JP2021077608A - Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte power storage element and method for manufacturing nonaqueous electrolyte power storage element - Google Patents

Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte power storage element and method for manufacturing nonaqueous electrolyte power storage element Download PDF

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Abstract

To provide: a nonaqueous electrolyte capable of increasing the capacity retention rate of a nonaqueous electrolyte power storage element after charge/discharge cycles and capable of suppressing an increase in thickness thereof, and a nonaqueous electrolyte power storage element using the same; and a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte power storage element.SOLUTION: There are provided: a nonaqueous electrolyte for power storage elements which does not substantially include hexafluorophosphate, includes an imide salt, tetrafluoroborate and a phosphate ester, and further includes chain carbonate and fluorinated cyclic carbonate, and a nonaqueous electrolyte power storage element using the same; and a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte power storage element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非水電解質、非水電解質蓄電素子及び非水電解質蓄電素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte storage element, and a non-aqueous electrolyte storage element.

リチウムイオン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。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と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、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 typified by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density. A non-aqueous electrolyte secondary battery generally has 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 with. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used as non-aqueous electrolyte storage elements other than non-aqueous electrolyte secondary batteries.

一般的に、非水電解質蓄電素子の非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解する電解質塩とを含む。電解質塩としては、LiPF等のヘキサフルオロリン酸塩や、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)等のイミド塩が広く用いられている(特許文献1、2参照)。 Generally, the non-aqueous electrolyte of the non-aqueous electrolyte storage element includes a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent. As the electrolyte salt , hexafluorophosphates such as LiPF 6 and imide salts such as lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI) are widely used (see Patent Documents 1 and 2).

特開2015−128052号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-128052 特開2018−101612号公報JP-A-2018-101612

電解質塩としてヘキサフルオロリン酸塩が用いられた非水電解質を有する非水電解質蓄電素子は、充放電サイクル後の容量維持率が十分では無い。一方、電解質塩としてイミド塩が用いられた非水電解質を有する非水電解質蓄電素子は、充放電に伴って、ガス発生による厚さの増加が生じやすい。 A non-aqueous electrolyte storage element having a non-aqueous electrolyte in which hexafluorophosphate is used as an electrolyte salt does not have a sufficient capacity retention rate after a charge / discharge cycle. On the other hand, the non-aqueous electrolyte power storage element having a non-aqueous electrolyte in which an imide salt is used as the electrolyte salt tends to increase in thickness due to gas generation with charging and discharging.

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、その目的は、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高め、厚さの増加を抑制することができる非水電解質、充放電サイクル後の容量維持率が高く、厚さの増加が抑制される非水電解質蓄電素子、並びにこのような非水電解質蓄電素子の製造方法を提供することである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to increase the capacity retention rate of a non-aqueous electrolyte power storage element after a charge / discharge cycle and to suppress an increase in thickness. It is an object of the present invention to provide a water electrolyte, a non-aqueous electrolyte storage element having a high capacity retention rate after a charge / discharge cycle and suppressing an increase in thickness, and a method for manufacturing such a non-aqueous electrolyte storage element.

本発明の一態様に係る非水電解質は、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む、蓄電素子用の非水電解質である。 The non-aqueous electrolyte according to one aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte for a power storage element, which contains an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、本発明の一態様に係る非水電解質を備える非水電解質蓄電素子である。 The non-aqueous electrolyte storage element according to another aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte storage element including the non-aqueous electrolyte according to one aspect of the present invention.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む非水電解質を調製することを備える、非水電解質蓄電素子の製造方法である。 A method for producing a non-aqueous electrolyte storage element according to another aspect of the present invention comprises preparing a non-aqueous electrolyte containing an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester. It is a manufacturing method.

本発明の一態様に係る非水電解質によれば、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高め、厚さの増加を抑制することができる。
本発明の他の一態様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容量維持率が高く、厚さの増加が抑制される。
本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子の製造方法によれば、充放電サイクル後の容量維持率が高く、厚さの増加が抑制される非水電解質蓄電素子を製造することができる。
According to the non-aqueous electrolyte according to one aspect of the present invention, it is possible to increase the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle and suppress the increase in thickness.
According to the non-aqueous electrolyte power storage device according to another aspect of the present invention, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle is high, and the increase in thickness is suppressed.
According to the method for producing a non-aqueous electrolyte storage element according to another aspect of the present invention, it is possible to produce a non-aqueous electrolyte storage element having a high capacity retention rate after a charge / discharge cycle and suppressing an increase in thickness. it can.

図1は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を示す外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view showing a non-aqueous electrolyte power storage element according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子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。FIG. 2 is a schematic view showing a power storage device configured by assembling a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements according to an embodiment of the present invention.

初めに、本明細書によって開示される非水電解質、非水電解質蓄電素子及び非水電解質蓄電素子の製造方法の概要について説明する。 First, an outline of a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte storage element, and a non-aqueous electrolyte storage element disclosed by the present specification will be described.

本発明の一態様に係る非水電解質は、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む、蓄電素子用の非水電解質である。 The non-aqueous electrolyte according to one aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte for a power storage element, which contains an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester.

当該非水電解質によれば、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高め、厚さの増加を抑制することができる。当該非水電解質において上記効果が生じる理由は定かでは無いが以下の理由が推測される。当該非水電解質においては、電解質塩としてイミド塩を用いていることにより、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高めることができる。この理由は、イミド塩は、充電の際に、非水電解質蓄電素子の容量の低下を引き起こす副反応が生じ難いためと推測される。一方、従来のイミド塩を含む非水電解質が用いられた非水電解質蓄電素子において、ガス発生による厚さの増加が生じる原因としては、電極表面にガス発生を抑制可能な被膜が形成されないことが考えられる。例えば、ヘキサフルオロリン酸塩を含む従来の非水電解質を用いた場合、電極表面にヘキサフルオロリン酸塩に由来するリン原子を含む被膜が形成され、これによりガスの発生が抑制され、非水電解質蓄電素子の厚さの増加が抑制されると考えられる。これに対し当該非水電解質においては、イミド塩に加えて、テトラフルオロホウ酸塩とリン酸エステルとを含有させることで、これらに由来した、ガス発生を抑制可能な被膜が形成され、非水電解質蓄電素子の厚さの増加が抑制されるものと推測される。 According to the non-aqueous electrolyte, it is possible to increase the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle and suppress the increase in thickness. The reason why the above effect occurs in the non-aqueous electrolyte is not clear, but the following reasons are presumed. In the non-aqueous electrolyte, by using an imide salt as the electrolyte salt, it is possible to increase the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element after the charge / discharge cycle. It is presumed that the reason for this is that the imide salt is unlikely to cause a side reaction that causes a decrease in the capacity of the non-aqueous electrolyte power storage element during charging. On the other hand, in a non-aqueous electrolyte power storage device using a conventional non-aqueous electrolyte containing an imide salt, the cause of the increase in thickness due to gas generation is that a film capable of suppressing gas generation is not formed on the electrode surface. Conceivable. For example, when a conventional non-aqueous electrolyte containing hexafluorophosphate is used, a film containing a phosphorus atom derived from hexafluorophosphate is formed on the electrode surface, thereby suppressing gas generation and non-water. It is considered that the increase in the thickness of the electrolyte storage element is suppressed. On the other hand, in the non-aqueous electrolyte, by containing tetrafluoroborate and a phosphoric acid ester in addition to the imide salt, a film derived from these that can suppress gas generation is formed, and the non-aqueous electrolyte is non-aqueous. It is presumed that the increase in the thickness of the electrolyte storage element is suppressed.

当該非水電解質は、ヘキサフルオロリン酸塩を実質的に含まないことが好ましい。ヘキサフルオロリン酸塩は、特に正極電位が高電位(例えば4.0V vs.Li/Li以上)に至って非水電解質蓄電素子が充電される際、容量の低下を引き起こす副反応が生じやすい。従って、当該非水電解質がヘキサフルオロリン酸塩を実質的に含まない場合、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率がより高まり、特に正極電位が高電位に至る充放電サイクル後も容量の低下を抑えることができる。 The non-aqueous electrolyte preferably contains substantially no hexafluorophosphate. Hexafluorophosphates are prone to side reactions that cause a decrease in capacity, especially when the positive electrode potential reaches a high potential (for example, 4.0 V vs. Li / Li + or higher) and the non-aqueous electrolyte storage element is charged. Therefore, when the non-aqueous electrolyte contains substantially no hexafluorophosphate, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element after the charge / discharge cycle is further increased, and particularly after the charge / discharge cycle in which the positive electrode potential reaches a high potential. Can also suppress the decrease in capacity.

なお、本発明において非水電解質がヘキサフルオロリン酸塩を「実質的に含まない」とは、ヘキサフルオロリン酸塩の含有量が0.15mol/kg未満であることをいう。 In the present invention, the term "substantially free of hexafluorophosphate" of the non-aqueous electrolyte means that the content of hexafluorophosphate is less than 0.15 mol / kg.

当該非水電解質は、鎖状カーボネートをさらに含んでいてもよい。鎖状カーボネートは沸点が比較的低い溶媒であるため、通常、ガス発生の要因となりやすい。しかし、当該非水電解質においては、鎖状カーボネートをさらに含む場合であっても、ガス発生が抑制され、非水電解質蓄電素子の厚さの増加を抑えることができる。従って、本発明の一実施形態に係る非水電解質として、鎖状カーボネートを含む形態も好適である。 The non-aqueous electrolyte may further contain a chain carbonate. Since chain carbonate is a solvent having a relatively low boiling point, it usually tends to be a factor of gas generation. However, in the non-aqueous electrolyte, even when the chain carbonate is further contained, gas generation can be suppressed and an increase in the thickness of the non-aqueous electrolyte power storage element can be suppressed. Therefore, as the non-aqueous electrolyte according to one embodiment of the present invention, a form containing a chain carbonate is also suitable.

当該非水電解質は、フッ素化環状カーボネートをさらに含んでいてもよい。フッ素化環状カーボネートは負極で還元分解しやすいため、通常、ガス発生の要因となりやすい。しかし、当該非水電解質においては、フッ素化環状カーボネートをさらに含む場合であっても、ガス発生が抑制され、非水電解質蓄電素子の厚さの増加を抑えることができる。従って、本発明の一実施形態に係る非水電解質として、フッ素化環状カーボネートを含む形態も好適である。 The non-aqueous electrolyte may further contain a fluorinated cyclic carbonate. Since the fluorinated cyclic carbonate is easily reduced and decomposed at the negative electrode, it is usually likely to be a factor of gas generation. However, in the non-aqueous electrolyte, even when the fluorinated cyclic carbonate is further contained, gas generation can be suppressed and an increase in the thickness of the non-aqueous electrolyte power storage element can be suppressed. Therefore, as the non-aqueous electrolyte according to the embodiment of the present invention, a form containing a fluorinated cyclic carbonate is also suitable.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、本発明の一態様に係る非水電解質を備える非水電解質蓄電素子である。当該非水電解質蓄電素子は、当該非水電解質を用いているため、充放電サイクル後の容量維持率が高く、厚さの増加が抑制される。 The non-aqueous electrolyte storage element according to another aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte storage element including the non-aqueous electrolyte according to one aspect of the present invention. Since the non-aqueous electrolyte power storage element uses the non-aqueous electrolyte, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle is high, and the increase in thickness is suppressed.

当該非水電解質蓄電素子は、リン原子を含む正極合剤を有する正極をさらに備え、上記正極合剤表面のX線光電子分光スペクトルにおいて、P2pに帰属されるピークの極大値が134eV以下の位置に存在することが好ましい。このような正極が備わることで、充放電サイクル後の容量維持率をより高めることができる。この理由は定かではないが、以下が推測される。リンのオキソ酸を含有する正極合剤ペーストによって正極合剤を形成した場合、正極合剤表面にこのリンのオキソ酸に由来した、X線光電子分光スペクトルにおいて、P2pに帰属されるピークの極大値が134eV以下の位置に存在する成分を含有する被膜が形成される。この被膜が正極基材等として通常使用されるアルミニウムの酸化腐食を抑制するため、充放電サイクル後の容量維持率が高まるものと推測される。 The non-aqueous electrolyte storage element further includes a positive electrode having a positive electrode mixture containing a phosphorus atom, and the maximum value of the peak attributable to P2p is located at a position of 134 eV or less in the X-ray photoelectron spectroscopic spectrum of the surface of the positive electrode mixture. It is preferable to be present. By providing such a positive electrode, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle can be further increased. The reason for this is not clear, but the following can be inferred. When the positive electrode mixture is formed by the positive electrode mixture paste containing phosphorus oxoacid, the maximum value of the peak attributed to P2p in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum derived from this phosphorus oxoacid is formed on the surface of the positive electrode mixture. A film containing a component present at a position of 134 eV or less is formed. Since this coating suppresses oxidative corrosion of aluminum normally used as a positive electrode base material or the like, it is presumed that the capacity retention rate after the charge / discharge cycle is increased.

