JP2022065561A - Positive electrode for power storage element and power storage element - Google Patents

Positive electrode for power storage element and power storage element Download PDF

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勇人 山川
Yuto Yamakawa
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Abstract

To provide a positive electrode for a power storage element, capable of suppressing an increase in current collection resistance associated with charge/discharge cycles.SOLUTION: A positive electrode for a power storage element includes a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a conductive agent, and, when, in the log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer, A represents the maximum value of a differential pore volume in the range of a pore diameter of 0.04 μm or more and 0.1 μm or less, and B represents the maximum value of a differential pore volume in the range of a pore diameter of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less, the sum of the A and the B is 0.60 cm3/g or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、蓄電素子用正極及び蓄電素子に関する。 The present invention relates to a positive electrode for a power storage element and a power storage element.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used in personal computers, electronic devices such as communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density. The non-aqueous electrolyte secondary battery generally has a pair of electrodes electrically separated by a separator and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between the two electrodes. It is configured to charge and discharge. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used as power storage elements other than non-aqueous electrolyte secondary batteries.

このような蓄電素子の正極において、正極合剤層の細孔径、又は正極合剤層における正極活物質の単位重量当たりの細孔容積を所定の範囲に設定することにより、電池の出力特性が向上することが知られている(特許文献1参照)。 In the positive electrode of such a power storage element, the output characteristics of the battery are improved by setting the pore diameter of the positive electrode mixture layer or the pore volume per unit weight of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer within a predetermined range. It is known to do so (see Patent Document 1).

国際公開WO2006/129756号公報International Publication WO2006 / 129756

一方、蓄電素子においては、充放電サイクルを繰り返しても内部抵抗が上昇しないことが望ましい。しかしながら、従来の正極活物質層を有する正極を用いた蓄電素子においては、充放電サイクルに伴って集電抵抗が上昇する場合があり、正極活物質層内の電子抵抗の上昇が要因の一つである集電抵抗の上昇の抑制に関しては、さらなる改善が求められる。 On the other hand, in the power storage element, it is desirable that the internal resistance does not increase even if the charge / discharge cycle is repeated. However, in the conventional power storage element using a positive electrode having a positive electrode active material layer, the current collecting resistance may increase with the charge / discharge cycle, and one of the factors is the increase in the electronic resistance in the positive electrode active material layer. Further improvement is required for suppressing the increase in current collection resistance.

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、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できる蓄電素子用正極を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a positive electrode for a power storage element capable of suppressing an increase in current collection resistance due to a charge / discharge cycle of the power storage element.

本発明の一側面に係る蓄電素子用正極は、正極活物質及び導電剤を含有する正極活物質層を備え、上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布において、細孔径0.04μm以上0.1μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値をAとし、細孔径0.1μm超1.0μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値をBとしたときに、上記A及び上記Bの合計が0.60cm/g以上である。 The positive electrode for a power storage element according to one aspect of the present invention includes a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a conductive agent, and has a pore diameter of 0.04 μm or more and 0 in the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer. When the maximum value of the differential pore volume in the range of 1 μm or less is A and the maximum value of the differential pore volume in the range of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less is B, the above A and B are The total is 0.60 cm 3 / g or more.

本発明の一側面に係る蓄電素子用正極は、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できる。 The positive electrode for a power storage element according to one aspect of the present invention can suppress an increase in current collection resistance due to a charge / discharge cycle of the power storage element.

図1は、蓄電素子の一実施形態を示す透視斜視図である。FIG. 1 is a perspective perspective view showing an embodiment of a power storage element. 図2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. 2 is a schematic view showing an embodiment of a power storage device in which a plurality of power storage elements are assembled. 図3は、微分細孔容積の最大値の合計と充放電サイクル後の交流抵抗増加率との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the total maximum value of the differential pore volume and the rate of increase in AC resistance after the charge / discharge cycle.

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

本発明の一側面に係る蓄電素子用正極は、正極活物質及び導電剤を含有する正極活物質層を備え、上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布において、細孔径0.04μm以上0.1μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値をAとし、細孔径0.1μm超1.0μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値をBとしたときに、上記A及び上記Bの合計が0.60cm/g以上である。 The positive electrode for a power storage element according to one aspect of the present invention includes a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a conductive agent, and has a pore diameter of 0.04 μm or more and 0 in the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer. When the maximum value of the differential pore volume in the range of 1 μm or less is A and the maximum value of the differential pore volume in the range of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less is B, the above A and B are The total is 0.60 cm 3 / g or more.

