JP2021136232A - Mixed layer for electrode, electrode, and electrochemical element - Google Patents

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Abstract

To provide a mixed layer for an electrode that can achieve both safety and output of an electrochemical element.SOLUTION: A mixed layer for an electrode is formed on an electrode base through an electrode mixture layer and contains an ion-conductive resin and insulating inorganic particles.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電極用混合層、電極、及び電気化学素子に関する。 The present invention relates to a mixed layer for electrodes, an electrode, and an electrochemical device.

近年、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子、燃料電池等の発電素子等の電気化学素子は、急速に高エネルギー密度化が進んでいる。エネルギー密度の高い電気化学素子は、異物の混入や、外部からの衝撃によって、破裂、発火等の異常状態になるため、電気化学素子の安全性を確保することが望まれている。 In recent years, the energy density of energy storage elements such as lithium ion secondary batteries and electrochemical elements such as power generation elements such as fuel cells has been rapidly increasing. An electrochemical element having a high energy density is in an abnormal state such as bursting or ignition due to a foreign substance being mixed in or an impact from the outside. Therefore, it is desired to ensure the safety of the electrochemical element.

電気化学素子に用いられる電極は、電極基体上に、電極合材層が形成されているが、破裂や発火の異常状態になる要因としては、内部短絡や外部短絡によってジュール発熱が発生し、これを起点に電気化学素子を構成する材料が連続的に反応し、発火したり、熱暴走したりすることが挙げられる。 In the electrodes used for electrochemical elements, an electrode mixture layer is formed on the electrode substrate, but the cause of the abnormal state of rupture or ignition is that Joule heat generation is generated by an internal short circuit or an external short circuit. Starting from this, the materials that make up the electrochemical element react continuously, causing ignition or thermal runaway.

特許文献1には、無機物粒子及びバインダー高分子を含む有無機多孔性層が電極活物質層上に形成されたシート型の二次電池用電極が開示されている。 Patent Document 1 discloses a sheet-type electrode for a secondary battery in which a porous layer containing an inorganic particle and a binder polymer is formed on an electrode active material layer.

しかしながら、高分子のバインダーは、イオン透過性がないため、多孔性層のイオン伝導性が低下し、電気化学素子の出力が低下するという懸念があった。 However, since the polymer binder has no ion permeability, there is a concern that the ionic conductivity of the porous layer is lowered and the output of the electrochemical device is lowered.

本発明は、電気化学素子の安全性と、出力を両立させることが可能な電極用混合層を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a mixed layer for electrodes capable of achieving both safety of an electrochemical device and output.

本発明の一態様は、電極基体上に、電極合材層を介して形成され、イオン伝導性樹脂と、絶縁性無機粒子を含む、電極用混合層である。 One aspect of the present invention is an electrode mixed layer formed on an electrode substrate via an electrode mixture layer and containing an ionic conductive resin and insulating inorganic particles.

本発明によれば、電気化学素子の安全性と、出力を両立させることが可能な電極用混合層を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a mixed layer for electrodes capable of achieving both safety of an electrochemical device and output.

本実施形態の負極の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the negative electrode of this embodiment. 図1のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本実施形態の正極の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the positive electrode of this embodiment. 図3のB−B線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the line BB of FIG. 本実施形態の電極素子の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the electrode element of this embodiment. 本実施形態の電気化学素子の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the electrochemical element of this embodiment. 実施例25、比較例9の非水系蓄電素子の充電率と出力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the charge rate and the output of the non-aqueous power storage element of Example 25 and Comparative Example 9.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、同一の構成部分には、同一の符号を付して、説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The same components may be designated by the same reference numerals and description thereof may be omitted.

<電極>
図1は、本実施形態の負極の一例を示し、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
<Electrode>
FIG. 1 shows an example of the negative electrode of the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

負極10は、負極基体11上に、負極合材層12と、混合層13が順次形成されている。ここで、混合層13は、絶縁性無機粒子と、イオン伝導性樹脂を含む。負極10は、本実施形態の電極の一例である。 In the negative electrode 10, a negative electrode mixture layer 12 and a mixed layer 13 are sequentially formed on the negative electrode substrate 11. Here, the mixed layer 13 contains insulating inorganic particles and an ionic conductive resin. The negative electrode 10 is an example of the electrode of this embodiment.

負極10の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状等が挙げられる。 The shape of the negative electrode 10 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a flat plate shape.

図3は、本実施形態の正極の一例を示し、図4は、図3のB−B線に沿う断面図である。 FIG. 3 shows an example of the positive electrode of the present embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

正極20は、正極基体21上に、正極合材層22が形成されている。 In the positive electrode 20, a positive electrode mixture layer 22 is formed on the positive electrode substrate 21.

なお、負極合材層12上に、混合層13を形成する代わりに、又は、負極合材層12上に、混合層13を形成すると共に、正極合材層22上に、混合層を形成してもよい。 Instead of forming the mixed layer 13 on the negative electrode mixture layer 12, the mixed layer 13 is formed on the negative electrode mixture layer 12 and the mixed layer is formed on the positive electrode mixture layer 22. You may.

正極20の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状等が挙げられる。 The shape of the positive electrode 20 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a flat plate shape.

<<電極基体>>
負極基体11を構成する材料としては、導電性材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅等が挙げられる。これらの中でも、ステンレススチール、銅が特に好ましい。
<< Electrode substrate >>
The material constituting the negative electrode substrate 11 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include stainless steel, nickel, aluminum, and copper. Of these, stainless steel and copper are particularly preferable.

負極基体11の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The shape of the negative electrode substrate 11 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

負極基体11のサイズとしては、電気化学素子(例えば、図6に示す電気化学素子1等)に適用することが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The size of the negative electrode substrate 11 is not particularly limited as long as it can be applied to an electrochemical element (for example, the electrochemical element 1 shown in FIG. 6), and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

正極基体21を構成する材料としては、導電性材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅、チタン、タンタル等が挙げられる。これらの中でも、ステンレススチール、アルミニウムが特に好ましい。 The material constituting the positive electrode substrate 21 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include stainless steel, nickel, aluminum, copper, titanium, and tantalum. Be done. Among these, stainless steel and aluminum are particularly preferable.

正極基体21の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The shape of the positive electrode substrate 21 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

正極基体21のサイズとしては、電気化学素子に適用することが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The size of the positive electrode substrate 21 is not particularly limited as long as it can be applied to an electrochemical device, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

<<電極合材層>>
電極合材層は、負極合材層12及び正極合材層22で構成されている。電極合材層は、活物質(負極活物質又は正極活物質)を含み、必要に応じて、バインダー(結着剤)、増粘剤、導電剤等をさらに含んでいてもよい。
<< Electrode mixture layer >>
The electrode mixture layer is composed of a negative electrode mixture layer 12 and a positive electrode mixture layer 22. The electrode mixture layer contains an active material (negative electrode active material or positive electrode active material), and may further contain a binder (binding agent), a thickener, a conductive agent, and the like, if necessary.

負極合材層12は、負極活物質を含み、必要に応じて、バインダー、増粘剤、導電剤、溶剤等をさらに含むスラリー状の負極合材層用液体組成物を、負極基体11上に塗布することにより、形成することができる。 The negative electrode mixture layer 12 contains a negative electrode active material, and if necessary, a slurry-like liquid composition for a negative electrode mixture layer further containing a binder, a thickener, a conductive agent, a solvent, and the like is placed on the negative electrode substrate 11. It can be formed by coating.

負極合材層用液体組成物の塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ダイ塗工法、コンマ塗工法、グラビア塗工法、スクリーン印刷法、乾式プレス塗布法、ディスペンサ法、液体吐出法等が挙げられる。これらの中でも、液体吐出法が好ましい。 The method for applying the liquid composition for the negative electrode mixture layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a die coating method, a comma coating method, a gravure coating method, a screen printing method, or a dry method can be used. Examples include a press coating method, a dispenser method, and a liquid discharge method. Among these, the liquid discharge method is preferable.

正極合材層22も、負極合材層12と同様にして、形成することができる。 The positive electrode mixture layer 22 can also be formed in the same manner as the negative electrode mixture layer 12.

負極合材層12の平均厚さは、10〜450μmであることが好ましく、20〜100μmであることがより好ましい。負極合材層12の平均厚さが10μm以上であると、電気化学素子のエネルギー密度が向上し、450μm以下であると、電気化学素子のサイクル特性が向上する。 The average thickness of the negative electrode mixture layer 12 is preferably 10 to 450 μm, more preferably 20 to 100 μm. When the average thickness of the negative electrode mixture layer 12 is 10 μm or more, the energy density of the electrochemical element is improved, and when it is 450 μm or less, the cycle characteristics of the electrochemical element are improved.

正極合材層22の平均厚さは、10〜300μmであることが好ましく、40〜150μmであることがより好ましい。正極合材層22の平均厚さが10μm以上であると、電気化学素子のエネルギー密度が向上し、300μm以下であると、電気化学素子の出力が向上する。 The average thickness of the positive electrode mixture layer 22 is preferably 10 to 300 μm, more preferably 40 to 150 μm. When the average thickness of the positive electrode mixture layer 22 is 10 μm or more, the energy density of the electrochemical element is improved, and when it is 300 μm or less, the output of the electrochemical element is improved.

負極活物質としては、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能であれば、特に限定されないが、例えば、炭素質材料等が挙げられる。 The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release alkali metal ions such as lithium ions, and examples thereof include carbonaceous materials.

炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件における有機物の熱分解物、非晶質カーボン等が挙げられる。これらの中でも、人造グラファイト、天然グラファイト、非晶質カーボンが特に好ましい。 Examples of the carbonaceous material include graphite (graphite) such as coke, artificial graphite, and natural graphite, pyrolyzed products of organic substances under various pyrolysis conditions, amorphous carbon, and the like. Among these, artificial graphite, natural graphite, and amorphous carbon are particularly preferable.

正極活物質としては、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能であれば、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属含有遷移金属化合物等が挙げられる。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release alkali metal ions such as lithium ions reversibly, and examples thereof include alkali metal-containing transition metal compounds.

アルカリ金属含有遷移金属化合物としては、例えば、一般式
LiNiCoMn
(式中、x+y+z=1である。)
で表されるリチウムNi複合酸化物、一般式
LiMe(PO
(式中、Meは、遷移金属であり、0.5≦x≦4、0.5≦y≦2.5、0.5≦z≦3.5である。)
で表されるリチウムリン酸系材料等が挙げられる。
The alkali metal-containing transition metal compounds, for example, the general formula LiNi x Co y Mn z O 2
(In the formula, x + y + z = 1.)
In Lithium Ni composite oxide represented by the general formula Li x Me y (PO 4) z
(In the formula, Me is a transition metal, 0.5 ≦ x ≦ 4, 0.5 ≦ y ≦ 2.5, 0.5 ≦ z ≦ 3.5).
Examples thereof include lithium phosphoric acid-based materials represented by.