なお、X線光電子分光スペクトルの測定に用いる試料(正極合剤)は、次の方法により準備する。非水電解質蓄電素子を、0.1Cの電流で、通常使用時の放電終止電圧まで放電し、完全放電状態とする。完全放電状態の非水電解質蓄電素子を解体して正極を取り出し、ジメチルカーボネートを用いて正極を充分に洗浄した後、室温にて減圧乾燥を行う。乾燥後の正極を、所定サイズ(例えば2×2cm)に切り出し、これをX線光電子分光スペクトルの測定における試料とする。非水電解質蓄電素子の解体からX線光電子分光スペクトルの測定における試料の作製までの作業は、露点−60℃以下のアルゴン雰囲気中で行い、作製した試料は、トランスファーベッセルに封入して露点−60℃以下のアルゴン雰囲気中に保持し、X線光電子分光スペクトルの測定装置の試料室に導入する。X線光電子分光スペクトルの測定における使用装置及び測定条件は以下のとおりである。
装置:KRATOS ANALYTICAL社の「AXIS NOVA」
X線源:単色化AlKα
加速電圧:15kV
分析面積:700μm×300μm
測定範囲:P2p=145〜128eV、C1s=300〜272eV
測定間隔:0.1eV
測定時間:P2p=72.3秒/回、C1s=70.0秒/回
積算回数:P2p=15回、C1s=8回
A sample (positive electrode mixture) used for measuring the X-ray photoelectron spectroscopic spectrum is prepared by the following method. The non-aqueous electrolyte power storage element is discharged to a discharge end voltage at the time of normal use with a current of 0.1 C to bring it into a completely discharged state. The non-aqueous electrolyte power storage element in a completely discharged state is disassembled, the positive electrode is taken out, the positive electrode is thoroughly washed with dimethyl carbonate, and then dried under reduced pressure at room temperature. The dried positive electrode is cut out to a predetermined size (for example, 2 × 2 cm) and used as a sample for the measurement of the X-ray photoelectron spectral spectrum. The work from disassembling the non-aqueous electrolyte power storage element to preparing the sample in the measurement of the X-ray photoelectron spectrum is performed in an argon atmosphere with a dew point of -60 ° C or lower, and the prepared sample is enclosed in a transfer vessel and the dew point is -60. It is kept in an argon atmosphere below ° C. and introduced into the sample chamber of the measuring device for the X-ray photoelectron spectrum. The equipment and measurement conditions used in the measurement of the X-ray photoelectron spectroscopic spectrum are as follows.
Equipment: "AXIS NOVA" from KRATOS ANALYTICAL
X-ray source: Monochromatic AlKα
Acceleration voltage: 15kV
Analytical area: 700 μm x 300 μm
Measurement range: P2p = 145-128eV, C1s = 300-272eV
Measurement interval: 0.1 eV
Measurement time: P2p = 72.3 seconds / time, C1s = 70.0 seconds / time Accumulation number: P2p = 15 times, C1s = 8 times

また、上記スペクトルにおけるピークの極大値の位置は、次のようにして求められる値とする。まず、sp2炭素に帰属されるC1sのピークの位置を284.8eVとし、得られたすべてのスペクトルの結合エネルギーを補正する。次に、補正されたスペクトルに対して、直線法を用いてバックグラウンドを除去することにより、水平化処理を行う。水平化処理後のスペクトルにおいて、結合エネルギーが128eVから144eVの範囲におけるスペクトルのピークの接線の傾きが0となり極大値を示す結合エネルギーをP2pに帰属されるピークの極大値の位置とする。 Further, the position of the maximum value of the peak in the above spectrum is a value obtained as follows. First, the position of the peak of C1s attributed to sp2 carbon is set to 284.8 eV, and the binding energies of all the obtained spectra are corrected. Next, the corrected spectrum is leveled by removing the background using the linear method. In the spectrum after the leveling treatment, the slope of the tangent line of the peak of the spectrum in the range of 128 eV to 144 eV of the binding energy becomes 0, and the binding energy showing the maximum value is set as the position of the maximum value of the peak attributed to P2p.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む非水電解質を調製することを備える、非水電解質蓄電素子の製造方法である。当該製造方法によれば、充放電サイクル後の容量維持率が高く、厚さの増加が抑制される非水電解質蓄電素子を製造することができる。 A method for producing a non-aqueous electrolyte storage element according to another aspect of the present invention comprises preparing a non-aqueous electrolyte containing an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester. It is a manufacturing method. According to this manufacturing method, it is possible to manufacture a non-aqueous electrolyte power storage element having a high capacity retention rate after a charge / discharge cycle and suppressing an increase in thickness.

当該製造方法は、リンのオキソ酸を含む正極合剤ペーストを用いて正極を作製することをさらに備えることが好ましい。このように正極を作製することで、上述のように、リンのオキソ酸に由来した、X線光電子分光スペクトルにおいて、P2pに帰属されるピークの極大値が134eV以下の位置に存在する成分を含有する被膜が正極合剤表面に形成されるため、得られる非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率がより高いものとなる。 The production method further preferably comprises producing a positive electrode using a positive electrode mixture paste containing an oxo acid of phosphorus. By producing the positive electrode in this way, as described above, in the X-ray photoelectron spectroscopic spectrum derived from the oxo acid of phosphorus, the component existing at the position where the maximum value of the peak assigned to P2p is 134 eV or less is contained. Since the film to be formed is formed on the surface of the positive electrode mixture, the capacity retention rate of the obtained non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle becomes higher.

以下、本発明の一実施形態に係る非水電解質、非水電解質蓄電素子、非水電解質蓄電素子の製造方法、及びその他の実施形態について詳述する。なお、各実施形態に用いられる各構成部材(各構成要素)の名称は、背景技術に用いられる各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。 Hereinafter, the non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte power storage element, the method for manufacturing the non-aqueous electrolyte power storage element, and other embodiments according to the embodiment of the present invention will be described in detail. The name of each component (each component) used in each embodiment may be different from the name of each component (each component) used in the background technology.

<非水電解質>
本発明の一実施形態に係る非水電解質は、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む。イミド塩及びテトラフルオロホウ酸塩は、電解質塩として非水電解質に含まれる。当該非水電解質は、通常、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルの他、非水溶媒等をさらに含んでいてよい。当該非水電解質は、蓄電素子用の非水電解質(非水電解液)として用いられる。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte according to one embodiment of the present invention contains an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester. The imide salt and tetrafluoroborate are contained in the non-aqueous electrolyte as electrolyte salts. The non-aqueous electrolyte usually contains an imide salt, a tetrafluoroborate, a phosphoric acid ester, a non-aqueous solvent, and the like. The non-aqueous electrolyte is used as a non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte solution) for a power storage element.

(イミド塩)
イミド塩は、第一の電解質塩として当該非水電解質に含有される。イミド塩としては、リチウムイミド塩、ナトリウムイミド塩、カリウムイミド塩、マグネシウムイミド塩、オニウムイオンを有するイミド塩等を挙げることができるが、リチウムイミド塩が好ましい。
(Imid salt)
The imide salt is contained in the non-aqueous electrolyte as the first electrolyte salt. Examples of the imide salt include lithium imide salt, sodium imide salt, potassium imide salt, magnesium imide salt, and imide salt having onium ion, but lithium imide salt is preferable.

上記リチウムイミド塩としては、
LiN(SOF)(リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド:LiFSI)、LiN(CFSO(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド:LiTFSI)、LiN(CSO(リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド:LiBETI)、LiN(CSO(リチウムビス(ノナフルオロブタンスルホニル)イミド)、CF−SO−N−SO−N−SOCFLi、FSO−N−SO−CLi、CF−SO−N−SO−CLi、CF−SO−N−SO−CF−SO−N−SO−CFLi、CF−SO−N−SO−CF−SOLi、CF−SO−N−SO−CF−SO−C(−SOCFLi等のリチウムスルホニルイミド塩;
LiN(POF(リチウムビス(ジフルオロホスホニル)イミド:LiDFPI)等のリチウムホスホニルイミド塩等を挙げることができる。リチウムイミド塩は、1種又は2種以上を用いることができる。
As the lithium imide salt,
LiN (SO 2 F) 2 (Lithium bis (fluorosulfonyl) imide: LiFSI), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 (Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide: LiTFSI), LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 (lithium bis (pentafluoroethane sulfonyl) imide: LiBETI), LiN (C 4 F 9 SO 2) 2 ( lithium bis (nonafluorobutanesulfonyl) imide), CF 3 -SO 2 -N- SO 2 -N-SO 2 CF 3 Li, FSO 2 -N -SO 2 -C 4 F 9 Li, CF 3 -SO 2 -N-SO 2 -C 4 F 9 Li, CF 3 -SO 2 -N-SO 2 -CF 2 - SO 2 -N-SO 2 -CF 3 Li 2, CF 3 -SO 2 -N-SO 2 -CF 2 -SO 3 Li 2, CF 3 -SO 2 -N-SO 2 -CF 2 -SO 2 -C (-SO 2 CF 3 ) Lithium sulfonylimide salt such as 2 Li 2;
Examples thereof include lithium phosphonylimide salts such as LiN (POF 2 ) 2 (lithium bis (difluorophosphonyl) imide: LiDFPI). As the lithium imide salt, one kind or two or more kinds can be used.

リチウムイミド塩は、フッ素原子を有することが好ましく、具体的には例えばフルオロスルホニル基、ジフルオロホスホニル基、フルオロアルキル基等を有することが好ましい。 The lithium imide salt preferably has a fluorine atom, and specifically, for example, preferably has a fluorosulfonyl group, a difluorophosphonyl group, a fluoroalkyl group, or the like.

また、イミド塩としては、LiFSI等、ビス(フルオロスルホニル)イミド塩が好ましい。ビス(フルオロスルホニル)イミド塩は、例えばLiTFSIなどと比べて、一般的な正極基材等の材料として使用されるアルミニウムの腐食電位が高い。従って、ビス(フルオロスルホニル)イミド塩を用いることで、正極基材等の腐食が抑制され、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率をより高めることができる。 Further, as the imide salt, a bis (fluorosulfonyl) imide salt such as LiFSI is preferable. The bis (fluorosulfonyl) imide salt has a higher corrosion potential of aluminum used as a material for a general positive electrode base material than, for example, LiTFSI. Therefore, by using the bis (fluorosulfonyl) imide salt, corrosion of the positive electrode base material and the like can be suppressed, and the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle can be further increased.

当該非水電解質におけるイミド塩の含有量は、0.2mol/kg以上5.0mol/kg以下が好ましく、0.4mol/kg以上3.0mol/kg以下がより好ましい。イミド塩の含有量の下限は、0.6mol/kgがさらに好ましい場合もある。また、イミド塩の含有量の上限は、2.0mol/kgがさらに好ましく、1.2mol/kgがよりさらに好ましい場合もある。イミド塩の含有量を上記下限以上とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率をより高めることができる。一方、イミド塩の含有量を上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の厚さの増加も抑制される傾向にある。 The content of the imide salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.2 mol / kg or more and 5.0 mol / kg or less, and more preferably 0.4 mol / kg or more and 3.0 mol / kg or less. The lower limit of the content of the imide salt may be more preferably 0.6 mol / kg. Further, the upper limit of the content of the imide salt is more preferably 2.0 mol / kg and even more preferably 1.2 mol / kg. By setting the content of the imide salt to the above lower limit or more, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage device after the charge / discharge cycle can be further increased. On the other hand, by setting the content of the imide salt to the above upper limit or less, the increase in the thickness of the non-aqueous electrolyte power storage element tends to be suppressed.

また、本発明の一実施形態に係る非水電解質においては、イミド塩を例えば1.0mol/kgを大きく上回るような高濃度としなくとも、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高める本発明の効果を発揮することができる。このため、当該非水電解質は、粘度が高い、内部抵抗が高いなどといった高濃度のイミド塩を用いた非水電解質又は非水電解質蓄電素子の好ましくない点が改善可能な、イミド塩を高濃度ではない濃度範囲とする設計としても好適に使用することができる。 Further, in the non-aqueous electrolyte according to the embodiment of the present invention, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element is not required to have a high concentration such that the imide salt is much higher than 1.0 mol / kg, for example. The effect of the present invention can be exhibited. Therefore, the non-aqueous electrolyte has a high concentration of the imide salt, which can improve the unfavorable points of the non-aqueous electrolyte or the non-aqueous electrolyte power storage element using the imide salt having a high concentration such as high viscosity and high internal resistance. It can also be suitably used as a design having a concentration range other than that.

一方、本発明の一実施形態に係る非水電解質においては、イミド塩を例えば2.0mol/kgを上回る高濃度としても、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高める本発明の効果を発揮することができる。このため、当該非水電解質は、イミド塩を含む電解質塩に溶媒和していない非水溶媒の含有量が非常に少ない又は存在しない状態を実現できるため、アルミニウムの腐食電位が低いといった低濃度のイミド塩を用いた非水電解質又は非水電解質蓄電素子の好ましくない点が改善可能な、イミド塩を高濃度な濃度範囲とする設計としても好適に使用することができる。 On the other hand, in the non-aqueous electrolyte according to the embodiment of the present invention, the present invention increases the capacity retention rate after the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element even if the concentration of the imide salt exceeds, for example, 2.0 mol / kg. Can exert the effect of. Therefore, the non-aqueous electrolyte can be in a state in which the content of the non-aqueous solvent that is not solvated with the electrolyte salt containing the imide salt is very small or absent, so that the corrosion potential of aluminum is low and the concentration is low. It can also be suitably used as a design in which the concentration range of the imide salt is high, which can improve the unfavorable points of the non-aqueous electrolyte or the non-aqueous electrolyte power storage element using the imide salt.

