is not particularly limited, but the lower limit thereof is 1.0, preferably 1.2. As the graphite particles in the negative electrode mixture layer of the above aspect, graphite particles having an average aspect ratio of 1.4 or more can be preferably adopted. On the other hand, the upper limit of the average aspect ratio of the graphite particles is 5.0, preferably 4.0. For example, graphite particles having an average aspect ratio of 3.0 or less are preferable, those having an average aspect ratio of 2.5 or less are more preferable, and those having an average aspect ratio of 2.0 or less (for example, 1.8 or less) are particularly preferable. The graphite particles having the average aspect ratio are suitable from the viewpoint that the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer can be appropriately adjusted within the suitable range. Further, when the average aspect ratio of the graphite particles is in the above range, since the graphite particles are close to a sphere, current concentration is unlikely to occur, so that uneven expansion of the negative electrode can be suppressed. Therefore, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

上述したように、「平均アスペクト比」とは、走査型電子顕微鏡を用いて取得されるSEM像において観察される粒子の断面において、粒子の最長となる長径Tと、長径Tに垂直な方向において最長となる短径Yとの比であるT/Y値を意味する。平均アスペクト比は、つぎの通り決定することができる。
(1)測定用試料の準備
上述した面積率を決定する際に使用した断面を露出させた測定用試料を用いる。
(2)SEM像の取得
SEM像の取得には、走査型電子顕微鏡としてJSM−7001F(日本電子株式会社製)を用いる。SEM像の取得条件は、二次電子像を観察するものとする。加速電圧は、15kVとする。観察倍率は、一視野に現れる黒鉛粒子が100個以上1000個以内となる倍率に設定する。得られたSEM像は、画像ファイルとして保存する。その他、スポット径、ワーキングディスタンス、照射電流、輝度、フォーカス等の諸条件は、黒鉛粒子の輪郭が明瞭になるように適宜設定する。
(3)平均アスペクト比の決定
取得したSEM像から、ランダムに100個の黒鉛粒子を選び、それぞれについて、黒鉛粒子の最長となる長径Tと、長径Tに垂直な方向において最長となる短径Yを測定し、T/Y値を算出する。算出した全てのT/Y値の平均値を算出することにより、黒鉛粒子の平均アスペクト比を決定する。
As described above, the "average aspect ratio" is the longest major axis T of the particles and the direction perpendicular to the major axis T in the cross section of the particles observed in the SEM image obtained by using a scanning electron microscope. It means the T / Y value which is the ratio with the shortest diameter Y which is the longest. The average aspect ratio can be determined as follows.
(1) Preparation of measurement sample A measurement sample with an exposed cross section used for determining the area ratio described above is used.
(2) Acquisition of SEM image JSM-7001F (manufactured by JEOL Ltd.) is used as a scanning electron microscope to acquire the SEM image. The condition for acquiring the SEM image is to observe the secondary electron image. The accelerating voltage is 15 kV. The observation magnification is set so that the number of graphite particles appearing in one field of view is 100 or more and 1000 or less. The obtained SEM image is saved as an image file. In addition, various conditions such as spot diameter, working distance, irradiation current, brightness, focus, etc. are appropriately set so that the outline of the graphite particles becomes clear.
(3) Determination of average aspect ratio 100 graphite particles are randomly selected from the acquired SEM image, and for each of them, the longest major axis T of the graphite particles and the longest minor axis Y in the direction perpendicular to the major axis T. Is measured and the T / Y value is calculated. The average aspect ratio of the graphite particles is determined by calculating the average value of all the calculated T / Y values.

上記黒鉛粒子の最長となる長径Tの平均値(平均長径)としては特に限定されないが、概ね1.0μm以上である。上記黒鉛粒子の平均長径は、好ましくは1.2μm以上、より好ましくは1.5μm以上、さらに好ましくは1.8μm以上である。いくつかの態様において、上記平均長径は、例えば2.0μm以上であってもよく、典型的には2.5μm以上(例えば3.0μm以上)であってもよい。また、上記黒鉛粒子の平均長径は、概ね15μm以下、好ましくは10μm以下、より好ましくは8.0μm以下(例えば6.0μm以下)である。ここに開示される技術は、例えば、上記黒鉛粒子の平均長径が2.5μm以上8.0μm以下である態様で好ましく実施され得る。 The average value (average major axis) of the longest major axis T of the graphite particles is not particularly limited, but is generally 1.0 μm or more. The average major axis of the graphite particles is preferably 1.2 μm or more, more preferably 1.5 μm or more, and further preferably 1.8 μm or more. In some embodiments, the average major axis may be, for example, 2.0 μm or greater, typically 2.5 μm or greater (eg, 3.0 μm or greater). The average major axis of the graphite particles is approximately 15 μm or less, preferably 10 μm or less, and more preferably 8.0 μm or less (for example, 6.0 μm or less). The technique disclosed herein can be preferably carried out, for example, in an embodiment in which the average major axis of the graphite particles is 2.5 μm or more and 8.0 μm or less.

上記黒鉛粒子の長径Tに垂直な方向において最長となる短径Yの平均値(平均短径)としては特に限定されないが、概ね0.2μm以上である。上記黒鉛粒子の平均短径は、好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは0.8μm以上である。また、上記黒鉛粒子の平均短径は、概ね10μm以下、好ましくは8μm以下、より好ましくは6.0μm以下(例えば4.0μm以下)である。いくつかの態様において、上記平均短径は、例えば3.0μm以下であってもよく、典型的には2.5μm以下(例えば2.0μm以下)であってもよい。ここに開示される技術は、例えば、上記黒鉛粒子の平均短径が0.5μm以上2.5μm未満である態様で好ましく実施され得る。 The average value (average minor axis) of the minor axis Y, which is the longest in the direction perpendicular to the major axis T of the graphite particles, is not particularly limited, but is generally 0.2 μm or more. The average minor axis of the graphite particles is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and further preferably 0.8 μm or more. The average minor axis of the graphite particles is approximately 10 μm or less, preferably 8 μm or less, and more preferably 6.0 μm or less (for example, 4.0 μm or less). In some embodiments, the average minor axis may be, for example, 3.0 μm or less, typically 2.5 μm or less (eg, 2.0 μm or less). The technique disclosed herein can be preferably carried out, for example, in an embodiment in which the average minor axis of the graphite particles is 0.5 μm or more and less than 2.5 μm.

(他の負極活物質)
負極合剤層は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記黒鉛粒子以外の他の負極活物質を含有していてもよい。そのような他の負極活物質の例としては、難黒鉛化性炭素粒子、易黒鉛化性炭素粒子等の炭素材料;金属Li;Si、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Ti酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;LiTi12、LiTiO2、TiNb等のチタン含有酸化物;ポリリン酸化合物;炭化ケイ素等が挙げられる。
(Other negative electrode active materials)
The negative electrode mixture layer may contain a negative electrode active material other than the above-mentioned graphite particles as long as the effect of the present invention is not impaired. Examples of such other negative electrode active materials include carbon materials such as non-graphitizable carbon particles and easily graphitizable carbon particles; metals Li; metals or semi-metals such as Si and Sn; Si oxides, Ti oxidation. Materials, metal oxides such as Sn oxides or semi-metal oxides; titanium-containing oxides such as Li 4 Ti 5 O 12 , LiTIO 2, TiNb 2 O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide and the like.

ここに開示される技術は、負極合剤層に含まれる負極活物質の全質量のうち上記黒鉛粒子の割合が50質量%よりも大きい態様で好ましく実施され得る。上記負極活物質の総質量に対する上記黒鉛粒子の含有量の下限としては、60質量%が好ましく、70質量%がより好ましい。例えば、負極活物質の総質量に対する上記黒鉛粒子の含有量は、例えば80質量%以上、典型的には90質量%以上であり得る。黒鉛粒子の含有量を上記下限以上とすることで、充放電効率をより高めることができる。一方、上記負極活物質の総質量に対する上記黒鉛粒子の含有量の上限としては、例えば100質量%であってもよい。 The technique disclosed herein can be preferably carried out in an embodiment in which the proportion of the graphite particles in the total mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer is larger than 50% by mass. The lower limit of the content of the graphite particles with respect to the total mass of the negative electrode active material is preferably 60% by mass, more preferably 70% by mass. For example, the content of the graphite particles with respect to the total mass of the negative electrode active material can be, for example, 80% by mass or more, typically 90% by mass or more. By setting the content of graphite particles to the above lower limit or more, the charge / discharge efficiency can be further improved. On the other hand, the upper limit of the content of the graphite particles with respect to the total mass of the negative electrode active material may be, for example, 100% by mass.

負極合剤層中の負極活物質の含有量は特に限定されないが、その下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%がより好ましい。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, and even more preferably 90% by mass. On the other hand, as the upper limit of this content, 99% by mass is preferable, and 98% by mass is more preferable.

