JP2021077641A - Power storage element - Google Patents

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亮介 金子
Ryosuke Kaneko
亮介 金子
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Abstract

To provide a power storage element capable of suppressing the dissolution of fine copper powder even when the fine copper powder is mixed between a positive electrode and a negative electrode.SOLUTION: A power storage element includes a positive electrode 11 having a conductive positive electrode base material 13, a positive electrode active material layer 14, and an insulating layer 15, a negative electrode 12 that is arranged so as to face the positive electrode and having a conductive negative electrode base material 16 and a negative electrode active material layer 17, and a separator 18 arranged between the positive electrode and the negative electrode, and in a region in which the positive electrode faces the negative electrode, the insulating layer covers a laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer, and the potential of the surface of the insulating layer is lower than 3.4 V vs. Li/Li+.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage element.

リチウムイオン二次電池に代表される二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記二次電池は、一般的には、シート状の正極及び負極からなる一対の電極と、この電極間に介在する電解質とを有し、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、二次電池以外の蓄電素子として、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。 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. The secondary battery generally has a pair of electrodes composed of a sheet-shaped positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte interposed between the electrodes, and charges and discharges by transferring ions between the electrodes. Is configured. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used as power storage elements other than secondary batteries.

上記一対の電極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回した電極体を形成する。セパレータとしては、樹脂製の多孔質膜が広く用いられている。このようなセパレータと共に、合剤層(活物質層)の表面に形成された多孔質の絶縁層を有する電極を備える蓄電素子が提案されている。特許文献1には、正極と負極とがセパレータを介在させて巻回された二次電池であって、前記正極及び前記負極は、それぞれ金属箔と該金属箔上に形成された合剤層とを有するとともに幅方向の一側に前記金属箔が露出した箔露出部を有し、前記正極又は前記負極は、前記合剤層を覆う絶縁層を有することなどを特徴とした二次電池が記載されている。 The pair of electrodes usually form an electrode body laminated or wound via a separator. As the separator, a resin-made porous membrane is widely used. A storage device including such a separator and an electrode having a porous insulating layer formed on the surface of a mixture layer (active material layer) has been proposed. Patent Document 1 describes a secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween, and the positive electrode and the negative electrode are a metal foil and a mixture layer formed on the metal foil, respectively. The secondary battery is described in that the secondary battery has a foil exposed portion in which the metal foil is exposed on one side in the width direction, and the positive electrode or the negative electrode has an insulating layer covering the mixture layer. Has been done.

国際公開第2017/130821号International Publication No. 2017/130821

蓄電素子においては、負極基材、その他の導電性部材、容器などとして、銅製の部材が用いられることがある。このため、蓄電素子の製造過程において、例えば銅製の負極基材の切断や接合の際に発生した銅の微粉末が蓄電素子に混入する場合もある。混入した銅の微粉末が正極と負極との間等に介在する等により、正極に接触すると、充電時の正極の高い電位にさらされることによって酸化し、銅イオンとして電解質へ溶解し、蓄電素子性能に影響を与える場合がある。 In the power storage element, a copper member may be used as a negative electrode base material, other conductive member, a container, or the like. Therefore, in the manufacturing process of the power storage element, for example, fine copper powder generated at the time of cutting or joining the negative electrode base material made of copper may be mixed in the power storage element. When the mixed fine copper powder comes into contact with the positive electrode due to interposition between the positive electrode and the negative electrode, etc., it is oxidized by being exposed to the high potential of the positive electrode during charging, and is dissolved in the electrolyte as copper ions to store electricity. It may affect the performance.

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、銅の微粉末が正極と負極との間に混入している場合であっても、その銅の微粉末の溶解を抑制することができる蓄電素子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 use the fine copper powder even when the fine copper powder is mixed between the positive electrode and the negative electrode. The present invention is to provide a power storage element capable of suppressing dissolution.

本発明の一態様は、導電性の正極基材、正極活物質層及び絶縁層を有する正極と、上記正極に対向して配置され、導電性の負極基材及び負極活物質層を有する負極と、上記正極と上記負極との間に配置されるセパレータとを備え、上記正極のうち上記負極が対向する領域において、上記絶縁層は上記正極基材及び上記正極活物質層を含む積層構造を被覆しており、上記絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低い、蓄電素子である。 One aspect of the present invention includes a positive electrode having a conductive positive electrode base material, a positive electrode active material layer and an insulating layer, and a negative electrode arranged facing the positive electrode and having a conductive negative electrode base material and a negative electrode active material layer. In the region of the positive electrode facing the negative electrode, the insulating layer covers a laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The potential on the surface of the insulating layer is 3.4 V vs. It is a power storage element that is lower than Li / Li +.

本発明の一態様に係る蓄電素子及び他の一態様に係る蓄電素子は、銅の微粉末が正極と負極との間に混入している場合であっても、その銅の微粉末の溶解を抑制することができる。 The power storage element according to one aspect of the present invention and the power storage element according to the other aspect can dissolve the fine copper powder even when the fine copper powder is mixed between the positive electrode and the negative electrode. It can be suppressed.

図1は、本発明の一実施形態に係る二次電池の模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図2は、従来の蓄電素子の構造と電位との関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the structure of the conventional power storage element and the electric potential. 図3は、蓄電素子の構造と電位との関係を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the structure of the power storage element and the electric potential. 図4は、本発明の一態様に係る蓄電素子の構造と電位との関係を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the structure and the electric potential of the power storage element according to one aspect of the present invention. 図5は、本発明の一態様に係る蓄電素子の構造と電位との関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the structure and the electric potential of the power storage element according to one aspect of the present invention. 図6は、蓄電素子の構造と電位との関係を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the structure of the power storage element and the electric potential. 図7は、蓄電素子の一実施形態を示す外観斜視図である。FIG. 7 is an external perspective view showing an embodiment of the power storage element. 図8は、蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置の一実施形態を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic view showing an embodiment of a power storage device in which a plurality of power storage elements are assembled.

初めに、本明細書によって開示される蓄電素子の概要について説明する。 First, the outline of the power storage element disclosed by the present specification will be described.

本発明の一態様に係る蓄電素子(A)は、導電性の正極基材、正極活物質層及び絶縁層を有する正極と、上記正極に対向して配置され、導電性の負極基材及び負極活物質層を有する負極と、上記正極と上記負極との間に配置されるセパレータとを備え、上記正極のうち上記負極が対向する領域において、上記絶縁層は上記正極基材及び上記正極活物質層を含む積層構造を被覆しており、上記絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低い、蓄電素子である。 The power storage element (A) according to one aspect of the present invention is arranged with a positive electrode having a conductive positive electrode base material, a positive electrode active material layer and an insulating layer facing the positive electrode, and a conductive negative electrode base material and a negative electrode. A negative electrode having an active material layer and a separator arranged between the positive electrode and the negative electrode are provided, and in a region of the positive electrode where the negative electrode faces, the insulating layer is the positive electrode base material and the positive electrode active material. It covers a laminated structure including layers, and the potential on the surface of the insulating layer is 3.4 V vs. It is a power storage element that is lower than Li / Li +.

このような蓄電素子(A)によれば、銅の微粉末が正極と負極との間に混入している場合であっても、その銅の微粉末の溶解を抑制することができる。このような効果が生じる理由としては定かではないが、以下の理由が推測される。銅の酸化還元電位は、約3.38V vs.Li/Liであるため、固体の銅においては、通常、3.4V vs.Li/Li以上の電位で酸化し、銅イオンとして電解質への溶解が生じる。このため、正極の表面が、例えば充電時に3.4V vs.Li/Li以上の電位となっている場合、正極の表面に付着した銅の微粉末は溶解し得る。図2に、正極活物質層21及び絶縁層22を有する正極23と、セパレータ26と、負極活物質層24を有する負極25とがこの順に積層された従来の蓄電素子20を示す。また、図2には、上記従来の蓄電素子20の充電状態における正極活物質層21から負極活物質層24までの電位を模式的に示す。ここで図2においては、一例として、正極活物質として一般的なリチウム遷移金属複合酸化物を用い、負極活物質として一般的な黒鉛を用いたとし、充電状態における正極活物質層21の電位を4.3V vs.Li/Li、負極活物質層24の電位を0.1V vs.Li/Liとしている。一般的にセパレータ26は樹脂製であり、その体積抵抗率は、一般的に無機粒子を主成分とする絶縁層22よりも高い。また、厚さに関しても、一般的なセパレータは、活物質層表面に積層される一般的な絶縁層よりも厚い。このため、絶縁層22による電位低下は、セパレータ26による電位低下と比べて非常に小さく、絶縁層22表面、すなわち正極23表面の電位は、正極活物質層21表面の電位とほぼ変わらない。このため、充電状態において、絶縁層22表面の電位が、銅の溶解電位である3.4V vs.Li/Li以上になりやすく、絶縁層22表面(正極23表面)に存在する銅の微粉末Aは溶解しやすくなる。なお、正極が絶縁層を有さず、セパレータを介して負極に積層されている場合は、正極表面の電位は正極活物質層表面の電位であるため、銅の微粉末の溶解はより生じやすくなる。また、絶縁層及びセパレータの材質や厚さによらず、図2の構成の蓄電素子においては、充電時の正極(絶縁層)の表面の電位は、負極活物質層の電位よりも高くなるため、銅の溶解の可能性は高い。 According to such a power storage element (A), even when the fine copper powder is mixed between the positive electrode and the negative electrode, it is possible to suppress the dissolution of the fine copper powder. The reason for this effect is not clear, but the following reasons are presumed. The redox potential of copper is about 3.38 V vs. Since it is Li / Li + , in solid copper, it is usually 3.4 V vs. It oxidizes at a potential of Li / Li + or higher and dissolves in the electrolyte as copper ions. Therefore, the surface of the positive electrode is, for example, 3.4 V vs. When the potential is Li / Li + or higher, the fine copper powder adhering to the surface of the positive electrode can be dissolved. FIG. 2 shows a conventional power storage element 20 in which a positive electrode 23 having a positive electrode active material layer 21 and an insulating layer 22, a separator 26, and a negative electrode 25 having a negative electrode active material layer 24 are laminated in this order. Further, FIG. 2 schematically shows the potentials from the positive electrode active material layer 21 to the negative electrode active material layer 24 in the charged state of the conventional power storage element 20. Here, in FIG. 2, as an example, it is assumed that a general lithium transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material and general graphite is used as the negative electrode active material, and the potential of the positive electrode active material layer 21 in the charged state is set. 4.3V vs. Li / Li + , the potential of the negative electrode active material layer 24 was 0.1 V vs. It is Li / Li + . Generally, the separator 26 is made of resin, and its volume resistivity is generally higher than that of the insulating layer 22 containing inorganic particles as a main component. Also, in terms of thickness, the general separator is thicker than the general insulating layer laminated on the surface of the active material layer. Therefore, the potential drop due to the insulating layer 22 is very small as compared with the potential drop due to the separator 26, and the potential on the surface of the insulating layer 22, that is, the surface of the positive electrode 23 is almost the same as the potential on the surface of the positive electrode active material layer 21. Therefore, in the charged state, the potential on the surface of the insulating layer 22 is 3.4 V vs. the melting potential of copper. It tends to be Li / Li + or higher, and the fine copper powder A existing on the surface of the insulating layer 22 (the surface of the positive electrode 23) is easily dissolved. When the positive electrode does not have an insulating layer and is laminated on the negative electrode via a separator, the potential on the surface of the positive electrode is the potential on the surface of the active material layer of the positive electrode, so that fine copper powder is more likely to dissolve. Become. Further, regardless of the material and thickness of the insulating layer and the separator, in the power storage element having the configuration shown in FIG. 2, the potential on the surface of the positive electrode (insulating layer) during charging is higher than the potential of the negative electrode active material layer. , The possibility of melting copper is high.