当該蓄電素子用正極は、上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布において、細孔径0.04μm以上0.1μm以下の範囲(以下、第1範囲ともいう。)の微分細孔容積の最大値Aと、細孔径0.1μm超1.0μm以下の範囲(以下、第2範囲ともいう。)の微分細孔容積の最大値Bとの合計が0.60cm/g以上であることにより、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できる。この理由については定かでは無いが、以下の理由が推測される。上記Log微分細孔容積分布においては、0.04μm以上0.1μm以下の第1範囲の微分細孔容積が導電剤の細孔に基づくものであり、細孔径0.1μm超1.0μm以下の第2範囲の微分細孔容積が正極活物質の細孔に基づくものであると考えられる。そして、上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布において、上記第1範囲の微分細孔容積の最大値Aと、上記第2範囲の微分細孔容積の最大値Bとの合計が0.60cm/g以上であることで、正極活物質および導電剤の分散性が良好となる。その結果、充放電サイクルに伴って正極活物質層が膨張しても活物質間の導電パスが維持されるため、当該蓄電素子用正極は、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できる。
ここで、「Log微分細孔容積(dV/d(logD))」とは、被測定物の細孔の大きさとその体積の関係を示すものであり、細孔径の測定ポイント間の細孔容積の増加分である差分細孔容積dVを、細孔径の対数扱いの差分値d(logD)で割った値をいう。そして、log微分細孔容積分布は、上記log微分細孔容積を各区間の平均細孔径に対してプロットしたものをいう。なお、上記「集電抵抗」は、1kHzの交流抵抗(Alternating Current Resistance:ACR)により評価することができる。
The positive electrode for the power storage element has the maximum differential pore volume in the range of the pore diameter of 0.04 μm or more and 0.1 μm or less (hereinafter, also referred to as the first range) in the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer. The total of the value A and the maximum value B of the differential pore volume in the range of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less (hereinafter, also referred to as the second range) is 0.60 cm 3 / g or more. , It is possible to suppress an increase in the current collecting resistance due to the charge / discharge cycle of the power storage element. The reason for this is not clear, but the following reasons are presumed. In the Log differential pore volume distribution, the differential pore volume in the first range of 0.04 μm or more and 0.1 μm or less is based on the pores of the conductive agent, and the pore diameter is more than 0.1 μm and 1.0 μm or less. It is considered that the differential pore volume in the second range is based on the pores of the positive electrode active material. Then, in the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer, the total of the maximum value A of the differential pore volume in the first range and the maximum value B of the differential pore volume in the second range is 0. When it is 60 cm 3 / g or more, the dispersibility of the positive electrode active material and the conductive agent becomes good. As a result, even if the positive electrode active material layer expands with the charge / discharge cycle, the conductive path between the active materials is maintained. Can be suppressed.
Here, the "Log differential pore volume (dV / d (logD))" indicates the relationship between the size of the pores of the object to be measured and the volume thereof, and is the pore volume between the measurement points of the pore diameter. It is a value obtained by dividing the difference pore volume dV, which is the increase in the above, by the difference value d (logD) treated as a logarithm of the pore diameter. The log differential pore volume distribution is a plot of the log differential pore volume with respect to the average pore diameter of each section. The above-mentioned "current collecting resistance" can be evaluated by an AC resistance (Alternating Current Resistance: ACR) of 1 kHz.

上記Aが0.23cm/g以上であり、上記Bが0.33cm/g以上であることが好ましい。上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布において、上記第1範囲の微分細孔容積の最大値Aと、上記第2範囲の微分細孔容積の最大値Bが上記下限以上であることで、当該蓄電素子用正極は、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇に対する抑制効果をより向上できる。 It is preferable that A is 0.23 cm 3 / g or more and B is 0.33 cm 3 / g or more. In the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer, the maximum value A of the differential pore volume in the first range and the maximum value B of the differential pore volume in the second range are equal to or higher than the lower limit. The positive electrode for the power storage element can further improve the effect of suppressing an increase in the collection resistance due to the charge / discharge cycle of the power storage element.

上記導電剤がカーボンブラックであることが好ましい。上記導電剤がカーボンブラックであることで、導電剤の電子伝導性及び正極合剤ペーストの塗工性が良好となる。 It is preferable that the conductive agent is carbon black. When the conductive agent is carbon black, the electronic conductivity of the conductive agent and the coatability of the positive electrode mixture paste are improved.

本発明の一側面に係る蓄電素子は、当該正極を備える。当該蓄電素子は、当該正極を備えることで、充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できる。 The power storage element according to one aspect of the present invention includes the positive electrode. By providing the positive electrode, the power storage element can suppress an increase in current collection resistance due to a charge / discharge cycle.

本発明の一実施形態に係る蓄電素子用正極の構成、蓄電素子の構成、蓄電装置の構成、及び蓄電素子用正極の製造方法、蓄電素子の製造方法、並びに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。 A configuration of a positive electrode for a power storage element, a configuration of a power storage element, a configuration of a power storage device, a method for manufacturing a positive electrode for a power storage element, a method for manufacturing a power storage element, and other embodiments according to an 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 technique.

<蓄電素子用正極>
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を有する。
<Positive electrode for power storage element>
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material layer arranged directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer.

(正極基材)
正極基材は、導電性を有する。「導電性」を有するか否かは、JIS-H-0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が107Ω・cmを閾値として判定する。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、メッシュ、多孔質材料等が挙げられ、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)又はJIS-H4160(2006年)に規定されるA1085、A3003、A1N30等が例示できる。
(Positive electrode base material)
The positive electrode substrate has conductivity. Whether or not it has "conductivity" is determined with a volume resistivity of 107 Ω · cm measured in accordance with JIS-H-0505 (1975) as a threshold value. 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, thin-film deposition films, meshes, porous materials, and the like, 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, A3003, and A1N30 specified in JIS-H-4000 (2014) or JIS-H4160 (2006).

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、炭素粒子等の導電剤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、バインダ及び導電剤を含む。 The intermediate layer is a layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The intermediate layer contains a conductive agent 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 binder and a conductive agent.

(正極活物質層)
正極活物質層は、正極活物質及び導電剤を含有する。正極活物質層は、必要に応じて、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material and a conductive agent. The positive electrode active material layer contains optional components such as a 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、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複合酸化物、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[LiNi(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)、Li[LiNiγCoβAl(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、LiMn、LiNiγMn(2-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 storing and releasing lithium ions is usually used. 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 composite oxide having a spinel type crystal structure, a polyanionic 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 ( 0 ≦ x <0.5). 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 ( Examples thereof include 0 ≦ x <0.5, 0 <γ, 0 <β, 0.5 <γ + β <1). Examples of the lithium transition metal composite oxide having a spinel-type crystal structure include Li x Mn 2 O 4 and Li x Ni γ Mn (2-γ) O 4 . Examples of the polyanionic 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 them 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 composite of a positive electrode active material and another material is used, the average particle size of the composite 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 type and wet type.