(その他の任意成分)
上記黒鉛粒子も導電性を有するが、負極合剤層は導電剤を含んでもよい。導電剤としては、金属、導電性セラミックス、アセチレンブラック等の黒鉛、難黒鉛化性炭素及び易黒鉛化性炭素粒子等の炭素材料以外の炭素材料等が挙げられる。負極合剤層において導電剤を使用する場合、負極合剤層全体に占める導電剤の割合は、およそ8.0質量%以下とすることができ、通常はおよそ5.0質量%以下(例えば1.0質量%以下)とすることが好ましい。ここで開示される技術は、負極合剤層が上記導電剤を含まない態様で好ましく実施され得る。
(Other optional ingredients)
The graphite particles also have conductivity, but the negative electrode mixture layer may contain a conductive agent. Examples of the conductive agent include carbon materials other than carbon materials such as metals, conductive ceramics, graphite such as acetylene black, and non-graphitizable carbon and easily graphitizable carbon particles. When a conductive agent is used in the negative electrode mixture layer, the ratio of the conductive agent to the entire negative electrode mixture layer can be about 8.0% by mass or less, and usually about 5.0% by mass or less (for example, 1). It is preferably 0.0% by mass or less). The technique disclosed herein can be preferably carried out in a manner in which the negative electrode mixture layer does not contain the above-mentioned conductive agent.

上記バインダーとしては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等のエラストマー以外の熱可塑性樹脂;多糖類高分子等が挙げられる。負極合剤層においてバインダーを使用する場合、負極合剤層全体に占めるバインダーの割合は、およそ0.50質量%〜15質量%とすることができ、通常はおよそ1.0質量%〜10質量%(例えば1.5質量%〜5.0質量%)とすることが好ましい。 Examples of the binder include elastomers such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), and fluororubber; fluororesin (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.). , Polyplastic resins other than elastomers such as polyethylene, polypropylene and polyimide; polysaccharide polymers and the like. When a binder is used in the negative electrode mixture layer, the proportion of the binder in the entire negative electrode mixture layer can be about 0.50% by mass to 15% by mass, and usually about 1.0% by mass to 10% by mass. % (For example, 1.5% by mass to 5.0% by mass) is preferable.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。負極合剤層において増粘剤を使用する場合、負極合剤層全体に占める増粘剤の割合は、およそ0.10質量%〜10質量%とすることができ、通常はおよそ0.20質量%〜5.0質量%(例えば0.30質量%〜1.0質量%)とすることが好ましい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate the functional group by methylation or the like in advance. When a thickener is used in the negative electrode mixture layer, the ratio of the thickener to the entire negative electrode mixture layer can be about 0.10% by mass to 10% by mass, and usually about 0.20% by mass. It is preferably% to 5.0% by mass (for example, 0.30% by mass to 1.0% by mass).

上記フィラーとしては、特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、アルミナ、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。負極合剤層においてフィラーを使用する場合、負極合剤層全体に占めるフィラーの割合は、およそ8.0質量%以下とすることができ、通常はおよそ5.0質量%以下(例えば1.0質量%以下)とすることが好ましい。ここで開示される技術は、負極合剤層が上記フィラーを含まない態様で好ましく実施され得る。 The filler is not particularly limited. The main components of the filler are polyolefins such as polypropylene and polyethylene, inorganic oxides such as silicon dioxide, alumina, titanium dioxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide and aluminosilicate, magnesium hydroxide and calcium hydroxide. , Hydroxides such as aluminum hydroxide, carbonates such as calcium carbonate, sparingly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, talc, montmorillonite, boehmite , Zeolites, Apatite, Kaolin, Murite, Spinel, Olivin, Cerisite, Bentnite, Mica and other mineral resource-derived substances, or man-made products thereof. When a filler is used in the negative electrode mixture layer, the proportion of the filler in the entire negative electrode mixture layer can be about 8.0% by mass or less, and usually about 5.0% by mass or less (for example, 1.0). It is preferably mass% or less). The technique disclosed herein can be preferably carried out in a manner in which the negative electrode mixture layer does not contain the above filler.

(中間層)
上記中間層は、負極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで負極基材と負極合剤層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。ここで開示される技術は、上記中間層を有さない態様で好ましく実施され得る。
(Middle layer)
The intermediate layer is a coating layer on the surface of the negative electrode base material, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the negative electrode base material and the negative electrode mixture layer. The composition of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed by, for example, a composition containing a resin binder and conductive particles. The technique disclosed herein can be preferably carried out in an embodiment without the intermediate layer.

[正極]
正極は、正極基材と、正極合剤層とを有する。上記正極合剤層は、正極活物質を含有する。上記正極合剤層は、上記正極基材の少なくとも一方の面に沿って直接又は中間層を介して積層される。
[Positive electrode]
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode mixture layer. The positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material. The positive electrode mixture layer is laminated directly or via an intermediate layer along at least one surface of the positive electrode base material.

上記正極基材は、導電性を有する。基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS−H4000(2014)に規定されるA1085、A3003等が例示できる。 The positive electrode base material has conductivity. As the material of the base material, metals such as aluminum, titanium, tantalum, and stainless steel or alloys thereof are used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the viewpoint of balance of potential resistance, high conductivity and cost. Further, examples of the form of the positive electrode base material include a foil and a vapor-deposited film, and the foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, an aluminum foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085 and A3003 specified in JIS-H4000 (2014).

正極合剤層は、正極活物質を含むいわゆる正極合剤から形成される。また、正極合剤層を形成する正極合剤は、必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The positive electrode mixture layer is formed from a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. Further, the positive electrode mixture forming the positive electrode mixture layer contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, if necessary.

上記正極活物質としては、α−NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物、ポリアニオン化合物、カルコゲン化合物、硫黄等が挙げられる。α−NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Li[LiNi1−x]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo(1−x−γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo(1−x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn(1−x−γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo(1−x−γ−β]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)、Li[LiNiγCoβAl(1−x−γ−β]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物として、LiMn4、LiNiγMn(2−γ)等が挙げられる。ポリアニオン化合物として、LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、LiCoPO4、Li(PO3、LiMnSiO4、LiCoPOF等が挙げられる。カルコゲン化合物として、二硫化チタン、二硫化モリブデン、二酸化モリブデン等が挙げられる。これらの材料中の原子又はポリアニオンは、他の元素からなる原子又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。これらの材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。正極合剤層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。正極合剤層中の正極活物質の含有量は特に限定されないが、その下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%がより好ましい。 Examples of the positive electrode active material include a lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO type 2 crystal structure, a lithium transition metal oxide having a spinel type crystal structure, a polyanion compound, a chalcogen compound, sulfur and the like. Examples of the lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO type 2 crystal structure include Li [Li x Ni 1-x ] O 2 (0 ≦ x <0.5) and Li [Li x Ni γ Co (1-). x-γ) ] O 2 (0 ≦ x <0.5, 0 <γ <1), Li [Li x Co (1-x) ] O 2 (0 ≦ x <0.5), Li [Li x Ni γ Mn (1-x-γ) ] O 2 (0 ≦ x <0.5, 0 <γ <1), Li [Li x Ni γ Mn β Co (1-x-γ-β ] O 2 ( 0 ≦ x <0.5, 0 <γ, 0 <β, 0.5 <γ + β <1), Li [Li x Ni γ Co β Al (1-x-γ-β ] O 2 (0 ≦ x < Examples thereof include 0.5, 0 <γ, 0 <β, 0.5 <γ + β <1). Examples of the lithium transition metal oxide having a spinel-type crystal structure include Li x Mn 2 O 4, Li x Ni γ Mn. Examples of the polyanion compound include (2-γ) O 4 , LiFePO 4, LiMnPO 4, LiNiPO 4, LiCoPO 4, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3, Li 2 MnSiO 4, Li 2 CoPO 4 F and the like. Examples of the chalcogen compound include titanium disulfide, molybdenum disulfide, molybdenum dioxide, and the like. Even if the atom or polyanion in these materials is partially substituted with an atom or anion species composed of other elements. The surface of these materials may be coated with another material. In the positive electrode mixture layer, one of these compounds may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used. The content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, still more preferably 90% by mass, while this content. As the upper limit, 99% by mass is preferable, and 98% by mass is more preferable.

上記導電剤としては、導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛化炭素、非黒鉛化炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛化炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン等が挙げられる。導電材の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらの材料を複合化して用いてもよい。例えば、カーボンブラックとCNTとを複合化した材料を用いてもよい。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点よりカーボンブラックが好ましく、中でもアセチレンブラックが好ましい。導電剤を使用する場合、正極合剤層全体に占める導電剤の割合は、およそ1.0質量%〜20質量%とすることができ、通常はおよそ2.0質量%〜15質量%(例えば3.0質量%〜6.0質量%)とすることが好ましい。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material. Examples of such a conductive agent include carbonaceous materials, metals, conductive ceramics and the like. Examples of the carbonaceous material include graphitized carbon, non-graphitized carbon, graphene-based carbon and the like. Examples of non-graphitized carbon include carbon nanofibers, pitch-based carbon fibers, and carbon black. Examples of carbon black include furnace black, acetylene black, and ketjen black. Examples of graphene-based carbon include graphene, carbon nanotubes (CNT), and fullerenes. Examples of the shape of the conductive material include powder and fibrous. As the conductive agent, one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be mixed and used. Moreover, you may use these materials in combination. For example, a material in which carbon black and CNT are composited may be used. Among these, carbon black is preferable from the viewpoint of electron conductivity and coatability, and acetylene black is particularly preferable. When a conductive agent is used, the proportion of the conductive agent in the entire positive electrode mixture layer can be about 1.0% by mass to 20% by mass, and usually about 2.0% by mass to 15% by mass (for example). It is preferably 3.0% by mass to 6.0% by mass).