これに対し、当該蓄電素子(A)においては、正極のうち負極が対向する領域において、絶縁層は正極基材及び正極活物質層を含む積層構造を被覆しており、かつ絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低い。このため、正極と負極との間に混入した銅の粉末は、絶縁層に接触し得るが電位の高い正極基材及び正極活物質層に接触し難い。そして、絶縁層の表面の電位は銅の溶解電位より低いため、正極表面、すなわち絶縁層表面に存在する銅の微粉末の溶解は抑制されることとなる。 On the other hand, in the power storage element (A), the insulating layer covers the laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer in the region of the positive electrode facing the negative electrode, and the surface of the insulating layer. The potential is 3.4 V vs. Lower than Li / Li +. Therefore, the copper powder mixed between the positive electrode and the negative electrode may come into contact with the insulating layer, but is difficult to come into contact with the positive electrode base material and the positive electrode active material layer having a high potential. Since the potential on the surface of the insulating layer is lower than the dissolution potential of copper, the dissolution of the fine copper powder existing on the positive electrode surface, that is, the surface of the insulating layer is suppressed.

「導電性」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する。「絶縁層」とは、絶縁性、すなわち電気を絶縁する性質を有する層を意味する。「絶縁性(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。 The term "conductive" means that the volume resistivity is measured according to JIS-H-0505 (1975 years) is not more than 10 7 Ω · cm. "Insulating layer" means a layer having an insulating property, that is, a property of insulating electricity. The "insulating (non-conductive)" means that the volume resistivity is 10 7 Ω · cm greater.

「絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低い」とは、蓄電素子の通常使用時における放電状態から充電状態まで(SOC0%から100%)の全ての状態において、絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低いことを意味する。 "The potential on the surface of the insulating layer is lower than 3.4 V vs. Li / Li +" means that the power storage element is insulated in all states from the discharged state to the charged state (SOC 0% to 100%) during normal use. The potential on the surface of the layer is 3.4 V vs. It means that it is lower than Li / Li +.

なお、絶縁層の表面の電位を3.4V vs.Li/Liより低くすることは、絶縁層の体積抵抗率及び厚さ並びにセパレータの体積抵抗率及び厚さを調整することによって実現することができる。
図3に、正極活物質層21及び絶縁層22を有する正極23と、セパレータ26と、負極活物質層24を有する負極25とがこの順に積層された蓄電素子30を示す。また、図3には、蓄電素子30の充電状態における正極活物質層21から負極活物質層24までの電位を模式的に示す。図中、α(vs.Li/Li)は正極活物質層21の電位、β(vs.Li/Li)は負極活物質層24の電位、γ(vs.Li/Li)は正極23表面の電位(絶縁層22表面の電位)であり、Δa(V)は正極活物質層21と正極23表面との電位差(すなわち絶縁層22による電位降下)、Δb(V)は正極23表面と負極活物質層24との電位差(すなわちセパレータ26による電位降下)を示す。
蓄電素子30において、絶縁層22による電位降下Δa(V)、セパレータ26による電位降下Δb(V)、絶縁層22とセパレータ26とが対向する領域における絶縁層22の単位面積あたりの抵抗A(Ωcm−2)、及び絶縁層22とセパレータ26とが対向する領域におけるセパレータ26の単位面積あたりの抵抗B(Ωcm−2)には、Δa:Δb=A:B(すなわちA/Δa=B/Δb)が成り立つ。絶縁層22及びセパレータ26の単位面積あたりの抵抗は、それぞれの体積抵抗率及び厚さによって算出される。
したがって、絶縁層の体積抵抗率及び厚さ並びにセパレータの体積抵抗率及び厚さを調整することによってΔa及びΔbを調整し、絶縁層の表面の電位を3.4V vs.Li/Liより低くすることができる。
The potential on the surface of the insulating layer was set to 3.4 V vs. It can be made lower than Li / Li + by adjusting the volume resistivity and thickness of the insulating layer and the volume resistivity and thickness of the separator.
FIG. 3 shows a power storage element 30 in which a positive electrode 23 having a positive electrode active material layer 21 and an insulating layer 22, a separator 26, and a negative electrode 25 having a negative electrode active material layer 24 are laminated in this order. Further, FIG. 3 schematically shows the potentials from the positive electrode active material layer 21 to the negative electrode active material layer 24 in the charged state of the power storage element 30. In the figure, α (vs. Li / Li +) is the potential of the positive electrode active material layer 21, β (vs. Li / Li +) is the potential of the negative electrode active material layer 24, and γ (vs. Li / Li +) is the positive electrode. The potential on the surface of the 23 (potential on the surface of the insulating layer 22), Δa (V) is the potential difference between the positive electrode active material layer 21 and the surface of the positive electrode 23 (that is, the potential drop due to the insulating layer 22), and Δb (V) is the surface of the positive electrode 23. The potential difference between the negative electrode active material layer 24 and the negative electrode active material layer 24 (that is, the potential drop due to the separator 26) is shown.
In the power storage element 30, the potential drop Δa (V) due to the insulating layer 22, the potential drop Δb (V) due to the separator 26, and the resistance A (Ωcm) per unit area of the insulating layer 22 in the region where the insulating layer 22 and the separator 26 face each other. -2 ) and the resistance B (Ωcm -2 ) per unit area of the separator 26 in the region where the insulating layer 22 and the separator 26 face each other are set to Δa: Δb = A: B (that is, A / Δa = B / Δb). ) Holds. The resistance per unit area of the insulating layer 22 and the separator 26 is calculated by the volume resistivity and the thickness of each.
Therefore, Δa and Δb are adjusted by adjusting the volume resistivity and thickness of the insulating layer and the volume resistivity and thickness of the separator, and the potential of the surface of the insulating layer is 3.4 V vs. It can be lower than Li / Li +.

蓄電素子(A)においては、上記正極のうち上記負極が対向する領域における上記絶縁層の平均厚さが、上記セパレータの厚さより大きいことが好ましい。 In the power storage element (A), it is preferable that the average thickness of the insulating layer in the region of the positive electrode facing the negative electrode is larger than the thickness of the separator.

このような蓄電素子(A)によれば、絶縁層の平均厚さがセパレータの厚さより大きいため、銅の微粉末の溶解をより十分に抑制することができる。図4に、このような蓄電素子30と、このような蓄電素子30の充電状態における正極活物質層21から負極活物質層24までの電位を模式的に示す。図4の蓄電素子30の正極活物質層21の電位及び負極活物質層24の電位(正極活物質及び負極活物質)は、図2の蓄電素子20と同じとしている。 According to such a power storage element (A), since the average thickness of the insulating layer is larger than the thickness of the separator, the dissolution of fine copper powder can be more sufficiently suppressed. FIG. 4 schematically shows such a power storage element 30 and the potentials from the positive electrode active material layer 21 to the negative electrode active material layer 24 in the charged state of the power storage element 30. The potential of the positive electrode active material layer 21 and the potential of the negative electrode active material layer 24 (positive electrode active material and negative electrode active material) of the power storage element 30 of FIG. 4 are the same as those of the power storage element 20 of FIG.

蓄電素子(A)においては、前記絶縁層の抵抗率が前記セパレータの抵抗率より大きいことが好ましい。 In the power storage element (A), it is preferable that the resistivity of the insulating layer is larger than the resistivity of the separator.

このような蓄電素子(A)によれば、絶縁層の抵抗率がセパレータの抵抗率より大きいため、銅の微粉末の溶解をより十分に抑制することができる。図5に、このような蓄電素子30と、このような蓄電素子30の充電状態における正極活物質層21から負極活物質層24までの電位を模式的に示す。図5の蓄電素子30の正極活物質層21の電位及び負極活物質層24の電位(正極活物質及び負極活物質)は、図2の蓄電素子20と同じとしている。 According to such a power storage element (A), since the resistivity of the insulating layer is larger than the resistivity of the separator, the dissolution of fine copper powder can be more sufficiently suppressed. FIG. 5 schematically shows such a power storage element 30 and the potentials from the positive electrode active material layer 21 to the negative electrode active material layer 24 in the charged state of the power storage element 30. The potential of the positive electrode active material layer 21 and the potential of the negative electrode active material layer 24 (positive electrode active material and negative electrode active material) of the power storage element 30 of FIG. 5 are the same as those of the power storage element 20 of FIG.