(テトラフルオロホウ酸塩)
テトラフルオロホウ酸塩は、第二の電解質塩として当該非水電解質に含有される。当該非水電解質においては、定かでは無いが、テトラフルオロホウ酸塩をリン酸エステルと共に含有させることで、ガス発生を抑制可能なリン原子を含む被膜が形成されていると推測される。
(Tetrafluoroborate)
The tetrafluoroborate is contained in the non-aqueous electrolyte as a second electrolyte salt. Although it is not clear, in the non-aqueous electrolyte, it is presumed that a film containing a phosphorus atom capable of suppressing gas generation is formed by containing tetrafluoroborate together with a phosphoric acid ester.

テトラフルオロホウ酸塩としては、LiBF(テトラフルオロホウ酸リチウム)、NaBF(テトラフルオロホウ酸ナトリウム)KBF(テトラフルオロホウ酸カリウム)等のテトラフルオロホウ酸のアルカリ金属塩、Mg(BF(テトラフルオロホウ酸マグネシウム)、オニウムイオンを有するテトラフルオロホウ酸塩等が挙げられ、LIBFが好ましい。テトラフルオロホウ酸塩は、1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of the tetrafluoroborate include alkali metal salts of tetrafluoroboric acid such as LiBF 4 (lithium tetrafluoroborate), NaBF 4 (sodium tetrafluoroborate) and KBF 4 (potassium tetrafluoroborate), and Mg (BF). 4 ) 2 (magnesium tetrafluoroborate), tetrafluoroborate having onium ion and the like can be mentioned, and LIBF 4 is preferable. As the tetrafluoroborate, one kind or two or more kinds can be used.

当該非水電解質におけるテトラフルオロホウ酸塩の含有量は、0.05mol/kg以上1.50mol/kg以下が好ましく、0.10mol/kg以上1.00mol/kg以下がより好ましい。テトラフルオロホウ酸塩の含有量の下限は、0.15mol/kg又は0.25mol/kgがさらに好ましい場合もある。テトラフルオロホウ酸塩の含有量の上限は、0.75mol/kg又は0.50mol/kgがさらに好ましい場合もある。テトラフルオロホウ酸塩の含有量を上記下限以上とすることで、非水電解質蓄電素子の厚さの増加をより十分に抑制することができる。一方、テトラフルオロホウ酸塩の含有量を上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率が高まる傾向にある。 The content of tetrafluoroborate in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.05 mol / kg or more and 1.50 mol / kg or less, and more preferably 0.10 mol / kg or more and 1.00 mol / kg or less. The lower limit of the content of tetrafluoroborate may be more preferably 0.15 mol / kg or 0.25 mol / kg. The upper limit of the content of tetrafluoroborate may be more preferably 0.75 mol / kg or 0.50 mol / kg. By setting the content of tetrafluoroborate to be equal to or higher than the above lower limit, it is possible to more sufficiently suppress an increase in the thickness of the non-aqueous electrolyte power storage element. On the other hand, when the content of tetrafluoroborate is not more than the above upper limit, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle tends to increase.

(ヘキサフルオロリン酸塩)
当該非水電解質は、電解質塩の一種であるヘキサフルオロリン酸塩(LiPF等)を実質的に含まないことが好ましい。この場合、当該非水電解質は、特に、正極電位が高電位に至る充放電サイクル後の非水電解質蓄電素子の容量維持率を高めることができる。当該非水電解質におけるヘキサフルオロリン酸塩の含有量は、0.15mol/kg未満が好ましく、0.10mol/kg未満がより好ましく、0.05mol/kg未満がさらに好ましく、0.01mol/kg未満がよりさらに好ましい。さらに言えば、実質的に0mol/kg又は0mol/kgであってもよい。
(Hexafluorophosphate)
It is preferable that the non-aqueous electrolyte does not substantially contain hexafluorophosphate (LiPF 6, etc.), which is a kind of electrolyte salt. In this case, the non-aqueous electrolyte can increase the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle in which the positive electrode potential reaches a high potential. The content of hexafluorophosphate in the non-aqueous electrolyte is preferably less than 0.15 mol / kg, more preferably less than 0.10 mol / kg, further preferably less than 0.05 mol / kg, and less than 0.01 mol / kg. Is even more preferable. Furthermore, it may be substantially 0 mol / kg or 0 mol / kg.

(他の電解質塩等)
当該非水電解質には、他の電解質塩がさらに含有されていてもよいし、含有されていなくてもよい。このような電解質塩としては、イミド塩及びテトラフルオロホウ酸塩以外のリチウム塩、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。
(Other electrolyte salts, etc.)
The non-aqueous electrolyte may or may not further contain other electrolyte salts. Examples of such an electrolyte salt include lithium salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts, onium salts and the like other than imide salts and tetrafluoroborate salts.

当該非水電解質における全電解質塩に占めるイミド塩及びテトラフルオロホウ酸塩の合計含有量としては、80mol%以上が好ましく、90mol%以上がより好ましく、99mol%以上がさらに好ましい。当該非水電解質における電解質塩が、実質的にイミド塩及びテトラフルオロホウ酸塩のみから構成される場合、本発明の効果がより十分に奏される場合がある。また、当該非水電解質における電解質のイミド塩とテトラフルオロホウ酸塩のモル比(イミド塩:テトラフルオロホウ酸塩)としては、特に限定されないが、例えば10:90以上90:10以下が好ましく、20:80以上80:20以下がさらに好ましく、50:50以上75:25以下がさらに好ましい。 The total content of the imide salt and the tetrafluoroborate in the total electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, still more preferably 99 mol% or more. When the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is composed substantially only of the imide salt and the tetrafluoroborate, the effect of the present invention may be more sufficiently exhibited. The molar ratio of the imide salt of the electrolyte to the tetrafluoroborate (imide salt: tetrafluoroborate) in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, but is preferably 10:90 or more and 90:10 or less, for example. It is more preferably 20:80 or more and 80:20 or less, and further preferably 50:50 or more and 75:25 or less.

当該非水電解質における全電解質塩の含有量としては、0.5mol/kg以上5.0mol/kg以下が好ましく、0.7mol/kg以上2.0mol/kg以下がより好ましく、0.9mol/kg以上1.2mol/kg以下がさらに好ましい。 The content of the total electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 mol / kg or more and 5.0 mol / kg or less, more preferably 0.7 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less, and 0.9 mol / kg or more. More preferably 1.2 mol / kg or less.

(リン酸エステル)
当該非水電解質は、リン酸エステルを含有する。リン酸エステルを含む非水電解質を用いると、電極表面にリン酸エステルに由来する、リンを含む被膜が形成されると推測される。この被膜が、ガス発生を抑制し、非水電解質蓄電素子の厚さの増加を抑えることができると推測される。
(Phosphate ester)
The non-aqueous electrolyte contains a phosphate ester. When a non-aqueous electrolyte containing a phosphoric acid ester is used, it is presumed that a phosphorus-containing film derived from the phosphoric acid ester is formed on the electrode surface. It is presumed that this coating can suppress gas generation and suppress an increase in the thickness of the non-aqueous electrolyte power storage element.

リン酸エステルは、O=P(OR)(OR)(OR)(R、R及びRは、それぞれ独立して、炭化水素基又はフッ素化炭化水素基である。)で表される化合物であることが好ましい。 The phosphoric acid ester is O = P (OR 1 ) (OR 2 ) (OR 3 ) (R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrocarbon groups or fluorinated hydrocarbon groups, respectively). It is preferably the compound represented.

、R及びRで表される炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基のいずれであってもよい。脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基等のアルキル基、エテニル基(ビニル基)、1−プロペニル基、2−プロペニル基(アリル基)等のアルケニル基、エチニル基、プロピニル基等のアルキニル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基等を挙げることができる。芳香族炭化水素基としては、フェニル基、トリル基等を挙げることができる。 The hydrocarbon group represented by R 1 , R 2 and R 3 may be any of an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group and n-pentyl group, ethenyl group (vinyl group) and 1-propenyl group. Examples thereof include an alkenyl group such as a 2-propenyl group (allyl group), an alkynyl group such as an ethynyl group and a propynyl group, and a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group. Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group and a tolyl group.

、R及びRで表されるフッ素化炭化水素基としては、上記した炭化水素基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基を挙げることができる。 Examples of the fluorinated hydrocarbon group represented by R 1 , R 2 and R 3 include a group in which a part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned hydrocarbon group are substituted with a fluorine atom.

、R及びRとしては、脂肪族炭化水素基及びフッ素化脂肪族炭化水素基が好ましく、アルキル基、アルケニル基、フルオロアルキル基及びフルオロアルケニル基がより好ましい。 R 1, R 2 and R 3, preferably an aliphatic hydrocarbon group and a fluorinated aliphatic hydrocarbon group, an alkyl group, an alkenyl group, fluoroalkyl group and fluoroalkyl alkenyl group is more preferable.

、R及びRの炭素数としては、例えば1以上12以下であってよいが、1以上6以下が好ましく、2以上4以下がより好ましい。 The carbon number of R 1 , R 2 and R 3 may be, for example, 1 or more and 12 or less, but is preferably 1 or more and 6 or less, and more preferably 2 or more and 4 or less.

、R及びRがフッ素化炭化水素基である場合、R、R及びRが有するフッ素数としては、1以上12以下が好ましく、2以上8以下がより好ましい。 When R 1 , R 2 and R 3 are fluorinated hydrocarbon groups, the number of fluorines of R 1 , R 2 and R 3 is preferably 1 or more and 12 or less, and more preferably 2 or more and 8 or less.

リン酸エステルとしては、例えばO=P(OCH、O=P(OCHCH、O=P(OCHCFH、O=P(OCHCFH)、O=P(OCHCF、O=P(OCH(OCHCF)、O=P(OCH)(OCHCF、O=P(OCHCH(OCHCF)、O=P(OCHCH)(OCHCF、O=P(OCHCHCH、O=P(OCHCFCFH)、O=P(OCHCFCF、O=P(OCHCH=CH、O=P(OCH(CH、O=P(OCH(CF、O=P(OC(CH等を挙げることができる。 Examples of the phosphoric acid ester include O = P (OCH 3 ) 3 , O = P (OCH 2 CH 3 ) 3 , O = P (OCH 2 CFH 2 ) 3 , O = P (OCH 2 CF 2 H) 3 , O = P (OCH 2 CF 3 ) 3 , O = P (OCH 3 ) 2 (OCH 2 CF 3 ), O = P (OCH 3 ) (OCH 2 CF 3 ) 2 , O = P (OCH 2 CH 3 ) 2 (OCH 2 CF 3 ), O = P (OCH 2 CH 3 ) (OCH 2 CF 3 ) 2 , O = P (OCH 2 CH 2 CH 3 ) 3 , O = P (OCH 2 CF 2 CF 2 H) 3 , O = P (OCH 2 CF 2 CF 3 ) 3 , O = P (OCH 2 CH = CH 2 ) 3 , O = P (OCH (CH 3 ) 2 ) 3 , O = P (OCH (CF 3 )) 2 ) 3 , O = P (OC (CH 3 ) 3 ) 3 and the like can be mentioned.

当該非水電解質における電解質塩以外の全成分に対するリン酸エステルの含有量は、1体積%以上60体積%以下が好ましく、3体積%以上50体積以下がより好ましく、5体積%以上40体積%以下がさらに好ましい。リン酸エステルの含有量の下限は、10体積%、15体積%又は20体積%がよりさらに好ましい場合もある。リン酸エステルの含有量の上限は、30体積%、25体積%又は20体積%がよりさらに好ましい場合もある。また、当該非水電解質におけるリン酸エステル及び非水溶媒の合計に対するリン酸エステルの含有量も上記数値範囲内が好適である。リン酸エステルの含有量を上記下限以上とすることで、十分な被膜が形成され、非水電解質蓄電素子の厚さの増加をより十分に抑制することができる。一方、リン酸エステルの含有量を上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率等が高まる傾向にある。 The content of the phosphoric acid ester with respect to all the components other than the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 1% by volume or more and 60% by volume or less, more preferably 3% by volume or more and 50% by volume or less, and 5% by volume or more and 40% by volume or less. Is even more preferable. The lower limit of the phosphate ester content may be even more preferably 10% by volume, 15% by volume or 20% by volume. The upper limit of the content of the phosphoric acid ester may be more preferably 30% by volume, 25% by volume or 20% by volume. Further, the content of the phosphoric acid ester with respect to the total of the phosphoric acid ester and the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte is also preferably within the above numerical range. By setting the content of the phosphoric acid ester to the above lower limit or more, a sufficient film is formed, and an increase in the thickness of the non-aqueous electrolyte power storage element can be more sufficiently suppressed. On the other hand, by setting the content of the phosphoric acid ester to the above upper limit or less, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element after the charge / discharge cycle tends to increase.

(非水溶媒)
非水溶媒としては、一般的な非水電解質蓄電素子用の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、カーボネート(環状カーボネート及び鎖状カーボネート)、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、カーボネートが好ましい。なお、カーボネートは、置換基を有さないカーボネートであってもよく、置換基を有するカーボネートであってもよい。この置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子等を挙げることができる。非水溶媒は、1種又は2種以上を用いることができる。
(Non-aqueous solvent)
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 carbonates (cyclic carbonates and chain carbonates), esters, ethers, amides, sulfones, lactones, nitriles and the like. Of these, carbonate is preferable. The carbonate may be a carbonate having no substituent or a carbonate having a substituent. Examples of this substituent include a hydroxy group and a halogen atom. As the non-aqueous solvent, one kind or two or more kinds can be used.