上記バインダーとしては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。バインダーを使用する場合、正極合剤層全体に占めるバインダーの割合は、およそ0.50質量%〜15質量%とすることができ、通常はおよそ1.0質量%〜10質量%(例えば1.5質量%〜3.0質量%)とすることが好ましい。 Examples of the binder include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyacrylic, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated. Elastomers such as EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR), fluororubber; and thermoplastic polymers can be mentioned. When a binder is used, the proportion of the binder in the entire positive mixture layer can be about 0.50% by mass to 15% by mass, and usually about 1.0% by mass to 10% by mass (for example, 1. 5% by mass to 3.0% by mass) is preferable.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。増粘剤を使用する場合、正極合剤層全体に占める増粘剤の割合は、およそ8質量%以下とすることができ、通常はおよそ5.0質量%以下(例えば1.0質量%以下)とすることが好ましい。ここで開示される技術は、正極合剤層が上記増粘剤を含まない態様で好ましく実施され得る。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate the functional group by methylation or the like in advance. When a thickener is used, the proportion of the thickener in the entire positive electrode mixture layer can be about 8% by mass or less, and usually about 5.0% by mass or less (for example, 1.0% by mass or less). ) Is preferable. The technique disclosed herein can be preferably carried out in a manner in which the positive electrode mixture layer does not contain the thickener.

上記フィラーとしては、特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。フィラーを使用する場合、正極合剤層全体に占めるフィラーの割合は、およそ8.0質量%以下とすることができ、通常はおよそ5.0質量%以下(例えば1.0質量%以下)とすることが好ましい。ここで開示される技術は、正極合剤層が上記フィラーを含まない態様で好ましく実施され得る。 The filler is not particularly limited. The main components of the filler are polyolefins such as polypropylene and polyethylene, inorganic oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide and aluminosilicate, magnesium hydroxide and hydroxide. Hydroxides such as calcium and aluminum hydroxide, carbonates such as calcium carbonate, sparingly soluble ion crystals such as calcium fluoride, barium fluoride and barium sulfate, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, talc and montmorillonite, Examples include mineral resource-derived substances such as boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, cericite, bentonite, and mica, or man-made products thereof. When a filler is used, the proportion of the filler in the entire positive electrode mixture layer can be about 8.0% by mass or less, and usually about 5.0% by mass or less (for example, 1.0% by mass or less). It is preferable to do so. The technique disclosed herein can be preferably carried out in a manner in which the positive electrode mixture layer does not contain the above filler.

上記中間層は、正極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで正極基材と正極合剤層との接触抵抗を低減する。負極と同様、中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。ここで開示される技術は、上記中間層を有さない態様で好ましく実施され得る。 The intermediate layer is a coating layer on the surface of the positive electrode base material, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the positive electrode base material and the positive electrode mixture layer. Similar to the negative electrode, the structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed by, for example, a composition containing a resin binder and conductive particles. The technique disclosed herein can be preferably carried out in an embodiment without the intermediate layer.

[非水電解質]
上記非水電解質としては、一般的な非水電解質二次電池(非水電解質蓄電素子)に通常用いられる公知の非水電解質が使用できる。上記非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩を含む。なお、上記非水電解質は、固体電解質等であってもよい。
[Non-aqueous electrolyte]
As the non-aqueous electrolyte, a known non-aqueous electrolyte usually used for a general non-aqueous electrolyte secondary battery (non-aqueous electrolyte storage element) can be used. The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent. The non-aqueous electrolyte may be a solid electrolyte or the like.

上記非水溶媒としては、一般的な非水電解質蓄電素子用非水電解質の非水溶媒として通常用いられる公知の非水溶媒を用いることができる。上記非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、エステル、エーテル、アミド、スルホン、ラクトン、ニトリル等を挙げることができる。これらの中でも、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを少なくとも用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、特に限定されないが、例えば5:95から50:50とすることが好ましい。 As the non-aqueous solvent, a known non-aqueous solvent usually used as a non-aqueous solvent for a non-aqueous electrolyte for a general non-aqueous electrolyte power storage element can be used. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates, chain carbonates, esters, ethers, amides, sulfones, lactones, nitriles and the like. Among these, it is preferable to use at least cyclic carbonate or chain carbonate, and it is more preferable to use cyclic carbonate and chain carbonate in combination. When the cyclic carbonate and the chain carbonate are used in combination, the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate (cyclic carbonate: chain carbonate) is not particularly limited, but may be, for example, 5:95 to 50:50. preferable.

上記環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、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)、スチレンカーボネート、カテコールカーボネート、1−フェニルビニレンカーボネート、1,2−ジフェニルビニレンカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもECが好ましい。 Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), and difluoroethylene. Examples thereof include carbonate (DFEC), styrene carbonate, catechol carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate, and among these, EC is preferable.

上記鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジフェニルカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもEMCが好ましい。 Examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate and the like, and among these, EMC is preferable.

上記電解質塩としては、一般的な非水電解質蓄電素子用非水電解質の電解質塩として通常用いられる公知の電解質塩を用いることができる。上記電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。 As the electrolyte salt, a known electrolyte salt usually used as an electrolyte salt of a non-aqueous electrolyte for a general non-aqueous electrolyte power storage element can be used. Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt and the like, but lithium salt is preferable.

上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等の水素がフッ素で置換された炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO). 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 hydrogen is replaced with fluorine Examples thereof include a lithium salt having a sulfur group. Among these, an inorganic lithium salt is preferable, and LiPF 6 is more preferable.

上記非水電解質における上記電解質塩の含有量の下限としては、0.1mol/Lが好ましく、0.3mol/Lがより好ましく、0.5mol/Lがさらに好ましく、0.7mol/Lが特に好ましい。一方、この上限としては、特に限定されないが、2.5mol/Lが好ましく、2.0mol/Lがより好ましく、1.5mol/Lがさらに好ましい。 The lower limit of the content of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 mol / L, more preferably 0.3 mol / L, further preferably 0.5 mol / L, and particularly preferably 0.7 mol / L. .. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 2.5 mol / L, more preferably 2.0 mol / L, and even more preferably 1.5 mol / L.

上記非水電解質には、その他の添加剤が添加されていてもよい。また、上記非水電解質として、常温溶融塩、イオン液体などを用いることもできる。 Other additives may be added to the non-aqueous electrolyte. Further, as the non-aqueous electrolyte, a room temperature molten salt, an ionic liquid, or the like can also be used.

第1実施形態に係る非水電解質蓄電素子によれば、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れる。 According to the non-aqueous electrolyte power storage element according to the first embodiment, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode are excellent.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、上記負極合剤層に沿って積層され、二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータとを備える。当該第2実施形態に係る非水電解質蓄電素子も、第1実施形態に係る非水電解質蓄電素子と同様、正極、負極、セパレータ及び非水電解質を有する。当該第2実施形態に係る非水電解質蓄電素子においては、上記第1実施形態に係る非水電解質蓄電素子と同様の構成については説明を省略する。
[Second Embodiment]
The non-aqueous electrolyte power storage element according to the second embodiment of the present invention is laminated with a negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles, and biaxially stretched along the negative electrode mixture layer. It is provided with a separator having a porous resin layer. The non-aqueous electrolyte storage element according to the second embodiment also has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, like the non-aqueous electrolyte storage element according to the first embodiment. In the non-aqueous electrolyte power storage element according to the second embodiment, the same configuration as the non-aqueous electrolyte power storage element according to the first embodiment will not be described.

第2実施形態の非水電解質蓄電素子の上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係は、3.6≦A×C/10000≦9.1である。上記負極合剤層を有する負極と、上記二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータとを備える非水電解質蓄電素子の負極合剤層のX線回折における上記ピーク強度比Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係において、A×C/10000が9.1以下であることで、負極の平均厚さ方向の膨張が抑制される。また、セパレータの気孔率が小さくなる傾向があり、セパレータの細孔が塞がれやすくなることによる非水電解質蓄電素子のイオン伝導性及び充放電サイクル後の出力性能の低下を抑制できる。一方、上記A×C/10000が3.6以上であることで、負極の面内方向の膨張が抑制される。また、セパレータの引張強度が大きくなる傾向があり、セパレータが裂けやすくなることによる充放電サイクル後の正極及び負極間の微小短絡の発生を抑制できる。従って、当該非水電解質蓄電素子は、二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを備える場合、3.6≦A×C/10000≦9.1を満たすことで、充電時における負極の平均厚さ方向及び面内方向の膨張と、セパレータの気孔率及び引張強度との適切なバランスがとられる。その結果、当該非水電解質蓄電素子が、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れると推測される。 The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the surface (002) to the surface (002) in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte storage element of the second embodiment, and the porosity. The relationship between the air permeability C (seconds / 100 mL) of the quality resin layer is 3.6 ≦ A × C / 10000 ≦ 9.1. The peak intensity ratio A in X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte power storage element including the negative electrode having the negative electrode mixture layer and the separator having the biaxially stretched porous resin layer, and the porous. When A × C / 10000 is 9.1 or less in relation to the air permeability C (seconds / 100 mL) of the quality resin layer, expansion of the negative electrode in the average thickness direction is suppressed. Further, the porosity of the separator tends to be small, and the deterioration of the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte power storage element and the output performance after the charge / discharge cycle due to the tendency of the pores of the separator to be closed can be suppressed. On the other hand, when the A × C / 10000 is 3.6 or more, the expansion of the negative electrode in the in-plane direction is suppressed. In addition, the tensile strength of the separator tends to increase, and the occurrence of a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode after the charge / discharge cycle due to the separation becoming easy to tear can be suppressed. Therefore, when the non-aqueous electrolyte power storage element includes a separator having a biaxially stretched porous resin layer, the average negative electrode during charging is satisfied by satisfying 3.6 ≦ A × C / 10000 ≦ 9.1. An appropriate balance is achieved between the expansion in the thickness direction and the in-plane direction and the porosity and tensile strength of the separator. As a result, it is presumed that the non-aqueous electrolyte power storage element is excellent in output performance after the charge / discharge cycle and in suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode.