蓄電素子(B)は、導電性の正極基材、正極活物質層及び絶縁層を有する正極と、上記正極に対向して配置され、導電性の負極基材及び負極活物質層を有する負極とを備え、上記正極のうち上記負極が対向する領域において、上記絶縁層は上記正極基材及び上記正極活物質層を含む積層構造を被覆しており、上記絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低い、蓄電素子である。 The power storage element (B) includes a positive electrode having a conductive positive electrode base material, a positive electrode active material layer and an insulating layer, and a negative electrode arranged facing the positive electrode and having a conductive negative electrode base material and a negative electrode active material layer. In the region of the positive electrode facing the negative electrode, the insulating layer covers a laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer, and the surface potential of the insulating layer is 3.4 V. vs. It is a power storage element that is lower than Li / Li +.

このような蓄電素子(B)によれば、銅の微粉末が正極と負極との間に混入している場合であっても、その銅の微粉末の溶解を抑制することができる。このような効果が生じる理由としては定かではないが、以下の理由が推測される。銅の酸化還元電位は、約3.38V vs.Li/Liであるため、固体の銅においては、通常、3.4V vs.Li/Li以上の電位で酸化し、銅イオンとして電解質への溶解が生じる。このため、正極の表面が、例えば充電時に3.4V vs.Li/Li以上の電位となっている場合、正極の表面に付着した銅の微粉末は溶解し得る。これに対し、当該蓄電素子(B)においては、正極のうち負極が対向する領域において、絶縁層は正極基材及び正極活物質層を含む積層構造を被覆しており、かつ絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低い。このため、正極と負極との間に混入した銅の粉末は、絶縁層に接触し得るが電位の高い正極基材及び正極活物質層に接触し難い。そして、絶縁層の表面の電位は銅の溶解電位より低いため、正極表面、すなわち絶縁層表面に存在する銅の微粉末の溶解は抑制されることとなる。 According to such a power storage element (B), even when the fine copper powder is mixed between the positive electrode and the negative electrode, it is possible to suppress the dissolution of the fine copper powder. The reason for this effect is not clear, but the following reasons are presumed. The redox potential of copper is about 3.38 V vs. Since it is Li / Li + , in solid copper, it is usually 3.4 V vs. It oxidizes at a potential of Li / Li + or higher and dissolves in the electrolyte as copper ions. Therefore, the surface of the positive electrode is, for example, 3.4 V vs. When the potential is Li / Li + or higher, the fine copper powder adhering to the surface of the positive electrode can be dissolved. On the other hand, in the power storage element (B), the insulating layer covers the laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer in the region of the positive electrode facing the negative electrode, and the surface of the insulating layer. The potential is 3.4 V vs. Lower than Li / Li +. Therefore, the copper powder mixed between the positive electrode and the negative electrode may come into contact with the insulating layer, but is difficult to come into contact with the positive electrode base material and the positive electrode active material layer having a high potential. Since the potential on the surface of the insulating layer is lower than the dissolution potential of copper, the dissolution of the fine copper powder existing on the positive electrode surface, that is, the surface of the insulating layer is suppressed.

蓄電素子(C)は、導電性の正極基材、正極活物質層及び絶縁層を有する正極と、上記正極に対向して配置され、導電性の負極基材及び負極活物質層を有する負極とを備え、上記正極のうち上記負極が対向する領域において、上記絶縁層は上記正極基材及び上記正極活物質層を含む積層構造を被覆しており、上記絶縁層の表面が上記負極の表面に直接接触している、蓄電素子である。 The power storage element (C) includes a positive electrode having a conductive positive electrode base material, a positive electrode active material layer and an insulating layer, and a negative electrode arranged facing the positive electrode and having a conductive negative electrode base material and a negative electrode active material layer. In the region of the positive electrode facing the negative electrode, the insulating layer covers a laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer, and the surface of the insulating layer is on the surface of the negative electrode. It is a power storage element that is in direct contact.

このような蓄電素子(C)によれば、銅の微粉末が正極と負極との間に混入している場合であっても、その銅の微粉末の溶解を抑制することができる。このような効果が生じる理由としては定かではないが、以下の理由が推測される。図2に、正極活物質層21及び絶縁層22を有する正極23と、セパレータ26と、負極活物質層24を有する負極25とがこの順に積層された従来の蓄電素子20を示す。また、図2には、上記従来の蓄電素子20の充電状態における正極活物質層21から負極活物質層24までの電位を模式的に示す。ここで図2においては、一例として、正極活物質として一般的なリチウム遷移金属複合酸化物を用い、負極活物質として一般的な黒鉛を用いたとし、充電状態における正極活物質層21の電位を4.3V vs.Li/Li、負極活物質層24の電位を0.1V vs.Li/Liとしている。一般的にセパレータ26は樹脂製であり、その体積抵抗率は、一般的に無機粒子を主成分とする絶縁層22よりも高い。また、厚さに関しても、一般的なセパレータは、活物質層表面に積層される一般的な絶縁層よりも厚い。このため、絶縁層22による電位低下は、セパレータ26による電位低下と比べて非常に小さく、絶縁層22表面、すなわち正極23表面の電位は、正極活物質層21表面の電位とほぼ変わらない。このため、充電状態において、絶縁層22表面の電位が、銅の溶解電位である3.4V vs.Li/Li以上になりやすく、絶縁層22表面(正極23表面)に存在する銅の微粉末Aは溶解しやすくなる。なお、正極が絶縁層を有さず、セパレータを介して負極に積層されている場合は、正極表面の電位は正極活物質層表面の電位であるため、銅の微粉末の溶解はより生じやすくなる。また、絶縁層及びセパレータの材質や厚さによらず、図2の構成の蓄電素子においては、充電時の正極(絶縁層)の表面の電位は、負極活物質層の電位よりも高くなるため、銅の溶解の可能性は高い。 According to such a power storage element (C), even when the fine copper powder is mixed between the positive electrode and the negative electrode, it is possible to suppress the dissolution of the fine copper powder. The reason for this effect is not clear, but the following reasons are presumed. FIG. 2 shows a conventional power storage element 20 in which a positive electrode 23 having a positive electrode active material layer 21 and an insulating layer 22, a separator 26, and a negative electrode 25 having a negative electrode active material layer 24 are laminated in this order. Further, FIG. 2 schematically shows the potentials from the positive electrode active material layer 21 to the negative electrode active material layer 24 in the charged state of the conventional power storage element 20. Here, in FIG. 2, as an example, it is assumed that a general lithium transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material and general graphite is used as the negative electrode active material, and the potential of the positive electrode active material layer 21 in the charged state is set. 4.3V vs. Li / Li + , the potential of the negative electrode active material layer 24 was 0.1 V vs. It is Li / Li + . Generally, the separator 26 is made of resin, and its volume resistivity is generally higher than that of the insulating layer 22 containing inorganic particles as a main component. Also, in terms of thickness, the general separator is thicker than the general insulating layer laminated on the surface of the active material layer. Therefore, the potential drop due to the insulating layer 22 is very small as compared with the potential drop due to the separator 26, and the potential on the surface of the insulating layer 22, that is, the surface of the positive electrode 23 is almost the same as the potential on the surface of the positive electrode active material layer 21. Therefore, in the charged state, the potential on the surface of the insulating layer 22 is 3.4 V vs. the melting potential of copper. It tends to be Li / Li + or higher, and the fine copper powder A existing on the surface of the insulating layer 22 (the surface of the positive electrode 23) is easily dissolved. When the positive electrode does not have an insulating layer and is laminated on the negative electrode via a separator, the potential on the surface of the positive electrode is the potential on the surface of the active material layer of the positive electrode, so that fine copper powder is more likely to dissolve. Become. Further, regardless of the material and thickness of the insulating layer and the separator, in the power storage element having the configuration shown in FIG. 2, the potential on the surface of the positive electrode (insulating layer) during charging is higher than the potential of the negative electrode active material layer. , The possibility of melting copper is high.

これに対し、図6に、正極活物質層21及び絶縁層22を有する正極23と、負極活物質層24を有する負極25とがこの順に積層された、蓄電素子30を示す。また、図6には、蓄電素子30の充電状態における正極活物質層21から負極活物質層24までの電位を模式的に示す。図6の蓄電素子30の正極活物質層21の電位及び負極活物質層24の電位(正極活物質及び負極活物質)は、図2の蓄電素子20と同じとしている。このように、蓄電素子30においては、絶縁層22の表面が負極25の表面に接している。このため、絶縁層22表面、すなわち正極23表面の電位は負極25表面の電位と同じ、すなわち図6の形態においては0.1V vs.Li/Liとなっている。従って、絶縁層22表面(正極23表面)に存在する銅の微粉末Aは溶解し難い。また、蓄電素子(C)においては、正極のうち負極が対向する領域において、絶縁層は正極基材及び正極活物質層を含む積層構造を被覆しているため、正極と負極との間に混入した銅の微粉末は、電位の高い正極基材及び正極活物質層に接触し難い。このため、蓄電素子(C)においては、銅の微粉末が正極と負極との間に混入している場合であっても、その銅の微粉末の溶解を抑制することができる。 On the other hand, FIG. 6 shows a power storage element 30 in which a positive electrode 23 having a positive electrode active material layer 21 and an insulating layer 22 and a negative electrode 25 having a negative electrode active material layer 24 are laminated in this order. Further, FIG. 6 schematically shows the potentials from the positive electrode active material layer 21 to the negative electrode active material layer 24 in the charged state of the power storage element 30. The potential of the positive electrode active material layer 21 and the potential of the negative electrode active material layer 24 (positive electrode active material and negative electrode active material) of the power storage element 30 of FIG. 6 are the same as those of the power storage element 20 of FIG. As described above, in the power storage element 30, the surface of the insulating layer 22 is in contact with the surface of the negative electrode 25. Therefore, the potential on the surface of the insulating layer 22, that is, the surface of the positive electrode 23 is the same as the potential on the surface of the negative electrode 25, that is, in the form of FIG. 6, 0.1 V vs. It is Li / Li + . Therefore, the fine copper powder A existing on the surface of the insulating layer 22 (the surface of the positive electrode 23) is difficult to dissolve. Further, in the power storage element (C), since the insulating layer covers the laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer in the region of the positive electrode facing the negative electrode, it is mixed between the positive electrode and the negative electrode. The fine powder of copper is hard to come into contact with the positive electrode base material and the positive electrode active material layer having a high potential. Therefore, in the power storage element (C), even when the fine copper powder is mixed between the positive electrode and the negative electrode, it is possible to suppress the dissolution of the fine copper powder.