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.

上記導電剤はカーボンブラックであることが好ましい。上記導電剤がカーボンブラックであることで、導電剤の電子伝導性及び正極合剤ペーストの塗工性が良好となる。上記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。これらの中でも、アセチレンブラックが好ましい。また、カーボンブラックは、1種又は2種以上のものを併用してもよい。 The conductive agent is preferably carbon black. When the conductive agent is carbon black, the electronic conductivity of the conductive agent and the coatability of the positive electrode mixture paste are improved. Examples of the carbon black include furnace black, acetylene black, and ketjen black. Among these, acetylene black is preferable. Further, carbon black may be used alone or in combination of two or more.

上記導電剤は、カーボンブラック以外のその他の導電剤を含有していてもよい。上記その他の導電剤としては、導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、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、カーボンブラック以外のその他の非黒鉛質炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。その他の非黒鉛質炭素としては、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。 The conductive agent may contain other conductive agents other than carbon black. The other 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 graphite, other non-graphitic carbons other than carbon black, graphene-based carbon, and the like. Examples of other non-graphitic carbons include carbon nanofibers and pitch-based carbon fibers. Examples of graphene-based carbons include graphene, carbon nanotubes (CNTs), fullerenes and the like. 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 them may be mixed and used. Further, these materials may be combined and used.

正極活物質層における導電剤の含有量の下限としては、1質量%が好ましく、2質量%がより好ましい。一方、導電剤の含有量の上限としては、8質量%が好ましく、6質量%がより好ましい。導電剤の総含有量を上記の範囲とすることで、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇に対する抑制効果及びエネルギー密度を高めることができる。 The lower limit of the content of the conductive agent in the positive electrode active material layer is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass. On the other hand, the upper limit of the content of the conductive agent is preferably 8% by mass, more preferably 6% by mass. By setting the total content of the conductive agent in the above range, it is possible to enhance the effect of suppressing the increase in current collecting resistance and the energy density due to the charge / discharge cycle of the power storage element.

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 polyethylene chemicals, styrene-butadiene rubber (SBR), fluororubber; and polysaccharide 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、2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 2% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the binder content within the above range, the active substance 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 by methylation or the like in advance.

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

上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布において、細孔径0.04μm以上0.1μm以下の第1範囲の微分細孔容積の最大値Aと、細孔径0.1μm超1.0μm以下の第2範囲の微分細孔容積の最大値Bとの合計の下限値としては、0.60cm/gであり、0.63cm/gがより好ましい。上記微分細孔容積の最大値との合計の下限が上記範囲であることで、正極活物質および導電材の分散性が良好となるため、充放電サイクルに伴って正極活物質層が膨張しても活物質間の導電パスが維持される。その結果、当該蓄電素子用正極は、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できる。 In the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer, the maximum value A of the differential pore volume in the first range of the pore diameter of 0.04 μm or more and 0.1 μm or less and the pore diameter of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less. The lower limit of the total with the maximum value B of the differential pore volume in the second range is 0.60 cm 3 / g, more preferably 0.63 cm 3 / g. When the lower limit of the total with the maximum value of the differential pore volume is within the above range, the dispersibility of the positive electrode active material and the conductive material is good, so that the positive electrode active material layer expands with the charge / discharge cycle. Also, the conductive path between the active materials is maintained. As a result, the positive electrode for the power storage element can suppress an increase in current collection resistance due to the charge / discharge cycle of the power storage element.

上記第1範囲の微分細孔容積の最大値Aの下限としては、0.05cm/gが好ましく、0.23cm/gがより好ましく、0.30cm/gがさらに好ましい。また、上記第2範囲の微分細孔容積の最大値Bの下限としては、0.05cm/gが好ましく、0.33cm/gがより好ましく、0.38cm/gがさらに好ましい。上記第1範囲の微分細孔容積の最大値A及び上記第2範囲の微分細孔容積の最大値Bの下限が上記範囲であることで、当該蓄電素子用正極は、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇に対する抑制効果をより向上できる。一方、上記第1範囲の微分細孔容積の最大値Aの上限としては、1.0cm/gが好ましい。また、上記第2範囲の微分細孔容積の最大値Bの上限としては、1.6cm/gが好ましい。上記最大値A及び上記最大値Bを上記上限以下とすることで、正極活物質層の細孔容積が過剰に大きくならないため、正極活物質層の密着性が低下して極板が剥がれることを抑制することができる。 As the lower limit of the maximum value A of the differential pore volume in the first range, 0.05 cm 3 / g is preferable, 0.23 cm 3 / g is more preferable, and 0.30 cm 3 / g is further preferable. The lower limit of the maximum value B of the differential pore volume in the second range is preferably 0.05 cm 3 / g, more preferably 0.33 cm 3 / g, and even more preferably 0.38 cm 3 / g. When the lower limit of the maximum value A of the differential pore volume in the first range and the maximum value B of the differential pore volume in the second range is in the above range, the positive electrode for the power storage element is the charge / discharge cycle of the power storage element. It is possible to further improve the effect of suppressing the increase in the current collecting resistance accompanying the increase. On the other hand, the upper limit of the maximum value A of the differential pore volume in the first range is preferably 1.0 cm 3 / g. Further, the upper limit of the maximum value B of the differential pore volume in the second range is preferably 1.6 cm 3 / g. By setting the maximum value A and the maximum value B to the upper limit or less, the pore volume of the positive electrode active material layer does not become excessively large, so that the adhesion of the positive electrode active material layer is lowered and the electrode plate is peeled off. It can be suppressed.