非水溶媒として、鎖状カーボネートを含んでいてよい。当該非水電解質においては、一般的にガス発生の要因になりやすいとされる鎖状カーボネートを含む場合であっても、ガス発生が抑制され、非水電解質蓄電素子の厚さの増加を抑えることができる。 As a non-aqueous solvent, chain carbonate may be contained. Even when the non-aqueous electrolyte contains a chain carbonate, which is generally considered to be a factor of gas generation, gas generation is suppressed and an increase in the thickness of the non-aqueous electrolyte power storage element is suppressed. Can be done.

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、メチルトリフルオロエチルカーボネート(MFEC)、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート(FDEC)等を挙げることができる。 Examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, methyltrifluoroethyl carbonate (MFEC), bis (trifluoroethyl) carbonate (FDEC) and the like. be able to.

鎖状カーボネートとしては、正極電位が高電位に至る充放電における副反応を抑制できることなどから、MFEC、FDEC等、フッ素化鎖状カーボネートが好ましい。 As the chain carbonate, a fluorinated chain carbonate such as MFEC or FDEC is preferable because it can suppress side reactions during charging and discharging when the positive electrode potential reaches a high potential.

当該非水電解質における電解質塩以外の全成分に対する鎖状カーボネートの含有量は、20体積%以上80体積%以下が好ましく、30体積%以上70体積以下がより好ましい。当該非水電解質におけるリン酸エステル及び非水溶媒の合計に対する鎖状カーボネートの含有量も上記数値範囲内が好適である。また、非水溶媒に占める鎖状カーボネートの含有量としては、20体積%以上90体積%以下が好ましく、50体積%以上90体積%以下がより好ましい。 The content of the chain carbonate with respect to all the components other than the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 20% by volume or more and 80% by volume or less, and more preferably 30% by volume or more and 70% by volume or less. The content of the chain carbonate with respect to the total of the phosphoric acid ester and the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte is also preferably within the above numerical range. The content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 20% by volume or more and 90% by volume or less, and more preferably 50% by volume or more and 90% by volume or less.

非水溶媒として、環状カーボネートを含んでいてよい。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)、フルオロメチルエチレンカーボネート、トリフルオロエチルエチレンカーボネート、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る。 Cyclic carbonate may be included as the non-aqueous solvent. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), and difluoroethylene carbonate. (DFEC), fluoromethylethylene carbonate, trifluoroethylethylene carbonate, styrene carbonate, catechol carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate and the like can be mentioned.

環状カーボネートとしては、正極電位が高電位に至る充放電における副反応を抑制できることなどから、FEC、DFEC等、フッ素化環状カーボネートが好ましい。一方、当該非水電解質においては、一般的にガス発生の要因になりやすいとされるフッ素化環状カーボネートを含む場合であっても、ガス発生が抑制され、非水電解質蓄電素子の厚さの増加を抑えることができる。 As the cyclic carbonate, a fluorinated cyclic carbonate such as FEC or DFEC is preferable because it can suppress side reactions during charging and discharging when the positive electrode potential reaches a high potential. On the other hand, even when the non-aqueous electrolyte contains fluorinated cyclic carbonate, which is generally considered to be a factor of gas generation, gas generation is suppressed and the thickness of the non-aqueous electrolyte power storage element is increased. Can be suppressed.

当該非水電解質における電解質塩以外の全成分に対する環状カーボネートの含有量は、5体積%以上50体積%以下が好ましく、10体積%以上40体積以下がより好ましい。当該非水電解質におけるリン酸エステル及び非水溶媒の合計に対する環状カーボネートの含有量も上記数値範囲内が好適である。また、非水溶媒に占める環状カーボネートの含有量としては、10体積%以上60体積%以下が好ましく、15体積%以上45体積%以下がより好ましい。 The content of the cyclic carbonate with respect to all the components other than the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 5% by volume or more and 50% by volume or less, and more preferably 10% by volume or more and 40% by volume or less. The content of the cyclic carbonate with respect to the total of the phosphoric acid ester and the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte is also preferably within the above numerical range. The content of cyclic carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 10% by volume or more and 60% by volume or less, and more preferably 15% by volume or more and 45% by volume or less.

非水溶媒は、鎖状カーボネートと環状カーボネートとを含むことが好ましい。鎖状カーボネートと環状カーボネートとを併用する場合、鎖状カーボネートと環状カーボネートとの体積比(鎖状カーボネート:環状カーボネート)としては、特に限定されないが、例えば50:50以上90:10以下とすることが好ましい。 The non-aqueous solvent preferably contains a chain carbonate and a cyclic carbonate. When the chain carbonate and the cyclic carbonate are used in combination, the volume ratio of the chain carbonate to the cyclic carbonate (chain carbonate: cyclic carbonate) is not particularly limited, but is, for example, 50:50 or more and 90:10 or less. Is preferable.

非水溶媒におけるカーボネートの含有量(鎖状カーボネートと環状カーボネートの含有量の合計)としては、50体積%以上が好ましい場合があり、90体積%以上がより好ましい場合があり、99体積%以上又は実質的に100体積%がさらに好ましい場合もある。このように、カーボネートが主の非水溶媒となることで、本発明の効果がより十分に奏される場合がある。 The content of carbonate in the non-aqueous solvent (total content of chain carbonate and cyclic carbonate) may be preferably 50% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, 99% by volume or more, or Substantially 100% by volume may be even more preferred. As described above, when carbonate becomes the main non-aqueous solvent, the effect of the present invention may be more sufficiently exhibited.

非水溶媒におけるフッ素化溶媒の合計含有量の下限は、50体積%が好ましく、90体積%がより好ましく、99体積%がさらに好ましい。なお、フッ素化溶媒とは、フッ素化カーボネート(フッ素化鎖状カーボネート及びフッ素化環状カーボネート)等、分子内にフッ素原子を有する溶媒(非水溶媒)をいう。このようにフッ素化溶媒の合計含有量を上記下限以上とすることで、特に正極電位が高電位に至る充放電サイクル後の容量維持率をより高めることができる。 The lower limit of the total content of the fluorinated solvent in the non-aqueous solvent is preferably 50% by volume, more preferably 90% by volume, still more preferably 99% by volume. The fluorinated solvent refers to a solvent (non-aqueous solvent) having a fluorine atom in the molecule, such as a fluorinated carbonate (fluorinated chain carbonate and fluorinated cyclic carbonate). By setting the total content of the fluorinated solvent to the above lower limit or more in this way, it is possible to further increase the capacity retention rate after the charge / discharge cycle in which the positive electrode potential reaches a high potential.

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。但し、非水電解質における電解質塩、リン酸エステル及び非水溶媒以外の成分の含有量の上限としては、20質量%が好ましい場合があり、5質量%がより好ましい場合があり、2質量%がさらに好ましい場合があり、1質量%又は0.1質量%がさらにより好ましい場合がある。 Other additives may be added to the non-aqueous electrolyte. However, as the upper limit of the content of the components other than the electrolyte salt, the phosphoric acid ester and the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte, 20% by mass may be preferable, 5% by mass may be more preferable, and 2% by mass is used. In some cases, 1% by mass or 0.1% by mass is even more preferable.

<非水電解質蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、正極、負極及び非水電解質を有する。非水電解質蓄電素子は、さらにセパレータを有していてもよい。以下、非水電解質蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池(以下、単に「二次電池」ともいう。)について説明する。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。すなわち、通常電極体は、正極、負極及びセパレータから構成されている。この電極体は容器に収納され、この容器内に非水電解質が充填される。非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、容器としては、二次電池の容器として通常用いられる公知の金属容器、樹脂容器等を用いることができる。
<Non-aqueous electrolyte power storage element>
The non-aqueous electrolyte power storage device according to the embodiment of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte power storage element may further have a separator. Hereinafter, as an example of the non-aqueous electrolyte power storage element, a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, also simply referred to as “secondary battery”) will be described. The positive electrode and the negative electrode usually form electrode bodies that are alternately superposed by stacking or winding through a separator. That is, the normal electrode body is usually composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The electrode body is housed in a container, and the container is filled with a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Further, as the container, a known metal container, resin container, or the like that is usually used as a container for a secondary battery can be used.

(正極)
上記正極は、正極基材、及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層を有する。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material layer arranged directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer.

上記正極基材は、導電性を有する。なお、「導電性」を有するとは、JIS−H−0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が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10Ω・cm超であることを意味する。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、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、上記正極基材がアルミニウム又はアルミニウム合金である場合、正極合剤へのリンのオキソ酸の添加により、正極基材のアルミニウムの酸化腐食による容量維持率の低下を抑制することができる。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−H−4000(2014年)に規定されるA1085P、A3003P等が例示できる。 The positive electrode base material has conductivity. Incidentally, to have a "conductive" means that the volume resistivity is measured according to JIS-H-0505 (1975 years) is not more than 10 7 Ω · cm, and "non-conductive" means that the volume resistivity is 10 7 Ω · cm greater. 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 high conductivity and cost balance. Further, when the positive electrode base material is aluminum or an aluminum alloy, the addition of phosphorus oxoacid to the positive electrode mixture can suppress a decrease in the capacity retention rate due to oxidative corrosion of aluminum of the positive electrode base material. Examples of the form of the positive electrode base material include foils and vapor-deposited films, and foils are preferable from the viewpoint of cost. That is, aluminum foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085P and A3003P specified in JIS-H-4000 (2014).

正極基材の平均厚さは、3μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上40μm以下がより好ましく、8μm以上30μm以下がさらに好ましく、10μm以上25μm以下が特に好ましい。正極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、正極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。「平均厚さ」とは、所定の面積の基材を打ち抜いた際の打ち抜き質量を、基材の真密度及び打ち抜き面積で除した値をいう。他の部材等に対して「平均厚さ」を用いる場合にも同様に定義される。 The average thickness of the positive electrode base material is preferably 3 μm or more and 50 μm or less, more preferably 5 μm or more and 40 μm or less, further preferably 8 μm or more and 30 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 25 μm or less. By setting the average thickness of the positive electrode base material within the above range, it is possible to increase the energy density per volume of the secondary battery while increasing the strength of the positive electrode base material. The "average thickness" means a value obtained by dividing the punching mass when punching a base material having a predetermined area by the true density of the base material and the punching area. The same definition applies when the "average thickness" is used for other members and the like.

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活物質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及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。 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 active material 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.

上記正極活物質層は、正極合剤から形成されている層である。この正極合剤は、正極活物質を含む。正極合剤は、リン原子を含むことが好ましく、さらにその他必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー、分散剤等の任意成分を含む。正極合剤がリン原子を含む場合、正極合剤(正極活物質層)表面のX線光電子分光スペクトルにおいて、P2pに帰属されるピークの極大値は134eV以下の位置に存在することが好ましい。正極活物質層は、通常、正極活物質等を含む正極合剤ペーストの塗工及び乾燥により正極基材表面に形成される。上記正極合剤ペーストは、リンのオキソ酸を含むことが好ましい。なお、当該二次電池中において、リンのオキソ酸の一部又は全部は変性していてもよい。また、上記リン原子は、正極活物質層表面に形成される被膜中に存在すると推測される。リンのオキソ酸に由来するリン原子が、正極活物質層表面に形成される被膜中に存在することによって、正極合剤(正極活物質層)表面のX線光電子分光スペクトルにおいて、P2pに帰属されるピークの極大値が134eV以下の位置に存在することとなると推測される。 The positive electrode active material layer is a layer formed of a positive electrode mixture. This positive electrode mixture contains a positive electrode active material. The positive electrode mixture preferably contains a phosphorus atom, and further contains an optional component such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, and a dispersant, if necessary. When the positive electrode mixture contains a phosphorus atom, the maximum value of the peak assigned to P2p is preferably located at a position of 134 eV or less in the X-ray photoelectron spectrum of the surface of the positive electrode mixture (positive electrode active material layer). The positive electrode active material layer is usually formed on the surface of the positive electrode base material by coating and drying the positive electrode mixture paste containing the positive electrode active material and the like. The positive electrode mixture paste preferably contains phosphorus oxoacid. In the secondary battery, a part or all of the oxo acid of phosphorus may be denatured. Further, it is presumed that the phosphorus atom is present in the coating film formed on the surface of the positive electrode active material layer. The phosphorus atom derived from the oxo acid of phosphorus is assigned to P2p in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the surface of the positive electrode mixture (positive electrode active material layer) due to the presence of the phosphorus atom derived from the positive electrode active material layer in the film formed on the surface of the positive electrode active material layer. It is presumed that the maximum value of the peak is located at a position of 134 eV or less.