充放電サイクル後の出力性能の低下を抑制する等の観点から、上記A×C/10000は、好ましくは9.0以下、より好ましくは8.5以下、さらに好ましくは8.0以下である。例えば、上記A×B/10000は、例えば7.5以下であってもよく、典型的には7.0以下であってもよい。また、充放電サイクル後における正極及び負極間の微小短絡を抑制する等の観点から、上記A×C/10000は、好ましくは3.8以上、より好ましくは4.0以上、さらに好ましくは4.5以上である。例えば、上記A×C/10000は、例えば5.0以上であってもよく、典型的には5.5以上であってもよい。ここに開示される技術は、例えば上記ピーク強度比(I(002)/I(110))Aと上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係が3.6≦A×C/10000≦9.1(好ましくは4.0≦A×C/10000≦8.5)である態様で好ましく実施され得る。 From the viewpoint of suppressing a decrease in output performance after the charge / discharge cycle, the A × C / 10000 is preferably 9.0 or less, more preferably 8.5 or less, still more preferably 8.0 or less. For example, the above A × B / 10000 may be, for example, 7.5 or less, and typically 7.0 or less. Further, from the viewpoint of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode after the charge / discharge cycle, the A × C / 10000 is preferably 3.8 or more, more preferably 4.0 or more, still more preferably 4. 5 or more. For example, the above A × C / 10000 may be, for example, 5.0 or more, and typically 5.5 or more. In the technique disclosed herein, for example, the relationship between the peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A and the air permeability C (seconds / 100 mL) of the porous resin layer is 3.6 ≦ A. It can be preferably carried out in an embodiment of × C / 10000 ≦ 9.1 (preferably 4.0 ≦ A × C / 10000 ≦ 8.5).

第2実施形態に係る非水電解質蓄電素子のセパレータは、二軸延伸された多孔質樹脂層を有する。上述したように、「二軸延伸」とは、熱可塑性フィルムをガラス転移温度以上で引き延ばし分子を配向させるプロセスにおいて、直交する二方向(例えば、長手方向および幅方向)に延伸することをいう。上記二軸延伸としては、例えばポリマーと可塑剤を加熱混合後にフィルム状に押出成形及び延伸を行い、最後に溶剤で可塑剤を抽出し多孔構造を形成する湿式二軸延伸法が挙げられる。また、二軸延伸として乾式一軸延伸法を用いてもよい。好ましい一態様では、二軸延伸された多孔質樹脂層は、温度120℃で1時間乾燥した際におけるフィルムの搬送方向(MD)の熱収縮率が4%以下(例えば1%以上3%以下)であり、かつ、フィルムの搬送方向に直交する幅方向(TD)の熱収縮率が4%以下(例えば1%以上3%以下)であり得る。 The separator of the non-aqueous electrolyte power storage element according to the second embodiment has a biaxially stretched porous resin layer. As described above, "biaxial stretching" refers to stretching a thermoplastic film in two orthogonal directions (for example, in the longitudinal direction and the width direction) in the process of stretching the thermoplastic film above the glass transition temperature and orienting the molecules. Examples of the biaxial stretching method include a wet biaxial stretching method in which a polymer and a plasticizer are heated and mixed, then extruded and stretched into a film, and finally the plasticizer is extracted with a solvent to form a porous structure. Moreover, you may use the dry uniaxial stretching method as biaxial stretching. In a preferred embodiment, the biaxially stretched porous resin layer has a heat shrinkage rate of 4% or less (for example, 1% or more and 3% or less) in the transport direction (MD) of the film when dried at a temperature of 120 ° C. for 1 hour. And the heat shrinkage rate in the width direction (TD) orthogonal to the transport direction of the film can be 4% or less (for example, 1% or more and 3% or less).

上記多孔質樹脂層の平均厚さは特に限定されないが、その下限としては、2μmが好ましく、4μmがより好ましく、6μmがより好ましい。いくつかの態様において、上記多孔質樹脂層の平均厚さは、例えば7μm以上であってもよく、典型的には9m以上であってもよい。一方、上記多孔質樹脂層の平均厚さの上限としては、30μmが好ましく、25μmがより好ましい。いくつかの態様において、上記多孔質樹脂層の平均厚さは、例えば20μm以下であってもよく、典型的には15μm以下(例えば12μm以下)であってもよい。上記多孔質樹脂層の平均厚さを上記下限以上とすることで、十分な絶縁性を有することができる。上記多孔質樹脂層の平均厚さを上記上限未満とすることで、当該非水電解質蓄電素子の良好なエネルギー密度を維持することができる。 The average thickness of the porous resin layer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 2 μm, more preferably 4 μm, and even more preferably 6 μm. In some embodiments, the average thickness of the porous resin layer may be, for example, 7 μm or more, and typically 9 m or more. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the porous resin layer is preferably 30 μm, more preferably 25 μm. In some embodiments, the average thickness of the porous resin layer may be, for example, 20 μm or less, typically 15 μm or less (eg, 12 μm or less). Sufficient insulating properties can be obtained by setting the average thickness of the porous resin layer to be equal to or higher than the above lower limit. By setting the average thickness of the porous resin layer to less than the above upper limit, it is possible to maintain a good energy density of the non-aqueous electrolyte power storage element.

上記二軸延伸された多孔質樹脂層の透気度Cとしては、上記ピーク強度比Aとの間でA×C/10000が所定の範囲内である限りにおいて特に制限されないが、その下限としては、10秒/100mLが好ましく、30秒/100mLがより好ましい。本態様による効果をより発揮しやすくする観点から、上記多孔質樹脂層の透気度Cは、60秒/100mL以上がさらに好ましく、80秒/100mL以上が特に好ましい。いくつかの態様において、上記透気度Cは、例えば90秒/100mL以上であってもよく、典型的には100秒/100mL以上(例えば110秒/100mL以上)であってもよい。一方、上記透気度の上限としては、300秒/100mLが好ましく、200秒/100mLがより好ましい。本態様による効果をより発揮しやすくする観点から、上記多孔質樹脂層の透気度Cは、180秒/100mL以下がさらに好ましく、150秒/100mL以下が特に好ましい。いくつかの態様において、上記透気度Cは、例えば130秒/100mL以下であってもよく、典型的には120秒/100mL以下であってもよい。ここに開示される技術は、例えば上記多孔質樹脂層の透気度Cが60秒/100mL以上180mL以下(好ましくは90秒/100mL以上130mL以下)である態様で好ましく実施され得る。上記透気度Cを上記範囲とすることで、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより効果的に高めることができる。 The air permeability C of the biaxially stretched porous resin layer is not particularly limited as long as A × C / 10000 is within a predetermined range with the peak intensity ratio A, but the lower limit thereof is not limited. 10 seconds / 100 mL is preferable, and 30 seconds / 100 mL is more preferable. From the viewpoint of making it easier to exert the effect of this aspect, the air permeability C of the porous resin layer is more preferably 60 seconds / 100 mL or more, and particularly preferably 80 seconds / 100 mL or more. In some embodiments, the air permeability C may be, for example, 90 seconds / 100 mL or higher, typically 100 seconds / 100 mL or higher (eg 110 seconds / 100 mL or higher). On the other hand, as the upper limit of the air permeability, 300 seconds / 100 mL is preferable, and 200 seconds / 100 mL is more preferable. From the viewpoint of making it easier to exert the effect of this aspect, the air permeability C of the porous resin layer is more preferably 180 seconds / 100 mL or less, and particularly preferably 150 seconds / 100 mL or less. In some embodiments, the air permeability C may be, for example, 130 seconds / 100 mL or less, typically 120 seconds / 100 mL or less. The technique disclosed herein can be preferably carried out, for example, in an embodiment in which the air permeability C of the porous resin layer is 60 seconds / 100 mL or more and 180 mL or less (preferably 90 seconds / 100 mL or more and 130 mL or less). By setting the air permeability C in the above range, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be more effectively enhanced.

上記多孔質樹脂層の気孔率は特に限定されないが、その下限としては、20%が好ましく、30%がより好ましい。いくつかの態様において、上記多孔質樹脂層の気孔率は、例えば35%以上であってもよく、典型的には40%以上であってもよい。一方、上記気孔率の上限としては、80%が好ましく、70%がより好ましい。いくつかの態様において、上記多孔質樹脂層の気孔率は、例えば65%以下であってもよく、典型的には60%以下(例えば55%以下)であってもよい。上記気孔率を上記範囲とすることで、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 The porosity of the porous resin layer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 20%, more preferably 30%. In some embodiments, the porosity of the porous resin layer may be, for example, 35% or higher, typically 40% or higher. On the other hand, the upper limit of the porosity is preferably 80%, more preferably 70%. In some embodiments, the porosity of the porous resin layer may be, for example, 65% or less, typically 60% or less (eg, 55% or less). By setting the porosity within the above range, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

第2実施形態に係る非水電解質蓄電素子によれば、二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを用いる場合においても、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れる。 According to the non-aqueous electrolyte power storage element according to the second embodiment, even when a separator having a biaxially stretched porous resin layer is used, the output performance after the charge / discharge cycle and the suppression against a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode are suppressed. Excellent effect.