リチウムニッケル複合酸化物としては、例えば、LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.8Co0.2Mn等が挙げられる。 Examples of the lithium nickel composite oxide include LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , and LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0. .2 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 Mn 0 O 2 and the like can be mentioned.

リチウムリン酸系材料としては、例えば、リン酸バナジウムリチウム(Li(PO)、オリビン鉄(LiFePO)、オリビンマンガン(LiMnPO)、オリビンコバルト(LiCoPO)、オリビンニッケル(LiNiPO)、オリビンバナジウム(LiVOPO)等が挙げられる。 Examples of the lithium phosphoric acid-based material include vanadium lithium phosphate (Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 ), olivine iron (LiFePO 4 ), olibin manganese (LiMnPO 4 ), olibin cobalt (LiCoPO 4 ), and olivin nickel (LiCoPO 4). Examples thereof include LiNiPO 4 ) and olivine vanadium (LiVOPO 4 ).

なお、リチウムリン酸系材料は、異種元素でドープされていてもよい。 The lithium phosphoric acid-based material may be doped with a different element.

バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、PTFE、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルスルホン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらのバインダーは、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。 Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), PTFE, polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyacrylic nitrile, polyacrylic acid, polyacrylic acid methyl ester, polyacrylic acid ethyl ester, and poly. Acrylic acid hexyl ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid methyl ester, polymethacrylic acid ethyl ester, polymethacrylic acid hexyl ester, polyvinylidene acetate, polyvinylpyrrolidone, polyether, polyethersulfone, hexafluoropolypropylene, styrene butadiene rubber (SBR) ), Carboxymethyl cellulose and the like. These binders may be used alone or in combination of two or more.

上記以外のバインダーとしては、例えば、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、ヘキサジエンからなる群より選択される二種以上の材料の共重合体が挙げられる。 Examples of binders other than the above include tetrafluoroethylene, hexafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, ethylene, propylene, pentafluoropropylene, fluoromethyl vinyl ether, and acrylic acid. Examples thereof include polymers of two or more materials selected from the group consisting of hexadiene.

増粘剤としては、例えば、プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。 Examples of the thickener include propylene glycol, carboxymethyl cellulose and the like.

導電剤としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維、フッ化カーボン粉末、アルミニウム粉末等の金属粉末、酸化亜鉛ウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー等の導電性ウィスカー、酸化チタン等の導電性金属酸化物、フェニレン誘導体、グラフェン誘導体等の有機導電性材料等が挙げられる。 Examples of the conductive agent include graphites such as natural graphite and artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black, and conductivity of carbon fibers and metal fibers. Metal powders such as fibers, carbon fluoride powder and aluminum powder, conductive whiskers such as zinc oxide whisker and potassium titanate whisker, conductive metal oxides such as titanium oxide, phenylene derivatives, organic conductive materials such as graphene derivatives, etc. Can be mentioned.

溶剤としては、例えば、水、アルコール、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、トルエン等が挙げられる。 Examples of the solvent include water, alcohol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), toluene and the like.

燃料電池における活物質としては、例えば、白金粒子、ルテニウム粒子、白金合金粒子等の触媒粒子が表面に担持されている、カーボン等の触媒担体を用いることができる。 As the active material in the fuel cell, for example, a catalyst carrier such as carbon in which catalyst particles such as platinum particles, ruthenium particles, and platinum alloy particles are supported on the surface can be used.

燃料電池用の電極の製造方法の一例を以下に説明する。 An example of a method for manufacturing electrodes for a fuel cell will be described below.

まず、触媒担体を水中に懸濁させた後、触媒粒子の前駆体を添加して溶解させる。次に、アルカリを添加して、金属の水酸化物粒子を析出させると共に、触媒担体の表面に担持させる。次に、金属の水酸化物粒子を表面に担持している触媒担体を含む液体組成物を、電極基体上に塗布した後、水素雰囲気下等で金属の水酸化物を還元させることで、触媒粒子が生成し、電極合材層が形成される。 First, the catalyst carrier is suspended in water, and then the precursor of the catalyst particles is added and dissolved. Next, alkali is added to precipitate metal hydroxide particles and support them on the surface of the catalyst carrier. Next, a liquid composition containing a catalyst carrier supporting metal hydroxide particles on the surface is applied onto an electrode substrate, and then the metal hydroxide is reduced under a hydrogen atmosphere or the like to produce a catalyst. Particles are generated and an electrode mixture layer is formed.

触媒粒子の前駆体としては、例えば、塩化白金酸、ジニトロジアミノ白金、塩化第二白金、塩化第一白金、ビスアセチルアセトナート白金、ジクロロジアンミン白金、ジクロロテトラミン白金、硫酸第二白金塩化ルテニウム酸、塩化イリジウム酸、塩化ロジウム酸、塩化第二鉄、塩化コバルト、塩化クロム、塩化金、硝酸銀、硝酸ロジウム、塩化パラジウム、硝酸ニッケル、硫酸鉄、塩化銅等が挙げられる。 Examples of the precursors of the catalyst particles include chloroplatinic acid, dinitrodiaminoplatinum, secondary platinum chloride, primary platinum chloride, bisacetylacetonate platinum, dichlorodiammine platinum, dichlorotetramine platinum, and second platinum sulfate ruthenic acid. Examples thereof include iridium chloride, rhodium chloride, ferric chloride, cobalt chloride, chromium chloride, gold chloride, silver nitrate, rhodium nitrate, palladium chloride, nickel nitrate, iron sulfate and copper chloride.

太陽電池における活物質としては、酸化タングステン、酸化チタンの他に、SnO、ZnO、ZrO、Nb、CeO、SiO、Al等の酸化物半導体等が挙げられる。 Examples of active materials in solar cells include oxide semiconductors such as SnO 2 , ZnO, ZrO 2 , Nb 2 O 5 , CeO 2 , SiO 2 , and Al 2 O 3 , in addition to tungsten oxide and titanium oxide.

ここで、酸化物半導体は、色素を担持している。 Here, the oxide semiconductor carries a dye.

色素としては、例えば、ルテニウム・トリス型の遷移金属錯体、ルテニウム−ビス型の遷移金属錯体、オスミウム−トリス型の遷移金属錯体、オスミウム−ビス型の遷移金属錯体、ルテニウム−シス−ジアクア−ビピリジル錯体、フタロシアニン及びポルフィリン、有機−無機のペロブスカイト結晶等が挙げられる。 Examples of the dye include a ruthenium-tris type transition metal complex, a ruthenium-bis type transition metal complex, an osmium-tris type transition metal complex, an osmium-bis type transition metal complex, and a ruthenium-cis-diaqua-bipyridyl complex. , Phtalocyanin and porphyrin, organic-inorganic perovskite crystals and the like.

なお、以降の説明は、一例として、アルカリ金属イオンがリチウムイオンである場合について説明する。 In the following description, as an example, a case where the alkali metal ion is a lithium ion will be described.

<<混合層>>
混合層13は、電極基体上に、電極合材層を介して形成されている。本実施形態では、上述のように、混合層13が、負極合材層12を介して負極基体11上に形成されている。そして、混合層13は、絶縁性無機粒子と、イオン伝導性樹脂を含む。混合層13は、本実施形態の電極用混合層の一例である。
<< Mixed layer >>
The mixed layer 13 is formed on the electrode substrate via the electrode mixture layer. In the present embodiment, as described above, the mixed layer 13 is formed on the negative electrode substrate 11 via the negative electrode mixture layer 12. The mixed layer 13 contains insulating inorganic particles and an ionic conductive resin. The mixed layer 13 is an example of the mixed layer for electrodes of the present embodiment.

混合層13中の絶縁性無機粒子に対するイオン伝導性樹脂の質量比は、0.5〜50%であることが好ましく、0.5〜20%であることがより好ましい。混合層13中の絶縁性無機粒子に対するイオン伝導性樹脂の質量比が0.5%以上であると、混合層13の剥離強度が向上し、20%以下であると、電気化学素子の出力が向上する。 The mass ratio of the ionic conductive resin to the insulating inorganic particles in the mixed layer 13 is preferably 0.5 to 50%, more preferably 0.5 to 20%. When the mass ratio of the ionic conductive resin to the insulating inorganic particles in the mixed layer 13 is 0.5% or more, the peel strength of the mixed layer 13 is improved, and when it is 20% or less, the output of the electrochemical element is output. improves.

混合層13の厚さは、1〜30μmであることが好ましく、2〜20μmであることがより好ましい。混合層13の厚さが1μm以上であると、電気化学素子の安全性が向上し、30μm以下であると、電気化学素子の出力が向上する。 The thickness of the mixed layer 13 is preferably 1 to 30 μm, more preferably 2 to 20 μm. When the thickness of the mixed layer 13 is 1 μm or more, the safety of the electrochemical element is improved, and when it is 30 μm or less, the output of the electrochemical element is improved.

<<<絶縁性無機粒子>>>
絶縁性無機粒子を構成する材料としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、その他の金属化合物が挙げられる。
<<< Insulating Inorganic Particles >>>
Examples of the material constituting the insulating inorganic particles include metal oxides, metal nitrides, and other metal compounds.

金属酸化物としては、例えば、Al、TiO、BaTiO、ZrO等が挙げられる。 Examples of the metal oxide include Al 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO 2, and the like.

金属窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が挙げられる。 Examples of the metal nitride include aluminum nitride and silicon nitride.

その他の金属化合物としては、例えば、フッ化アルミニウム、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、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、ベントナイト等の鉱物資源由来物質又はそれらの人造物等が挙げられる。 Other metal compounds include, for example, sparingly soluble ionic crystals such as aluminum fluoride, calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate, boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, sericite, bentonite and the like. Mineral resource-derived substances or their man-made products can be mentioned.

上記以外の絶縁性無機粒子を構成する材料としては、ガラスセラミックが挙げられる。 Examples of the material constituting the insulating inorganic particles other than the above include glass ceramics.

ガラスセラミックとしては、例えば、ZnO−MgO−Al−SiO系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラスセラミック、BaO−Al−SiO系セラミック、Al−CaO−SiO−MgO−B系セラミック等を用いた非ガラス系セラミックが挙げられる。 The glass ceramic, for example, crystallized glass ceramics using crystallized glass of ZnO-MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 system, BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 based ceramic, Al 2 O 3 -CaO- Examples thereof include non-glass ceramics using SiO 2- MgO-B 2 O 3 ceramics and the like.