上記正極活物質層のLog微分細孔容積は、以下の手順に基づいて、水銀圧入法により測定する。
AutoPore9400(Micromeritics社)を用い、水銀圧入法にて細孔容積分布を測定する。水銀の接触角を130°、表面張力を484dynes/cmに設定する。測定する細孔径範囲は6nmから20μmとする。細孔径を横軸に、細孔容積を縦軸にプロットすることにより累積細孔容積カーブを求める。次に、測定ポイント間の差分容積dVを、細孔径の対数扱いの差分値d(logD)で割った値を求め、これを各区間の平均細孔径に対してプロットすることにより、Log微分細孔容積カーブを求める。「細孔径0.04μm以上0.1μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値」は、平均細孔径が0.04μm以上0.1μm以下の範囲におけるLog微分細孔容積の最大値とする。「細孔径0.1μm超1.0μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値」は、平均細孔径が0.1μm超1.0μm以下の範囲におけるLog微分細孔容積の最大値とする。なお、細孔容積分布の測定に供する正極活物質層の試料は、次の方法により準備する。当該蓄電素子を、0.1Cの電流で、通常使用時の放電終止電圧まで定電流放電する。ここで、「通常使用時」とは、当該蓄電素子において推奨され、又は指定される放電条件を採用して当該蓄電素子を使用する場合をいう。蓄電素子を解体し、正極を取り出して作用極とし、金属Liを対極として単極電池を組み立て、0.1Cの電流で正極電位が3.0V(vs.Li/Li)となるまで放電する。単極電池を解体し、取り出した正極をジメチルカーボネートにより充分に洗浄した後、室温にて減圧乾燥を行う。乾燥後の正極を、所定サイズ(例えば2×2cm)に切り出し、細孔容積分布の測定における試料とする。蓄電素子の解体から正極の所定サイズへの切り出しまでの作業は、露点-40℃以下の乾燥空気雰囲気中で行う。
The Log differential pore volume of the positive electrode active material layer is measured by a mercury intrusion method based on the following procedure.
Using AutoPore 9400 (Micrometritics), the pore volume distribution is measured by the mercury intrusion method. The contact angle of mercury is set to 130 ° and the surface tension is set to 484 days / cm. The pore diameter range to be measured is 6 nm to 20 μm. The cumulative pore volume curve is obtained by plotting the pore diameter on the horizontal axis and the pore volume on the vertical axis. Next, the difference volume dV between the measurement points is divided by the difference value d (logD) treated as a logarithm of the pore diameter, and this is plotted against the average pore diameter of each section to obtain the Log differential fine. Find the hole volume curve. The "maximum value of the differential pore volume in the range of the pore diameter of 0.04 μm or more and 0.1 μm or less" is the maximum value of the Log differential pore volume in the range of the average pore diameter of 0.04 μm or more and 0.1 μm or less. The "maximum value of the differential pore volume in the range of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less" is the maximum value of the Log differential pore volume in the range of the average pore diameter of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less. A sample of the positive electrode active material layer to be used for measuring the pore volume distribution is prepared by the following method. The power storage element is constantly discharged with a current of 0.1 C to the discharge end voltage during normal use. Here, "during normal use" means a case where the power storage element is used by adopting the discharge conditions recommended or specified for the power storage element. The power storage element is disassembled, the positive electrode is taken out and used as the working electrode, the metal Li is used as the counter electrode to assemble a unipolar battery, and the battery is discharged with a current of 0.1 C until the positive electrode potential reaches 3.0 V (vs. Li / Li + ). .. The unipolar battery is disassembled, the positive electrode taken out is thoroughly washed with dimethyl carbonate, and then dried under reduced pressure at room temperature. The dried positive electrode is cut into a predetermined size (for example, 2 × 2 cm) and used as a sample for measuring the pore volume distribution. The work from disassembling the power storage element to cutting out the positive electrode to a predetermined size is performed in a dry air atmosphere with a dew point of −40 ° C. or lower.

上記正極活物質層の多孔度は、例えば30%以上50%以下であればよく、35%以上47%以下が好ましく、37%以上45%以下がより好ましい。正極活物質層の多孔度を上記範囲とすることで、上記第1範囲の微分細孔容積の最大値A及び上記第2範囲の微分細孔容積の最大値Bを高くすることが可能となり、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇をより抑制できる。 The porosity of the positive electrode active material layer may be, for example, 30% or more and 50% or less, preferably 35% or more and 47% or less, and more preferably 37% or more and 45% or less. By setting the porosity of the positive electrode active material layer to the above range, it is possible to increase the maximum value A of the differential pore volume in the first range and the maximum value B of the differential pore volume in the second range. It is possible to further suppress an increase in the current collecting resistance due to the charge / discharge cycle of the power storage element.

当該蓄電素子用正極によれば、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できる。 According to the positive electrode for the power storage element, it is possible to suppress an increase in the current collecting resistance due to the charge / discharge cycle of the power storage element.

<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、上記電極体及び非水電解質を収容するケースと、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浸された状態で存在する。蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池(以下、単に「二次電池」ともいう。)について説明する。
<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 case 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 impregnated in the positive electrode, the negative electrode and the separator. As an example of the power storage element, a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, also simply referred to as “secondary battery”) will be described.

[正極]
当該蓄電素子に備わる正極は、上述したとおりである。
[Positive electrode]
The positive electrode provided in the power storage element is as described above.

[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)
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、炭素質材料等が用いられる。これらの中でも銅又は銅合金が好ましい。負極基材としては、箔、蒸着膜、メッシュ、多孔質材料等が挙げられ、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。
(Negative electrode base material)
The negative electrode substrate has conductivity. As the material of the negative electrode base material, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel and aluminum, alloys thereof, carbonaceous materials and the like are used. Among these, copper or a copper alloy is preferable. Examples of the negative electrode base material include foils, thin-film deposition films, meshes, porous materials, and the like, 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 substrate 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)
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。
(Negative electrode active material layer)
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 is a typical non-metal element such as B, N, P, F, Cl, Br, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba, etc. Typical metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, W and other transition metal elements are used as negative electrode active materials, conductive agents, binders, etc. It may be contained as a component other than a thickener and a filler.