[非水電解質蓄電素子の具体的構成]
次に、本発明の実施形態の非水電解質蓄電素子の具体的構成例について説明する。図2に、本発明の非水電解質蓄電素子の一例である矩形状の非水電解質二次電池10の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図2に示す非水電解質二次電池10は、電極体12が電池容器13(ケース)に収納されている。電極体12は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード14’を介して正極端子14と電気的に接続され、負極は、負極リード15’を介して負極端子15と電気的に接続されている。上記負極として、本発明の一実施形態に係る負極が用いられている。また、電池容器13内には図示しない注入孔から非水電解質(電解液)が注入される。
[Specific configuration of non-aqueous electrolyte power storage element]
Next, a specific configuration example of the non-aqueous electrolyte power storage device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 shows a schematic view of a rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery 10 which is an example of the non-aqueous electrolyte power storage element of the present invention. The figure is a perspective view of the inside of the container. In the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 shown in FIG. 2, the electrode body 12 is housed in the battery container 13 (case). The electrode body 12 is formed by winding a positive electrode having a positive electrode active material and a negative electrode having a negative electrode active material through a separator. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 14 via the positive electrode lead 14', and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 15 via the negative electrode lead 15'. As the negative electrode, the negative electrode according to the embodiment of the present invention is used. Further, a non-aqueous electrolyte (electrolyte solution) is injected into the battery container 13 from an injection hole (not shown).

[非水電解質蓄電素子の製造方法]
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極を作製すること、及び一軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを上記負極合剤層に沿って積層することを備える。上記一軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを用いる場合、上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係は、5.7≦A×B/10000≦15.2である。上記非水電解質蓄電素子の製造方法は、正極活物質を含有する正極合剤層を有する正極を作製すること、及び上記セパレータの上記負極合剤層とは反対の面側に、上記正極合剤層を積層することをさらに備えることが好ましい。
[Manufacturing method of non-aqueous electrolyte power storage element]
The method for producing a non-aqueous electrolyte power storage element according to an embodiment of the present invention is to prepare a negative electrode containing a negative electrode active material containing graphite particles, and to combine a separator having a uniaxially stretched porous resin layer with the above negative electrode. It is provided to be laminated along the agent layer. When a separator having the uniaxially stretched porous resin layer is used, the peak intensity ratio of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer (I (002) / I (110)). The relationship between A and the air permeability B (seconds / 100 mL) of the porous resin layer is 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 15.2. The method for manufacturing the non-aqueous electrolyte power storage element is to prepare a positive electrode having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, and to prepare the positive electrode mixture on the surface side of the separator opposite to the negative electrode mixture layer. It is preferable that the layers are further provided.

また、本発明の別の実施形態に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極を作製すること、及び二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを上記負極合剤層に沿って積層することを備える。上記二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを用いる場合は、上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係は、3.6≦A×C/10000≦9.1である。 Further, the method for manufacturing a non-aqueous electrolyte power storage element according to another embodiment of the present invention is to prepare a negative electrode containing a negative electrode active material containing graphite particles, and a separator having a biaxially stretched porous resin layer. Is provided to be laminated along the negative electrode mixture layer. When a separator having the biaxially stretched porous resin layer is used, the peak intensity ratio (I (002) / I (110) of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer is used. )) The relationship between A and the air permeability C (seconds / 100 mL) of the porous resin layer is 3.6 ≦ A × C / 10000 ≦ 9.1.

上記負極を作製する工程では、例えば負極基材への負極合剤の塗工により、黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を負極基材の少なくとも一方の面に沿って積層する。具体的には、例えば負極基材に負極合剤を塗工して乾燥することにより負極合剤層を積層する。上記乾燥後は、負極合剤層と負極基材との密着性等を高めるために、負極合剤層の平均厚さ方向にプレスを行ってもよい。好ましい一態様では、負極及び正極を積層することの前に、上記負極合剤層をプレスすることを有さない。すなわち、負極合剤層は、未プレスの状態で負極基材上に配置される。ここでいう「未プレス」とは、製造時において、ロールプレス機等のワークに圧力を加えることを用途とする装置により負極合剤層に対して10kgf/mm以上の圧力(線圧)を加える工程が行われていないことを意味する。つまり、負極を巻き取る等の他の工程において、負極合剤層に若干の圧力が加わったものも、「未プレス」に含まれる。また、「未プレス」は、10kgf/mm未満の圧力(線圧)を加える工程が行われていることを含む。このように、負極合剤層を未プレスの状態で負極基材上に配置することにより、上記負極合剤層のピーク強度比Aを前述した好適な範囲に適切に調整することができる。また、未プレスの状態で配置された負極合剤層は、負極合剤層に加えられた圧力が無い又は小さいため、黒鉛粒子自体に残留応力が少なく、残留応力が解放されることに起因する不均一な負極の膨張を抑制できる。そのため、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果をより高めることができる。 In the step of producing the negative electrode, for example, by applying a negative electrode mixture to the negative electrode base material, a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles is laminated along at least one surface of the negative electrode base material. .. Specifically, for example, the negative electrode mixture layer is laminated by applying the negative electrode mixture to the negative electrode base material and drying it. After the drying, pressing may be performed in the direction of the average thickness of the negative electrode mixture layer in order to improve the adhesion between the negative electrode mixture layer and the negative electrode base material. In a preferred embodiment, the negative electrode mixture layer is not pressed before laminating the negative electrode and the positive electrode. That is, the negative electrode mixture layer is arranged on the negative electrode base material in an unpressed state. The term "unpressed" as used herein means that a pressure (linear pressure) of 10 kgf / mm or more is applied to the negative electrode mixture layer by a device intended to apply pressure to a work such as a roll press machine at the time of manufacturing. It means that the process has not been performed. That is, the "unpressed" includes those in which a slight pressure is applied to the negative electrode mixture layer in another step such as winding the negative electrode. Further, "unpressed" includes a step of applying a pressure (linear pressure) of less than 10 kgf / mm. By arranging the negative electrode mixture layer on the negative electrode base material in an unpressed state in this way, the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer can be appropriately adjusted to the above-mentioned suitable range. Further, since the negative electrode mixture layer arranged in the unpressed state has no or small pressure applied to the negative electrode mixture layer, the graphite particles themselves have little residual stress and the residual stress is released. Non-uniform expansion of the negative electrode can be suppressed. Therefore, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be further enhanced.

なお、負極合剤層が「未プレス」であることは、上記負極合剤層が配置されている領域における上記負極基材の表面粗さR1に対する上記負極合剤層が配置されていない領域(いわゆる負極基材の露出領域)における上記負極基材の表面粗さR2の比であるR2/R1から把握することができる。すなわち、負極基材は、圧力がかかるほど、負極合剤層が形成されている領域の表面粗さR1が大きくなるため、上記R2/R1が小さくなる。換言すると、負極合剤層に圧力がかかっていない状態の場合、上記負極合剤層が配置されている領域と上記負極合剤層が配置されていない領域とで、負極基材の表面粗さがほとんど同じ値になる。つまり、R2/R1が1に近づくことになる。未プレスの状態で負極合剤層が負極基材上に配置された負極は、上記R2/R1が例えば0.90以上(典型的には0.95以上)であり得る。 The fact that the negative electrode mixture layer is "unpressed" means that the negative electrode mixture layer is not arranged with respect to the surface roughness R1 of the negative electrode base material in the area where the negative electrode mixture layer is arranged. It can be grasped from R2 / R1 which is the ratio of the surface roughness R2 of the negative electrode base material in the so-called exposed region of the negative electrode base material). That is, as the pressure applied to the negative electrode base material, the surface roughness R1 of the region where the negative electrode mixture layer is formed increases, so that R2 / R1 decreases. In other words, when no pressure is applied to the negative electrode mixture layer, the surface roughness of the negative electrode base material is defined in the region where the negative electrode mixture layer is arranged and the region where the negative electrode mixture layer is not arranged. Is almost the same value. That is, R2 / R1 approaches 1. The negative electrode in which the negative electrode mixture layer is arranged on the negative electrode base material in the unpressed state may have R2 / R1 of, for example, 0.90 or more (typically 0.95 or more).

上記負極合剤は、上述の任意成分以外に、さらに分散媒を含んだ状態である負極合剤ペーストであってもよい。この分散媒としては、例えば、水、水を主体とする混合溶媒等の水系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、トルエン等の有機系溶媒を用いることができる。 The negative electrode mixture may be a negative electrode mixture paste containing a dispersion medium in addition to the above-mentioned optional components. As the dispersion medium, for example, an aqueous solvent such as water or a mixed solvent mainly composed of water; or an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone or toluene can be used.

次に、上記セパレータを積層する工程では、一軸延伸又は二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを上記負極合剤層に沿って積層する。 Next, in the step of laminating the separator, the separator having the uniaxially stretched or biaxially stretched porous resin layer is laminated along the negative electrode mixture layer.