蓄電素子(C)においては、上記絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低いことが好ましい。 In the power storage element (C), the potential on the surface of the insulating layer is 3.4 V vs. It is preferably lower than Li / Li +.

このような蓄電素子(C)によれば、絶縁層の表面の電位が銅の溶解電位よりも低いため、銅の微粉末の溶解をより十分に抑制することができる。 According to such a power storage element (C), since the potential on the surface of the insulating layer is lower than the dissolution potential of copper, the dissolution of fine copper powder can be more sufficiently suppressed.

蓄電素子(C)においては、上記絶縁層の表面が上記負極活物質層の表面に直接接触していることが好ましい。 In the power storage element (C), it is preferable that the surface of the insulating layer is in direct contact with the surface of the negative electrode active material layer.

このような蓄電素子(C)によれば、絶縁層の表面の電位が負極活物質層の電位となり、絶縁層の表面の電位が十分に低いものとなり得るため、銅の微粉末の溶解をより十分に抑制することができる。 According to such a power storage element (C), the potential on the surface of the insulating layer becomes the potential of the negative electrode active material layer, and the potential on the surface of the insulating layer can be sufficiently low. It can be sufficiently suppressed.

蓄電素子(A)、蓄電素子(B)及び蓄電素子(C)においては、上記絶縁層が絶縁性の粒子を含有することが好ましい。 In the power storage element (A), the power storage element (B), and the power storage element (C), it is preferable that the insulating layer contains insulating particles.

絶縁層が絶縁性の粒子を含有することにより、絶縁層が良好な絶縁性を発揮することなどができる。 When the insulating layer contains insulating particles, the insulating layer can exhibit good insulating properties.

蓄電素子(A)、蓄電素子(B)及び蓄電素子(C)においては、上記絶縁層が無機粒子を含有することが好ましい。 In the power storage element (A), the power storage element (B), and the power storage element (C), it is preferable that the insulating layer contains inorganic particles.

絶縁層が絶縁性の粒子を含有することにより、絶縁層が良好な耐熱性を発揮することなどができる。 When the insulating layer contains insulating particles, the insulating layer can exhibit good heat resistance.

蓄電素子(A)、蓄電素子(B)及び蓄電素子(C)においては、上記負極基材が銅を含むことが好ましい。 In the power storage element (A), the power storage element (B), and the power storage element (C), it is preferable that the negative electrode base material contains copper.

負極基材が導電性に優れる銅を含むことで、負極基材の集電性能等を高めることができる。また、負極基材が銅を含む場合、製造過程等において蓄電素子中に銅の微粉末が混入するリスクが高まる。従って、負極基材が銅を含む場合、本発明の利点をより効果的に享受することができる。 Since the negative electrode base material contains copper having excellent conductivity, the current collecting performance of the negative electrode base material can be improved. Further, when the negative electrode base material contains copper, the risk of fine copper powder being mixed into the power storage element in the manufacturing process or the like increases. Therefore, when the negative electrode base material contains copper, the advantages of the present invention can be enjoyed more effectively.

本発明の一実施形態に係る蓄電素子、蓄電装置、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。 The power storage element, the power storage device, the method for manufacturing the 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.

<蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、正極、負極及びセパレータを有する電極体と、非水電解質と、電極体及び非水電解質を収容する容器と、を備える。電極体は、通常、複数の正極及び複数の負極がセパレータを介して積層された積層型、又は、正極及び負極がセパレータを介して積層された状態で巻回された巻回型である。非水電解質は、正極、負極及びセパレータに含まれた状態で存在する。以下、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。)の構成について説明する。
<Power storage element>
The power storage element according to an embodiment of the present invention includes an electrode body having a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a non-aqueous electrolyte, and a container for accommodating the electrode body and the non-aqueous electrolyte. The electrode body is usually a laminated type in which a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are laminated via a separator, or a wound type in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator. The non-aqueous electrolyte exists in a state of being contained in the positive electrode, the negative electrode and the separator. Hereinafter, as an example of the power storage element, the configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, also simply referred to as “secondary battery”) will be described.

図1に本発明の一実施形態に係る二次電池10の模式的断面図を示す。図1の二次電池10は、正極11と負極12とセパレータ18を備える。なお、図1の二次電池10において、正極11及び負極12以外の構成(非水電解質、容器等)の記載は省略している。正極11と負極12とは、セパレータ18を介して、少なくとも一部が対向して配置されている。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the secondary battery 10 according to the embodiment of the present invention. The secondary battery 10 of FIG. 1 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a separator 18. In the secondary battery 10 of FIG. 1, the description of the configurations (non-aqueous electrolyte, container, etc.) other than the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is omitted. At least a part of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is arranged so as to face each other via the separator 18.

正極11は、正極基材13、正極活物質層14及び絶縁層15を有する。正極基材13は、導電性の膜状又は板状の基材である。正極活物質層14は、正極基材13の両面(図1における上下の面)に、非被覆部Pを残して積層されている。非被覆部Pは、正極基材13における一方(図1においては右側)の端部である。換言すれば、正極活物質層14は、正極11のうち負極12が対向する領域Xにおいて、正極基材13の両面に積層されている。正極11のうち負極12が対向する領域Xとは、正極の厚さ方向視(図1における上下方向視)において、実質的に正極11が負極12と重なっている領域であってよい。領域Xは、非被覆部P以外の領域である。非被覆部Pは、図示しない正極端子等に電気的に接続される部分である。 The positive electrode 11 has a positive electrode base material 13, a positive electrode active material layer 14, and an insulating layer 15. The positive electrode base material 13 is a conductive film-like or plate-like base material. The positive electrode active material layer 14 is laminated on both sides of the positive electrode base material 13 (upper and lower surfaces in FIG. 1), leaving the uncoated portion P. The uncoated portion P is one end (right side in FIG. 1) of the positive electrode base material 13. In other words, the positive electrode active material layer 14 is laminated on both sides of the positive electrode base material 13 in the region X of the positive electrode 11 where the negative electrode 12 faces. The region X of the positive electrode 11 facing the negative electrode 12 may be a region in which the positive electrode 11 substantially overlaps the negative electrode 12 in the thickness direction view of the positive electrode (vertical view in FIG. 1). The region X is a region other than the uncovered portion P. The uncoated portion P is a portion electrically connected to a positive electrode terminal or the like (not shown).

正極11のうち負極12が対向する領域Xにおいて、絶縁層15は、正極基材13及び正極活物質層14を含む積層構造Yを被覆している。本形態において、正極基材13及び正極活物質層14を含む積層構造Yは、正極基材13とこの正極基材13の両面にそれぞれ積層された正極活物質層14とから構成される三層構造である。本形態においては、正極基材13と2つの正極活物質層14とから構成される三層構造の部分(積層構造Y)が、正極のうち負極12が対向する領域である。この積層構造Yは、側面も含めて、絶縁層15に被覆されている。すなわち、図1における正極基材13の左側の端面も、絶縁層15に被覆されており、図1における正極活物質層14の左側の端面及び右側の端面も、絶縁層15に被覆されている。このように、正極11のうち負極12が対向する領域Xにおいて、絶縁層15は最外層となっている。換言すれば、正極11のうち負極12が対向する領域Xにおいて、正極基材13及び正極活物質層14は露出していない。さらには、正極基材13は、負極12とは対向していない非被覆部P以外は、全ての面が露出していない。また、正極活物質層14は、全ての面が露出していない。 In the region X of the positive electrode 11 where the negative electrode 12 faces, the insulating layer 15 covers the laminated structure Y including the positive electrode base material 13 and the positive electrode active material layer 14. In the present embodiment, the laminated structure Y including the positive electrode base material 13 and the positive electrode active material layer 14 is composed of three layers composed of the positive electrode base material 13 and the positive electrode active material layers 14 laminated on both surfaces of the positive electrode base material 13. It is a structure. In the present embodiment, the portion of the three-layer structure (laminated structure Y) composed of the positive electrode base material 13 and the two positive electrode active material layers 14 is the region of the positive electrode facing the negative electrode 12. The laminated structure Y is covered with the insulating layer 15 including the side surface. That is, the left end face of the positive electrode base material 13 in FIG. 1 is also covered with the insulating layer 15, and the left end face and the right end face of the positive electrode active material layer 14 in FIG. 1 are also covered with the insulating layer 15. .. As described above, the insulating layer 15 is the outermost layer in the region X of the positive electrode 11 where the negative electrode 12 faces. In other words, the positive electrode base material 13 and the positive electrode active material layer 14 are not exposed in the region X of the positive electrode 11 where the negative electrode 12 faces. Furthermore, all surfaces of the positive electrode base material 13 are not exposed except for the uncoated portion P which does not face the negative electrode 12. Further, all the surfaces of the positive electrode active material layer 14 are not exposed.

なお、本発明の他の形態においては、正極のうち負極が対向していない領域に絶縁層が設けられていてもよい。また、正極のうち負極が対向していない領域に正極活物質層が設けられていてもよく、正極のうち負極が対向していない領域に設けられた正極活物質層は、絶縁層に被覆されていてもよく、絶縁層に被覆されていなくてもよい。 In another embodiment of the present invention, an insulating layer may be provided in a region of the positive electrode where the negative electrode does not face. Further, the positive electrode active material layer may be provided in the region of the positive electrode where the negative electrode does not face, and the positive electrode active material layer provided in the region of the positive electrode where the negative electrode does not face is covered with an insulating layer. It may be present, and it may not be covered with an insulating layer.