絶縁性無機粒子は、イオン伝導性を有する元素を含むことが好ましい。 The insulating inorganic particles preferably contain an element having ionic conductivity.

イオン伝導性を有する元素としては、例えば、ケイ素元素、アルミニウム元素、ジルコニウム元素等が挙げられる。これらのイオン伝導性を有する元素は、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。 Examples of the element having ionic conductivity include a silicon element, an aluminum element, a zirconium element and the like. These ionic conductive elements may be used alone or in combination of two or more.

絶縁性無機粒子は、Al(アルミナ)粒子であることが好ましい。これにより、高絶縁性、高耐熱性の混合層13を安価に形成することができる。 The insulating inorganic particles are preferably Al 2 O 3 (alumina) particles. As a result, the mixed layer 13 having high insulation and high heat resistance can be formed at low cost.

絶縁性無機粒子としては、アルミナの中でも、融点が高く、熱的に安定なα−アルミナを用いるのが好ましい。このようなα−アルミナとしては、例えば、AES−11C(住友化学社製)、AES−11F(住友化学社製)、CT3000(アルマティス社製)、LS−711CB(日本軽金属)、LS−502(日本軽金属社製)、SLS−710(日本軽金属)、SEPal−60(アルテオ社製)、SEPal−70(アルテオ社製)等が挙げられる。これらのα−アルミナは、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。これらのα−アルミナは、電気絶縁抵抗が高く、本実施形態の電極の材料に適している。 Among the alumina, it is preferable to use α-alumina, which has a high melting point and is thermally stable, as the insulating inorganic particles. Examples of such α-alumina include AES-11C (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), AES-11F (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), CT3000 (manufactured by Armatis Co., Ltd.), LS-711CB (Nippon Light Metal), and LS-502. (Nippon Light Metal Co., Ltd.), SLS-710 (Nippon Light Metal Co., Ltd.), SEPal-60 (manufactured by Arteo Co., Ltd.), SEPal-70 (manufactured by Arteo Co., Ltd.) and the like. These α-alumina may be used alone or in combination of two or more. These α-alumina have high electrical insulation resistance and are suitable as the material for the electrode of the present embodiment.

絶縁性無機粒子を用いることで、電気化学素子の内部短絡を抑制し、電気化学素子の安全性を向上させることができる。また、絶縁性無機粒子の表面は、イオン伝導性を有することから、混合層13のイオン伝導性を向上させることができる。これにより、電気化学素子の出力が向上する。 By using the insulating inorganic particles, it is possible to suppress an internal short circuit of the electrochemical element and improve the safety of the electrochemical element. Further, since the surface of the insulating inorganic particles has ionic conductivity, the ionic conductivity of the mixed layer 13 can be improved. This improves the output of the electrochemical device.

絶縁性無機粒子の平均粒子径は、0.1〜5μmであることが好ましく、0.1〜3μmであることがより好ましい。これにより、絶縁性無機粒子の表面積が増大し、絶縁性無機粒子の使用量が少ない場合であっても、混合層13のイオン伝導性を向上させることができる。 The average particle size of the insulating inorganic particles is preferably 0.1 to 5 μm, more preferably 0.1 to 3 μm. As a result, the surface area of the insulating inorganic particles is increased, and the ionic conductivity of the mixed layer 13 can be improved even when the amount of the insulating inorganic particles used is small.

なお、絶縁性無機粒子の平均粒子径は、レーザ回折法により測定することができる。 The average particle size of the insulating inorganic particles can be measured by a laser diffraction method.

混合層13は、エチレン性不飽和化合物と絶縁性無機粒子を含む液体組成物を熱硬化あるいは光硬化させることにより生成するイオン伝導性樹脂で絶縁性無機粒子を結着させることにより、形成することができる。これにより、混合層13の剥離強度が向上する。 The mixed layer 13 is formed by binding insulating inorganic particles with an ionic conductive resin produced by thermosetting or photocuring a liquid composition containing an ethylenically unsaturated compound and insulating inorganic particles. Can be done. As a result, the peel strength of the mixed layer 13 is improved.

液体組成物中の絶縁性無機粒子に対するエチレン性不飽和化合物の質量比は、0.5〜50%であることが好ましく、0.5〜20%であることがより好ましい。混合層13中の絶縁性無機粒子に対するエチレン性不飽和化合物の質量比が0.5%以上であると、混合層13の剥離強度が向上し、20%以下であると、電気化学素子の出力が向上する。 The mass ratio of the ethylenically unsaturated compound to the insulating inorganic particles in the liquid composition is preferably 0.5 to 50%, more preferably 0.5 to 20%. When the mass ratio of the ethylenically unsaturated compound to the insulating inorganic particles in the mixed layer 13 is 0.5% or more, the peel strength of the mixed layer 13 is improved, and when it is 20% or less, the output of the electrochemical element is obtained. Is improved.

<<<エチレン性不飽和化合物>>>
エチレン性不飽和化合物としては、1個以上のエチレン性不飽和結合を有する単量体(モノマー)、オリゴマー等が挙げられる。
<<< Ethylene unsaturated compound >>>
Examples of the ethylenically unsaturated compound include a monomer having one or more ethylenically unsaturated bonds, an oligomer and the like.

ここで、エチレン性不飽和結合は、ラジカル重合性官能基であるため、エチレン性不飽和化合物が有するラジカル重合性官能基以外の基は、通常、イオン伝導性樹脂も有する。 Here, since the ethylenically unsaturated bond is a radically polymerizable functional group, the group other than the radically polymerizable functional group of the ethylenically unsaturated compound usually also has an ionic conductive resin.

エチレン性不飽和化合物は、一般式(I) Ethylene unsaturated compounds are represented by the general formula (I).

Figure 2021136232
(式中、Xは、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又はアルコキシ基であり、Rは、ハロゲン原子を含む基、リン酸エステル結合を含む基、ホスホン酸基を含む基、−CO−基を含む基、−COO−基を含む基、−CON−基を含む基又は−S−基を含む基である。)
で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2021136232
(In the formula, X is an alkyl group, a halogen atom, a cyano group, a nitro group or an alkoxy group, and R is a group containing a halogen atom, a group containing a phosphate ester bond, a group containing a phosphonic acid group, -CO. A group containing a-group, a group containing a -COO- group, a group containing a -CON- group, or a group containing a -S- group.)
It is preferably a compound represented by.

Xにおけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group in X include a methyl group and an ethyl group.

Xにおけるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。 Examples of the alkoxy group in X include a methoxy group and an ethoxy group.

ラジカル重合性官能基は、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有することが好ましい。 The radically polymerizable functional group preferably has an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group.

エチレン性不飽和化合物は、混合層13のリチウムイオン伝導性を向上させる観点から、ハロゲン原子を有することが好ましい。また、エチレン性不飽和化合物は、混合層13に含まれる絶縁性無機粒子との密着性の観点から、カルボキシル基又はホスホン酸基を有するモノマー、リン酸エステルモノマー、ラジカル重合性オリゴマーであることが好ましい。 The ethylenically unsaturated compound preferably has a halogen atom from the viewpoint of improving the lithium ion conductivity of the mixed layer 13. Further, the ethylenically unsaturated compound may be a monomer having a carboxyl group or a phosphonic acid group, a phosphoric acid ester monomer, or a radically polymerizable oligomer from the viewpoint of adhesion to the insulating inorganic particles contained in the mixed layer 13. preferable.

フッ素原子を有するエチレン性不飽和化合物としては、例えば、ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、オクタフルオロペンチルアクリレート、2−パーフルオロオクチルエチルアクリレート、2−パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、2−パーフルオロイソノニルエチルアクリレート等が挙げられる。 Examples of the ethylenically unsaturated compound having a fluorine atom include heptadecafluorodecyl acrylate, octafluoropentyl acrylate, 2-perfluorooctyl ethyl acrylate, 2-perfluorooctyl ethyl methacrylate, and 2-perfluoroisononyl ethyl acrylate. Can be mentioned.

カルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物としては、例えば、化学式 Examples of the ethylenically unsaturated compound having a carboxyl group include a chemical formula.

Figure 2021136232
で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021136232
Examples thereof include compounds represented by.

ホスホン酸基を有するエチレン性不飽和化合物としては、例えば、化学式 Examples of the ethylenically unsaturated compound having a phosphonic acid group include a chemical formula.

Figure 2021136232
で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021136232
Examples thereof include compounds represented by.

リン酸エステルモノマーとしては、例えば、化学式 As the phosphoric acid ester monomer, for example, a chemical formula

Figure 2021136232
で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021136232
Examples thereof include compounds represented by.

ラジカル重合性オリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート系オリゴマー、ウレタンアクリレート系オリゴマー、ポリエステルアクリレート系オリゴマー等が挙げられる。 Examples of the radically polymerizable oligomer include epoxy acrylate-based oligomers, urethane acrylate-based oligomers, polyester acrylate-based oligomers, and the like.

エチレン性不飽和化合物は、一般式(II) Ethylene unsaturated compounds are represented by the general formula (II).

Figure 2021136232
(式中、Xは、水素原子又はメチル基であり、nは、1〜24である。)
で表される基を有することが特に好ましい。
Figure 2021136232
(In the formula, X 2 is a hydrogen atom or a methyl group, and n is 1 to 24.)
It is particularly preferable to have a group represented by.

ここで、Xが水素原子であると、イオン伝導性樹脂として、オキシエチレン基を有する樹脂が生成する。 Here, when X 2 is a hydrogen atom, a resin having an oxyethylene group is produced as an ionic conductive resin.

一般式(II)で表される基を有するエチレン性不飽和化合物としては、例えば、重合性官能基数が1である1官能ラジカル重合性化合物、重合性官能基数が2である2官能ラジカル重合性化合物、重合性官能基数が3以上である3官能以上のラジカル重合性化合物等が挙げられる。 Examples of the ethylenically unsaturated compound having a group represented by the general formula (II) include a monofunctional radical polymerizable compound having 1 polymerizable functional group and a bifunctional radical polymerizable compound having 2 polymerizable functional groups. Examples thereof include compounds, radically polymerizable compounds having three or more functional groups and three or more polymerizable functional groups.

1官能ラジカル重合性化合物としては、例えば、メトキシポリエチレングリコールモノアクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、化学式 Examples of the monofunctional radically polymerizable compound include methoxypolyethylene glycol monoacrylate, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate, and chemical formula.

Figure 2021136232
で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2021136232
Examples thereof include compounds represented by.

2官能ラジカル重合性化合物としては、例えば、ポリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジオキサングリコールジアクリレート、化学式 Examples of the bifunctional radically polymerizable compound include polyethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, dioxane glycol diacrylate, and chemical formula.

Figure 2021136232
で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2021136232
Examples thereof include compounds represented by.