上記正極を作製する工程では、例えば正極基材への正極合剤の塗工により、正極活物質を含有する正極合剤層を正極基材の少なくとも一方の面に沿って積層することができる。具体的には、例えば正極基材に正極合剤を塗工して乾燥することにより正極合剤層を積層する。上記乾燥後は、正極合剤層と正極基材との密着性等を高めるために、正極合剤層の平均厚さ方向にプレスを行ってもよい。また、上記正極合剤は、上述の任意成分以外に、さらに分散媒を含んだ状態である正極合剤ペーストであってもよい。分散媒は、負極合剤で例示したものから任意に選択できる。 In the step of producing the positive electrode, for example, the positive electrode mixture layer containing the positive electrode active material can be laminated along at least one surface of the positive electrode base material by applying the positive electrode mixture to the positive electrode base material. Specifically, for example, the positive electrode mixture layer is laminated by applying the positive electrode mixture to the positive electrode base material and drying it. After the drying, pressing may be performed in the average thickness direction of the positive electrode mixture layer in order to improve the adhesion between the positive electrode mixture layer and the positive electrode base material. Further, the positive electrode mixture may be a positive electrode mixture paste in which a dispersion medium is further contained in addition to the above-mentioned optional components. The dispersion medium can be arbitrarily selected from those exemplified in the negative electrode mixture.

また、上記工程以外に、例えば上記負極、上記セパレータ及び上記正極が積層された電極体をケースに収容する工程及び上記ケースに上記非水電解質を注入する工程を備える。上記注入は、公知の方法により行うことができる。注入後、注入口を封止することにより非水電解質蓄電素子を得ることができる。当該製造方法によって得られる非水電解質蓄電素子を構成する各要素についての詳細は上述したとおりである。 In addition to the above steps, for example, a step of accommodating the negative electrode, the separator, and an electrode body in which the positive electrode is laminated in a case and a step of injecting the non-aqueous electrolyte into the case are provided. The above injection can be performed by a known method. After the injection, a non-aqueous electrolyte power storage element can be obtained by sealing the injection port. Details of each element constituting the non-aqueous electrolyte power storage element obtained by the production method are as described above.

[その他の実施形態]
本発明の非水電解質蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではない。
[Other Embodiments]
The non-aqueous electrolyte power storage element of the present invention is not limited to the above embodiment.

上記実施の形態においては、非水電解質蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の非水電解質蓄電素子であってもよい。その他の非水電解質蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。非水電解質二次電池としては、リチウムイオン非水電解質二次電池が挙げられる。 In the above embodiment, the non-aqueous electrolyte storage element has been described mainly in the form of a non-aqueous electrolyte secondary battery, but other non-aqueous electrolyte storage elements may be used. Examples of other non-aqueous electrolyte power storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like. Examples of the non-aqueous electrolyte secondary battery include a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明は、上記の非水電解質蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。また、本発明の非水電解質蓄電素子を単数又は複数個用いることにより蓄電ユニットを構成することができ、さらにこの蓄電ユニットを用いて蓄電装置を構成することができる。この場合、蓄電ユニット又は蓄電装置に含まれている少なくとも一つの非水電解質蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。 The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above-mentioned non-aqueous electrolyte power storage elements. Further, a power storage unit can be configured by using one or more non-aqueous electrolyte power storage elements of the present invention, and a power storage device can be further configured by using this power storage unit. In this case, the technique of the present invention may be applied to at least one non-aqueous electrolyte power storage element included in the power storage unit or the power storage device.

図3に、電気的に接続された二以上の非水電解質蓄電素子10が集合した蓄電ユニット20をさらに集合した蓄電装置30の一例を示す。蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解質二次電池10を備えている。上記蓄電装置は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として用いることができる。さらに、上記蓄電装置30は、エンジン始動用電源装置、補機用電源装置、無停電電源装置(UPS)等の種々の電源装置に用いることができる。 FIG. 3 shows an example of a power storage device 30 in which a power storage unit 20 in which two or more electrically connected non-aqueous electrolyte power storage elements 10 are assembled is further assembled. The power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 10. The power storage device can be used as a power source for automobiles such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and plug-in hybrid vehicles (PHEV). Further, the power storage device 30 can be used for various power supply devices such as an engine starting power supply device, an auxiliary power supply device, and an uninterruptible power supply (UPS).

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例5の負極の作製]
負極活物質としての人造中実黒鉛粒子(平均粒子径3.2μm、平均アスペクト比1.6)と、バインダーとしてのSBRと、増粘剤としてのCMCとを含有し、水を分散媒とする負極合剤ペーストを調製した。負極活物質、バインダー、増粘剤の比率は、質量比で、97:2:1とした。負極合剤ペーストを平均厚さ10μmの銅箔基材の両面に塗工し、乾燥して、負極合剤層を形成し、実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例5の負極を得た。負極活物質の物性値及びプレス工程の有無を表1に示す。乾燥後の片面の単位面積当たりの負極合剤(負極合剤ペーストから分散媒を蒸発させたもの)の塗布量は、1.0g/100cmとなるようにした。また、実施例6、比較例2及び比較例4は、5kgf/mmの圧力(線圧)となるように、それぞれロールプレス機を用いて上記負極合剤ペーストの乾燥後にプレスを行った。
[Preparation of negative electrodes of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5]
It contains artificial solid graphite particles (average particle size 3.2 μm, average aspect ratio 1.6) as a negative electrode active material, SBR as a binder, and CMC as a thickener, and uses water as a dispersion medium. A negative electrode mixture paste was prepared. The ratio of the negative electrode active material, the binder, and the thickener was 97: 2: 1 in terms of mass ratio. Negative electrode mixture paste is applied to both sides of a copper foil substrate having an average thickness of 10 μm and dried to form a negative electrode mixture layer, and the negative electrodes of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 are formed. Got Table 1 shows the physical property values of the negative electrode active material and the presence or absence of the pressing process. The coating amount of the negative electrode mixture (the dispersion medium evaporated from the negative electrode mixture paste) per unit area on one side after drying was set to 1.0 g / 100 cm 2 . Further, in Example 6, Comparative Example 2 and Comparative Example 4, pressing was performed after drying the negative electrode mixture paste using a roll press machine so that the pressure (linear pressure) was 5 kgf / mm.

(黒鉛粒子の平均粒子径)
平均粒子径として、上記した方法にてJIS−Z8819−2(2001)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となるメジアン径(D50)を求めた。
(Average particle size of graphite particles)
As the average particle diameter, the median diameter (D50) at which the volume-based integrated distribution calculated in accordance with JIS-Z8819-2 (2001) by the above method is 50% was determined.

(黒鉛粒子の平均アスペクト比の決定)
上記した方法にて黒鉛粒子の最長となる長径Tと、長径Tに垂直な方向において最長となる短径Yを測定し、黒鉛粒子の平均アスペクト比を決定した。
(Determination of average aspect ratio of graphite particles)
The longest major axis T of the graphite particles and the longest minor axis Y in the direction perpendicular to the major axis T were measured by the above method, and the average aspect ratio of the graphite particles was determined.

[実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例5のセパレータの準備]
セパレータとして、ポリエチレン製微多孔膜を用意した。この微多孔膜は乾式一軸延伸法で製造されたものである。かかる一軸延伸微多孔膜は、温度120℃で1時間乾燥した際におけるフィルムの搬送方向(MD)の熱収縮率が4%であり、かつ、フィルムの搬送方向に直交する幅方向(TD)の熱収縮率が0%である。表1に、セパレータの透気度B、平均厚さ及び気孔率を示す。
[Preparation of Separator of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5]
A polyethylene microporous membrane was prepared as a separator. This microporous membrane is manufactured by a dry uniaxial stretching method. The uniaxially stretched microporous film has a heat shrinkage rate of 4% in the film transport direction (MD) when dried at a temperature of 120 ° C. for 1 hour, and has a width direction (TD) orthogonal to the film transport direction. The heat shrinkage rate is 0%. Table 1 shows the air permeability B, average thickness and porosity of the separator.

[実施例11〜実施例19及び比較例6〜比較例11の負極の作製]
負極の構成を表2のようにした以外は、実施例1と同様にして、実施例11〜実施例19及び比較例6〜比較例11の負極を得た。実施例11〜実施例19及び比較例6〜比較例11のいずれにおいても、負極活物質として、実施例1で使用したものと同様の黒鉛(平均粒径3.2μm、平均アスペクト比1.6)を使用した。
[Preparation of negative electrodes of Examples 11 to 19 and Comparative Examples 6 to 11]
Negative electrodes of Examples 11 to 19 and Comparative Examples 6 to 11 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the configurations of the negative electrodes were as shown in Table 2. In each of Examples 11 to 19 and Comparative Examples 6 to 11, graphite as the negative electrode active material, which is the same as that used in Example 1, has an average particle size of 3.2 μm and an average aspect ratio of 1.6. )It was used.

[実施例11〜実施例19及び比較例6〜比較例11のセパレータの準備]
セパレータとして、ポリエチレン製微多孔膜を用意した。この微多孔膜は湿式二軸延伸法で製造されたものである。かかる二軸延伸微多孔膜は、温度120℃で1時間乾燥した際におけるフィルムの搬送方向(MD)の熱収縮率が3%であり、かつ、フィルムの搬送方向に直交する幅方向(TD)の熱収縮率が3%である。表2に、セパレータの透気度C、平均厚さ及び気孔率を示す。
[Preparation of Separator of Examples 11 to 19 and Comparative Examples 6 to 11]
A polyethylene microporous membrane was prepared as a separator. This microporous film is produced by a wet biaxial stretching method. Such a biaxially stretched microporous film has a heat shrinkage rate of 3% in the film transport direction (MD) when dried at a temperature of 120 ° C. for 1 hour, and has a width direction (TD) orthogonal to the film transport direction. The heat shrinkage rate of is 3%. Table 2 shows the air permeability C, average thickness and porosity of the separator.