負極12は、負極基材16及び負極活物質層17を有する。負極基材16は、導電性の膜状又は板状の基材である。負極活物質層17は、負極基材16の両面(図1における上下の面)に、非被覆部Qを残して積層されている。非被覆部Qは、負極基材16における一方(図1においては左側)の端部であり、正極11とは対向していない領域である。換言すれば、負極活物質層17は、負極12のうち正極11が対向する領域において、負極基材16の両面に積層されている。非被覆部Qは、図示しない負極端子等に電気的に接続される部分である。 The negative electrode 12 has a negative electrode base material 16 and a negative electrode active material layer 17. The negative electrode base material 16 is a conductive film-like or plate-like base material. The negative electrode active material layer 17 is laminated on both surfaces of the negative electrode base material 16 (upper and lower surfaces in FIG. 1), leaving an uncoated portion Q. The uncoated portion Q is an end portion of the negative electrode base material 16 (on the left side in FIG. 1) and is a region not facing the positive electrode 11. In other words, the negative electrode active material layer 17 is laminated on both sides of the negative electrode base material 16 in the region of the negative electrode 12 where the positive electrode 11 faces. The uncoated portion Q is a portion electrically connected to a negative electrode terminal or the like (not shown).

本発明の一実施形態における二次電池10の絶縁層15の表面の電位は、3.4V vs.Li/Liより低い。絶縁層15の表面の電位は、3V vs.Li/Liより低いことが好ましく、2.5V vs.Li/Liより低いことがより好ましい。絶縁層15の表面の電位は、0V vs.Li/Li以上であってよい。 The potential on the surface of the insulating layer 15 of the secondary battery 10 in one embodiment of the present invention is 3.4 V vs. Lower than Li / Li +. The potential on the surface of the insulating layer 15 is 3 V vs. It is preferably lower than Li / Li +, 2.5 V vs. More preferably lower than Li / Li +. The potential on the surface of the insulating layer 15 is 0 V vs. It may be Li / Li + or more.

以下、本発明の蓄電素子の一実施形態に係る二次電池の各構成部材等について詳説する。 Hereinafter, each component and the like of the secondary battery according to the embodiment of the power storage element of the present invention will be described in detail.

(正極)
正極は、正極基材と、当該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と、絶縁層とを有する。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material, a positive electrode active material layer arranged directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer, and an insulating layer.

正極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これらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ、及びコストの観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。正極基材としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、正極基材としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔が好ましい。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A1085、A3003等が例示できる。 As the material of the positive electrode base material, metals such as aluminum, titanium, tantalum, and stainless steel, or alloys thereof are used. Among these, aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoint of potential resistance, high conductivity, and cost. Examples of the positive electrode base material include foils and vapor-deposited films, and foils are preferable from the viewpoint of cost. Therefore, aluminum foil or aluminum alloy foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085 and A3003 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。負極基材の「平均厚さ」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 "average thickness" of the negative electrode substrate is also defined.

中間層は、正極基材と正極活物質層との間に配される層である。中間層は、炭素粒子等の導電性を有する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を有する粒子を含む。 The intermediate layer is a layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The intermediate layer 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 includes, for example, a resin binder and conductive particles.

正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質層は、必要に応じて、導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material. The positive electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary.

正極活物質としては、公知の正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正極活物質としては、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。正極活物質としては、充電状態(SOC100%)における電位が3.4V vs.Li/Li以上、さらには、4.0V vs.Li/Li以上であるものが、高エネルギー密度化などの点から好ましい。正極活物質としては、例えば、α−NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物、ポリアニオン化合物、カルコゲン化合物、硫黄等が挙げられる。α−NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Li[LiNi1−x]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo1−x−γ]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo1−x]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn1−x−γ]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo1−x−γ−β]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)、Li[LiNiγCoβAl1−x−γ−β]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物として、LiMn,LiNiγMn2−γ等が挙げられる。ポリアニオン化合物として、LiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO、Li(PO、LiMnSiO、LiCoPOF等が挙げられる。カルコゲン化合物として、二硫化チタン、二硫化モリブデン、二酸化モリブデン等が挙げられる。これらの材料中の原子又はポリアニオンは、他の元素からなる原子又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。これらの材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。正極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 positive electrode active material can be appropriately selected from known positive electrode active materials. As the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a material capable of occluding and releasing lithium ions is usually used. As the positive electrode active material, the potential in the charged state (SOC 100%) is 3.4 V vs. Li / Li + or higher, and 4.0V vs. Those having Li / Li + or more are preferable from the viewpoint of increasing energy density and the like. Examples of the positive electrode active material include a lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO type 2 crystal structure, a lithium transition metal oxide having a spinel type crystal structure, a polyanion compound, a chalcogen compound, sulfur and the like. Examples of the lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO type 2 crystal structure include Li [Li x Ni 1-x ] O 2 (0 ≦ x <0.5) and Li [Li x Ni γ Co 1-x. −γ ] O 2 (0 ≦ x <0.5, 0 <γ <1), Li [Li x Co 1-x ] O 2 (0 ≦ x <0.5), Li [Li x Ni γ Mn 1) -x-γ] O 2 (0 ≦ x <0.5,0 <γ <1), Li [Li x Ni γ Mn β Co 1-x-γ-β] O 2 (0 ≦ x <0.5 , 0 <γ, 0 <β, 0.5 <γ + β <1), Li [Li x Ni γ Co β Al 1-x-γ-β ] O 2 (0 ≦ x <0.5, 0 <γ, Examples thereof include 0 <β, 0.5 <γ + β <1). Examples of the lithium transition metal oxide having a spinel-type crystal structure include Li x Mn 2 O 4 , Li x Ni γ Mn 2-γ O 4, and the like. Examples of the polyanion compound include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F and the like. Examples of the chalcogen compound include titanium disulfide, molybdenum disulfide, molybdenum dioxide and the like. The atoms or polyanions in these materials may be partially substituted with atoms or anion species consisting of other elements. The surface of these materials may be coated with other materials. In the positive electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be mixed and used.

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は、50質量%以上99質量%以下が好ましく、70質量%以上98質量%以下がより好ましく、80質量%以上95質量%以下がさらに好ましい。正極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、正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 positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 50% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 98% by mass or less, and further preferably 80% by mass or more and 95% by mass or less. By setting the content of the positive electrode active material within the above range, it is possible to achieve both high energy density and manufacturability of the positive electrode active material layer.

導電剤は、導電性を有する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、例えば炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛化炭素、非黒鉛化炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛化炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらの材料を複合化して用いてもよい。例えば、カーボンブラックとCNTとを複合化した材料を用いてもよい。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点よりカーボンブラックが好ましく、中でもアセチレンブラックが好ましい。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material. Examples of such a conductive agent include carbonaceous materials, metals, conductive ceramics and the like. Examples of the carbonaceous material include graphitized carbon, non-graphitized carbon, graphene-based carbon and the like. Examples of non-graphitized carbon include carbon nanofibers, pitch-based carbon fibers, and carbon black. Examples of carbon black include furnace black, acetylene black, and ketjen black. Examples of graphene-based carbon include graphene, carbon nanotubes (CNT), and fullerenes. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fibrous. As the conductive agent, one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be mixed and used. Further, these materials may be used in combination. For example, a material in which carbon black and CNT are composited may be used. Among these, carbon black is preferable from the viewpoint of electron conductivity and coatability, and acetylene black is particularly preferable.

正極活物質層における導電剤の含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。導電剤の含有量を上記の範囲とすることで、二次電池のエネルギー密度を高めることができる。 The content of the conductive agent in the positive electrode active material layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the content of the conductive agent in the above range, the energy density of the secondary battery can be increased.

バインダとしては、例えば、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。 Examples of the binder include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyacrylic, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfone. Elastomers such as chemicalized EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR), fluororubber; and thermoplastic polymers can be mentioned.

正極活物質層におけるバインダの含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。バインダの含有量を上記の範囲とすることで、活物質を安定して保持することができる。 The binder content in the positive electrode active material layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the binder content within the above range, the active material can be stably retained.

増粘剤としては、例えば、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。増粘剤がリチウム等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もよい。 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 or the like, this functional group may be deactivated in advance by methylation or the like.

フィラーは、特に限定されない。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。 The filler is not particularly limited. Fillers include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide, inorganic oxides such as aluminosilicate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and water. Hydroxides such as aluminum oxide, carbonates such as calcium carbonate, sparingly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, talc, montmorillonite, boehmite and zeolite. , Apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, sericite, bentonite, mica and other mineral resource-derived substances, or man-made products thereof.

正極活物質層は、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 includes typical non-metal elements such as B, N, P, F, Cl, Br, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba and the like. Typical metal elements of 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, thickeners, fillers. It may be contained as a component other than.

(絶縁層)
絶縁層は、正極のうち負極が対向する領域において、正極基材及び正極活物質層を含む積層構造を被覆する。絶縁層は、通常、多孔質状である。
(Insulation layer)
The insulating layer covers a laminated structure including a positive electrode base material and a positive electrode active material layer in a region of the positive electrode facing the negative electrode. The insulating layer is usually porous.

絶縁層は、通常、粒子とバインダとを含む。 The insulating layer usually contains particles and a binder.

上記粒子としては、絶縁性の粒子であることが好ましい。絶縁性の粒子としては、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物;炭酸カルシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム等の硫酸塩;フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性のイオン結晶;タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等の粒子が挙げられる。その他、絶縁性の粒子としては樹脂粒子であってもよい。 The particles are preferably insulating particles. Insulating particles include oxides such as iron oxide, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, barium titanate, zirconium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide, and aluminosilicate; magnesium hydroxide, Hydroxides such as calcium hydroxide and aluminum hydroxide; nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride; carbonates such as calcium carbonate; sulfates such as barium sulfate; sparingly soluble ions such as calcium fluoride and barium fluoride Crystals: Mineral resource-derived substances such as talc, montmorillonite, boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, cericite, bentonite, mica, or particles such as man-made products thereof. In addition, the insulating particles may be resin particles.

上記粒子としては、無機粒子であることも好ましい。無機粒子としては、上述した酸化物、水酸化物、窒化物、炭酸塩、硫酸塩、難燃性のイオン結晶、鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等の粒子が挙げられる。 The particles are also preferably inorganic particles. Examples of the inorganic particles include the above-mentioned oxides, hydroxides, nitrides, carbonates, sulfates, flame-retardant ionic crystals, mineral resource-derived substances, and particles such as artificial products thereof.