3官能以上のラジカル重合性化合物としては、例えば、エトキシ化グリセリントリアクリレート、プロポキシ化グリセリントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールポリアクリレート、エトキシ化ジペンタエリスリトールポリアクリレート、プロポキシ化ジペンタエリスリトールポリアクリレート、エトキシ化ポリグリセリンアクリレート、デンドリックポリマーアクリレート、化学式 Examples of the trifunctional or higher functional radical polymerizable compound include glycerin triacrylate ethoxylated, glycerin triacrylate propoxylated, trimethylol propanetriacrylate, trimethylol ethoxylated propanetriacrylate, propoxylated trimethylol propanetriacrylate, and pentaerythritol tetra. Acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate, propoxylated pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol polyacrylate, ethoxylated dipentaerythritol polyacrylate, propoxylated dipentaerythritol polyacrylate, ethoxylated polyglycerin acrylate, dendric polymer acrylate, chemical formula

Figure 2021136232
で表される化合物、例えば、化学式
Figure 2021136232
Compound represented by, for example, chemical formula

Figure 2021136232
で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2021136232
Examples thereof include compounds represented by.

なお、エチレン性不飽和化合物は、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。 The ethylenically unsaturated compound may be used alone or in combination of two or more.

<<リチウム塩>>
混合層13は、リチウム塩をさらに含むことが好ましい。これにより、混合層13のイオン伝導性が向上する。
<< Lithium salt >>
The mixed layer 13 preferably further contains a lithium salt. This improves the ionic conductivity of the mixed layer 13.

リチウム塩としては、例えば、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、六弗化砒素リチウム (LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CSO)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)等が挙げられる。これらのリチウム塩は、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。これらの中でも、潮解性が低い観点から、LiTFSI、LiFSIが特に好ましい。 Examples of the lithium salt include lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), and chloride. Lithium (LiCl), Lithium borofluoride (LiBF 4 ), Lithium hexafluorophosphate (LiAsF 6 ), Lithium trifluoromethsulfonate (LiCF 3 SO 3 ), Lithimbistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2 F)) Examples thereof include 5 SO 2 ) 2 ) and lithium bispherfluoroethyl sulfonylimide (LiN (CF 2 F 5 SO 2 ) 2). These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. Among these, LiTFSI and LiFSI are particularly preferable from the viewpoint of low deliquescent property.

リチウム塩を含む混合層13を形成する際には、混合層13のイオン伝導性の観点から、エチレン性不飽和化合物と、絶縁性無機粒子と、リチウム塩と、希釈溶剤を含む液体組成物を用いることが好ましい。 When forming the mixed layer 13 containing a lithium salt, from the viewpoint of ionic conductivity of the mixed layer 13, a liquid composition containing an ethylenically unsaturated compound, insulating inorganic particles, a lithium salt, and a diluting solvent is used. It is preferable to use it.

<<希釈溶剤>>
希釈溶剤としては、エチレン性不飽和化合物の粘度を低下させることが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピルエーテル等のエーテル系溶剤;ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、セロソルブアセテート等のセロソルブ系溶剤等が挙げられる。これらの希釈溶剤は、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。これらの中でも、リチウム塩を室温で溶解させる観点から、鎖状カーボネート、環状カーボネート等のカーボネート系有機溶剤が好ましい。
<< Diluting solvent >>
The diluting solvent is not particularly limited as long as it can reduce the viscosity of the ethylenically unsaturated compound, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol can be selected. Solvents; Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone; Estel solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; Ether solvents such as tetrahydrofuran, dioxane and propyl ether; Halogen-based solvents; aromatic solvents such as benzene, toluene, and xylene; cellosolve-based solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and cellosolve acetate can be mentioned. These diluting solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these, carbonate-based organic solvents such as chain carbonate and cyclic carbonate are preferable from the viewpoint of dissolving the lithium salt at room temperature.

鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(EMC)、メチルプロピオネート(MP)等が挙げられる。 Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP) and the like.

環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)等が挙げられる。 Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC) and the like.

なお、環状カーボネートとしての、エチレンカーボネート(EC)と、鎖状カーボネートとしての、ジメチルカーボネート(DMC)を組み合わせて用いる場合には、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合割合は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 When ethylene carbonate (EC) as a cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) as a chain carbonate are used in combination, the mixing ratio of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) is particularly high. There is no limitation, and it can be appropriately selected according to the purpose.

<<混合層の形成方法>>
混合層13の形成方法としては、例えば、イオン伝導性樹脂の前駆体(エチレン性不飽和化合物)と、絶縁性無機粒子を含む液体組成物を、負極合材層12上に塗布した後、液体組成物を熱硬化あるいは光硬化させる方法等が挙げられる。
<< Method of forming mixed layer >>
As a method for forming the mixed layer 13, for example, a liquid composition containing a precursor of an ionic conductive resin (ethylene unsaturated compound) and insulating inorganic particles is applied onto the negative electrode mixture layer 12, and then a liquid is formed. Examples thereof include a method of heat-curing or photo-curing the composition.

液体組成物の塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ダイ塗工法、コンマ塗工法、グラビア塗工法、スクリーン印刷法、乾式プレス塗布法、ディスペンサ法、液体吐出法等が挙げられる。これらの中でも、液体吐出法が好ましい。 The method for applying the liquid composition is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a die coating method, a comma coating method, a gravure coating method, a screen printing method, a dry press coating method, or a dispenser. Examples include the method and the liquid discharge method. Among these, the liquid discharge method is preferable.

液体組成物は、必要に応じて、分散剤、増粘剤等をさらに含んでいてもよい。 The liquid composition may further contain a dispersant, a thickener and the like, if necessary.

分散剤の市販品としては、例えば、メガファック(登録商標)F444(DIC社製)、マリアリム(登録商標)HKM−150A、SC−0708A(以上、日油社製)、ディスパーBYK103(ビッグケミー社製)等が挙げられる。 Commercially available dispersants include, for example, Megafuck (registered trademark) F444 (manufactured by DIC), Marialim (registered trademark) HKM-150A, SC-0708A (all manufactured by NOF Corporation), and Disper BYK103 (manufactured by NOF CORPORATION). ) Etc. can be mentioned.

増粘剤としては、例えば、プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。 Examples of the thickener include propylene glycol, carboxymethyl cellulose and the like.

液体組成物を硬化させる方法としては、例えば、真空乾燥機中で液体組成物を加熱する方法等が挙げられる。 Examples of the method of curing the liquid composition include a method of heating the liquid composition in a vacuum dryer.

液体組成物は、貯蔵中に、光、熱、空気等により、イオン伝導性樹脂の前駆体が重合して硬化することを防ぐために、重合禁止剤をさらに含んでいてもよい。 The liquid composition may further contain a polymerization inhibitor in order to prevent the precursor of the ionic conductive resin from being polymerized and cured by light, heat, air or the like during storage.

液体組成物を硬化させる際に、100℃以上の温度まで昇温することが好ましい。これにより、脱水工程も兼ねることができる。また、重合禁止剤も系外に排出されるか、熱分解するため、イオン伝導性樹脂の前駆体の熱重合が促進される。 When the liquid composition is cured, it is preferable to raise the temperature to 100 ° C. or higher. As a result, it can also serve as a dehydration step. In addition, the polymerization inhibitor is also discharged to the outside of the system or thermally decomposed, so that the thermal polymerization of the precursor of the ionic conductive resin is promoted.

液体組成物を硬化させる際に、液体組成物を乾燥させる観点から、60〜150℃まで昇温することが好ましく、減圧下で、60〜150℃まで昇温することがより好ましい。 When the liquid composition is cured, the temperature is preferably raised to 60 to 150 ° C., and more preferably 60 to 150 ° C. under reduced pressure, from the viewpoint of drying the liquid composition.

液体組成物が硬化する際に、エチレン性不飽和化合物がラジカル重合することにより、イオン伝導性樹脂が生成するが、硬化過程は、赤外線吸収スペクトルのエチレン性不飽和結合由来の吸収ピークを用いて、解析することができる。例えば、A領域(1640〜1620cm−1)のC=C伸縮振動バンド、B領域(1430〜1400cm−1)のCH面内対象変角振動バンド、C領域(820〜800cm−1)のCH面外変角振動バンドの減衰から、重合の進行度合いや、エチレン性不飽和化合物の残渣の有無を確認することができる。硬化前の液体組成物の赤外線吸収スペクトルは、A領域、B領域、C領域に、エチレン性不飽和化合物由来の吸収ピークが存在する。重合の進行に伴い、エチレン性不飽和化合物由来の吸収ピークが減少する。そして、エチレン性不飽和化合物が全てイオン伝導性樹脂に転化すると、エチレン性不飽和化合物由来の吸収ピークが消失する。 When the liquid composition is cured, the ethylenically unsaturated compound is radically polymerized to produce an ionic conductive resin, but the curing process uses the absorption peak derived from the ethylenically unsaturated bond in the infrared absorption spectrum. , Can be analyzed. For example, CH surfaces of C = C stretching vibration band, CH plane target bending vibration band B region (1430~1400cm -1) of the A region (1640~1620cm -1), C region (820~800cm -1) From the attenuation of the externally variable angular vibration band, it is possible to confirm the degree of polymerization progress and the presence or absence of a residue of the ethylenically unsaturated compound. In the infrared absorption spectrum of the liquid composition before curing, absorption peaks derived from ethylenically unsaturated compounds are present in the A region, B region, and C region. As the polymerization progresses, the absorption peak derived from the ethylenically unsaturated compound decreases. Then, when all the ethylenically unsaturated compounds are converted into the ionic conductive resin, the absorption peak derived from the ethylenically unsaturated compounds disappears.

液体組成物を硬化させる際に、液体組成物に重合開始剤を添加して、外部からエネルギーを付与してもよい。 When the liquid composition is cured, a polymerization initiator may be added to the liquid composition to apply energy from the outside.

外部エネルギーとしては、例えば、熱、光、放射線等が挙げられる。 Examples of the external energy include heat, light, radiation and the like.

液体組成物を加熱する方法としては、例えば、空気、窒素等の不活性気体の熱風、各種熱媒体、赤外線、電磁波を用いて、液体組成物が吐出された側、あるいは、負極基体11の側から、加熱する方法等が挙げられる。 As a method for heating the liquid composition, for example, hot air of an inert gas such as air or nitrogen, various heat media, infrared rays, or electromagnetic waves are used to discharge the liquid composition, or the side of the negative electrode substrate 11. Therefore, a method of heating and the like can be mentioned.

液体組成物に光を照射する方法としては、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等の紫外線照射光源を用いて、紫外線を照射する方法、可視光光源を用いて、可視光を照射する方法等が挙げられる。 Examples of the method of irradiating the liquid composition with light include a method of irradiating ultraviolet rays using an ultraviolet irradiation light source such as a high-pressure mercury lamp and a metal halide lamp, and a method of irradiating visible light using a visible light light source.