[実施例1〜実施例19及び比較例1〜比較例11の非水電解質蓄電素子の作製]
EC、EMC及びDMCを体積比率として30:35:35で混合した非水溶媒にLiPFを1.2mol/Lとなるように溶かした非水電解質を調製した。
正極は、以下のように作製した。正極活物質としてのLi1.1Ni3/5Mn1/5Co1/5と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)と、導電剤としてのアセチレンブラックとを含有し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を分散媒とする正極合剤ペーストを調製した。正極活物質、バインダー、導電剤の比率は、質量比で、95:4:1とした。正極合剤ペーストを平均厚さ15μmのアルミニウム箔基材の両面に塗工し、乾燥し、プレスして、正極合剤層を形成した。乾燥後の片面の単位面積当たりの正極合剤(正極合剤ペーストから分散媒を蒸発させたもの)の塗布量は、1.7g/100cmとなるようにした。
上記負極と、上記正極と、上記ポリエチレン製セパレータとを積層した状態で巻回することで、電極体を作製した。上記電極体を金属製のケースに収納し、内部に上記非水電解質を注入した後、封口し、試験用セルである実施例1〜実施例19及び比較例1〜比較例11の非水電解質蓄電素子を得た。このようにして作製された各電池に対して所定の初期充放電処理を行った。
[Manufacture of Non-Aqueous Electrolyte Storage Device of Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 11]
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 in a non-aqueous solvent in which EC, EMC and DMC were mixed at a volume ratio of 30:35:35 so as to be 1.2 mol / L.
The positive electrode was prepared as follows. It contains Li 1.1 Ni 3/5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2 as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and acetylene black as a conductive agent, and N-methyl. A positive electrode mixture paste using -2-pyrrolidone (NMP) as a dispersion medium was prepared. The ratio of the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent was 95: 4: 1 in mass ratio. The positive electrode mixture paste was applied to both sides of an aluminum foil base material having an average thickness of 15 μm, dried, and pressed to form a positive electrode mixture layer. The coating amount of the positive electrode mixture (the dispersion medium evaporated from the positive electrode mixture paste) per unit area on one side after drying was set to 1.7 g / 100 cm 2 .
An electrode body was produced by winding the negative electrode, the positive electrode, and the polyethylene separator in a laminated state. The electrode body is housed in a metal case, the non-aqueous electrolyte is injected into the inside, and the cells are sealed, and the non-aqueous electrolytes of Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 11 which are test cells. A power storage element was obtained. Each battery produced in this manner was subjected to a predetermined initial charge / discharge treatment.

(負極合剤層のピーク強度比(I(002)/I(110))
上記初期充放電処理後の各電池について、25℃の恒温槽中で、充電状態(SOC:State of Charge)が0%(放電末期状態)となる電圧まで1CAで定電流放電した。放電後の電池を露点−20℃以下の雰囲気中において解体して負極を取り出した後、正極と対向していない部分を切り出した。DMCに浸漬して負極に付着したリチウム塩を洗浄した後、DMCを乾燥させた。
こうして得られた負極の負極合剤層に対してエックス線回折(XRD)測定を実施した。測定には、エックス線回折装置(株式会社リガク製、RINT PTR3)を用い、以下の条件を採用した。
光源 : Cu−Kα
出力電圧 : 50kV
出力電流 : 300mA
スキャンスピード : 1°/sec
ステップ幅 : 0.03°
スキャン範囲 : 10〜100°
スリット幅(受光側) : 0.3mm
測定により得られたデータを装置の付属ソフトであるPDXL1.8.1を用いて解析し、負極合剤層の(002)面に帰属される回折ピークと(100)面に帰属される回折ピークとのピーク強度比(I(002)/I(110))を求めた。
なお、エックス線回折データの解析に際して、バックグラウンド除去を行った。Kα2に由来するピーク除去は行わなかった。また、回折ピークの強度とは回折ピークの積分強度を意味する。
(Peak intensity ratio of negative electrode mixture layer (I (002) / I (110)))
Each battery after the initial charge / discharge treatment was discharged at a constant current of 1 CA in a constant temperature bath at 25 ° C. until a voltage at which the charge state (SOC: State of Charge) became 0% (end-of-discharge state). The discharged battery was disassembled in an atmosphere having a dew point of −20 ° C. or lower to take out the negative electrode, and then a portion not facing the positive electrode was cut out. After immersing in DMC to wash the lithium salt adhering to the negative electrode, the DMC was dried.
X-ray diffraction (XRD) measurement was performed on the negative electrode mixture layer of the negative electrode thus obtained. An X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Co., Ltd., RINT PTR3) was used for the measurement, and the following conditions were adopted.
Light source: Cu-Kα
Output voltage: 50kV
Output current: 300mA
Scan speed: 1 ° / sec
Step width: 0.03 °
Scan range: 10-100 °
Slit width (light receiving side): 0.3 mm
The data obtained by the measurement was analyzed using PDXL1.8.1, which is the software attached to the device, and the diffraction peak attributed to the (002) plane and the diffraction peak attributed to the (100) plane of the negative electrode mixture layer. The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) with and was determined.
Background removal was performed when analyzing the X-ray diffraction data. No peak removal from Kα2 was performed. The intensity of the diffraction peak means the integrated intensity of the diffraction peak.

(負極合剤層の平均厚さの測定)
測定用試料として非水電解質蓄電素子作製前の負極の2cm×1cmの面積の試料を10枚作製し、ミツトヨ社製の高精度デジマチックマイクロメータを用いて、それぞれ、負極の平均厚さを測定した。1枚の負極に対して、5箇所の厚さを測定し、その平均値から負極基材の平均厚さ8μmを差し引くことで、1枚の負極の負極合剤層の平均厚さとした。10枚の負極の負極合剤層の平均厚さの平均値を算出することで、負極合剤層の平均厚さとした。
(Measurement of average thickness of negative electrode mixture layer)
As measurement samples, 10 samples with an area of 2 cm x 1 cm of the negative electrode before manufacturing the non-aqueous electrolyte power storage element were prepared, and the average thickness of each negative electrode was measured using a high-precision digital micrometer manufactured by Mitutoyo. did. The thickness of one negative electrode was measured at five points, and the average thickness of the negative electrode base material of 8 μm was subtracted from the average value to obtain the average thickness of the negative electrode mixture layer of one negative electrode. By calculating the average value of the average thicknesses of the negative electrode mixture layers of 10 negative electrodes, the average thickness of the negative electrode mixture layers was obtained.

[評価]
(充放電サイクル後の出力性能)
(1)充放電サイクル試験
上記初期充放電処理後の実施例及び比較例の非水電解質蓄電素子について、45℃の恒温槽内に5時間保管した後、それぞれSOC(State of Charge)100%となる電圧まで0.5CAで定電流充電したのち、定電圧充電した。充電の終了条件は、電流値が0.01CAを下回るまでとした。次に、充電後に10分間の休止を設けた。その後、SOC0%となる電圧まで放電電流1CAで定電流放電を行った後、10分間の休止を設けた。これら充電及び放電の工程を1サイクルとして、このサイクルを500サイクル繰り返した。充電、放電及び休止ともに、45℃の恒温槽内で行った。
(2)25℃における出力性能試験
上記充放電サイクル後の各非水電解質蓄電素子について、25℃の恒温槽中で、SOC100%となる電圧まで0.5CAで定電流充電したのち、定電圧充電した。充電の終了条件は、電流値が0.01CAを下回るまでとした。次に、1CAで定電流放電してSOCを50%に調整し、その後、下限電圧を2.75VとしてIV法により通電1秒目の出力を測定した。実施例1の出力の測定値に対する各非水電解質蓄電素子の出力の測定値の割合(%)を算出し、出力性能とした。
[Evaluation]
(Output performance after charge / discharge cycle)
(1) Charge / Discharge Cycle Test The non-aqueous electrolyte power storage devices of the examples and comparative examples after the initial charge / discharge treatment were stored in a constant temperature bath at 45 ° C. for 5 hours, and then each had a SOC (System of Charge) of 100%. After a constant current charge of 0.5 CA to a certain voltage, the constant voltage charge was performed. The charging end condition was until the current value fell below 0.01 CA. Next, a 10-minute rest was provided after charging. Then, a constant current discharge was performed with a discharge current of 1 CA to a voltage at SOC 0%, and then a 10-minute pause was provided. These charging and discharging steps were regarded as one cycle, and this cycle was repeated for 500 cycles. Charging, discharging and pausing were performed in a constant temperature bath at 45 ° C.
(2) Output Performance Test at 25 ° C. After the charge / discharge cycle, each non-aqueous electrolyte power storage element is charged at a constant current at 0.5 CA to a voltage of 100% SOC in a constant temperature bath at 25 ° C., and then charged at a constant voltage. did. The charging end condition was until the current value fell below 0.01 CA. Next, a constant current was discharged at 1CA to adjust the SOC to 50%, and then the lower limit voltage was set to 2.75 V and the output at the first second of energization was measured by the IV method. The ratio (%) of the measured value of the output of each non-aqueous electrolyte power storage element to the measured value of the output of Example 1 was calculated and used as the output performance.

