JP2022073197A - Positive electrode active material mixture for power storage element, positive electrode for power storage element, and power storage element - Google Patents

Positive electrode active material mixture for power storage element, positive electrode for power storage element, and power storage element Download PDF

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Daisuke Endo
直樹 井上
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Abstract

To provide a positive electrode active material for a power storage element and a positive electrode for the power storage element capable of increasing the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment, and the power storage element having a large discharge capacity in the low temperature environment.SOLUTION: A positive electrode active material mixture for a power storage element contains a compound represented by the following formula (1), a pore specific surface area in a range of a pore diameter of 30 nm or more and 200 nm or less is 10 m2/g or more, and the pore specific surface area in a range of the pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less is 1 m2/g or more. LiFexMn(1-x)PO4(0≤x≤1) (1).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、蓄電素子用正極活物質合剤、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 active material mixture for a power storage element, 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.

近年、上記蓄電素子に用いられる正極活物質として、安価かつ安全性の高いオリビン型のリン酸鉄リチウムが注目されている。例えば、正極板における活物質層中の活物質がリン酸鉄リチウムであり、上記活物質層の膜厚が40μm以上200μm以下であるリチウム二次電池が提案されている。(特許文献1参照)。 In recent years, inexpensive and highly safe olivine-type lithium iron phosphate has been attracting attention as a positive electrode active material used in the power storage element. For example, a lithium secondary battery in which the active material in the active material layer in the positive electrode plate is lithium iron phosphate and the thickness of the active material layer is 40 μm or more and 200 μm or less has been proposed. (See Patent Document 1).

特開2015-56318号公報JP-A-2015-56318

しかし、上記特許文献1のような正極活物質層を備える蓄電素子は、例えば0℃以下といった低温環境下での放電容量が小さいおそれがある。 However, the power storage element provided with the positive electrode active material layer as in Patent Document 1 may have a small discharge capacity in a low temperature environment such as 0 ° C. or lower.

本発明の目的は、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくすることができる蓄電素子用正極活物質及び蓄電素子用正極、並びに低温環境下での放電容量が大きい蓄電素子を提供することである。 An object of the present invention is to provide a positive electrode active material for a power storage element and a positive electrode for a power storage element capable of increasing the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment, and a power storage element having a large discharge capacity in a low temperature environment. Is.

本発明の一側面に係る蓄電素子用正極活物質合剤は、下記式1で表される化合物を含有し、細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が10m/g以上であり、かつ上記細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が1m/g以上である。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
The positive electrode active material mixture for a power storage element according to one aspect of the present invention contains a compound represented by the following formula 1 and has a pore specific surface area of 10 m 2 / g or more in a pore diameter range of 30 nm or more and 200 nm or less. Moreover, the pore specific surface area in the range of the pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less is 1 m 2 / g or more.
LiFe x Mn (1-x) PO 4 (0 ≦ x ≦ 1) ・ ・ ・ 1

本発明の他の一側面に係る蓄電素子用正極は、当該蓄電素子用正極活物質合剤を含む。 The positive electrode for a power storage element according to another aspect of the present invention contains the positive electrode active material mixture for the power storage element.

本発明の他の一側面に係る蓄電素子は、当該蓄電素子用正極を備える。 The power storage element according to another aspect of the present invention includes a positive electrode for the power storage element.

本発明の一側面に係る蓄電素子用正極活物質合剤は、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくすることができる。 The positive electrode active material mixture for a power storage element according to one aspect of the present invention can increase the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment.

本発明の他の一側面に係る蓄電素子用正極は、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくすることができる。 The positive electrode for a power storage element according to another aspect of the present invention can increase the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment.

本発明の他の一側面に係る蓄電素子は、低温環境下での放電容量が大きい。 The power storage element according to another aspect of the present invention has a large discharge capacity in a low temperature environment.

図1は、非水電解質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 non-aqueous electrolyte power storage device. 図2は、非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置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 non-aqueous electrolyte power storage elements are assembled.

初めに、本明細書によって開示される蓄電素子用正極活物質合剤、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 active material mixture for a power storage element, the positive electrode for a power storage element, and the power storage element disclosed in the present specification will be described.