負極活物質としては、公知の負極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。負極活物質としては、例えば、金属Li;Si、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Ti酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;LiTi12、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 storing and releasing lithium ions is usually used. Examples of the negative electrode active material include metal Li; metal or semi-metal such as Si and Sn; metal oxide or semi-metal oxide such as Si oxide, Ti oxide and Sn oxide; Li 4 Ti 5 O 12 ; Titanium-containing oxides such as LiTIO 2 and TiNb 2O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite (graphite) and non-graphitric carbon (easy graphitable carbon or non-graphitizable carbon) can be mentioned. 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 the (002) plane 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-planar carbon include a resin-derived material, a petroleum pitch or a petroleum pitch-derived material, a petroleum coke or a petroleum coke-derived material, a plant-derived material, an alcohol-derived material, and the like.

ここで、「放電状態」とは、負極活物質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るように放電された状態を意味する。例えば、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以上である状態である。 Here, the "discharged state" means a state in which the carbon material, which is the negative electrode active material, is discharged so as to sufficiently release lithium ions that can be occluded and discharged by charging and discharging. For example, 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, the open circuit voltage is 0.7 V or more.

「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。負極活物質が炭素材料、チタン含有酸化物又はポリリン酸化合物である場合、その平均粒径は、1μm以上100μm以下であってもよい。負極活物質が、Si、Sn、Si酸化物、又は、Sn酸化物等である場合、その平均粒径は、1nm以上1μm以下であってもよい。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。負極活物質が金属Li等の金属である場合、負極活物質は、箔状であってもよい。 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 a carbon material, a titanium-containing oxide or a polyphosphate compound, the average particle size thereof may be 1 μm or more and 100 μm or less. When the negative electrode active material is Si, Sn, Si oxide, Sn oxide or the like, the average particle size thereof may be 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. When the negative electrode active material is a metal such as metal Li, the negative electrode active material may be in the form of a foil.

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

[セパレータ]
セパレータは、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材質としては、例えば、織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が挙げられる。これらの材質の中でも、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 having a heat-resistant layer containing heat-resistant particles and a binder formed on one surface or both surfaces of the base material layer can be used. Examples of the material of the base material layer of the separator include woven fabrics, non-woven fabrics, and porous resin films. Among these materials, 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 combined 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 the inorganic compound 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, and mica, or man-made products thereof. As the inorganic compound, a simple substance or a complex of these substances may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used. Among these inorganic compounds, silicon oxide, aluminum oxide, or aluminosilicate is preferable 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 measured value with 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, polymethyl methacrylate, polyvinyl acetate, 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 a porous resin film or a non-woven fabric as described above.

[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-water electrolyte]
As the non-aqueous electrolyte, a known non-aqueous electrolyte can be appropriately selected. 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。 As the non-aqueous solvent, a known non-aqueous solvent can be appropriately selected. 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, a solvent 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), vinyl ethylene 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. Among 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), ethylmethyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, trifluoroethylmethyl carbonate, bis (trifluoroethyl) carbonate and the like. Among 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、リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)、リチウムジフルオロオキサレートボレート(LiFOB)、リチウムビス(オキサレート)ジフルオロホスフェート(LiFOP)等のシュウ酸リチウム塩、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 , lithium bis (oxalate) borate (LiBOB), and lithium difluorooxalate borate (LiFOB). , Lithium oxalate salts such as lithium bis (oxalate) difluorophosphate (LiFOP), LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) Examples thereof include lithium salts having a halogenated hydrocarbon group such as (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , and LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 . 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、20℃1気圧下において、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 non-aqueous electrolyte solution is preferably 0.1 mol / dm 3 or more and 2.5 mol / dm 3 or less at 20 ° C. and 1 atm, and 0.3 mol / dm 3 or more and 2.0 mol / dm. It is more preferably 3 or less, more preferably 0.5 mol / dm 3 or more and 1.7 mol / dm 3 or less, and particularly preferably 0.7 mol / dm 3 or more and 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、非水溶媒と電解質塩以外に、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)等のハロゲン化炭酸エステル;リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)、リチウムジフルオロオキサレートボレート(LiFOB)、リチウムビス(オキサレート)ジフルオロホスフェート(LiFOP)等のシュウ酸塩;リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)等のイミド塩;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;ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、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、プロパンスルトン、プロペンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、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、1,3-プロペンスルトン、1,3-プロパンスルトン、1,4-ブタンスルトン、1,4-ブテンスルトン、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、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム等が挙げられる。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 in addition to the non-aqueous solvent and the electrolyte salt. Examples of the additive include halogenated carbonate esters such as fluoroethylene carbonate (FEC) and difluoroethylene carbonate (DFEC); lithium bis (oxalate) borate (LiBOB), lithium difluorooxalate borate (LiFOB), and lithium bis (oxalate). ) Difluorophosphate (LiFOP) and other oxalates; Lithiumbis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI) and other imide salts; Biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydride of terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene , T-Amilbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran and other aromatic compounds; partial halides of the aromatic compounds such as 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene; 2,4-difluoroanisole, 2 , 5-Difluoroanisol, 2,6-difluoroanisol, 3,5-difluoroanisol and other halogenated anisole compounds; vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, ethylvinylene carbonate, succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, anhydrous. Citraconic acid, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride; ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propane sulton, propensulton, butane sulton, methyl methanesulphonate, busulfan, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate, sulfate Ethylene, Sulfonide, Dimethyl Sulfonide, Diethyl Sulfonide, Dimethyl Sulfoxide, Diethyl Sulfoxide, Tetramethylene Sulfoxide, Diphenyl Sulfate, 4,4'-Bis (2,2-Dioxo-1,3,2-Dioxathiolane), 4-Methylsulfonyloxy Methyl-2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane, thioanisol, diphenyldisulfide, dipyridinium disulfide, 1,3-propensulton, 1,3-propanesulfon, 1,4-butansulton, 1,4- Examples thereof include butensulton, perfluorooctane, tristrimethylsilyl borate, tristrimethylsilyl phosphate, tetrakistrimethylsilyl titanate, lithium monofluorophosphate, lithium difluorophosphate 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℃から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、例えばLiS-P、LiI-LiS-P、Li10Ge-P12等が挙げられる。 Examples of the sulfide solid electrolyte include Li 2 SP 2 S 5 , LiI-Li 2 SP 2 S 5 , Li 10 Ge-P 2 S 12 and the like.