正極活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物や、ポリアニオン化合物が挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、例えばLiMO(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα−NaFeO型結晶構造を有するLiCoO、LiNiO、LiMnO、LiNiαCo1−α、LiNiαCoβAl1−α−β、LiNiαMnβCo1−α−β、Li1+x(NiαMnβCo1−α−β1−x等、スピネル型結晶構造を有するLiMn、LiNiαMn2−α等)が挙げられる。また、ポリアニオン化合物としては、LiMe(XO(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO、Li(PO、LiMnSiO、LiCoPOF等)が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層においては、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。 Examples of the positive electrode active material include a lithium transition metal composite oxide and a polyanion compound. Examples of the lithium transition metal composite oxide include composite oxides represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal) ( Li x CoO 2 and Li having a layered α-NaFeO type 2 crystal structure). x NiO 2 , Li x MnO 3 , Li x Ni α Co 1-α O 2 , Li x Ni α Co β Al 1-α-β O 2 , Li x Ni α Mn β Co 1-α-β O 2 , Examples thereof include Li 1 + x (Ni α Mn β Co 1-α-β ) 1-x O 2 , Li x Mn 2 O 4 having a spinel-type crystal structure, Li x Ni α Mn 2-α O 4, etc.). Further, as the polyanion compound, a polyanion compound (LiFePO 4 ) represented by Li w Me x (XO y ) z (Me represents at least one kind of transition metal, and X represents, for example, P, Si, B, V, etc.). , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, etc.). The elements or polyanions in these compounds may be partially substituted with other elements or anion species. In the positive electrode active material layer, one of these compounds may be used alone, or two or more of these compounds may be mixed and used.

正極活物質は、二次電池の通常使用時の充電終止電圧における正極電位が4.0V vs.Li/Li以上、さらには4.2V vs.Li/Li以上又は4.4V vs.Li/Li以上となり得る正極活物質を含むことが好ましい。当該二次電池は、正極の最大到達電位が4.0V vs.Li/Li以上となる使用においても、充放電サイクル後の容量維持率が高く、厚さの増加も抑制でき得る。従って、二次電池の通常使用時の充電終止電圧における正極電位が4.0V vs.Li/Li以上となり得る正極活物質を用いることで、エネルギー密度が高まり、かつ充放電サイクル後の容量維持率が高く厚さの増加が抑制される二次電池とすることができる。 The positive electrode active material has a positive electrode potential of 4.0 V vs. the final charge voltage during normal use of the secondary battery. Li / Li + or higher, and even 4.2V vs. Li / Li + or higher or 4.4V vs. It is preferable to contain a positive electrode active material which can be Li / Li + or more. In the secondary battery, the maximum potential of the positive electrode is 4.0 V vs. Even in the case of use of Li / Li + or more, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle is high, and the increase in thickness can be suppressed. Therefore, the positive electrode potential at the end-of-charge voltage during normal use of the secondary battery is 4.0 V vs. By using a positive electrode active material that can be Li / Li + or higher, it is possible to obtain a secondary battery in which the energy density is increased, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle is high, and the increase in thickness is suppressed.

通常使用時の充電終止電圧における正極電位が4.0V vs.Li/Li以上となり得る正極活物質としては、例えばリチウム遷移金属複合酸化物が挙げられ、α−NaFeO型結晶構造を有し、ニッケル、マンガン及びコバルトのうちの少なくとも1種を含むリチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。具体的には、式Li1+x(NiαMnβCo1−α−β1−x(0≦x<1、0≦α≦1、0≦β≦1、0≦1−α−β≦1)であらわされる化合物等が挙げられる。上記式中のxは、0超0.5以下であることが好ましい。 The positive electrode potential at the end-of-charge voltage during normal use is 4.0 V vs. Examples of the positive electrode active material that can be Li / Li + or higher include lithium transition metal composite oxide, which has an α-NaFeO type 2 crystal structure and contains at least one of nickel, manganese, and cobalt. Metal composite oxides are preferred. Specifically, the formula Li 1 + x (Ni α Mn β Co 1-α-β ) 1-x O 2 (0 ≦ x <1, 0 ≦ α ≦ 1, 0 ≦ β ≦ 1, 0 ≦ 1-α- Examples thereof include compounds represented by β ≦ 1). It is preferable that x in the above formula is more than 0 and 0.5 or less.

ここで、通常使用時とは、当該二次電池において推奨され、又は指定される充放電条件を採用して当該二次電池を使用する場合をいう。充電条件に関しては、当該二次電池のための充電器が用意されている場合は、その充電器を適用して当該二次電池を使用する場合を通常使用時という。 Here, the term "normal use" refers to the case where the secondary battery is used by adopting the charge / discharge conditions recommended or specified for the secondary battery. Regarding the charging conditions, when a charger for the secondary battery is prepared, the case where the charger is applied and the secondary battery is used is referred to as normal use.

全正極活物質に占めるリチウム遷移金属複合酸化物の含有割合の下限としては、50質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、99質量%がさらに好ましい。正極活物質は、実質的にリチウム遷移金属複合酸化物のみから構成されていてもよい。このようにリチウム遷移金属複合酸化物の含有割合を高めることで、エネルギー密度を高めることなどができる。 The lower limit of the content ratio of the lithium transition metal composite oxide in the total positive electrode active material is preferably 50% by mass, more preferably 90% by mass, and even more preferably 99% by mass. The positive electrode active material may be composed substantially only of the lithium transition metal composite oxide. By increasing the content ratio of the lithium transition metal composite oxide in this way, the energy density can be increased.

正極活物質は、通常、粒子(粉体)である。正極活物質の平均粒径は、例えば、0.1μm以上20μm以下とすることが好ましい。正極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、正極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。正極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、正極活物質層の電子伝導性が向上する。なお、正極活物質と他の材料との複合体を用いる場合、該複合体の平均粒径を正極活物質の平均粒径とする。「平均粒径 」とは、JIS−Z−8825(2013年)に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザ回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS−Z−8819−2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を意味する。 The positive electrode active material is usually particles (powder). The average particle size of the positive electrode active material is preferably 0.1 μm or more and 20 μm or less, for example. By setting the average particle size of the positive electrode active material to the above lower limit or more, the production or handling of the positive electrode active material becomes easy. By setting the average particle size of the positive electrode active material to the above upper limit or less, the electron conductivity of the positive electrode active material layer is improved. When a complex of a positive electrode active material and another material is used, the average particle size of the complex is taken as the average particle size of the positive electrode active material. The "average particle size" is based on JIS-Z-8825 (2013) and is based on the particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method for a diluted solution obtained by diluting the particles with a solvent. -2 (2001) means a value at which the volume-based integrated distribution calculated in accordance with (2001) is 50%.

粉体を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法として、例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェトミル、旋回気流型ジェットミル又は篩等を用いる方法が挙げられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、篩や風力分級機等が、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。 A crusher, a classifier, or the like is used to obtain a powder having a predetermined particle size. Examples of the crushing method include a method using a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a planetary ball mill, a jet mill, a counter jet mill, a swirling airflow type jet mill, a sieve, or the like. At the time of pulverization, wet pulverization in which water or an organic solvent such as hexane coexists can also be used. As a classification method, a sieve, a wind power classifier, or the like is used as needed for both dry and wet types.

正極活物質層における正極活物質の含有量としては、例えば80質量%以上98質量%以下とすることができ、90質量%以上であることが好ましい。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer can be, for example, 80% by mass or more and 98% by mass or less, and is preferably 90% by mass or more.

正極合剤(正極活物質層)表面のX線光電子分光スペクトルにおいて、P2pに帰属されるピークの極大値の位置の上限は、134.0eVであることが好ましく、133.5eVであることがより好ましい。一方、このピークの極大値の位置の下限は、130eVであってよく、132eVであってもよい。 In the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the surface of the positive electrode mixture (positive electrode active material layer), the upper limit of the position of the maximum value of the peak attributed to P2p is preferably 134.0 eV, more preferably 133.5 eV. preferable. On the other hand, the lower limit of the position of the maximum value of this peak may be 130 eV or 132 eV.

導電剤としては、二次電池性能に悪影響を与えない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、天然又は人造の黒鉛、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のカーボンブラック、金属、導電性セラミックス等が挙げられ、アセチレンブラックが好ましい。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect the performance of the secondary battery. Examples of such a conductive agent include natural or artificial graphite, carbon black such as furnace black, acetylene black, and Ketjen black, metals, conductive ceramics, and the like, and acetylene black is preferable. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fibrous.

バインダとしては、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。 Examples of the binder include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, and styrene butadiene. Elastomers such as rubber (SBR) and fluororubber; polysaccharide polymers and the like can be mentioned.

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。 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.

フィラーとしては、蓄電素子性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。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、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス等が挙げられる。 The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect the performance of the power storage element. Examples of the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, and glass.

正極活物質層(正極合剤)は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge、Sn、Sr、Ba等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Nb、W等の遷移金属元素を正極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The positive electrode active material layer (positive electrode mixture) is a typical non-metal element such as B, N, P, F, Cl, Br, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn. , Sr, Ba and other typical metal elements, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Nb, W and other transition metal elements are used as positive electrode active materials, conductive agents, binders, etc. It may be contained as a component other than the thickener and the filler.

(負極)
負極は、負極基材、及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極活物質層を有する。上記中間層は正極の中間層と同様の構成とすることができる。
(Negative electrode)
The negative electrode has a negative electrode base material and a negative electrode active material layer arranged directly on the negative electrode base material or via an intermediate layer. The intermediate layer may have the same structure as the intermediate layer of the positive electrode.

負極基材は、正極基材と同様の構成とすることができるが、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。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。 The negative electrode base material may have the same structure as the positive electrode base material, but as the material, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel or alloys thereof are used, and copper or a copper alloy is preferable. .. 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.

負極基材の平均厚さは、2μm以上35μm以下が好ましく、3μm以上30μm以下がより好ましく、4μm以上25μm以下がさらに好ましく、5μm以上20μm以下が特に好ましい。負極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、負極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。 The average thickness of the negative electrode base material is preferably 2 μm or more and 35 μm or less, more preferably 3 μm or more and 30 μm or less, further preferably 4 μm or more and 25 μm or less, and particularly preferably 5 μm or more and 20 μm or less. By setting the average thickness of the negative electrode base material in the above range, it is possible to increase the energy density per volume of the secondary battery while increasing the strength of the negative electrode base material.

負極活物質層は、負極活物質を含む負極合剤から形成される。また、負極活物質層を形成する負極合剤は、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー、分散剤等の任意成分を含む。導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー、分散剤等の任意成分は、正極活物質層と同様のものを用いることができる。 The negative electrode active material layer is formed from a negative electrode mixture containing a negative electrode active material. Further, the negative electrode mixture forming the negative electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, and a dispersant, if necessary. Any component such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, and a dispersant can be the same as that of the positive electrode active material layer.

負極活物質層(負極合剤)は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge、Sn、Sr、Ba等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Nb、W等の遷移金属元素を負極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The negative electrode active material layer (negative electrode mixture) is a typical non-metal element such as B, N, P, F, Cl, Br, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn. , Sr, Ba and other typical metal elements, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Nb, W and other transition metal elements are used as negative electrode active materials, conductive agents, binders, etc. It may be contained as a component other than the thickener and the filler.

負極活物質としては、公知の負極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の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料が用いられる。負極活物質としては、例えば、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、LiTiO、TiNb等のチタン含有酸化物;ポリリン酸化合物;炭化ケイ素;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。これらの材料の中でも、黒鉛及び非黒鉛質炭素が好ましい。負極活物質層においては、これら材料の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。 The negative electrode active material can be appropriately selected from known negative electrode active materials. As the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, a material capable of occluding and releasing lithium ions is usually used. Examples of the negative electrode active material include metal Li; metal or semi-metal such as Si and Sn; metal oxide or semi-metal oxide such as Si oxide, Ti oxide and Sn oxide; Li 4 Ti 5 O 12 ; Titanium-containing oxides such as LiTIO 2 and TiNb 2 O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite (graphite) and non-graphitizable carbon (graphitizable carbon or non-graphitizable carbon). Be done. Among these materials, graphite and non-graphitic carbon are preferable. In the negative electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.

「黒鉛」とは、充放電前又は放電状態において、X線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.33nm以上0.34nm未満の炭素材料をいう。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。安定した物性の材料を入手できるという観点で、人造黒鉛が好ましい。 “Graphite” refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of (002) planes determined by X-ray diffraction before charging / discharging or in a discharged state of 0.33 nm or more and less than 0.34 nm. Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite. Artificial graphite is preferable from the viewpoint that a material having stable physical properties can be obtained.

「非黒鉛質炭素」とは、充放電前又は放電状態においてX線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.34nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。非黒鉛質炭素としては、難黒鉛化性炭素や、易黒鉛化性炭素が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、例えば、樹脂由来の材料、石油ピッチまたは石油ピッチ由来の材料、石油コークスまたは石油コークス由来の材料、植物由来の材料、アルコール由来の材料等が挙げられる。 “Non-graphitic carbon” refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of (002) planes determined by X-ray diffraction before charging / discharging or in a discharged state of 0.34 nm or more and 0.42 nm or less. Say. Examples of non-graphitizable carbon include non-graphitizable carbon and easily graphitizable carbon. Examples of the non-graphitic carbon include a resin-derived material, a petroleum pitch or a petroleum pitch-derived material, a petroleum coke or a petroleum coke-derived material, a plant-derived material, an alcohol-derived material, and the like.

ここで、「放電状態」とは、負極活物質として炭素材料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炭素材料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、負極活物質である炭素材料から、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。 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 a carbon material 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 the carbon material 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 occluded and discharged are sufficiently released from the carbon material that is the negative electrode active material during charging and discharging. ..

「難黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.36nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。 The “non-graphitizable carbon” refers to a carbon material having d 002 of 0.36 nm or more and 0.42 nm or less.