上記粒子としては、絶縁性の無機粒子がより好ましく、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びアルミノケイ酸塩がさらに好ましい。 As the particles, insulating inorganic particles are more preferable, and silicon oxide, aluminum oxide, and aluminosilicate are further preferable.

絶縁層における粒子の含有量は、50質量%以上99質量%以下が好ましく、60質量%以上98質量%以下がより好ましく、65質量%以上97質量%以下がさらに好ましい。粒子の含有量を上記範囲とすることで、十分な絶縁性を発揮することなどができる。 The content of the particles in the insulating layer is preferably 50% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 60% by mass or more and 98% by mass or less, and further preferably 65% by mass or more and 97% by mass or less. By setting the content of the particles in the above range, sufficient insulating properties can be exhibited.

絶縁層のバインダとしては、正極活物質層のバインダとして例示したものなどを用いることができる。絶縁層におけるバインダの含有量は、1質量%以上50質量%以下が好ましく、2質量%以上40質量%以下がより好ましく、3質量%以上35質量%以下がさらに好ましい。バインダの含有量を上記の範囲とすることで、良好な多孔質状態を維持しつつ、粒子を安定して保持することができる。 As the binder of the insulating layer, those exemplified as the binder of the positive electrode active material layer can be used. The binder content in the insulating layer is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 40% by mass or less, and further preferably 3% by mass or more and 35% by mass or less. By setting the binder content in the above range, the particles can be stably retained while maintaining a good porous state.

絶縁層の平均厚さは、セパレータの厚さより大きいことが好ましい。これにより、銅の微粉末の溶解をより十分に抑制することができる。
絶縁層の平均厚さとしては、3μm以上50μm以下が好ましく、6μm以上30μm以下がより好ましい。絶縁層の平均厚さを上記範囲とすることで、十分な絶縁性と薄型化とを両立させることができる。また、絶縁層に適度な厚みを持たせることで、混入した銅の微粉末が、正極活物質層表面へ到達することを十分に低減することができる。なお、「絶縁層の平均厚さ」は、断面を電子顕微鏡画像で観察したときの、任意の3ヶ所の平均値とする。
The average thickness of the insulating layer is preferably larger than the thickness of the separator. Thereby, the dissolution of the fine copper powder can be suppressed more sufficiently.
The average thickness of the insulating layer is preferably 3 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 6 μm or more and 30 μm or less. By setting the average thickness of the insulating layer within the above range, it is possible to achieve both sufficient insulation and thinning. Further, by providing the insulating layer with an appropriate thickness, it is possible to sufficiently reduce the amount of mixed copper fine powder reaching the surface of the positive electrode active material layer. The "average thickness of the insulating layer" is an average value of any three locations when the cross section is observed with an electron microscope image.

絶縁層の抵抗率は、セパレータの抵抗率より大きいことが好ましい。これにより、銅の微粉末の溶解をより十分に抑制することができる。
絶縁層の抵抗としては、1×10の13乗Ωcm以上が好ましく、1×10の14乗Ωcm以上がより好ましい。絶縁層の抵抗を上記下限以上とすることで、十分な絶縁性を得ることができる。絶縁層の抵抗は大きいほど好ましく、上限は特にないが、例えば1×10の16乗Ωcm以下であってもよい。
なお、「抵抗」とは、測定対象を金属板で挟み込んだときの直流抵抗値を、直流抵抗値を測定した領域の面積で乗じたものをいう。他の部材等に対して「抵抗率」を用いる場合にも同様に定義される。
The resistivity of the insulating layer is preferably larger than the resistivity of the separator. Thereby, the dissolution of the fine copper powder can be suppressed more sufficiently.
As the resistance of the insulating layer, 1 × 10 13 Ωcm 2 or more is preferable, and 1 × 10 14 Ωcm 2 or more is more preferable. Sufficient insulating properties can be obtained by setting the resistance of the insulating layer to be equal to or higher than the above lower limit. The larger the resistance of the insulating layer, the more preferable it is, and there is no particular upper limit, but for example, it may be 1 × 10 16 Ωcm 2 or less.
The term "resistance" refers to the product of the DC resistance value when the measurement target is sandwiched between metal plates by the area of the area where the DC resistance value is measured. The same is defined when "resistivity" is used for other members and the like.

(セパレータ)
セパレータは、公知のセパレータの中から適宜選択できる。セパレータとして、例えば、基材層のみからなるセパレータ、基材層の一方の面又は双方の面に耐熱粒子とバインダとを含む耐熱層が形成されたセパレータ等を使用することができる。セパレータの基材層の形状としては、例えば、織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が挙げられる。これらの形状の中でも、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。セパレータの基材層の材料としては、シャットダウン機能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。セパレータの基材層として、これらの樹脂を複合した材料を用いてもよい。
(Separator)
The separator can be appropriately selected from known separators. As the separator, for example, a separator composed of only a base material layer, a separator in which a heat-resistant layer containing heat-resistant particles and a binder is formed on one surface or both surfaces of the base material layer can be used. Examples of the shape of the base material layer of the separator include a woven fabric, a non-woven fabric, and a porous resin film. Among these shapes, 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 material of the base material layer of the separator, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of shutdown function, and polyimide and aramid are preferable from the viewpoint of oxidative decomposition resistance. As the base material layer of the separator, a material in which these resins are composited may be used.

耐熱層に含まれる耐熱粒子は、1気圧の空気雰囲気下で室温から500℃まで昇温したときの質量減少が5%以下であるものが好ましく、室温から800℃まで昇温したときの質量減少が5%以下であるものがさらに好ましい。質量減少が所定以下である材料として無機化合物が挙げられる。無機化合物として、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物;炭酸カルシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム等の硫酸塩;フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性のイオン結晶;シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶;タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。無機化合物として、これらの物質の単体又は複合体を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの無機化合物の中でも、蓄電素子の安全性の観点から、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又はアルミノケイ酸塩が好ましい。 The heat-resistant particles contained in the heat-resistant layer preferably have a mass reduction of 5% or less when the temperature is raised from room temperature to 500 ° C. in an air atmosphere of 1 atm, and the mass reduction when the temperature is raised from room temperature to 800 ° C. Is more preferably 5% or less. Inorganic compounds can be mentioned as materials whose mass reduction is less than or equal to a predetermined value. Examples of inorganic compounds include oxides such as iron oxide, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, barium titanate, zirconium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide and aluminosilicate; aluminum nitride and silicon nitride. Nitridees such as; carbonates such as calcium carbonate; sulfates such as barium sulfate; sparingly soluble ion crystals such as calcium fluoride and barium fluoride; covalent crystals such as silicon and diamond; talc, montmorillonite, boehmite, etc. Examples thereof include substances derived from mineral resources such as zeolite, apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, sericite, bentonite, mica, and man-made products thereof. As the inorganic compound, a simple substance or a complex of these substances may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used. Among these inorganic compounds, silicon oxide, aluminum oxide, or aluminosilicate is preferable from the viewpoint of safety of the power storage device.

セパレータの空孔率は、強度の観点から80体積%以下が好ましく、放電性能の観点から20体積%以上が好ましい。ここで、「空孔率」とは、体積基準の値であり、水銀ポロシメータでの測定値を意味する。 The porosity of the separator is preferably 80% by volume or less from the viewpoint of strength, and preferably 20% by volume or more from the viewpoint of discharge performance. Here, the "porosity" is a volume-based value, and means a value measured by a mercury porosity meter.

セパレータとして、ポリマーと非水電解質とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。ポリマーとして、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリメチルメタアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。ポリマーゲルを用いると、漏液を抑制する効果がある。セパレータとして、上述したような多孔質樹脂フィルム又は不織布等とポリマーゲルを併用してもよい。 As the separator, a polymer gel composed of a polymer and a non-aqueous electrolyte may be used. Examples of the polymer include polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polymethylmethacrylate, polyvinylacetate, polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene fluoride and the like. The use of polymer gel has the effect of suppressing liquid leakage. As the separator, a polymer gel may be used in combination with the above-mentioned porous resin film or non-woven fabric.

セパレータの厚さは、絶縁層の平均厚さより小さいことが好ましい。
セパレータの厚さとしては、1μm以上40μm以下が好ましく、3μm以上20μm以下がより好ましい。セパレータの厚さを上記範囲とすることで、十分な絶縁性と薄型化とを両立させることができる。
The thickness of the separator is preferably smaller than the average thickness of the insulating layer.
The thickness of the separator is preferably 1 μm or more and 40 μm or less, and more preferably 3 μm or more and 20 μm or less. By setting the thickness of the separator within the above range, it is possible to achieve both sufficient insulation and thinning.

セパレータの抵抗率は、絶縁層の抵抗率より小さいことが好ましい。これにより、銅の微粉末の溶解をより十分に抑制することができる
セパレータの抵抗としては、1×10の12乗Ωcm以上が好ましく、1×10の13乗Ωcm以上がより好ましい。セパレータの抵抗率を上記下限以上とすることで、十分な絶縁性を得ることができる。セパレータの抵抗は、絶縁層の抵抗率を超えない範囲で大きいほど好ましく、上限は特にないが、例えば1×10の15乗Ωcm以下であってもよく、1×10の14乗Ωcm以下であってもよい。セパレータの抵抗率を上記上限以下とすることで、絶縁層が劣化して絶縁層の抵抗率が低下した場合であっても、銅の微粉末の溶解抑制効果を維持しやすくなる。
The resistivity of the separator is preferably smaller than the resistivity of the insulating layer. Thereby, as the resistance of the separator capable of more sufficiently suppressing the dissolution of the fine copper powder, 1 × 10 12 Ωcm 2 or more is preferable, and 1 × 10 13 Ωcm 2 or more is more preferable. Sufficient insulation can be obtained by setting the resistivity of the separator to be equal to or higher than the above lower limit. The resistance of the separator is preferably as large as possible within the range not exceeding the resistivity of the insulating layer, and there is no particular upper limit, but for example, it may be 1 × 10 to the 15th power Ωcm 2 or less, and 1 × 10 to the 14th power Ωcm 2 or less. It may be. By setting the resistivity of the separator to the above upper limit or less, it becomes easy to maintain the effect of suppressing the dissolution of the fine copper powder even when the insulating layer deteriorates and the resistivity of the insulating layer decreases.