[蓄電素子の具体的構成]
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。
[Specific configuration of power storage element]
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1に角型電池の一例としての蓄電素子1を示す。なお、同図は、ケース内部を透視した図としている。セパレータを挟んで巻回された正極及び負極を有する電極体2が角型のケース3に収納される。正極は正極リード41を介して正極端子4と電気的に接続されている。負極は負極リード51を介して負極端子5と電気的に接続されている。 FIG. 1 shows a power storage element 1 as an example of a square battery. The figure is a perspective view of the inside of the case. The electrode body 2 having the positive electrode and the negative electrode wound around the separator is housed in the square case 3. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 41. The negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 51.

[蓄電装置の構成]
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1を集合して構成した蓄電装置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。
図2に、電気的に接続された二以上の蓄電素子1が集合した蓄電ユニット20をさらに集合した蓄電装置30の一例を示す。蓄電装置30は、二以上の蓄電素子1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20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20又は蓄電装置30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。
[Configuration of 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. For example, it can be mounted as a power storage device configured by assembling a plurality of power storage elements 1. 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.
FIG. 2 shows an example of a power storage device 30 in which a power storage unit 20 in which two or more electrically connected power storage elements 1 are assembled is further assembled. The power storage device 30 may include a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage elements 1, a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage units 20 and the like. The power storage unit 20 or the power storage device 30 may include a state monitoring device (not shown) for monitoring 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、正極として上記した当該正極を用いる以外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ケースに収容することと、を備える。電極体を準備することは、当該正極及び負極を準備することと、セパレータを介して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とを備える。正極は、例えば正極基材に直接又は中間層を介して、正極合剤ペーストを塗布し、乾燥させることにより作製することができる。乾燥後、必要に応じてプレス等を行ってもよい。正極合剤ペーストには、正極活物質、導電剤、及び任意成分であるバインダ等、正極活物質層を構成する各成分が含まれる。正極合剤ペーストには、通常さらに分散媒が含まれる。正極活物質層のLog微分細孔容積分布における、第1範囲の微分細孔容積の最大値A及び第2範囲の微分細孔容積の最大値Bは、正極活物質の粒子径及び比表面積、導電剤の粒子径及び比表面積、正極活物質層の組成、厚さ及び面積、製造時の正極合剤ペーストの混練条件及び正極活物質層のプレスの強度等によって調整することができる。
[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 except that the positive electrode described above is used as the positive electrode. 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 case. Preparing the electrode body includes preparing the positive electrode body and the negative electrode body, and forming the electrode body by laminating or winding the positive electrode body and the negative electrode body via the separator. The positive electrode can be produced, for example, by applying the positive electrode mixture paste directly to the positive electrode substrate or via an intermediate layer and drying it. After drying, pressing or the like may be performed if necessary. The positive electrode mixture paste contains each component constituting the positive electrode active material layer, such as a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder which is an optional component. The positive electrode mixture paste usually further contains a dispersion medium. In the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer, the maximum value A of the differential pore volume in the first range and the maximum value B of the differential pore volume in the second range are the particle size and specific surface area of the positive electrode active material. It can be adjusted by the particle size and specific surface area of the conductive agent, the composition, thickness and area of the positive electrode active material layer, the kneading conditions of the positive electrode mixture paste at the time of manufacture, the press strength of the positive electrode active material layer, and the like.

非水電解質をケースに収容することは、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、ケース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。 The inclusion of the non-aqueous electrolyte in the case 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 case, and then the injection port may be sealed.

当該蓄電素子によれば、当該正極を備えることで、充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できる。 According to the power storage element, by providing the positive electrode, it is possible to suppress an increase in current collection resistance due to a charge / discharge cycle.

<その他の実施形態>
なお、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について説明したが、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 non-aqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery) capable of charging and discharging has been described, but the type, shape, size, capacity, etc. of the power storage element are arbitrary. .. The present invention can also be applied to capacitors such as various secondary batteries, electric double layer capacitors and lithium ion capacitors.

上記実施形態では、正極及び負極がセパレータを介して積層された電極体について説明したが、電極体は、セパレータを備えなくてもよい。例えば、正極又は負極の活物質層上に導電性を有さない層が形成された状態で、正極及び負極が直接接してもよい。 In the above embodiment, the electrode body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator has been described, but the electrode body may not include the separator. For example, the positive electrode and the negative electrode may be in direct contact with each other in a state where a non-conductive layer is formed on the active material layer of the positive electrode or the negative electrode.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The present invention is not limited to the following examples.