「易黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.34nm以上0.36nm未満の炭素材料をいう。 The “graphitizable carbon” refers to a carbon material having d 002 of 0.34 nm or more and less than 0.36 nm.

負極活物質は、通常、粒子(粉体)である。負極活物質の平均粒径は、例えば、1μnm以上100μm以下とすることができる。負極活物質が例えば炭素材料である場合、その平均粒径は1μm以上100μm以下が好ましい場合がある。負極活物質が、金属、半金属、金属酸化物、半金属酸化物、チタン含有酸化物、ポリリン酸化合物等である場合、その平均粒径は、1nm以上1μm以下が好ましい場合がある。負極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、負極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。負極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、活物質層の電子伝導性が向上する。粉体を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法及び粉級方法は、例えば、上記正極で例示した方法から選択できる。 The negative electrode active material is usually particles (powder). The average particle size of the negative electrode active material can be, for example, 1 μnm or more and 100 μm or less. When the negative electrode active material is, for example, a carbon material, the average particle size thereof may be preferably 1 μm or more and 100 μm or less. When the negative electrode active material is a metal, a semi-metal, a metal oxide, a semi-metal oxide, a titanium-containing oxide, a polyphosphate compound or the like, the average particle size thereof may be preferably 1 nm or more and 1 μm or less. By setting the average particle size of the negative electrode active material to be equal to or higher than the above lower limit, the production or handling of the negative electrode active material becomes easy. By setting the average particle size of the negative electrode active material to the above upper limit or less, the electron conductivity of the active material layer is improved. A crusher, a classifier, or the like is used to obtain a powder having a predetermined particle size. The pulverization method and the powder grade method can be selected from, for example, the methods exemplified for the positive electrode.

負極活物質層における負極活物質の含有量は、60質量%以上99質量%以下が好ましく、90質量%以上98質量%以下がより好ましい。負極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、負極活物質層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably 60% by mass or more and 99% by mass or less, and more preferably 90% by mass or more and 98% by mass or less. By setting the content of the negative electrode active material within the above range, it is possible to achieve both high energy density and manufacturability of the negative electrode active material layer.

(セパレータ)
セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、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が好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。
(Separator)
As the material of the separator, for example, a woven fabric, a non-woven fabric, a porous resin film or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a non-woven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of a non-aqueous electrolyte. As the main component of the separator, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of strength, and polyimide and aramid are preferable from the viewpoint of oxidative decomposition resistance. Moreover, you may combine these resins.

なお、セパレータと電極(通常、正極)との間に、無機絶縁物層が配設されていてもよい。この無機絶縁物層は、耐熱層等とも呼ばれる多孔質の層である。また、多孔質樹脂フィルムの一方又は両方の面に無機絶縁物層が形成されたセパレータを用いることもできる。上記無機絶縁物層は、通常、無機絶縁物粒子及びバインダとで構成され、その他の成分が含有されていてもよい。無機絶縁物粒子としては、Al、SiO、アルミノシリケート等が好ましい。 An inorganic insulator layer may be arranged between the separator and the electrode (usually the positive electrode). This inorganic insulator layer is a porous layer also called a heat-resistant layer or the like. Further, a separator having an inorganic insulating layer formed on one or both surfaces of the porous resin film can also be used. The inorganic insulating layer is usually composed of inorganic insulating particles and a binder, and may contain other components. As the inorganic insulator particles, Al 2 O 3 , SiO 2 , aluminosilicate and the like are preferable.

(非水電解質)
当該二次電池に用いられる非水電解質は、上述した本発明の一実施形態に係る非水電解質である。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte used in the secondary battery is the non-aqueous electrolyte according to the above-described embodiment of the present invention.

(正極の最大到達電位等)
当該二次電池は、正極の最大到達電位が4.0V vs.Li/Li以上となる充放電サイクル後でも容量維持率が高く、厚さの増加も抑制されるため、正極を4.0V vs.Li/Li以上の作動電位で用いることができる。当該二次電池の正極の最大到達電位の下限は、4.0V vs.Li/Liが好ましく、4.2V vs.Li/Liがより好ましく、4.4V vs.Li/Liがさらに好ましく、4.6V vs.Li/Liがよりさらに好ましい。このように正極の最大到達電位が高いことにより、高エネルギー密度化を図ることができる。なお、この正極の最大到達電位の上限は、例えば5.4V vs.Li/Liであってよく、5.0V vs.Li/Liであってもよい。
(Maximum ultimate potential of positive electrode, etc.)
In the secondary battery, the maximum potential of the positive electrode is 4.0 V vs. Since the capacity retention rate is high and the increase in thickness is suppressed even after the charge / discharge cycle of Li / Li + or more, the positive electrode is set to 4.0 V vs. It can be used at an operating potential of Li / Li + or higher. The lower limit of the maximum ultimate potential of the positive electrode of the secondary battery is 4.0 V vs. Li / Li + is preferred, 4.2 V vs. Li / Li + is more preferred, 4.4 V vs. Li / Li + is more preferred, 4.6 V vs. Li / Li + is even more preferred. Since the maximum potential of the positive electrode is high in this way, it is possible to increase the energy density. The upper limit of the maximum ultimate potential of this positive electrode is, for example, 5.4 V vs. It may be Li / Li + , 5.0 V vs. It may be Li / Li +.

正極の最大到達電位は、通常使用時における二次電池の充電終止電圧における正極電位であることが好ましい。一般的に、充放電の繰り返しによって頻繁に正極電位が高電位に至る場合、容量の低下や厚さの増加が生じやすい。そのため、充放電の繰り返しによって頻繁に正極の最大到達電位が例えば4.0V vs.Li/Li以上となる場合に、当該二次電池の充放電サイクル後の容量維持率の向上効果や厚さの増加の抑制効果がより顕著に発現される。 The maximum potential of the positive electrode is preferably the positive electrode potential at the end-of-charge voltage of the secondary battery during normal use. In general, when the positive electrode potential frequently reaches a high potential due to repeated charging and discharging, the capacity tends to decrease and the thickness tends to increase. Therefore, the maximum potential of the positive electrode is frequently increased by repeating charging and discharging, for example, 4.0 V vs. When it becomes Li / Li + or more, the effect of improving the capacity retention rate after the charge / discharge cycle of the secondary battery and the effect of suppressing the increase in thickness are more remarkably exhibited.

<非水電解質蓄電素子の製造方法>
当該非水電解質蓄電素子は、以下の方法により製造することが好ましい。すなわち、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、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む非水電解質を調製すること(非水電解質調製工程)を備える。
<Manufacturing method of non-aqueous electrolyte power storage element>
The non-aqueous electrolyte power storage element is preferably manufactured by the following method. That is, the method for producing a non-aqueous electrolyte power storage element according to an embodiment of the present invention is to prepare a non-aqueous electrolyte containing an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester (non-aqueous electrolyte preparation step). Be prepared.

当該製造方法は、正極合剤ペーストを用いて正極を作製すること(正極作製工程)をさらに備えることが好ましい。このとき、正極合剤ペーストは、リンのオキソ酸を含むことが好ましい。 It is preferable that the production method further includes producing a positive electrode using a positive electrode mixture paste (positive electrode production step). At this time, the positive electrode mixture paste preferably contains phosphorus oxoacid.

(非水電解質調製工程)
本工程においては、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステル、並びに必要に応じて他の成分を混合することにより、非水電解質を調製することができる。このとき、ヘキサフルオロリン酸塩は、実質的に混合されないことが好ましい。
(Non-aqueous electrolyte preparation process)
In this step, a non-aqueous electrolyte can be prepared by mixing an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester, and if necessary, other components. At this time, it is preferable that the hexafluorophosphate is not substantially mixed.

(正極作製工程)
正極合剤ペーストは、好ましい成分であるリンのオキソ酸以外に、通常、正極活物質及びバインダを含み、必要に応じてさらにその他の成分を含む。正極合剤ペーストは、これらの成分を混合することにより得ることができる。この正極合剤ペーストを正極基材表面に塗布し、乾燥させることにより、正極合剤のX線光電子分光スペクトルにおいて、P2pに帰属されるピークの極大値が134eV以下の位置に存在する正極が得られる。
(Positive electrode manufacturing process)
The positive electrode mixture paste usually contains a positive electrode active material and a binder in addition to the oxo acid of phosphorus, which is a preferable component, and further contains other components if necessary. The positive electrode mixture paste can be obtained by mixing these components. By applying this positive electrode mixture paste to the surface of the positive electrode base material and drying it, a positive electrode having a maximum value of the peak attributable to P2p at a position of 134 eV or less can be obtained in the X-ray photoelectron spectroscopic spectrum of the positive electrode mixture. Be done.

リンのオキソ酸とは、リン原子にヒドロキシ基(−OH)とオキシ基(=O)とが結合した構造を有する化合物を指す。上記リンのオキソ酸としては、リン酸(HPO)、ホスホン酸(HPO)、ホスフィン酸(HPO)、ピロリン酸(H)、ポリリン酸等が挙げられる。これらの中でも、リン酸及びホスホン酸が好ましく、ホスホン酸がより好ましい。このリンのオキソ酸により、正極にリン原子を含む被膜が形成される。 The phosphorus oxo acid refers to a compound having a structure in which a hydroxy group (-OH) and an oxy group (= O) are bonded to a phosphorus atom. Examples of the phosphorus oxo acid include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 3 ), phosphinic acid (H 3 PO 2 ), pyrophosphoric acid (H 4 P 2 O 7 ), polyphosphoric acid and the like. Can be mentioned. Among these, phosphoric acid and phosphonic acid are preferable, and phosphonic acid is more preferable. The oxo acid of phosphorus forms a film containing a phosphorus atom on the positive electrode.

正極合剤ペーストにおけるリンのオキソ酸の含有量(添加量)としては、正極活物質100質量部に対して、0.05質量部以上5質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3質量部以下がより好ましく、0.3質量部以上2質量部以下がさらに好ましい。リンのオキソ酸の含有量を上記範囲とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率をより高めることができる。 The content (addition amount) of phosphorus oxo acid in the positive electrode mixture paste is preferably 0.05 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, and 0.1 parts by mass or more and 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. More preferably, it is 0.3 parts by mass or more and 2 parts by mass or less. By setting the phosphorus oxoacid content in the above range, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage device after the charge / discharge cycle can be further increased.

正極合剤ペーストには、通常、分散媒として、有機溶媒が用いられる。この有機溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、アセトン、エタノール等の極性溶媒や、キシレン、トルエン、シクロヘキサン等の無極性溶媒を挙げることができる。 An organic solvent is usually used as the dispersion medium in the positive electrode mixture paste. Examples of this organic solvent include polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), acetone and ethanol, and non-polar solvents such as xylene, toluene and cyclohexane.

正極合剤ペーストの塗布方法としては特に限定されず、ローラーコーティング、スクリーンコーティング、スピンコーティング等の公知の方法により行うことができる。 The method for applying the positive electrode mixture paste is not particularly limited, and a known method such as roller coating, screen coating, or spin coating can be used.

当該製造方法は、非水電解質調製工程及び正極作製工程の他、通常の非水電解質蓄電素子の製造方法に備わる他の工程を備えていてよい。当該製造方法は、例えば、負極を作製すること、正極及び負極を、セパレータを介して積層又は巻回することにより交互に重畳された電極体を形成すること、正極及び負極(電極体)を容器に収容すること、並びに非水電解質を容器に注入すること等を備えることができる。通常、電極体を容器に収容した後、非水電解質を容器に注入するが、この順番は逆であってもよい。これらの工程の後、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。 The manufacturing method may include, in addition to the non-aqueous electrolyte preparation step and the positive electrode manufacturing step, other steps provided in the usual manufacturing method of the non-aqueous electrolyte power storage element. The manufacturing method is, for example, manufacturing a negative electrode, forming an electrode body in which positive electrodes and negative electrodes are alternately superposed by laminating or winding through a separator, and containerizing a positive electrode and a negative electrode (electrode body). It can be provided to be housed in a container and to inject a non-aqueous electrolyte into a container. Normally, the electrode body is housed in a container, and then the non-aqueous electrolyte is injected into the container, but the order may be reversed. After these steps, a non-aqueous electrolyte power storage element can be obtained by sealing the injection port.

<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、上記正極又は負極において、中間層を設けなくてもよい。また、当該非水電解質蓄電素子の正極において、正極合剤は明確な層を形成していなくてもよい。例えば上記正極は、メッシュ状の正極基材に正極合剤が担持された構造等であってもよい。
<Other Embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modifications and improvements in addition to the above embodiment. For example, it is not necessary to provide an intermediate layer in the positive electrode or the negative electrode. Further, in the positive electrode of the non-aqueous electrolyte power storage element, the positive electrode mixture does not have to form a clear layer. For example, the positive electrode may have a structure in which a positive electrode mixture is supported on a mesh-shaped positive electrode base material.

また、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。 Further, in the above-described embodiment, the non-aqueous electrolyte storage element is mainly a non-aqueous electrolyte secondary battery, but other non-aqueous electrolyte storage elements may be used. Examples of other non-aqueous electrolyte storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.