(負極)
負極は、負極基材と、当該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とを有する。中間層の構成は特に限定されず、例えば上記正極で例示した構成から選択することができる。
(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 configuration of the intermediate layer is not particularly limited, and can be selected from, for example, the configurations exemplified by the positive electrode.

負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、アルミニウム等の金属又はこれらの合金が用いられる。負極基材は銅を含むことが好ましい。例えば負極基材における銅の含有割合としては、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上がよりさらに好ましい。負極基材における銅の含有割合は、100質量%以下であってよい。すなわち、負極基材の材質としては、銅又は銅合金が好ましい。負極基材としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、負極基材としては銅箔又は銅合金箔が好ましい。銅箔の例としては、圧延銅箔、電解銅箔等が挙げられる。 The negative electrode base material has conductivity. As the material of the negative electrode base material, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, and aluminum, or alloys thereof are used. The negative electrode base material preferably contains copper. For example, the content ratio of copper in the negative electrode base material is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, further preferably 90% by mass or more, still more preferably 99% by mass or more. The content ratio of copper in the negative electrode base material may be 100% by mass or less. That is, copper or a copper alloy is preferable as the material of the negative electrode base material. Examples of the negative electrode base material include foils and vapor-deposited films, and foils are preferable from the viewpoint of cost. Therefore, a copper foil or a copper alloy foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil, electrolytic copper foil and the like.

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。負極活物質層は、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上記正極で例示した材料から選択できる。 The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material. The negative electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, if necessary. Optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler can be selected from the materials exemplified by the positive electrode.

負極活物質層は、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、Ta、Hf、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 includes typical non-metal elements such as B, N, P, F, Cl, Br, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba and the like. Typical metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, W, etc. It may be contained as a component other than the adhesive 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、放電状態(SOC0%)における電位が3.4V vs.Li/Liより低いものであるものが、高エネルギー密度化、銅の微粉末の溶解抑制などの点から好ましい。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、LiTiO2、TiNb等のチタン含有酸化物;ポリリン酸化合物;炭化ケイ素;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. As the negative electrode active material, the potential in the discharged state (SOC 0%) is 3.4 V vs. Those lower than Li / Li + are preferable from the viewpoints of high energy density and suppression of dissolution of fine copper powder. 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、黒鉛及び非黒鉛質炭素の定義における「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" in the definition of graphite and non-graphitic carbon means that the open circuit voltage is 0 in a unipolar battery in which a negative electrode containing a carbon material as a negative electrode active material is used as a working electrode and metallic Li is used as a counter electrode. It means a state where the voltage is 7V or higher. 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、1nm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 nm 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.

(非水電解質)
非水電解質としては、公知の非水電解質の中から適宜選択できる。非水電解質には、非水電解液を用いてもよい。非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte can be appropriately selected from known non-aqueous electrolytes. A non-aqueous electrolyte solution may be used as the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、公知の非水溶媒の中から適宜選択できる。非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、エーテル、アミド、ニトリル等が挙げられる。非水溶媒として、これらの化合物に含まれる水素原子の一部がハロゲンに置換されたものを用いてもよい。 The non-aqueous solvent can be appropriately selected from known non-aqueous solvents. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates, chain carbonates, carboxylic acid esters, phosphoric acid esters, sulfonic acid esters, ethers, amides, nitriles and the like. As the non-aqueous solvent, those in which some of the hydrogen atoms contained in these compounds are replaced with halogen may be used.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、スチレンカーボネート、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が挙げられる。これらの中でもECが好ましい。 Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), and difluoroethylene carbonate. (DFEC), styrene carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate and the like can be mentioned. Of these, EC is preferable.

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、トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。これらの中でもEMCが好ましい。 Examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate, and bis (trifluoroethyl) carbonate. Of these, EMC is preferable.

非水溶媒として、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートを用いることで、電解質塩の解離を促進して非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。鎖状カーボネートを用いることで、非水電解液の粘度を低く抑えることができる。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比率(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、例えば、5:95から50:50の範囲とすることが好ましい。 As the non-aqueous solvent, it is preferable to use cyclic carbonate or chain carbonate, and it is more preferable to use cyclic carbonate and chain carbonate in combination. By using the cyclic carbonate, the dissociation of the electrolyte salt can be promoted and the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte solution can be improved. By using the chain carbonate, the viscosity of the non-aqueous electrolytic solution can be kept low. When the cyclic carbonate and the chain carbonate are used in combination, the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate (cyclic carbonate: chain carbonate) is preferably in the range of, for example, 5:95 to 50:50.

電解質塩としては、公知の電解質塩から適宜選択できる。電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でもリチウム塩が好ましい。 The electrolyte salt can be appropriately selected from known electrolyte salts. Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt and the like. Of these, lithium salts are preferred.

リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のハロゲン化炭化水素基を有するリチウム塩等が挙げられる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2). C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 and other halogenated hydrocarbon groups Examples thereof include lithium salts having. Among these, an inorganic lithium salt is preferable, and LiPF 6 is more preferable.

非水電解液における電解質塩の含有量は、0.1mol/dm以上2.5mol/dm以下であると好ましく、0.3mol/dm以上2.0mol/dm以下であるとより好ましく、0.5mol/dm以上1.7mol/dm以下であるとさらに好ましく、0.7mol/dm以上1.5mol/dm以下であると特に好ましい。電解質塩の含有量を上記の範囲とすることで、非水電解液のイオン伝導度を高めることができる。 The content of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution, preferable to be 0.1 mol / dm 3 or more 2.5 mol / dm 3 or less, more preferable to be 0.3 mol / dm 3 or more 2.0 mol / dm 3 or less , more preferable to be 0.5 mol / dm 3 or more 1.7 mol / dm 3 or less, and particularly preferably 0.7 mol / dm 3 or more 1.5 mol / dm 3 or less. By setting the content of the electrolyte salt in the above range, the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte solution can be increased.

非水電解液は、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えばビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分ハロゲン化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等のハロゲン化アニソール化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物;亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、4,4’−ビス(2,2−ジオキソ−1,3,2−ジオキサチオラン)、4−メチルスルホニルオキシメチル−2,2−ジオキソ−1,3,2−ジオキサチオラン、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド、パーフルオロオクタン、ホウ酸トリストリメチルシリル、リン酸トリストリメチルシリル、チタン酸テトラキストリメチルシリル等が挙げられる。これら添加剤は、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 non-aqueous electrolyte solution may contain additives. Additives include, for example, biphenyls, alkylbiphenyls, terphenyls, partially hydrides of terphenyls, aromatic compounds such as cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ethers, dibenzofurans; 2-fluorobiphenyls, o Partial halides of the aromatic compounds such as −cyclohexylfluorobenzene and p-cyclohexylfluorobenzene; such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole and the like. Anisole halide compounds; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride; ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, dimethyl sulfite, ethylene sulfate, Sulfolane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide, tetramethylenesulfoxide, diphenylsulfide, 4,4'-bis (2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane), 4-methylsulfonyloxymethyl- Examples thereof include 2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane, thioanisol, diphenyldisulfide, dipyridinium disulfide, perfluorooctane, tristrimethylsilyl borate, tristrimethylsilyl phosphate, tetraxtrimethylsilyl titanate and the like. These additives may be used alone or in combination of two or more.

非水電解液に含まれる添加剤の含有量は、非水電解液全体の質量に対して0.01質量%以上10質量%以下であると好ましく、0.1質量%以上7質量%以下であるとより好ましく、0.2質量%以上5質量%以下であるとさらに好ましく、0.3質量%以上3質量%以下であると特に好ましい。添加剤の含有量を上記の範囲とすることで、高温保存後の容量維持性能又はサイクル性能を向上させたり、安全性をより向上させたりすることができる。 The content of the additive contained in the non-aqueous electrolytic solution is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, and is 0.1% by mass or more and 7% by mass or less with respect to the total mass of the non-aqueous electrolytic solution. It is more preferable to have it, more preferably 0.2% by mass or more and 5% by mass or less, and particularly preferably 0.3% by mass or more and 3% by mass or less. By setting the content of the additive in the above range, it is possible to improve the capacity maintenance performance or the cycle performance after high temperature storage, and further improve the safety.

非水電解質には、固体電解質を用いてもよく、非水電解液と固体電解質とを併用してもよい。 As the non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte may be used, or a non-aqueous electrolyte solution and a solid electrolyte may be used in combination.

固体電解質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオン伝導性を有し、常温(例えば15℃〜25℃)において固体である任意の材料から選択できる。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及び酸窒化物固体電解質、ポリマー固体電解質等が挙げられる。 The solid electrolyte can be selected from any material having ionic conductivity such as lithium, sodium and calcium and being solid at room temperature (for example, 15 ° C. to 25 ° C.). Examples of the solid electrolyte include sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, oxynitride solid electrolytes, polymer solid electrolytes and the like.

硫化物固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、LiS−P、LiI−LiS−P、Li10Ge−P12等が挙げられる。 Examples of the lithium ion secondary battery include Li 2 SP 2 S 5 , Li I-Li 2 SP 2 S 5 , Li 10 Ge-P 2 S 12 and the like as the sulfide solid electrolyte.

本実施形態の蓄電素子の形状については特に限定されるものではなく、例えば、円筒型電池、角型電池、扁平型電池、コイン型電池、ボタン型電池等が挙げられる。 The shape of the power storage element of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery, a flat battery, a coin battery, and a button battery.

図7に角型電池の一例としての蓄電素子40を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。巻回された正極及び負極を有する電極体41が角型の容器42に収納される。正極は正極リード43を介して正極端子44と電気的に接続されている。負極は負極リード45を介して負極端子46と電気的に接続されている。 FIG. 7 shows a power storage element 40 as an example of a square battery. The figure is a perspective view of the inside of the container. The electrode body 41 having a wound positive electrode and a negative electrode is housed in a square container 42. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 44 via the positive electrode lead 43. The negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 46 via the negative electrode lead 45.