紫外線の照射光量は、5〜15,000mW/cmであることが好ましい。 The amount of ultraviolet light irradiated is preferably 5 to 15,000 mW / cm 2.

<<重合禁止剤>>
重合禁止剤としては、例えば、テトラブチルヒドロキノン、4−テトラウチルピカテコール、ジブチルヒドロキシトルエン、1,1−ジフェニル−2−ピクリルヒドロラジカル、ヒドロキノン、フェノチアジン等が挙げられる。これらの中でも、昇華性を有することから、1,4−ベンゾキノン、ヒドロキノン、メトシキハイドロキノンが特に好ましい。
<< Polymerization inhibitor >>
Examples of the polymerization inhibitor include tetrabutylhydroquinone, 4-tetrautylpicatechol, dibutylhydroxytoluene, 1,1-diphenyl-2-picrylhydroradical, hydroquinone, phenothiazine and the like. Among these, 1,4-benzoquinone, hydroquinone, and metoshiki hydroquinone are particularly preferable because they have sublimation properties.

エチレン性不飽和化合物に対する重合禁止剤の質量比は、通常、1〜5000ppmであり、5〜5000ppmであることが好ましく、10〜500ppmであることがより好ましい。 The mass ratio of the polymerization inhibitor to the ethylenically unsaturated compound is usually 1 to 5000 ppm, preferably 5 to 5000 ppm, and more preferably 10 to 500 ppm.

<<重合開始剤>>
重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤等が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。
<< Polymerization Initiator >>
Examples of the polymerization initiator include a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator. These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.

熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(パーオキシベンゾイル)ヘキシン−3、ジ−t−ブチルベルオキサイド、t−ブチルヒドロベルオキサイド、クメンヒドロベルオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等の過酸化物系開始剤;アゾビスイソブチルニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩、4,4'−アゾビス−4−シアノ吉草酸等のアゾ系開始剤等が挙げられる。 The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, etc. t-butylcumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (peroxybenzoyl) hexin-3, di-t-butylbeloxide, t-butylhydrobeloxide, cumenehydrobeloxide, lauroyl peroxide Peroxide-based initiators such as azobisisobutylnitrile, azobiscyclohexanecarbonitrile, methyl azobisisobutyrate, azobisisobutylamidine hydrochloride, azo-based initiators such as 4,4'-azobis-4-cyanovaleric acid, etc. Can be mentioned.

光重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルフォリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム等のアセトフェノン系又はケタール系光重合開始剤;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインエーテル系光重合開始剤;ベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイルビフェニル、4−ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、1,4−ベンゾイルベンゼン等のベンゾフェノン系光重合開始剤;2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤等が挙げられる。 The photopolymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy -Cyclohexyl-phenyl-ketone, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butanone-1, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-methyl-2-morpholino (4-methylthiophenyl) propan-1-one, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- ( Acetphenone-based or ketal-based photopolymerization initiators such as o-ethoxycarbonyl) oxime; benzophenone-based photopolymerization initiators such as benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether; benzophenone, 4-hydroxy Benzophenone-based photopolymerization initiators such as benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 2-benzoylnaphthalene, 4-benzoylbiphenyl, 4-benzoylphenyl ether, acrylicized benzophenone, 1,4-benzoylbenzene; 2-isopropylthioxanthone, 2 Examples thereof include thioxanthone-based photopolymerization initiators such as −chlorothioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, and 2,4-dichlorothioxanthone.

上記以外の光重合開始剤としては、例えば、エチルアントラキノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、9,10−フェナントレン、アクリジン系化合物、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物、等が挙げられる。 Examples of photopolymerization initiators other than the above include ethylanthraquinone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoylphenylethoxyphosphine oxide, and bis (2,4,6-trimethylbenzoyl). ) Phenylphosphine oxide, bis (2,4-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, methylphenylglioxyester, 9,10-phenanthrene, aclysine compounds, triazine compounds, imidazole compounds, And so on.

なお、光重合開始剤と光重合促進剤を併用してもよい。 A photopolymerization initiator and a photopolymerization accelerator may be used in combination.

光重合促進剤としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2−ジメチルアミノ)エチル、4,4'−ジメチルアミノベンゾフェノン等が挙げられる。 Examples of the photopolymerization accelerator include triethanolamine, methyldiethanolamine, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl benzoate (2-dimethylamino), and 4,4'-dimethylaminobenzophenone. And so on.

エチレン性不飽和化合物に対する重合開始剤の質量比は、0.5〜40%であることが好ましく、1〜20%であることがより好ましい。 The mass ratio of the polymerization initiator to the ethylenically unsaturated compound is preferably 0.5 to 40%, more preferably 1 to 20%.

<電極素子>
図5は、本実施形態の電極素子の一例を示す。
<Electrode element>
FIG. 5 shows an example of the electrode element of this embodiment.

電極素子40は、負極17と正極27が、セパレータ30を介して、互いに絶縁された状態で積層されている。ここで、正極27は、負極17の両側に形成されている。また、負極基体11には、引き出し線41が接続されており、正極基体21には、引き出し線42が接続されている。 In the electrode element 40, the negative electrode 17 and the positive electrode 27 are laminated in a state of being insulated from each other via the separator 30. Here, the positive electrode 27 is formed on both sides of the negative electrode 17. Further, a lead wire 41 is connected to the negative electrode base 11, and a lead wire 42 is connected to the positive electrode base 21.

負極17は、負極基体11の両面に、負極合材層12と、混合層13が順次形成されている以外は、負極10と同様である。 The negative electrode 17 is the same as the negative electrode 10 except that the negative electrode mixture layer 12 and the mixed layer 13 are sequentially formed on both surfaces of the negative electrode substrate 11.

正極27は、正極基体21の両面に、正極合材層22が形成されている以外は、正極20と同様である。 The positive electrode 27 is the same as the positive electrode 20 except that the positive electrode mixture layers 22 are formed on both sides of the positive electrode substrate 21.

なお、電極素子40における、負極17と正極27の積層数は、特に限定されない。 The number of layers of the negative electrode 17 and the positive electrode 27 in the electrode element 40 is not particularly limited.

また、負極17の個数と正極27の個数は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。 Further, the number of negative electrodes 17 and the number of positive electrodes 27 may be the same or different.

<電気化学素子>
図6は、本実施形態の電気化学素子の一例を示す。図6に示す電気化学素子1は、上述の電極(負極10及び正極20)を有する。具体的には、電気化学素子1は、図5に示す電極素子40を備える。
<Electrochemical element>
FIG. 6 shows an example of the electrochemical device of the present embodiment. The electrochemical element 1 shown in FIG. 6 has the above-mentioned electrodes (negative electrode 10 and positive electrode 20). Specifically, the electrochemical element 1 includes the electrode element 40 shown in FIG.

電気化学素子1は、電極素子40に、電解質水溶液又は非水電解質で構成される電解質層51が形成されており、外装52により封止されている。電気化学素子1において、引き出し線41及び42は、外装52の外部に引き出されている。 In the electrochemical element 1, an electrolyte layer 51 composed of an aqueous electrolyte solution or a non-aqueous electrolyte is formed on the electrode element 40, and is sealed by an exterior 52. In the electrochemical element 1, the lead wires 41 and 42 are led out to the outside of the exterior 52.

電気化学素子1は、必要に応じて、その他の部材を有してもよい。 The electrochemical element 1 may have other members, if necessary.

電気化学素子1としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、非水系二次電池、非水系キャパシタ等の蓄電素子等が挙げられる。 The electrochemical element 1 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a non-aqueous secondary battery, a non-aqueous capacitor and other storage elements.

電気化学素子1の形状としては、特に制限はなく、例えば、ラミネートタイプ、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダタイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダタイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。 The shape of the electrochemical element 1 is not particularly limited, and for example, a laminated type, a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spirally formed, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a pellet electrode and a separator are used. Examples include stacked coin types.

電気化学素子1としては、例えば、水系蓄電素子、非水系蓄電素子等が挙げられる。 Examples of the electrochemical element 1 include an aqueous power storage element, a non-aqueous power storage element, and the like.

<セパレータ>
セパレータ30は、負極17と正極27の短絡を防ぐために、必要に応じて、負極17と正極27との間に設けられている。
<Separator>
The separator 30 is provided between the negative electrode 17 and the positive electrode 27, if necessary, in order to prevent a short circuit between the negative electrode 17 and the positive electrode 27.

セパレータ30は、イオン透過性を有し、電子伝導性を有さない。 The separator 30 has ion permeability and no electron conductivity.

セパレータ30の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The material, shape, size, and structure of the separator 30 are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

セパレータ30としては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトフロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、ポリエチレン系微多孔膜、ポリプロピレン系微多孔膜等が挙げられる。 Examples of the separator 30 include paper such as kraft paper, vinylon mixed paper, synthetic pulp mixed paper, polyolefin non-woven fabric such as cellophane, polyethylene graft film, polypropylene melt flow non-woven fabric, polyamide non-woven fabric, glass fiber non-woven fabric, and polyethylene-based microporous film. Examples thereof include polypropylene-based microporous membranes.

セパレータ30の気孔率は、非水電解液を保持する観点から、50%以上であることが好ましい。 The porosity of the separator 30 is preferably 50% or more from the viewpoint of retaining the non-aqueous electrolytic solution.

セパレータ30の平均厚さは、3〜50μmであることが好ましく、5〜30μmであることがより好ましい。 The average thickness of the separator 30 is preferably 3 to 50 μm, more preferably 5 to 30 μm.

セパレータ30の形状としては、例えば、シート状等が挙げられる。 Examples of the shape of the separator 30 include a sheet shape and the like.

セパレータ30の大きさは、電気化学素子1に適用することが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The size of the separator 30 is not particularly limited as long as it can be applied to the electrochemical element 1, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

セパレータ30は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。 The separator 30 may have a single-layer structure or a laminated structure.

なお、非水電解質として、固体電解質を使用する場合は、セパレータ30を省略することができる。 When a solid electrolyte is used as the non-aqueous electrolyte, the separator 30 can be omitted.

<電解質水溶液>
電解質水溶液を構成する電解質塩としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、酒石酸亜鉛、過塩化亜鉛等が挙げられる。
<Electrolyte aqueous solution>
Examples of the electrolyte salt constituting the electrolyte aqueous solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium chloride, potassium chloride, ammonium chloride, zinc chloride, zinc acetate, zinc bromide, zinc iodide, zinc tartrate, zinc perchloride and the like. Be done.