[実施例1から実施例4及び比較例1から比較例6]
(正極の作製)
正極活物質として、粒径4μmのLiNi1/3Co1/3Mn1/3(NCM111)からなるリチウム遷移金属複合酸化物を用いた。導電剤として表1に記載の種類のカーボンブラックを用いた。バインダとしてポリフッ化ビニリデンを用いた。
[Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6]
(Preparation of positive electrode)
As the positive electrode active material, a lithium transition metal composite oxide composed of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (NCM111) having a particle size of 4 μm was used. The types of carbon black shown in Table 1 were used as the conductive agent. Polyvinylidene fluoride was used as a binder.

分散媒としてN-メチルピロリドン(NMP)を用い、正極活物質層における正極活物質、導電剤及びバインダの質量比率(固形分換算)が93.5:4.5:2となるように高速ミキサとしてプライミクス社製「フィルミックス」を用いて表1の条件で混錬し、正極合剤ペーストを得た。次に、上記正極合剤ペーストを、正極基材であるアルミニウム箔の両面に、非塗布部(正極活物質層非形成部)を残して塗布し、100℃で乾燥し、ロールプレスすることにより、正極基材上に正極活物質層を形成した。正極合剤ペーストの塗布量は、固形分で10mg/cmとした。このようにして、実施例1から実施例4及び比較例1から比較例6の正極を得た。 N-Methylpyrrolidone (NMP) is used as the dispersion medium, and a high-speed mixer is used so that the mass ratio (solid content conversion) of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder in the positive electrode active material layer is 93.5: 4.5: 2. The mixture was kneaded under the conditions shown in Table 1 using "Fillmix" manufactured by Primix Co., Ltd. to obtain a positive electrode mixture paste. Next, the positive electrode mixture paste is applied to both sides of the aluminum foil, which is the positive electrode base material, leaving a non-coated portion (positive electrode active material layer non-forming portion), dried at 100 ° C., and roll-pressed. , A positive electrode active material layer was formed on the positive electrode substrate. The amount of the positive electrode mixture paste applied was 10 mg / cm 2 in terms of solid content. In this way, positive electrodes of Example 1 to Example 4 and Comparative Example 1 to Comparative Example 6 were obtained.

(負極の作製)
負極活物質として黒鉛、バインダとしてスチレン-ブタジエンゴム(SBR)、及び増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)を用いた。負極活物質、バインダ及び増粘剤を98:1:1の質量比(固形分換算)で混合した混合物に分散媒として水を適量加えて粘度を調整し、負極合剤ペーストを作製した。この負極合剤ペーストを、負極基材である銅箔の両面に、非塗布部(負極活物質層非形成部)を残して塗布し、乾燥することにより負極活物質層を形成した。その後、ロールプレスを行い、負極を得た。
(Manufacturing of negative electrode)
Graphite was used as the negative electrode active material, styrene-butadiene rubber (SBR) was used as the binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) was used as the thickener. An appropriate amount of water was added as a dispersion medium to a mixture of a negative electrode active material, a binder and a thickener at a mass ratio of 98: 1: 1 (in terms of solid content) to adjust the viscosity, and a negative electrode mixture paste was prepared. This negative electrode mixture paste was applied to both sides of a copper foil as a negative electrode base material, leaving a non-coated portion (negative electrode active material layer non-forming portion), and dried to form a negative electrode active material layer. Then, a roll press was performed to obtain a negative electrode.

(非水電解質の調製)
ECとDMCとEMCとを体積比30:35:35の割合で混合した混合溶媒に、LiPFを1.2mol/dmの濃度で溶解させ、非水電解質を調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.2 mol / dm 3 in a mixed solvent in which EC, DMC and EMC were mixed at a volume ratio of 30:35:35 to prepare a non-aqueous electrolyte.

(蓄電素子の作製)
次に、ポリエチレン基材及び上記ポリエチレン基材上に形成された無機層からなるセパレータを介して、上記正極と上記負極とを積層し、電極体を作製した。この電極体をアルミニウム製のケース(角形電槽缶)に収納し、正極端子及び負極端子を取り付けた。このケース(角形電槽缶)内部に上記非水電解質を注入した後、封口し、実施例及び比較例の蓄電素子を得た。
(Manufacturing of power storage element)
Next, the positive electrode and the negative electrode were laminated via a separator made of a polyethylene base material and an inorganic layer formed on the polyethylene base material to prepare an electrode body. This electrode body was housed in an aluminum case (square electric tank can), and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were attached. After injecting the non-aqueous electrolyte into the inside of this case (square electric tank can), the non-aqueous electrolyte was sealed, and storage elements of Examples and Comparative Examples were obtained.

(初期充放電)
上記各蓄電素子について、25℃で4.1Vまで0.2Cの電流で定電流充電した後、4.1Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、総充電時間が7時間になるまでとした。充電後に10分間の休止を設けたのちに、25℃で2.5Vまで0.2Cの電流で定電流放電した。放電後に10分間の休止を設けた。上記のサイクルを2回繰り返した。初期充放電後の各蓄電素子について、いずれも放電終了後10分以上経過した状態で、1kHzの交流インピーダンスメーターを用いて1kHzの交流抵抗を測定した。
(Initial charge / discharge)
Each of the above storage elements was constantly charged with a current of 0.2 C up to 4.1 V at 25 ° C., and then charged with a constant voltage at 4.1 V. The charging end condition was until the total charging time reached 7 hours. After a 10-minute pause after charging, constant current discharge was performed at 25 ° C. up to 2.5 V with a current of 0.2 C. A 10-minute rest was provided after discharge. The above cycle was repeated twice. For each power storage element after the initial charge / discharge, the AC resistance of 1 kHz was measured using a 1 kHz AC impedance meter in a state where 10 minutes or more had passed after the end of the discharge.