<蓄電装置>
本実施形態の蓄電素子は、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、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器用電源、又は電力貯蔵用電源等に、複数の蓄電素子40を集合して構成した蓄電ユニット(バッテリーモジュール)として搭載することができる。この場合、蓄電装置に含まれる少なくとも一つの蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。
<Power storage device>
The power storage element of the present embodiment is a power source for automobiles such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), and a plug-in hybrid vehicle (PHEV), a power source for electronic devices such as a personal computer and a communication terminal, or a power source for power storage. Etc., it can be mounted as a power storage unit (battery module) composed of a plurality of power storage elements 40 assembled together. In this case, the technique of the present invention may be applied to at least one power storage element included in the power storage device.

図8に、電気的に接続された二以上の蓄電素子40が集合した蓄電ユニット50をさらに集合した蓄電装置60の一例を示す。蓄電装置60は、二以上の蓄電素子40を電気的に接続するバスバ(図示せず)、二以上の蓄電ユニット50を電気的に接続するバスバ(図示せず)等を備えていてもよい。蓄電ユニット50又は蓄電装置60は、一以上の蓄電素子の状態を監視する状態監視装置(図示せず)を備えていてもよい。 FIG. 8 shows an example of a power storage device 60 in which a power storage unit 50 in which two or more electrically connected power storage elements 40 are assembled is further assembled. The power storage device 60 may include a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage elements 40, a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage units 50, and the like. The power storage unit 50 or the power storage device 60 may include a condition monitoring device (not shown) that monitors the state of one or more power storage elements.

<蓄電素子の製造方法>
本実施形態の蓄電素子の製造方法は、公知の方法から適宜選択できる。当該製造方法は、例えば、電極体を準備することと、非水電解質を準備することと、電極体及び非水電解質を容器に収容することとを備える。電極体を準備することは、例えば、正極及び負極を準備することと、正極及び負極を積層又は巻回することにより電極体を形成することを備える。
<Manufacturing method of power storage element>
The method for manufacturing the power storage element of the present embodiment can be appropriately selected from known methods. The manufacturing method includes, for example, preparing an electrode body, preparing a non-aqueous electrolyte, and accommodating the electrode body and the non-aqueous electrolyte in a container. Preparing the electrode body includes, for example, preparing a positive electrode body and a negative electrode body, and forming the electrode body by laminating or winding the positive electrode body and the negative electrode body.

非水電解質を容器に収容することは、公知の方法から適宜選択できる。例えば、非水電解質に非水電解液を用いる場合、容器に形成された注入口から非水電解液を注入した後、注入口を封止すればよい。 Containing the non-aqueous electrolyte in a container can be appropriately selected from known methods. For example, when a non-aqueous electrolyte solution is used as the non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution may be injected from the injection port formed in the container, and then the injection port may be sealed.

<その他の実施形態>
本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成又は周知技術に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。
<Other Embodiments>
The power storage element of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention. For example, the configuration of one embodiment can be added to the configuration of another embodiment, and a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment or a well-known technique. In addition, some of the configurations of certain embodiments can be deleted. Further, a well-known technique can be added to the configuration of a certain embodiment.

上記実施形態では、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として用いられる場合を中心に説明したが、蓄電素子の種類、形状、寸法、容量等は任意である。本発明は、種々の二次電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用できる。 In the above embodiment, the case where the power storage element is used as a chargeable / dischargeable non-aqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery) has been mainly described, but the type, shape, dimensions, capacity, etc. of the power storage element are arbitrary. Is. The present invention can also be applied to capacitors such as various secondary batteries, electric double layer capacitors and lithium ion capacitors.

本発明の一実施形態においては、負極が、負極活物質層を被覆する絶縁層をさらに有していてもよい。また、本発明の一実施形態においては、正極の絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低くければ、正極と負極との間にセパレータが設けられ、正極の絶縁層の表面が負極の表面に直接接していなくてもよい。セパレータを設ける場合、体積抵抗率が比較的低く、厚さも比較的薄いセパレータを用いることが、正極の絶縁層の表面の電位を低くすることができるため好ましい。また、セパレータを設ける場合、体積抵抗率が比較的高く、厚さも比較的厚い絶縁層を設けることも、正極の絶縁層の表面の電位を低くすることができるため好ましい。 In one embodiment of the present invention, the negative electrode may further have an insulating layer that covers the negative electrode active material layer. Further, in one embodiment of the present invention, the potential on the surface of the insulating layer of the positive electrode is 3.4 V vs. If it is lower than Li / Li + , a separator may be provided between the positive electrode and the negative electrode, and the surface of the insulating layer of the positive electrode may not be in direct contact with the surface of the negative electrode. When the separator is provided, it is preferable to use a separator having a relatively low volume resistivity and a relatively thin thickness because the potential on the surface of the insulating layer of the positive electrode can be lowered. Further, when the separator is provided, it is also preferable to provide an insulating layer having a relatively high volume resistivity and a relatively thick thickness because the potential on the surface of the insulating layer of the positive electrode can be lowered.

さらに、正極活物質層は正極基材の一方の面にのみ積層されていてもよいし、負極活物質層は負極基材の一方の面にのみ積層されていてもよい。また、絶縁層が被覆する、正極基材及び正極活物質層を含む積層構造は、正極基材及び正極活物質層のみから構成されるものに限定されない。上記積層構造は、例えば、正極基材と正極活物質層との間に設けられる中間層を有していてよい。 Further, the positive electrode active material layer may be laminated only on one surface of the positive electrode base material, or the negative electrode active material layer may be laminated only on one surface of the negative electrode base material. Further, the laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer covered by the insulating layer is not limited to the one composed of only the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The laminated structure may have, for example, an intermediate layer provided between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer.

本発明の一実施形態においては、正極の絶縁層が絶縁性を有し、正極の絶縁層の電位が3.4 vs.Li/Liより低ければ、正極の絶縁層は固体電解質からなる層であってもよい。つまり、正極の絶縁層は電気を絶縁する性質を有してさえいれば、イオン伝導性を有していてもよい。また、正極の絶縁層が固体電解質からなる層である場合、蓄電素子は全固体電池であってもよい。 In one embodiment of the present invention, the insulating layer of the positive electrode has an insulating property, and the potential of the insulating layer of the positive electrode is 3.4 vs. If it is lower than Li / Li + , the insulating layer of the positive electrode may be a layer made of a solid electrolyte. That is, the insulating layer of the positive electrode may have ionic conductivity as long as it has the property of insulating electricity. Further, when the insulating layer of the positive electrode is a layer made of a solid electrolyte, the power storage element may be an all-solid-state battery.

10 二次電池(蓄電素子)
11 正極
12 負極
13 正極基材
14 正極活物質層
15 絶縁層
16 負極基材
17 負極活物質層
18 セパレータ
20、30 蓄電素子
21、31 正極活物質層
22、32 絶縁層
23、33 正極
24、34 負極活物質層
25、35 負極
26 セパレータ
A 銅の微粉末
P、Q 非被覆部
X 正極のうち負極が対向する領域
Y 正極基材及び正極活物質層を含む積層構造
40 蓄電素子
41 電極体
42 容器
43 正極リード
44 正極端子
45 負極リード
46 負極端子
50 蓄電ユニット
60 蓄電装置
10 Secondary battery (power storage element)
11 Positive electrode 12 Negative electrode 13 Positive electrode base material 14 Positive electrode active material layer 15 Insulation layer 16 Negative electrode base material 17 Negative electrode active material layer 18 Separator 20, 30 Power storage element 21, 31 Positive electrode active material layer 22, 32 Insulation layer 23, 33 Positive electrode 24, 34 Negative electrode active material layers 25, 35 Negative electrode 26 Separator A Copper fine powder P, Q Non-coated portion X Region of the positive electrode facing the negative electrode Y Laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer 40 Power storage element 41 Electrode body 42 Container 43 Positive electrode lead 44 Positive electrode terminal 45 Negative electrode lead 46 Negative electrode terminal 50 Power storage unit 60 Power storage device

Claims (5)

導電性の正極基材、正極活物質層及び絶縁層を有する正極と、
上記正極に対向して配置され、導電性の負極基材及び負極活物質層を有する負極と、
上記正極と上記負極との間に配置されるセパレータと
を備え、
上記正極のうち上記負極が対向する領域において、上記絶縁層は上記正極基材及び上記正極活物質層を含む積層構造を被覆しており、
上記絶縁層の表面の電位が3.4V vs.Li/Liより低い、蓄電素子。
A positive electrode having a conductive positive electrode base material, a positive electrode active material layer and an insulating layer,
A negative electrode arranged to face the positive electrode and having a conductive negative electrode base material and a negative electrode active material layer,
A separator arranged between the positive electrode and the negative electrode is provided.
In the region of the positive electrode where the negative electrode faces, the insulating layer covers a laminated structure including the positive electrode base material and the positive electrode active material layer.
The potential on the surface of the insulating layer is 3.4 V vs. A power storage element that is lower than Li / Li +.
上記正極のうち上記負極が対向する領域における上記絶縁層の平均厚さが、上記セパレータの厚さより大きい、請求項1の蓄電素子。 The power storage element according to claim 1, wherein the average thickness of the insulating layer in the region of the positive electrode facing the negative electrode is larger than the thickness of the separator. 上記絶縁層が絶縁性の粒子を含有する、請求項1又は請求項2の蓄電素子。 The power storage element according to claim 1 or 2, wherein the insulating layer contains insulating particles. 上記絶縁層が無機粒子を含有する、請求項1から請求項3のいずれか1項の蓄電素子。 The power storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating layer contains inorganic particles. 上記負極基材が銅を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項の蓄電素子。

The power storage element according to any one of claims 1 to 4, wherein the negative electrode base material contains copper.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106667A1 (en) * 2022-11-16 2024-05-23 에스케이온 주식회사 Negative electrode composition for lithium secondary battery and lithium secondary battery manufactured using same

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