(充放電サイクル後の微小短絡発生率)
上記充放電サイクル後の各非水電解質蓄電素子を、SOC20%まで充電し、25℃にて14日間保存した場合に、非水電解質蓄電素子の保存前の電圧と保存後の電池電圧との差(電池電圧低下)が0.01V以上であった電池の割合(%)を微小短絡発生率とした。なお、本実施例では、3.55Vの定電圧充電を5時間実施した後、170時間経過後から220時間経過後までに電圧測定し、25℃にて14日間保存した後に再度電圧測定を行い、その差異を電池電圧低下とした。そして、1水準あたり20セルの試験を行い、当該割合を計算して微小短絡発生率とした。
(Occurrence rate of minute short circuits after charge / discharge cycle)
When each non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle is charged to SOC 20% and stored at 25 ° C. for 14 days, the difference between the voltage before storage and the battery voltage after storage of the non-aqueous electrolyte power storage element. The percentage (%) of the battery whose (battery voltage drop) was 0.01 V or more was defined as the micro short circuit occurrence rate. In this embodiment, after performing constant voltage charging at 3.55 V for 5 hours, the voltage is measured from 170 hours to 220 hours, and after storing at 25 ° C. for 14 days, the voltage is measured again. , The difference was taken as the battery voltage drop. Then, a test of 20 cells per level was performed, and the ratio was calculated to obtain a minute short circuit occurrence rate.

一軸延伸された多孔質樹脂層のセパレータを備える実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例5の非水電解質蓄電素子の評価結果を表1に示す。二軸延伸された多孔質樹脂層のセパレータを備える実施例11〜実施例19及び比較例6〜比較例11の非水電解質蓄電素子の評価結果を表2に示す。また、図4は、実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例5の負極合剤層のピーク強度比A×多孔質樹脂層の透気度B/10000と出力性能との関係を示し、図6は、実施例11〜実施例19及び比較例6〜比較例11の負極合剤層のピーク強度比A×多孔質樹脂層の透気度C/10000と出力性能との関係を示す。図5は、実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例5の負極合剤層のピーク強度比A×多孔質樹脂層の透気度B/10000と微小短絡発生率との関係を示し、図7は、実施例11〜実施例19及び比較例6〜比較例11の負極合剤層のピーク強度比A×多孔質樹脂層の透気度C/10000と微小短絡発生率との関係を示す。 Table 1 shows the evaluation results of the non-aqueous electrolyte power storage devices of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 provided with a uniaxially stretched porous resin layer separator. Table 2 shows the evaluation results of the non-aqueous electrolyte power storage devices of Examples 11 to 19 and Comparative Examples 6 to 11 provided with the separator of the biaxially stretched porous resin layer. Further, FIG. 4 shows the relationship between the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 × the air permeability B / 10000 of the porous resin layer and the output performance. FIG. 6 shows the relationship between the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer of Examples 11 to 19 and Comparative Examples 6 to 11 × the air permeability C / 10000 of the porous resin layer and the output performance. Shown. FIG. 5 shows the relationship between the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 × the air permeability B / 10000 of the porous resin layer and the occurrence rate of micro short circuits. Shown, FIG. 7 shows the peak intensity ratio A of the negative electrode mixture layer of Examples 11 to 19 and Comparative Examples 6 to 11 × the air permeability C / 10000 of the porous resin layer and the occurrence rate of micro short circuits. Show the relationship.

Figure 2020191224
Figure 2020191224

Figure 2020191224
Figure 2020191224

表1、図4及び図5に示されるように、一軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを備え、負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係が、5.7≦A×B/10000≦15.2である実施例1〜実施例10は、充放電サイクル後の出力性能及び微小短絡に対する抑制効果がいずれも優れていた。また、実施例6から、負極をプレスした場合においても優れることがわかる。 As shown in Tables 1, 4 and 5, a separator having a uniaxially stretched porous resin layer is provided, and the peak intensity ratio of the (002) plane to the (110) plane in X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer. The relationship between (I (002) / I (110)) A and the air permeability B (seconds / 100 mL) of the porous resin layer is 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 15.2. In Examples 1 to 10, both the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit were excellent. Further, from Example 6, it can be seen that it is excellent even when the negative electrode is pressed.

一方、負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係が、5.7未満又は15.2を超える比較例1〜比較例5は、負極のプレスの有無に係わらず、実施例1〜実施例10と比較して充放電サイクル後の出力性能、微小短絡に対する抑制効果のいずれかが劣っていた。 On the other hand, the peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer and the air permeability B (seconds) of the porous resin layer. Comparative Examples 1 to 5 having a relationship with (/ 100 mL) of less than 5.7 or more than 15.2 have a charge / discharge cycle as compared with Examples 1 to 10 regardless of the presence or absence of pressing of the negative electrode. Either the later output performance or the suppression effect against minute short circuits was inferior.

また、表2、図6及び図7に示されるように、二軸延伸された多孔質樹脂層を有するセパレータを備え、負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係が、3.6≦A×C/10000≦9.1である実施例11〜実施例19は、充放電サイクル後の出力性能及び微小短絡に対する抑制効果がいずれも優れていた。 Further, as shown in Tables 2, 6 and 7, a separator having a biaxially stretched porous resin layer is provided, and the (002) plane with respect to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer is provided. The relationship between the peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A and the air permeability C (seconds / 100 mL) of the porous resin layer is 3.6 ≦ A × C / 10000 ≦ 9.1. In Examples 11 to 19, the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing minute short circuits were both excellent.

一方、負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係が、3.6未満又は9.1を超える比較例6〜比較例11は、負極のプレスの有無に係わらず、実施例11〜実施例19と比較して充放電サイクル後の出力性能、微小短絡に対する抑制効果のいずれかが劣っていた。 On the other hand, the peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer and the air permeability C (seconds) of the porous resin layer. Comparative Examples 6 to 11 having a relationship with (/ 100 mL) of less than 3.6 or more than 9.1 have a charge / discharge cycle as compared with Examples 11 to 19 regardless of the presence or absence of pressing of the negative electrode. Either the later output performance or the suppression effect against minute short circuits was inferior.

以上のように、当該非水電解質蓄電素子は、充放電サイクル後の出力性能並びに正極及び負極間の微小短絡に対する抑制効果に優れることが示された。 As described above, it was shown that the non-aqueous electrolyte power storage element is excellent in the output performance after the charge / discharge cycle and the effect of suppressing a minute short circuit between the positive electrode and the negative electrode.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電解質二次電池をはじめとした非水電解質蓄電素子として好適に用いられる。 The present invention is suitably used as a non-aqueous electrolyte power storage element such as a non-aqueous electrolyte secondary battery used as a power source for personal computers, electronic devices such as communication terminals, automobiles, and the like.

1 負極
2 負極基材
3 負極合剤層
4 セパレータ
10 非水電解質二次電池
12 電極体
13 電池容器
14 正極端子
14’ 正極リード
15 負極端子
15’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Negative electrode 2 Negative electrode base material 3 Negative electrode mixture layer 4 Separator 10 Non-aqueous electrolyte secondary battery 12 Electrode body 13 Battery container 14 Positive electrode terminal 14'Positive lead 15 Negative terminal 15' Negative lead 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (6)

黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、
一軸延伸された多孔質樹脂層を有し、上記負極合剤層に沿って積層されるセパレータと
を備え、
上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度B(秒/100mL)との関係が、5.7≦A×B/10000≦15.2である非水電解質蓄電素子。
A negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles, and a negative electrode
It has a uniaxially stretched porous resin layer, and includes a separator laminated along the negative electrode mixture layer.
The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer and the air permeability B (seconds / second) of the porous resin layer. A non-aqueous electrolyte power storage element having a relationship of 5.7 ≦ A × B / 10000 ≦ 15.2 (100 mL).
黒鉛粒子を含む負極活物質を含有する負極合剤層を有する負極と、
二軸延伸された多孔質樹脂層を有し、上記負極合剤層に沿って積層されるセパレータと
を備え、
上記負極合剤層のX線回折における(110)面に対する(002)面のピーク強度比(I(002)/I(110))Aと、上記多孔質樹脂層の透気度C(秒/100mL)との関係が、3.6≦A×C/10000≦9.1である非水電解質蓄電素子。
A negative electrode having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material containing graphite particles, and a negative electrode
It has a biaxially stretched porous resin layer, and includes a separator laminated along the negative electrode mixture layer.
The peak intensity ratio (I (002) / I (110)) A of the (002) plane to the (110) plane in the X-ray diffraction of the negative electrode mixture layer and the air permeability C (seconds / second) of the porous resin layer. A non-aqueous electrolyte power storage element having a relationship with (100 mL) of 3.6 ≦ A × C / 10000 ≦ 9.1.
上記ピーク強度比Aが300以上700以下である請求項1又は請求項2の非水電解質蓄電素子。 The non-aqueous electrolyte power storage element according to claim 1 or 2, wherein the peak intensity ratio A is 300 or more and 700 or less. 上記黒鉛粒子が中実粒子である請求項1から請求項3のいずれか1項の非水電解質蓄電素子。 The non-aqueous electrolyte power storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the graphite particles are solid particles. 上記黒鉛粒子の平均粒子径が、2.0μm以上6.0μm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項の非水電解質蓄電素子。 The non-aqueous electrolyte power storage device according to any one of claims 1 to 4, wherein the average particle size of the graphite particles is 2.0 μm or more and 6.0 μm or less. 上記黒鉛粒子の平均アスペクト比が、1.0以上5.0以下である請求項1から請求項5のいずれか1項の非水電解質蓄電素子。 The non-aqueous electrolyte power storage element according to any one of claims 1 to 5, wherein the average aspect ratio of the graphite particles is 1.0 or more and 5.0 or less.
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