図1に、本発明に係る非水電解質蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質蓄電素子1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1に示す非水電解質蓄電素子1は、電極体2が容器3に収納されている。電極体2は、正極合剤を備える正極と、負極合剤を備える負極とが、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41を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード51を介して負極端子5と電気的に接続されている。また、容器3には、非水電解質が注入されている。 FIG. 1 shows a schematic view of a rectangular non-aqueous electrolyte storage element 1 which is an embodiment of the non-aqueous electrolyte storage element according to the present invention. The figure is a perspective view of the inside of the container. In the non-aqueous electrolyte power storage element 1 shown in FIG. 1, the electrode body 2 is housed in the container 3. The electrode body 2 is formed by winding a positive electrode having a positive electrode mixture and a negative electrode having a negative electrode mixture through a separator. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 41, and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 51. Further, a non-aqueous electrolyte is injected into the container 3.

本発明に係る非水電解質蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。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。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、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、複数の非水電解質蓄電素子1を備えている。上記蓄電装置30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搭載することができる。 The configuration of the non-aqueous electrolyte power storage element according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery (rectangular battery), and a flat battery. 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. An embodiment of the power storage device is shown in FIG. In FIG. 2, 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 power storage elements 1. The power storage device 30 can be mounted as a power source for automobiles such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and plug-in hybrid vehicles (PHEV).

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.

(リチウム過剰型正極活物質の作製)
硫酸ニッケル6水和物17.7g及び硫酸マンガン5水和物32.5gを秤量し、これらの全量をイオン交換水200mLに溶解させ、Ni:Mnのモル比が33.3:66.7となる1.0mol/Lの硫酸塩水溶液を作製した。一方、2Lの反応槽に750mLのイオン交換水を注ぎ、COガスを30minバブリングさせることにより、イオン交換水中にCOを溶解させた。反応槽の温度を50℃(±2℃)に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を700rpmの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を2mL/minの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、1.0Mの炭酸ナトリウムを含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽中のpHが常に7.9(±0.05)を保つように制御した。滴下終了後、反応槽内の攪拌をさらに5h継続した。攪拌の停止後、12h以上静置した。
次に、吸引ろ過装置を用いて、反応槽内に生成した共沈炭酸塩の粒子を分離し、さらにイオン交換水を用いて粒子に付着しているナトリウムイオンを洗浄除去し、電気炉を用いて、空気雰囲気中、常圧下、80℃にて20h乾燥させた。その後、粒径を揃えるために、瑪瑙製乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、共沈炭酸塩前駆体を作製した。
(Preparation of lithium excess positive electrode active material)
17.7 g of nickel sulfate hexahydrate and 32.5 g of manganese sulfate pentahydrate were weighed and all of them were dissolved in 200 mL of ion-exchanged water, and the molar ratio of Ni: Mn was 33.3: 66.7. A 1.0 mol / L sulfate aqueous solution was prepared. On the other hand, CO 2 was dissolved in the ion-exchanged water by pouring 750 mL of ion-exchanged water into a 2 L reaction vessel and bubbling CO 2 gas for 30 minutes. The temperature of the reaction tank is set to 50 ° C. (± 2 ° C.), and the sulfate aqueous solution is stirred at a speed of 2 mL / min while stirring the inside of the reaction tank at a rotation speed of 700 rpm using a paddle blade equipped with a stirring motor. Dropped. Here, the pH in the reaction vessel is controlled to always be maintained at 7.9 (± 0.05) by appropriately dropping an aqueous solution containing 1.0 M sodium carbonate from the start to the end of the dropping. did. After completion of the dropping, stirring in the reaction vessel was continued for another 5 hours. After the stirring was stopped, the mixture was allowed to stand for 12 hours or more.
Next, the particles of coprecipitated carbonate generated in the reaction vessel are separated using a suction filtration device, and the sodium ions adhering to the particles are washed and removed using ion-exchanged water, and an electric furnace is used. Then, it was dried at 80 ° C. for 20 hours under normal pressure in an air atmosphere. Then, in order to make the particle size uniform, it was crushed in an agate mortar for several minutes. In this way, a coprecipitated carbonate precursor was prepared.

前記共沈炭酸塩前駆体2.8gに、炭酸リチウム1.2gを加え、瑪瑙製乳鉢を用いてよく混合し、Li:(Ni,Mn)のモル比が1.35:1となる混合粉体を調製した。ペレット成型機を用いて、40MPaの圧力で成型し、直径25mmのペレットとした。ペレット成型に供した混合粉体の量は、想定する最終生成物の質量が2.5gとなるように換算して決定した。前記ペレット1個を全長約50mmのアルミナ製るつぼのフタに載置し、箱型電気炉(型番:AMF20)に設置し、空気雰囲気中、常圧下、常温から890℃の温度まで10hかけて昇温し、昇温後温度で9h焼成した。前記箱型電気炉の内部寸法は、縦10cm、幅20cm、奥行き30cmであり、幅方向20cm間隔に電熱線が入っている。焼成後、ヒーターのスイッチを切り、アルミナ製るつぼのフタを炉内に置いたまま自然放冷した。この結果、炉の温度は5h後には約200℃程度にまで低下したが、その後の降温速度はやや緩やかであった。一昼夜経過後、炉の温度が100℃以下となっていることを確認してから、ペレットを取り出し、粒径を揃えるために、瑪瑙製乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、リチウム過剰型正極活物質Li1.35Ni0.315Mn0.685を作製した。 To 2.8 g of the coprecipitated carbonate precursor, 1.2 g of lithium carbonate was added and mixed well using an agate mortar to obtain a mixed powder having a Li: (Ni, Mn) molar ratio of 1.35: 1. The body was prepared. It was molded at a pressure of 40 MPa using a pellet molding machine to obtain pellets having a diameter of 25 mm. The amount of the mixed powder used for pellet molding was determined by converting so that the assumed mass of the final product was 2.5 g. One of the pellets is placed on the lid of an alumina crucible having a total length of about 50 mm, installed in a box-type electric furnace (model number: AMF20), and raised in an air atmosphere under normal pressure from room temperature to a temperature of 890 ° C. over 10 hours. After warming, the temperature was increased and the mixture was baked for 9 hours. The internal dimensions of the box-type electric furnace are 10 cm in length, 20 cm in width, and 30 cm in depth, and heating wires are inserted at intervals of 20 cm in the width direction. After firing, the heater was switched off, and the lid of the alumina crucible was left in the furnace to allow it to cool naturally. As a result, the temperature of the furnace dropped to about 200 ° C. after 5 hours, but the rate of temperature decrease thereafter was rather slow. After a day and night, after confirming that the temperature of the furnace was 100 ° C. or lower, the pellets were taken out and crushed in an agate mortar for several minutes in order to make the particle size uniform. In this way, the lithium excess type positive electrode active material Li 1.35 Ni 0.315 Mn 0.685 O 2 was prepared.

(リチウム過剰型正極活物質へのアルミニウム処理)
300mLの三角フラスコに硫酸アルミニウム水和物と、イオン交換水とを混合し、硫酸アルミニウムが0.5mol/Lとなる硫酸アルミニウム水溶液を調整した。上記の硫酸アルミニウム水溶液をスターラーを用いて、25℃、400rpmで撹拌しているところに、上記のリチウム過剰型正極活物質5.0gを投入した。リチウム過剰型正極活物質を投入してから、30s後に吸引ろ過することによって、ろ紙上にリチウム過剰型正極活物質を回収した。
このリチウム過剰型正極活物質を乾燥機を用いて、空気中、常圧、80℃で20h乾燥させることによって、アルミニウム処理したリチウム過剰型正極活物質を得た。
(Aluminum treatment of lithium excess positive electrode active material)
Aluminum sulfate hydrate and ion-exchanged water were mixed in a 300 mL Erlenmeyer flask to prepare an aqueous aluminum sulfate solution having an aluminum sulfate content of 0.5 mol / L. 5.0 g of the above-mentioned lithium excess type positive electrode active material was added to the place where the above-mentioned aluminum sulfate aqueous solution was stirred at 25 ° C. and 400 rpm using a stirrer. The lithium-rich positive electrode active material was charged, and then suction filtration was performed 30 seconds later to recover the lithium-rich positive electrode active material on the filter paper.
This lithium-rich positive electrode active material was dried in air at normal pressure at 80 ° C. for 20 hours using a dryer to obtain an aluminum-treated lithium-rich positive electrode active material.

(アルミニウム処理したリチウム過剰型正極活物質への熱処理)
上記のアルミニウム処理したリチウム過剰型正極活物質をアルミナ製るつぼのフタに載置し、箱型電気炉(型番:AMF20)に設置し、空気中、昇温速度が5℃/min、熱処理温度が400℃、保持時間が4hの条件で熱処理することによって、アルミニウムが被覆されたリチウム過剰型正極活物質を得た。
(Heat treatment to aluminum-treated lithium excess positive electrode active material)
The above aluminum-treated lithium excess type positive electrode active material is placed on the lid of an alumina crucible and installed in a box-type electric furnace (model number: AMF20). By heat-treating under the conditions of 400 ° C. and a holding time of 4 hours, an aluminum-coated lithium-rich positive electrode active material was obtained.

(正極の作製)
上記のアルミニウムが被覆されたリチウム過剰型正極活物質:アセチレンブラック(AB):ポリフッ化ビニリデン(PVDF):ホスホン酸(HPO)=93.5:4.5:1.5:0.5の割合(固形物換算)で含み、N−メチルピロリドン(NMP)を分散媒とする正極合剤ペーストを作製した。この正極ペーストを正極基材であるアルミニウム箔の片面に塗布した。その後100℃で1h乾燥し、正極合剤ペースト中のNMPを除去することで、正極活物質層を形成した。また、アルミニウム箔の反対側の面にも同様に正極合剤ペーストを塗布し、乾燥した。この反対側の面に形成した正極活物質層は、乾燥後剥離した。このようにして正極を得た。
(Preparation of positive electrode)
The above-mentioned aluminum-coated lithium-rich positive electrode active material: acetylene black (AB): polyvinylidene fluoride (PVDF): phosphonic acid (H 3 PO 3 ) = 93.5: 4.5: 1.5: 0. A positive electrode mixture paste containing 5 (in terms of solid matter) and using N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium was prepared. This positive electrode paste was applied to one side of an aluminum foil which is a positive electrode base material. Then, it was dried at 100 ° C. for 1 hour to remove NMP in the positive electrode mixture paste to form a positive electrode active material layer. Further, the positive electrode mixture paste was similarly applied to the opposite surface of the aluminum foil and dried. The positive electrode active material layer formed on the opposite surface was peeled off after drying. In this way, a positive electrode was obtained.

(負極の作製)
負極活物質としてグラファイトを用いた負極を作製した。
(Preparation of negative electrode)
A negative electrode using graphite as the negative electrode active material was produced.

[実施例1]
(非水電解質の調製)
フルオロエチレンカーボネート(FEC)とメチルトリフルオロエチルカーボネート(MFEC)とリン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)(TFEP:O=P(OCHCF)とを体積比30:65:5の割合で混合した。さらに、電解質塩としてリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)を0.75mol/kgの濃度で、及びテトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF)を0.25mol/kgの濃度で溶解させ、実施例1の非水電解質を調製した。
[Example 1]
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
Fluoroethylene carbonate (FEC), methyltrifluoroethyl carbonate (MFEC) and tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) (TFEP: O = P (OCH 2 CF 3 ) 3 ) in a volume ratio of 30: The mixture was mixed at a ratio of 65: 5. Further, lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI) as an electrolyte salt was dissolved at a concentration of 0.75 mol / kg, and lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) was dissolved at a concentration of 0.25 mol / kg, and Example 1 Non-aqueous electrolyte was prepared.

(非水電解質蓄電素子の作製)
ポリオレフィン製微多孔膜であるセパレータを介して、上記正極と上記負極とを積層することにより電極体を作製した。この電極体を金属樹脂複合フィルム製の容器に収納し、内部に実施例1の非水電解質を注入した後、熱溶着により封口し、実施例1の非水電解質蓄電素子(ラミネート型の非水電解質二次電池)を得た。
(Manufacturing of non-aqueous electrolyte power storage element)
An electrode body was produced by laminating the positive electrode and the negative electrode via a separator which is a microporous polyolefin film. This electrode body is housed in a container made of a metal resin composite film, and after injecting the non-aqueous electrolyte of Example 1 into the inside, the electrode body is sealed by heat welding, and the non-aqueous electrolyte power storage element of Example 1 (laminated non-water). Electrolyte secondary battery) was obtained.

[実施例2から9、比較例1から8]
非水電解質の組成を表1に示すとおりとしたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2から9及び比較例1から8の各非水電解質及び各非水電解質蓄電素子を得た。
[Examples 2 to 9, Comparative Examples 1 to 8]
Each non-aqueous electrolyte and each non-aqueous electrolyte power storage element of Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 8 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition of the non-aqueous electrolyte was as shown in Table 1. It was.