(Log微分細孔容積の測定)
上記初期充放電後の各蓄電素子について、上述の方法により、上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布を測定し、細孔径0.04μm以上0.1μm以下の第1範囲の微分細孔容積の最大値Aと、細孔径0.1μm超1.0μm以下の第2範囲の微分細孔容積の最大値Bとの合計を算出した。結果を表1に示す。
(Measurement of Log differential pore volume)
For each storage element after the initial charge and discharge, the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer is measured by the above method, and the differential pores in the first range having a pore diameter of 0.04 μm or more and 0.1 μm or less are measured. The sum of the maximum value A of the volume and the maximum value B of the differential pore volume in the second range having a pore diameter of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less was calculated. The results are shown in Table 1.

(充放電サイクル試験)
上記初期充放電後の各蓄電素子を、55℃の恒温槽内に3時間保管した後、それぞれ4Cの電流で4.1Vまで定電流充電した後、その後、休止期間を設けず、4Cの電流で2.5Vまで定電流放電を行った。これら充電及び放電の工程を1サイクルとして、このサイクルを1500サイクル繰り返した。充電及び放電ともに、55℃の恒温槽内で行った。
(Charge / discharge cycle test)
After each storage element after the initial charge and discharge is stored in a constant temperature bath at 55 ° C. for 3 hours, each is charged with a constant current of 4C to 4.1V, and then a current of 4C is not provided without a pause period. A constant current discharge was performed up to 2.5 V. These charging and discharging steps were set as one cycle, and this cycle was repeated for 1500 cycles. Both charging and discharging were performed in a constant temperature bath at 55 ° C.

(充放電サイクル試験後の交流抵抗(ACR)増加率)
上記充放電サイクル試験後の蓄電素子の交流抵抗増加率を評価した。上記充放電サイクル試験後の各蓄電素子について、上述の方法により、1kHzの交流抵抗を測定した。初期充放電後の1kHzの交流抵抗に対する充放電サイクル試験後の1kHzの交流抵抗の増加率(%)を下記式により求めた。得られた交流抵抗増加率を表1に示す。
交流抵抗増加率(%)=(充放電サイクル試験後のACR/初期充放電後のACR)×100
(AC resistance (ACR) increase rate after charge / discharge cycle test)
The rate of increase in AC resistance of the power storage element after the charge / discharge cycle test was evaluated. For each power storage element after the charge / discharge cycle test, the AC resistance of 1 kHz was measured by the above method. The rate of increase (%) of the 1 kHz AC resistance after the charge / discharge cycle test with respect to the 1 kHz AC resistance after the initial charge / discharge was calculated by the following formula. Table 1 shows the obtained AC resistance increase rate.
AC resistance increase rate (%) = (ACR after charge / discharge cycle test / ACR after initial charge / discharge) x 100

評価結果を下記表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1 below.

Figure 2022065561000001
Figure 2022065561000001

上記表1及び図3に示されるように、上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布において、細孔径0.04μm以上0.1μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値Aと、細孔径0.1μm超1.0μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値Bとの合計が0.60cm/g以上である実施例1から実施例4は、上記微分細孔容積の最大値の合計が上記範囲から外れる比較例1から比較例6と比較すると、充放電サイクル試験後の交流抵抗増加率が低減されていた。 As shown in Table 1 and FIG. 3, in the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer, the maximum value A of the differential pore volume in the range of the pore diameter of 0.04 μm or more and 0.1 μm or less is fine. In Examples 1 to 4, the maximum value of the differential pore volume in the range of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less is 0.60 cm 3 / g or more in total with the maximum value B of the differential pore volume. Compared with Comparative Example 1 to Comparative Example 6 in which the total of the above is out of the above range, the rate of increase in AC resistance after the charge / discharge cycle test was reduced.

以上の結果、当該蓄電素子用正極は、蓄電素子の充放電サイクルに伴う集電抵抗の上昇を抑制できることが示された。 As a result of the above, it was shown that the positive electrode for the power storage element can suppress an increase in the current collection resistance due to the charge / discharge cycle of the power storage element.

当該蓄電素子用正極は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等の電源として使用される蓄電素子等に適用できる。 The positive electrode for a power storage element can be applied to a personal computer, an electronic device such as a communication terminal, a power storage element used as a power source for an automobile or the like.

1 蓄電素子
2 電極体
3 ケース
4 正極端子
41 正極リード
5 負極端子
51 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Power storage element 2 Electrode body 3 Case 4 Positive terminal 41 Positive lead 5 Negative terminal 51 Negative lead 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (4)

正極活物質及び導電剤を含有する正極活物質層を備え、
上記正極活物質層のLog微分細孔容積分布において、細孔径0.04μm以上0.1μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値をAとし、
細孔径0.1μm超1.0μm以下の範囲の微分細孔容積の最大値をBとしたときに、
上記A及び上記Bの合計が0.60cm/g以上である蓄電素子用正極。
A positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a conductive agent is provided.
In the Log differential pore volume distribution of the positive electrode active material layer, the maximum value of the differential pore volume in the range of pore diameter 0.04 μm or more and 0.1 μm or less is defined as A.
When B is the maximum value of the differential pore volume in the range of more than 0.1 μm and 1.0 μm or less in pore diameter,
A positive electrode for a power storage element in which the total of A and B is 0.60 cm 3 / g or more.
上記Aが0.23cm/g以上であり、
上記Bが0.33cm/g以上である請求項1に記載の蓄電素子用正極。
The above A is 0.23 cm 3 / g or more, and
The positive electrode for a power storage element according to claim 1, wherein B is 0.33 cm 3 / g or more.
上記導電剤がカーボンブラックである請求項1又は請求項2に記載の蓄電素子用正極。 The positive electrode for a power storage element according to claim 1 or 2, wherein the conductive agent is carbon black. 請求項1、請求項2又は請求項3に記載の正極を備える蓄電素子。 A power storage element comprising the positive electrode according to claim 1, claim 2 or claim 3.
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