<非水電解質>
非水電解質としては、固体電解質又は非水電解液を使用することができる。
<Non-aqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte or a non-aqueous electrolyte solution can be used.

ここで、非水電解液とは、電解質塩が非水溶剤に溶解している電解液である。 Here, the non-aqueous electrolytic solution is an electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent.

<非水溶剤>
非水溶剤としては、特に制限はなく、例えば、非プロトン性有機溶剤を用いることが好ましい。
<Non-aqueous solvent>
The non-aqueous solvent is not particularly limited, and for example, an aprotic organic solvent is preferably used.

非プロトン性有機溶剤としては、鎖状カーボネート、環状カーボネート等のカーボネート系有機溶剤を用いることができる。 As the aprotic organic solvent, a carbonate-based organic solvent such as a chain carbonate or a cyclic carbonate can be used.

鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(EMC)等が挙げられる。 Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (EMC) and the like.

環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)等が挙げられる。 Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC) and the like.

なお、カーボネート系有機溶剤以外の非水溶剤としては、例えば、環状エステル、鎖状エステル等のエステル系有機溶剤、環状エーテル、鎖状エーテル等のエーテル系有機溶剤等を用いることができる。 As the non-aqueous solvent other than the carbonate-based organic solvent, for example, an ester-based organic solvent such as a cyclic ester or a chain ester, an ether-based organic solvent such as a cyclic ether or a chain ether, or the like can be used.

環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン(γBL)、2−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。 Examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone (γBL), 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone and the like.

鎖状エステルとしては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル(例えば、酢酸メチル(MA)、酢酸エチル)、ギ酸アルキルエステル(例えば、ギ酸メチル(MF)、ギ酸エチル)等が挙げられる。 Examples of the chain ester include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, acetate alkyl ester (for example, methyl acetate (MA) and ethyl acetate), formic acid alkyl ester (for example, methyl formate (MF) and ethyl formate) and the like. Can be mentioned.

環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキソラン等が挙げられる。 Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, alkyl tetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane and the like.

鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジメトシキエタン(DME)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル等が挙げられる。 Examples of the chain ether include 1,2-dimethosicietan (DME), diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, tetraethylene glycol dialkyl ether and the like.

<電解質塩>
電解質塩としては、リチウム塩を用いることができる。
<Electrolyte salt>
As the electrolyte salt, a lithium salt can be used.

リチウム塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、六弗化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CSO)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)等が挙げられる。これらのリチウム塩は、単独で使用してもよく、また二種以上を併用してもよい。これらの中でも、炭素電極中へのアニオンの吸蔵量の大きさの観点から、LiPFが特に好ましい。 The lithium salt is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), and phosphite. Lithium chloride (LiBF 4 ), Lithium hexafluorophosphate (LiAsF 6 ), Lithium trifluoromethsulfonate (LiCF 3 SO 3 ), Lithimbistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), Examples thereof include lithium bispherfluoroethylsulfonylimide (LiN (CF 2 F 5 SO 2 ) 2). These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. Among these, LiPF 6 is particularly preferable from the viewpoint of the large amount of anions occluded into the carbon electrode.

非水電解液中の電解質塩の濃度は、0.7〜4mol/Lであることが好ましく、1.0〜3mol/Lであることがより好ましく、1.0〜2.5mol/Lであることがさらに好ましい。 The concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte solution is preferably 0.7 to 4 mol / L, more preferably 1.0 to 3 mol / L, and 1.0 to 2.5 mol / L. Is even more preferable.

<電気化学素子の用途>
電気化学素子の用途としては、特に制限はなく、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドホンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ等が挙げられる。
<Use of electrochemical devices>
The use of the electrochemical element is not particularly limited, and for example, a laptop computer, a pen input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a mobile phone, a mobile fax, a mobile copy, a mobile printer, a headphone stereo, a video movie, an LCD TV, etc. Handy cleaners, portable CDs, mini disks, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, watches, strobes, cameras, etc.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。なお、「部」及び「%」は、特に断らない限り、質量基準である。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the examples. Unless otherwise specified, "parts" and "%" are based on mass.

<エチレン性不飽和単量体(モノマー液の調製)>
表1に示すエチレン性不飽和結合を有する4種のモノマー(化合物1〜4)のそれぞれに重合禁止剤として、メトキシハイドロキノン100ppm量を溶解させた。なお、これらのエチレン性不飽和結合を有するモノマーは、いずれもオキシエチレン基を有する。また、これらのモノマーは、重合してオキシエチレン基を有する樹脂を構成することができる。
<Ethylene unsaturated monomer (preparation of monomer solution)>
As a polymerization inhibitor, 100 ppm of methoxyhydroquinone was dissolved in each of the four types of monomers (Compounds 1 to 4) having an ethylenically unsaturated bond shown in Table 1. All of these monomers having an ethylenically unsaturated bond have an oxyethylene group. In addition, these monomers can be polymerized to form a resin having an oxyethylene group.

Figure 2021136232
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次に、表1に記載の化合物1〜4をそれぞれ表2に示す秤量値で混合し、モノマー液(モノマー液1〜4)を調製した。 Next, the compounds 1 to 4 shown in Table 1 were mixed at the weighing values shown in Table 2 to prepare a monomer liquid (monomer liquids 1 to 4).

Figure 2021136232
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<混合液の調製>
[混合液1]
表3に示すように、ジメチルカーボネート(DMC):エチレンカーボネート(EC)=2:1の混合溶液に、Li塩としてリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)を30wt%溶解させた溶液(以下ω液という)を調合した。表4、表5に示す配合量で表2に示すモノマー液(モノマー液1〜4)とω液を混合することで、混合液1を調製した。
<Preparation of mixed solution>
[Mixed solution 1]
As shown in Table 3, a solution in which 30 wt% of lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI) as a Li salt is dissolved in a mixed solution of dimethyl carbonate (DMC): ethylene carbonate (EC) = 2: 1 (hereinafter, ω). Liquid) was prepared. The mixed liquid 1 was prepared by mixing the monomer liquids (monomer liquids 1 to 4) and the ω liquid shown in Table 2 with the blending amounts shown in Tables 4 and 5.

Figure 2021136232
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[混合液2]
ジメチルカーボネート(DMC):エチレンカーボネート(EC)=2:1の混合溶液にLi塩を用いない溶液(以下α液という)を調合した。表6、表7に示す配合量で表2に示すモノマー液(モノマー液1〜4)にα液を混合することで、混合液2を調製した。
[Mixed solution 2]
A solution without using a Li salt (hereinafter referred to as α solution) was prepared in a mixed solution of dimethyl carbonate (DMC): ethylene carbonate (EC) = 2: 1. The mixed liquid 2 was prepared by mixing the α liquid with the monomer liquids (monomer liquids 1 to 4) shown in Table 2 in the blending amounts shown in Tables 6 and 7.

Figure 2021136232
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Figure 2021136232
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[ピール強度]
粘着・皮膜剥離解析装置(協和界面科学社製、VPA(Versatile Peel Analyzer))でピール強度(JIS Z 0237:2009に準拠)を測定し、基材に対する混合層の密着性を以下の基準で評価した。
A:ピール強度が30N/m以上(密着性は良好である)
B:ピール強度が1N/m以上30N/m未満(密着性は実使用上で許容できる)
C:ピール強度が1N/m未満(密着性は不良)
[Peel strength]
Peel strength (based on JIS Z 0237: 2009) is measured with an adhesive / film peeling analyzer (VPA (Versail Peel Analyzer) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), and the adhesion of the mixed layer to the substrate is evaluated according to the following criteria. bottom.
A: Peel strength is 30 N / m or more (adhesion is good)
B: Peel strength is 1 N / m or more and less than 30 N / m (adhesion is acceptable in actual use)
C: Peel strength is less than 1 N / m (adhesion is poor)

[実施例1]
混合液1を100g秤量し、重合開始剤としてAIBN(東京化成社製、2,2'−アゾジイソブチロニトリル)を3.0g溶解させた。
[Example 1]
100 g of the mixed solution 1 was weighed, and 3.0 g of AIBN (2,2'-azobisisobutyronitrile manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) was dissolved as a polymerization initiator.

次にアルミナ微粒子としてCT3000(アルマティス社製)100gとマリアリム(登録商標)SC−0708A(日油社製、)5g、溶媒としてメチルエチルケトン140gを混合し、ホモジナイザーGsmasher(リックス社製)で分散させ、アルミナ粒子CT3000の固形分濃度が40wt%の分散液を調製した。 Next, 100 g of CT3000 (manufactured by Armatis) and 5 g of Marialim (registered trademark) SC-0708A (manufactured by NOF) as alumina fine particles and 140 g of methyl ethyl ketone as a solvent were mixed and dispersed with a homogenizer Gsmasher (manufactured by Rix). A dispersion having a solid content concentration of 40 wt% of the alumina particles CT3000 was prepared.

このアルミナ分散液100gに、重合開始剤を溶解した混合液1を4g加えマグネットスターラーで攪拌させた。このアルミナが分散した混合液1をドクターブレードフィルムアプリケーター(塗布幅50mm、ギャップ75umオールグッド社製)を用いアルミ箔基材上にコーティングさせた。この基材を減圧乾燥機に入れ、80℃で6時間乾燥させた後、続けて120℃で6時間乾燥させた。これを室温に冷却し、基材上に混合層が形成された試験体を得た。得られた試験体について、混合層の密着性を評価した。評価結果を表8に示す。 To 100 g of this alumina dispersion, 4 g of a mixture 1 in which a polymerization initiator was dissolved was added, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer. The mixed solution 1 in which this alumina was dispersed was coated on an aluminum foil base material using a doctor blade film applicator (coating width 50 mm, gap 75 um manufactured by Allgood Co., Ltd.). This substrate was placed in a vacuum drier and dried at 80 ° C. for 6 hours, followed by drying at 120 ° C. for 6 hours. This was cooled to room temperature to obtain a test piece in which a mixed layer was formed on a substrate. The adhesion of the mixed layer was evaluated for the obtained test piece. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例2]
重合開始剤を溶解した混合液1の添加量を2gにした以外は、実施例1と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Example 2]
A test body was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the amount of the mixed solution 1 in which the polymerization initiator was dissolved was 2 g. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例3]
混合液1の代わりに混合液2を用いた以外は、実施例1と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Example 3]
A test piece was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the mixed solution 2 was used instead of the mixed solution 1. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例4〜6]
アルミナ微粒子としてCT3000の代わりにLS−711CB(日本軽金属社製)を用いた以外は、実施例1〜3と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Examples 4 to 6]
Specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3 except that LS-711CB (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) was used instead of CT3000 as the alumina fine particles. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例7〜9]
アルミナ微粒子としてCT3000の代わりにAES−11C(住友化学社製)を用いた以外は、実施例1〜3と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Examples 7 to 9]
Specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3 except that AES-11C (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used instead of CT3000 as the alumina fine particles. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例10〜12]
アルミナ微粒子としてCT3000の代わりにAES−11F(住友化学社製)を用いた以外は、実施例1〜3と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Examples 10 to 12]
Specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3 except that AES-11F (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used instead of CT3000 as the alumina fine particles. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例13〜15]
アルミナ微粒子としてCT3000の代わりにLS−502(日本軽金属社製)を用いた以外は、実施例1〜3と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Examples 13 to 15]
Specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3 except that LS-502 (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) was used instead of CT3000 as the alumina fine particles. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例16〜18]
アルミナ微粒子としてCT3000の代わりにSLS−710(日本軽金属社製)、を用いた以外は、実施例1〜3と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Examples 16 to 18]
Specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3 except that SLS-710 (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) was used instead of CT3000 as the alumina fine particles. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例19〜21]
アルミナ微粒子としてCT3000の代わりにSEPal−60(アルテオ社製)を用いた以外は、実施例1〜3と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Examples 19 to 21]
Specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3 except that SEPal-60 (manufactured by Arteo) was used instead of CT3000 as the alumina fine particles. The evaluation results are shown in Table 8.