なお、表中の非水溶媒及びリン酸エステル等は、以下の化合物を示す。
FEC:フルオロエチレンカーボネート
MFEC:メチルトリフルオロエチルカーボネート
TFEP:リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)(O=P(OCHCF
TEP:リン酸トリエチル(O=P(OCHCH
TAP:リン酸トリアリル(O=P(OCHCH=CH
HFiP:リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)(O=P(OCH(CF
BTP:亜リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(O=PH(OCHCF
The non-aqueous solvent, phosphoric acid ester, etc. in the table indicate the following compounds.
FEC: Fluoroethylene carbonate MFEC: Methyltrifluoroethyl carbonate TFEP: Tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) (O = P (OCH 2 CF 3 ) 3 )
TEP: Triethyl phosphate (O = P (OCH 2 CH 3 ) 3 )
TAP: Triallyl phosphate (O = P (OCH 2 CH = CH 2 ) 3 )
HFiP: Tris phosphate (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propyl) (O = P (OCH (CF 3 ) 2 ) 3 )
BTP: Bisphosphite (2,2,2-trifluoroethyl) (O = PH (OCH 2 CF 3 ) 2 )

[評価]
(初期充放電)
得られた各非水電解質蓄電素子について、以下の条件にて初期充放電を行った。25℃で4.6Vまで充電電流0.1Cの定電流にて充電したのちに、4.6Vの定電圧にて充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.05Cとなるまでとした。充電後に10分間の休止を設けた後に、25℃で2.0Vまで0.1Cの定電流にて放電した。
[Evaluation]
(Initial charge / discharge)
Each of the obtained non-aqueous electrolyte power storage elements was initially charged and discharged under the following conditions. After charging at 25 ° C. to 4.6 V with a constant current of 0.1 C, the battery was charged with a constant voltage of 4.6 V. The charging end condition was until the charging current reached 0.05C. After a 10-minute rest after charging, the battery was discharged at a constant current of 0.1 C up to 2.0 V at 25 ° C.

(X線光電子分光測定)
初期充放電後の完全放電状態の実施例1及び比較例8の非水電解質蓄電素子を露点−60℃以下のアルゴン雰囲気中にて解体して正極を取り出し、ジメチルカーボネートを用いて正極を洗浄したのち、室温にて減圧乾燥した。得られた正極をアルゴン雰囲気中にてトランスファーベッセルに封入し、X線光電子分光スペクトルの測定装置の試料室に導入し、上記した条件にて正極の正極合剤(正極活物質層)表面のX線光電子分光測定を行った。得られたスペクトルから、上記した方法により、P2pに帰属されるピークの極大値の位置を求めた。実施例1及び比較例8の正極合剤において、P2pに帰属されるピークの極大値は133eVから134eVの間に存在した。また、リン酸エステルを含む実施例1の正極合剤においては、134.5eV付近にもリン酸エステルに由来するP2pに帰属されるピークの極大値が確認できた。一方、電解質塩としてLiPFを用いた比較例8の正極合剤においては、136eV付近にもLiPFに由来するP2pに帰属されるピークの極大値が確認できた。
(X-ray photoelectron spectroscopy)
The non-aqueous electrolyte storage elements of Example 1 and Comparative Example 8 in a completely discharged state after the initial charge and discharge were disassembled in an argon atmosphere having a dew point of -60 ° C. or lower to take out a positive electrode, and the positive electrode was washed with dimethyl carbonate. Then, it was dried under reduced pressure at room temperature. The obtained positive electrode is sealed in a transfer vessel in an argon atmosphere, introduced into the sample chamber of an X-ray photoelectron spectroscopy measurement device, and X on the surface of the positive electrode mixture (positive electrode active material layer) of the positive electrode under the above conditions. X-ray photoelectron spectroscopy was performed. From the obtained spectrum, the position of the maximum value of the peak attributed to P2p was determined by the above method. In the positive electrode mixture of Example 1 and Comparative Example 8, the maximum value of the peak attributed to P2p was between 133 eV and 134 eV. Further, in the positive electrode mixture of Example 1 containing the phosphoric acid ester, the maximum value of the peak attributed to P2p derived from the phosphoric acid ester was confirmed also in the vicinity of 134.5 eV. On the other hand, in the positive electrode mixture of Comparative Example 8 in which LiPF 6 was used as the electrolyte salt, the maximum value of the peak attributed to P2p derived from LiPF 6 was confirmed also in the vicinity of 136 eV.

(充放電サイクル試験)
初期充放電後の各非水電解質蓄電素子を、45℃の恒温槽内に2時間保管した後、4.6Vまで充電電流0.25Cの定電流にて充電したのちに、4.6Vの定電圧にて充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.05Cとなるまでとした。充電終止時の正極電位(=正極の最大到達電位)は、4.7V vs.Li/Liであった。充電後に10分間の休止を設けた後に、2.0Vまで0.25Cの定電流にて放電した。放電後に10分間の休止を設けた。これら充電、放電及び休止の工程を1サイクルとして、このサイクルを25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。
(Charge / discharge cycle test)
After the initial charge and discharge, each non-aqueous electrolyte power storage element is stored in a constant temperature bath at 45 ° C. for 2 hours, charged to 4.6 V with a constant current of 0.25 C, and then set to 4.6 V. It was charged with voltage. The charging end condition was until the charging current reached 0.05C. The positive electrode potential (= maximum potential of the positive electrode) at the end of charging is 4.7 V vs. It was Li / Li +. After a 10-minute rest after charging, the battery was discharged to 2.0 V at a constant current of 0.25 C. A 10-minute rest was provided after the discharge. This cycle was repeated 25 cycles, with these charging, discharging, and resting steps as one cycle. Charging, discharging and pausing were performed in a constant temperature bath at 45 ° C.

(容量維持率)
各非水電解質蓄電素子について、上記充放電サイクル試験の1サイクル目の放電容量に対する25サイクル目の放電容量を容量維持率(%)として表1に示す。容量維持率が93.0%以上を「A」、93.0%未満を「B」と評価した。
(Capacity maintenance rate)
For each non-aqueous electrolyte power storage element, the discharge capacity at the 25th cycle with respect to the discharge capacity at the first cycle of the charge / discharge cycle test is shown in Table 1 as a capacity retention rate (%). A capacity retention rate of 93.0% or more was evaluated as "A", and a capacity retention rate of less than 93.0% was evaluated as "B".

(厚さ増加量)
上記充放電サイクル試験前後で、各非水電解質蓄電素子におけるガス溜り部(電極体が存在していない容器の熱溶着部分を除いた端の部分)の厚さをノギスにて測定した。充放電サイクル試験前のガス溜り部の厚さに対する充放電サイクル試験後のガス溜り部の厚さの増加量(mm)を表1に示す。厚さ増加量が1.50mm未満を「A」、1.50mm以上を「B」と評価した。
(Thickness increase)
Before and after the charge / discharge cycle test, the thickness of the gas pool portion (the end portion excluding the heat-welded portion of the container in which the electrode body does not exist) in each non-aqueous electrolyte power storage element was measured with a caliper. Table 1 shows the amount of increase (mm) in the thickness of the gas reservoir after the charge / discharge cycle test with respect to the thickness of the gas reservoir before the charge / discharge cycle test. A thickness increase of less than 1.50 mm was evaluated as "A", and a thickness increase of 1.50 mm or more was evaluated as "B".

Figure 2021077608
Figure 2021077608

表1に示されるように、イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む非水電解質を用いた実施例1から9の各非水電解質蓄電素子は、容量維持率が高く、厚さ増加量も小さい。 As shown in Table 1, each non-aqueous electrolyte storage element of Examples 1 to 9 using a non-aqueous electrolyte containing an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester has a high capacity retention rate and is thick. The amount of increase is also small.

これに対し、電解質塩としてヘキサフルオロリン酸塩であるLiPFを含み、イミド塩及びテトラフルオロホウ酸塩を含まない非水電解質を用いた比較例1の非水電解質蓄電素子は、容量維持率が低い。電解質塩としてイミド塩を含む非水電解質を用いた比較例2から6の各非水電解質蓄電素子は、比較例1よりも容量維持率は高まっている。しかし、非水電解質がテトラフルオロホウ酸塩及びリン酸エステルを含まない比較例2、及び非水電解質がリン酸エステルを含むが、テトラフルオロホウ酸塩を含まない比較例3から6は、いずれも厚さ増加量が大きい。比較例2から6の各非水電解質蓄電素子においては、電解質塩としてイミド塩を用いることでガスの発生が生じやすくなっているにもかかわらず、リン酸エステル又はテトラフルオロホウ酸塩を含まないため、このようなガスの発生を抑制可能な被膜が形成されていないと考えられる。さらに、リン酸エステルに代えて亜リン酸エステルであるBTPを用いた比較例7の非水電解質蓄電素子は、容量維持率も低く、厚さ増加量も大きい。また、リン酸エステルに代えて同様にリン原子を含むLiPFを用いた比較例8の各非水電解質蓄電素子は、LiPFを用いていることで容量維持率も低く、厚さ増加量も大きい。なお、比較例8は、実施例1のリン酸エステルのリン原子とほぼ等モル量のリン原子を含む量のLiPFを用いたものである。これらの結果から、非水電解質においてリン酸エステルとテトラフルオロホウ酸塩との双方が存在することで、はじめてイミド塩を用いることで生じやすくなるガスの発生が抑制され、これによって非水電解質蓄電素子の厚さ増加の抑制効果が発揮されることがわかる。 On the other hand, the non-aqueous electrolyte storage element of Comparative Example 1 using a non-aqueous electrolyte containing LiPF 6 as an electrolyte salt and not containing an imide salt and tetrafluoroborate has a capacity retention rate. Is low. Each of the non-aqueous electrolyte power storage elements of Comparative Examples 2 to 6 using the non-aqueous electrolyte containing an imide salt as the electrolyte salt has a higher capacity retention rate than that of Comparative Example 1. However, Comparative Example 2 in which the non-aqueous electrolyte does not contain the tetrafluoroborate and the phosphoric acid ester, and Comparative Examples 3 to 6 in which the non-aqueous electrolyte contains the phosphoric acid ester but does not contain the tetrafluoroborate are any of the above. The amount of thickness increase is large. Each of the non-aqueous electrolyte storage elements of Comparative Examples 2 to 6 does not contain a phosphoric acid ester or a tetrafluoroborate, although gas is likely to be generated by using an imide salt as the electrolyte salt. Therefore, it is considered that a film capable of suppressing the generation of such gas is not formed. Further, the non-aqueous electrolyte storage element of Comparative Example 7 in which BTP, which is a phosphite ester, is used instead of the phosphoric acid ester, has a low capacity retention rate and a large increase in thickness. Further, each non-aqueous electrolyte storage element of Comparative Example 8 in which LiPF 6 containing a phosphorus atom is used instead of the phosphoric acid ester has a low capacity retention rate and a large amount of thickness increase due to the use of LiPF 6. large. In Comparative Example 8, LiPF 6 having an amount containing a phosphorus atom in an amount substantially equal to that of the phosphorus atom of the phosphoric acid ester of Example 1 was used. From these results, the presence of both the phosphate ester and the tetrafluoroborate in the non-aqueous electrolyte suppresses the generation of gas that is likely to occur when the imide salt is used for the first time, thereby storing the non-aqueous electrolyte. It can be seen that the effect of suppressing the increase in the thickness of the element is exhibited.

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、自動車等の電源として使用される非水電解質蓄電素子等に適用できる。 The present invention can be applied to electronic devices such as personal computers and communication terminals, non-aqueous electrolyte power storage elements used as power sources for automobiles, and the like.

1 非水電解質蓄電素子
2 電極体
3 容器
4 正極端子
41 正極リード
5 負極端子
51 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Non-aqueous electrolyte power storage element 2 Electrode body 3 Container 4 Positive terminal 41 Positive lead 5 Negative terminal 51 Negative lead 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (8)

イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む、蓄電素子用の非水電解質。 A non-aqueous electrolyte for a power storage device, including an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphate ester. ヘキサフルオロリン酸塩を実質的に含まない、請求項1に記載の蓄電素子用の非水電解質。 The non-aqueous electrolyte for a power storage device according to claim 1, which is substantially free of hexafluorophosphate. 鎖状カーボネートをさらに含む、請求項1又は請求項2に記載の非水電解質。 The non-aqueous electrolyte according to claim 1 or 2, further comprising a chain carbonate. フッ素化環状カーボネートをさらに含む、請求項1、請求項2又は請求項3に記載の非水電解質。 The non-aqueous electrolyte according to claim 1, claim 2 or claim 3, further comprising a fluorinated cyclic carbonate. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の非水電解質を備える、非水電解質蓄電素子。 A non-aqueous electrolyte power storage device comprising the non-aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 4. リン原子を含む正極合剤を有する正極をさらに備え、
上記正極合剤表面のX線光電子分光スペクトルにおいて、P2pに帰属されるピークの極大値が134eV以下の位置に存在する、請求項5に記載の非水電解質蓄電素子。
Further provided with a positive electrode having a positive electrode mixture containing a phosphorus atom,
The non-aqueous electrolyte storage element according to claim 5, wherein the maximum value of the peak attributable to P2p exists at a position of 134 eV or less in the X-ray photoelectron spectroscopic spectrum of the surface of the positive electrode mixture.
イミド塩、テトラフルオロホウ酸塩、及びリン酸エステルを含む非水電解質を調製することを備える、非水電解質蓄電素子の製造方法。 A method for producing a non-aqueous electrolyte storage element, which comprises preparing a non-aqueous electrolyte containing an imide salt, a tetrafluoroborate, and a phosphoric acid ester. リンのオキソ酸を含む正極合剤ペーストを用いて正極を作製することをさらに備える、請求項7に記載の非水電解質蓄電素子の製造方法。


The method for producing a non-aqueous electrolyte power storage element according to claim 7, further comprising producing a positive electrode using a positive electrode mixture paste containing an oxo acid of phosphorus.


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