[実施例22〜24]
アルミナ微粒子としてCT3000の代わりにSEPal−70(アルテオ社製)を用いた以外は、実施例1〜3と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Examples 22 to 24]
Specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3 except that SEPal-70 (manufactured by Arteo) was used instead of CT3000 as the alumina fine particles. The evaluation results are shown in Table 8.

[比較例1〜8]
混合液1を添加することなく、アルミナ分散液のみを用いた以外は、実施例1、4、7、10、13、16、19、22と同様に試験体を作製し、評価した。評価結果を表8に示す。
[Comparative Examples 1 to 8]
Specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, and 22, except that only the alumina dispersion was used without adding the mixed solution 1. The evaluation results are shown in Table 8.

Figure 2021136232
Figure 2021136232

表8より、表1に示すモノマーを表2に示す配合量で混合し、さらに表3に示すLi塩を含む溶液を混合した混合液を、別途調製したアルミナ分散液に加え、基材上で加温乾燥して得た試験体は、ピール強度は30N/m以上であり、混合層の密着性は良好であった。 From Table 8, the monomers shown in Table 1 were mixed in the blending amounts shown in Table 2, and the mixed solution containing the solution containing the Li salt shown in Table 3 was added to the separately prepared alumina dispersion and added to the substrate. The test piece obtained by heating and drying had a peel strength of 30 N / m or more, and the adhesion of the mixed layer was good.

この密着性の評価結果から、アルミナ微粒子を含む混合層の密着性は十分であり、本実施形態の電極用混合層に用いた場合、アルミナ微粒子の剥離を抑制できる効果が期待できることがわかる。 From the evaluation result of this adhesion, it can be seen that the adhesion of the mixed layer containing the alumina fine particles is sufficient, and when it is used for the electrode mixed layer of the present embodiment, the effect of suppressing the peeling of the alumina fine particles can be expected.

次に、負極の混合層の剥離強度を評価した。 Next, the peel strength of the mixed layer of the negative electrode was evaluated.

<混合層の剥離強度>
負極の表面にセロハンテープを貼った後、90°の引き剥がし角度でセロハンテープを引き剥がし、混合層の剥離強度を測定した。
<Peeling strength of mixed layer>
After the cellophane tape was attached to the surface of the negative electrode, the cellophane tape was peeled off at a peeling angle of 90 °, and the peeling strength of the mixed layer was measured.

なお、混合層の剥離強度は、30N/m以上であれば、良好であると評価した。 The peel strength of the mixed layer was evaluated to be good if it was 30 N / m or more.

[実施例25]
負極活物質グラファイト97部、増粘剤カルボキシメチルセルロース1部、バインダー樹脂スチレンブタジエンゴム2部、水100部を混合し、負極合材層用液体組成物を得た。
[Example 25]
97 parts of the negative electrode active material graphite, 1 part of the thickener carboxymethyl cellulose, 2 parts of the binder resin styrene-butadiene rubber, and 100 parts of water were mixed to obtain a liquid composition for the negative electrode mixture layer.

液体吐出方式を用いて、負極合材層用液体組成物を銅箔上に塗布した後、乾燥させて、負極合材層を形成した。このとき、銅箔の両面に、目付け9mg/cmの負極合材層を形成した。 Using the liquid discharge method, the liquid composition for the negative electrode mixture layer was applied onto the copper foil and then dried to form the negative electrode mixture layer. At this time, a negative electrode mixture layer having a basis weight of 9 mg / cm 2 was formed on both sides of the copper foil.

アルミナ粒子AKP−3000(住友化学社製)40部、ポリオキシエチレン基を有する多官能アクリレートTA−210(第一工業製薬社製)1.2部、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)0.36部、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶剤(質量比2:1)1.44部、乳酸エチル56.89部、光重合開始剤Omnirad(登録商標)184(IGM Resins B.V.社製)0.108部を混合して、混合層用液体組成物を得た。なお、TA−210(第一工業製薬社製)に、100ppmの重合禁止剤メトキシハイドロキノンを予め溶解させた。 Alumina particles AKP-3000 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 40 parts, polyfunctional acrylate TA-210 with polyoxyethylene group (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 1.2 parts, lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI) 0 .36 parts, mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (mass ratio 2: 1) 1.44 parts, ethyl lactate 56.89 parts, photopolymerization initiator Imide® 184 (manufactured by IGM Resins BV) ) 0.108 parts were mixed to obtain a liquid composition for a mixed layer. In addition, 100 ppm of the polymerization inhibitor methoxyhydroquinone was dissolved in TA-210 (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) in advance.

液体吐出装置EV2500(リコー社製)及び液体吐出ヘッドMH5421F(リコー社製)を用いて、混合層用液体組成物を負極合材層上に吐出した後、窒素ガスパージ雰囲気下、中心波長365nm、照度40mW/cmの紫外線を1分間照射して、混合層を形成した。このとき、負極合材層の両面に、目付け1.0mg/cm(厚さ6μm)の混合層を形成した。 After discharging the liquid composition for the mixed layer onto the negative electrode mixture layer using the liquid discharge device EV2500 (manufactured by Ricoh) and the liquid discharge head MH5421F (manufactured by Ricoh), the center wavelength is 365 nm and the illuminance is in a nitrogen gas purge atmosphere. A mixed layer was formed by irradiating with ultraviolet rays of 40 mW / cm 2 for 1 minute. At this time, a mixed layer having a basis weight of 1.0 mg / cm 2 (thickness 6 μm) was formed on both sides of the negative electrode mixture layer.

負極合材層及び混合層が形成されている面積が30mm×50mm、負極合材層及び混合層が形成されていない面積が10mm×11mmになるように打ち抜いて、負極を得た。得られた負極について、混合層の剥離強度を評価した。負極における各成分の配合量を表9に示し、評価結果を表10に示す。 A negative electrode was obtained by punching so that the area where the negative electrode mixture layer and the mixed layer were formed was 30 mm × 50 mm and the area where the negative electrode mixture layer and the mixed layer were not formed was 10 mm × 11 mm. The peel strength of the mixed layer was evaluated for the obtained negative electrode. Table 9 shows the blending amount of each component in the negative electrode, and Table 10 shows the evaluation results.

[実施例26〜30]
混合層用液体組成物を調製する際に、TA−210(第一工業製薬社製)、LiFSI、混合溶剤、乳酸エチル、Omnirad(登録商標)184(IGM Resins B.V.社製)の配合量を、表9に示すように変更した以外は、実施例25と同様に負極を作製し、評価した。負極における各成分の配合量を表9に示し、評価結果を表10に示す。
[Examples 26 to 30]
When preparing a liquid composition for a mixed layer, TA-210 (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), LiFSI, mixed solvent, ethyl lactate, Omnirad (registered trademark) 184 (manufactured by IGM Resins BV) are blended. A negative electrode was prepared and evaluated in the same manner as in Example 25, except that the amount was changed as shown in Table 9. Table 9 shows the blending amount of each component in the negative electrode, and Table 10 shows the evaluation results.

Figure 2021136232
Figure 2021136232

[比較例9]
混合層を形成しなかった以外は、実施例25と同様に負極を作製し、評価した。評価結果を表10に示す。
[Comparative Example 9]
A negative electrode was prepared and evaluated in the same manner as in Example 25 except that the mixed layer was not formed. The evaluation results are shown in Table 10.

[比較例10]
アルミナ粒子AKP−3000(住友化学製)40部、バインダー樹脂AZ−9129(日本ゼオン社製)1.2部、乳酸エチル58.8部を混合し、混合層用液体組成物を得た。
[Comparative Example 10]
40 parts of alumina particles AKP-3000 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 1.2 parts of binder resin AZ-9129 (manufactured by Zeon Corporation), and 58.8 parts of ethyl lactate were mixed to obtain a liquid composition for a mixed layer.

得られた混合層用液体組成物を用いた以外は、実施例25と同様にして、負極を得た。評価結果を表10に示す。 A negative electrode was obtained in the same manner as in Example 25 except that the obtained liquid composition for a mixed layer was used. The evaluation results are shown in Table 10.

次に、非水系蓄電素子の出力、安全性を評価した。なお、評価対象となる非水系蓄電素子の負極には、実施例25〜30、及び比較例9、10の負極を適用した。 Next, the output and safety of the non-aqueous power storage element were evaluated. The negative electrodes of Examples 25 to 30 and Comparative Examples 9 and 10 were applied to the negative electrodes of the non-aqueous power storage elements to be evaluated.

<正極の作製>
リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物(NCA)93部、導電剤アセチレンブラック3部、バインダー樹脂ポリフッ化ビニリデン4部、N−メチルピロリドン100部を混合して、正極合材層用液体組成物を得た。
<Preparation of positive electrode>
93 parts of lithium nickel cobalt aluminum composite oxide (NCA), 3 parts of conductive agent acetylene black, 4 parts of binder resin polyvinylidene fluoride, and 100 parts of N-methylpyrrolidone were mixed to obtain a liquid composition for a positive mixture layer. ..

ダイコート方式を用いて、搬送速度0.5m/minで正極合材層用液体組成物をアルミニウム箔上に塗布した後、乾燥させて、正極合材層を形成した。このとき、アルミニウム箔の両面に、目付け15.0mg/cmの正極合材層を形成した。 Using the die coating method, the liquid composition for the positive electrode mixture layer was applied onto the aluminum foil at a transport speed of 0.5 m / min and then dried to form the positive electrode mixture layer. At this time, positive electrode mixture layers having a basis weight of 15.0 mg / cm 2 were formed on both sides of the aluminum foil.

正極合材層が形成されている面積が28mm×48mm、正極合材層が形成されていない面積が10mm×13mmとなるように打ち抜いて、正極を得た。 A positive electrode was obtained by punching so that the area where the positive electrode mixture layer was formed was 28 mm × 48 mm and the area where the positive electrode mixture layer was not formed was 10 mm × 13 mm.

<非水電解液の調製>
1.5Mとなるように、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートの混合溶剤(質量比1:1:1)にLiPFを溶解させ、非水電解液を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent (mass ratio 1: 1: 1) of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate so as to have a mass ratio of 1.5 M to obtain a non-aqueous electrolyte solution.

<非水系蓄電素子の作製(その1)>
フィルムセパレータを介して、正極3枚及び負極4枚を交互に積層して、電極素子を得た。このとき、負極の負極合材層及び混合層が形成されていない領域をまとめて引き出し線となるニッケルタブを溶接した。また、正極の正極合材層が形成されていない領域をまとめて引き出し線となるアルミニウムタブを溶接した。
<Manufacturing of non-aqueous power storage element (1)>
Three positive electrodes and four negative electrodes were alternately laminated via a film separator to obtain an electrode element. At this time, a nickel tab as a lead wire was welded together in the region where the negative electrode mixture layer and the mixed layer of the negative electrode were not formed. In addition, aluminum tabs, which serve as lead wires, were welded together in the regions where the positive electrode mixture layer of the positive electrode was not formed.

電極素子に非水電解液を注入した後、アルミラミネートフイルムで封止して、非水系蓄電素子を得た。 After injecting a non-aqueous electrolytic solution into the electrode element, it was sealed with an aluminum laminate film to obtain a non-aqueous power storage element.

<非水系蓄電素子の出力>
充放電試験装置(北斗電工社製)に非水系蓄電素子の引き出し線を接続し、最大電圧4.2V、電流レート0.2Cで5時間定電流定電圧充電した後、10分間の休止を挟んで、電流レート0.2Cで2.5時間定電流放電させ、非水系蓄電素子の充電率を50%とした。次に、電流レート1C〜10Cのパルスで10秒間放電させ、放電させた後の電圧と電流の相関直線から、2.5Vカットオフ電圧に至る電力を計算し、出力を算出した。
<Output of non-aqueous power storage element>
Connect the lead wire of the non-aqueous power storage element to the charge / discharge test device (manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.), charge it at a maximum voltage of 4.2 V and a current rate of 0.2 C for 5 hours with a constant current and constant voltage, and then pause for 10 minutes. Then, a constant current discharge was performed at a current rate of 0.2 C for 2.5 hours, and the charge rate of the non-aqueous power storage element was set to 50%. Next, the electric power was discharged for 10 seconds with a pulse of a current rate of 1C to 10C, and the electric power up to the 2.5V cutoff voltage was calculated from the correlation straight line between the voltage and the current after the discharge, and the output was calculated.

なお、非水系蓄電素子の出力は、10.5W以上であれば、良好である。 The output of the non-aqueous power storage element is good if it is 10.5 W or more.

図7に、実施例25、比較例9の非水系蓄電素子の充電率と出力の関係を示す。 FIG. 7 shows the relationship between the charge rate and the output of the non-aqueous power storage element of Example 25 and Comparative Example 9.

図7から、実施例25の非水系蓄電素子は、負極合材層上に混合層が形成されていない比較例9の非水系蓄電素子と出力特性が同等であることがわかる。 From FIG. 7, it can be seen that the non-aqueous power storage element of Example 25 has the same output characteristics as the non-aqueous power storage element of Comparative Example 9 in which the mixed layer is not formed on the negative electrode mixture layer.

<非水系蓄電素子の作製(その2)>
フィルムセパレータを介して、交互に積層する正極及び負極を、それぞれ23枚及び24枚とした以外は、上記と同様にして、非水系蓄電素子を得た。
<Manufacturing of non-aqueous power storage element (Part 2)>
A non-aqueous power storage element was obtained in the same manner as described above, except that the positive electrodes and the negative electrodes alternately laminated via the film separator were 23 and 24, respectively.

<非水系蓄電素子の安全性>
充放電試験装置(北斗電工社製)に非水系蓄電素子の引き出し線を接続し、最大電圧4.2V、電流レート0.2Cで5時間で定電流定電圧充電した後、40℃の恒温槽で5日間静置した。次に、最大電圧4.2V、電流レート0.2Cで5時間で定電流定電圧充電し、充電率を100%とした後、電極が積層されている方向と垂直に、直径4.5mmの釘を刺し、意図的に短絡させた状態で、発煙や発火の有無を観測した。
<Safety of non-aqueous power storage elements>
After connecting the lead wire of the non-aqueous power storage element to the charge / discharge test device (manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) and charging it at a maximum voltage of 4.2 V and a current rate of 0.2 C for a constant current and constant voltage in 5 hours, a constant temperature bath at 40 ° C. It was left to stand for 5 days. Next, the battery is charged at a maximum voltage of 4.2 V and a current rate of 0.2 C in a constant current and constant voltage for 5 hours to set the charge rate to 100%, and then has a diameter of 4.5 mm perpendicular to the direction in which the electrodes are laminated. The presence or absence of smoke and ignition was observed with the nail pierced and intentionally short-circuited.

なお、非水系蓄電素子の安全性は、発火しない場合を○、発火する場合を×として、判定した。 The safety of the non-aqueous power storage element was judged as ◯ when it did not ignite and x when it ignited.

表10に、負極の混合層の剥離強度、非水系蓄電素子の出力、安全性の評価結果を示す。 Table 10 shows the evaluation results of the peel strength of the mixed layer of the negative electrode, the output of the non-aqueous power storage element, and the safety.

Figure 2021136232
表2から、実施例25〜30の負極は、非水系蓄電素子の出力と安全性を両立している(非水系蓄電素子の安全性を確保しながら出力特性が向上している)ことがわかる。
Figure 2021136232
From Table 2, it can be seen that the negative electrodes of Examples 25 to 30 have both the output and safety of the non-aqueous power storage element (the output characteristics are improved while ensuring the safety of the non-aqueous power storage element). ..

これに対して、比較例9の負極は、負極合材層上に、絶縁性無機粒子が存在していないため、非水系蓄電素子の安全性が低い。これは、内部短絡に対して絶縁性が担保されず、ジュール発熱が発生したためであると考えられる。 On the other hand, in the negative electrode of Comparative Example 9, since the insulating inorganic particles do not exist on the negative electrode mixture layer, the safety of the non-aqueous power storage element is low. It is considered that this is because the insulation property is not guaranteed against the internal short circuit and Joule heat generation is generated.

また、比較例10の負極は、負極合材層上に、絶縁性無機粒子及びバインダー樹脂が存在しているため、出力が低い。これは、バインダー樹脂のイオン伝導性が無いため、非水系蓄電素子の内部抵抗が上昇したためであると考えられる。 Further, the negative electrode of Comparative Example 10 has a low output because insulating inorganic particles and a binder resin are present on the negative electrode mixture layer. It is considered that this is because the internal resistance of the non-aqueous power storage element has increased due to the lack of ionic conductivity of the binder resin.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the invention described in the claims. ..

1 電気化学素子
10、17 負極
11 負極基体
12 負極合材層
13 混合層
20、27 正極
21 正極基体
22 正極合材層
30 セパレータ
40 電極素子
41、42 引き出し線
51 電解質層
52 外装
1 Electrochemical element 10, 17 Negative electrode 11 Negative electrode base 12 Negative electrode mixture layer 13 Mixed layer 20, 27 Positive electrode 21 Positive electrode base 22 Positive electrode mixture layer 30 Separator 40 Electrode element 41, 42 Lead wire 51 Electrolyte layer 52 Exterior

特表2015−518644号公報Special Table 2015-518644

Claims (11)

電極基体上に、電極合材層を介して形成され、
イオン伝導性樹脂と、絶縁性無機粒子を含む、電極用混合層。
Formed on the electrode substrate via the electrode mixture layer,
A mixed layer for electrodes containing an ionic conductive resin and insulating inorganic particles.
前記イオン伝導性樹脂は、オキシエチレン基を有する樹脂を含む、請求項1に記載の電極用混合層。 The mixed layer for electrodes according to claim 1, wherein the ionic conductive resin contains a resin having an oxyethylene group. 前記絶縁性無機粒子に対する前記イオン伝導性樹脂の質量比が0.5%以上50%以下である、請求項1又は2に記載の電極用混合層。 The mixed layer for electrodes according to claim 1 or 2, wherein the mass ratio of the ionic conductive resin to the insulating inorganic particles is 0.5% or more and 50% or less. 前記絶縁性無機粒子に対する前記イオン伝導性樹脂の質量比が0.5%以上20%以下である、請求項3に記載の電極用混合層。 The mixed layer for electrodes according to claim 3, wherein the mass ratio of the ionic conductive resin to the insulating inorganic particles is 0.5% or more and 20% or less. リチウム塩をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電極用混合層。 The mixed layer for electrodes according to any one of claims 1 to 4, further comprising a lithium salt. 前記イオン伝導性樹脂は、カルボキシル基を有する樹脂を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電極用混合層。 The mixed layer for electrodes according to any one of claims 1 to 5, wherein the ionic conductive resin contains a resin having a carboxyl group. 前記イオン伝導性樹脂は、スルホン酸基を有する樹脂及び/又はホスホン酸基を有する樹脂を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電極用混合層。 The mixed layer for an electrode according to any one of claims 1 to 6, wherein the ionic conductive resin contains a resin having a sulfonic acid group and / or a resin having a phosphonic acid group. 前記絶縁性無機粒子は、アルミニウム化合物を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電極用混合層。 The mixed layer for electrodes according to any one of claims 1 to 7, wherein the insulating inorganic particles contain an aluminum compound. 前記アルミニウム化合物がα−アルミナである、請求項8に記載の電極用混合層。 The mixed layer for electrodes according to claim 8, wherein the aluminum compound is α-alumina. 電極基体上に、電極合材層と、混合層が順次形成されており、
前記混合層は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電極用混合層である、電極。
An electrode mixture layer and a mixed layer are sequentially formed on the electrode substrate.
The electrode, wherein the mixed layer is the mixed layer for an electrode according to any one of claims 1 to 9.
請求項10に記載の電極を有する、電気化学素子。 An electrochemical device having the electrode according to claim 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022113969A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-02 Ricoh Company, Ltd. Liquid composition for electrode, storage container, electrode manufacturing device, method of manufacturing electrode, electrode, and electrochemical device

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