本発明の一側面に係る蓄電素子用正極活物質合剤は、下記式1で表される化合物を含有し、細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が10m/g以上であり、かつ上記細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が1m/g以上である。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
The positive electrode active material mixture for a power storage element according to one aspect of the present invention contains a compound represented by the following formula 1 and has a pore specific surface area of 10 m 2 / g or more in a pore diameter range of 30 nm or more and 200 nm or less. Moreover, the pore specific surface area in the range of the pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less is 1 m 2 / g or more.
LiFe x Mn (1-x) PO 4 (0 ≦ x ≦ 1) ・ ・ ・ 1

この蓄電素子用正極活物質合剤によれば、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくすることができる。この理由としては、必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察される。すなわち、当該蓄電素子用正極活物質合剤が、遷移金属として鉄、マンガン又はこれらの組み合わせを含有する上記式1の化合物を含有することで、充放電容量を大きくすることができる。加えて、当該蓄電素子用正極活物質合剤における細孔径が30nm以上200nm以下の範囲の細孔は非水電解質が浸透しやすい範囲であり、この細孔径の範囲における細孔比表面積を10m/g以上とし、さらにこの細孔径の範囲のうち比較的大きな細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を1m/g以上とすることで、非水電解質の浸透を促す細孔構造が得られる。その結果、当該蓄電素子用正極活物質合剤の細孔内でのリチウムイオン拡散性が向上する。このリチウムイオン拡散性の向上によって、当該蓄電素子用正極活物質合剤は、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくすることができるものと推察される。 According to this positive electrode active material mixture for a power storage element, the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment can be increased. The reason for this is not always clear, but it can be inferred as follows, for example. That is, the charge / discharge capacity can be increased by containing the compound of the above formula 1 containing iron, manganese, or a combination thereof as the transition metal in the positive electrode active material mixture for the power storage element. In addition, the pores having a pore diameter of 30 nm or more and 200 nm or less in the positive electrode active material mixture for a power storage element are in a range in which a non-aqueous electrolyte easily permeates, and the specific surface area of the pores in this pore diameter range is 10 m 3 . Pore structure that promotes permeation of non-aqueous electrolyte by setting / g or more and further setting the pore specific surface area in the relatively large pore diameter range of 100 nm or more and 200 nm or less to 1 m 2 / g or more. Is obtained. As a result, the lithium ion diffusivity in the pores of the positive electrode active material mixture for the power storage element is improved. It is presumed that due to this improvement in lithium ion diffusivity, the positive electrode active material mixture for the power storage element can increase the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment.

ここで、当該蓄電素子用正極活物質合剤は、多孔性炭素をさらに含有してもよい。 Here, the positive electrode active material mixture for the power storage element may further contain porous carbon.

このように当該蓄電素子用正極活物質合剤が多孔性炭素を含有する場合には、特に当該蓄電素子用正極活物質合剤の上記比較的大きな細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を、1m/g以上に調整し易くすることができ、すなわち、より確実に調整することができる。よって、当該蓄電素子用正極活物質合剤が、蓄電素子の低温環境下での放電容量をより確実に大きくすることができる。 As described above, when the positive electrode active material mixture for a power storage element contains porous carbon, the pore ratio in the relatively large pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture for a power storage element is particularly high. The surface area can be easily adjusted to 1 m 2 / g or more, that is, can be adjusted more reliably. Therefore, the positive electrode active material mixture for the power storage element can more reliably increase the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment.

本発明の他の一側面に係る蓄電素子用正極は、当該蓄電素子用正極活物質合剤を含む。 The positive electrode for a power storage element according to another aspect of the present invention contains the positive electrode active material mixture for the power storage element.

このように、当該蓄電素子用正極は、上述した当該蓄電素子用正極活物質合剤を含むため、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくすることができる。 As described above, since the positive electrode for the power storage element contains the above-mentioned positive electrode active material mixture for the power storage element, the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment can be increased.

本発明の他の一側面に係る蓄電素子は、当該蓄電素子用正極を備える。 The power storage element according to another aspect of the present invention includes a positive electrode for the power storage element.

このように、当該蓄電素子は、上述した当該蓄電素子用正極を備えるため、低温環境下での放電容量が大きい。 As described above, since the power storage element includes the positive electrode for the power storage element described above, the discharge capacity in a low temperature environment is large.

本発明の一実施形態に係る蓄電素子用正極活物質合剤、蓄電素子用正極、蓄電素子の構成、蓄電装置の構成、及び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 positive electrode active material mixture for a power storage element, 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 the 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.

<蓄電素子用正極活物質合剤>
当該蓄電素子用正極活物質合剤(以下、単に正極活物質合剤ともいう)は、下記式1で表される化合物(以下、第1化合物ともいう)を含有する。具体的には、当該正極活物質合剤は、正極活物質を含み、この正極活物質が第1化合物を含む。当該正極活物質合剤は、多孔性炭素をさらに含有してもよい。当該正極活物質合剤は、必要に応じて、多孔性炭素以外の導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
<Positive electrode active material mixture for power storage elements>
The positive electrode active material mixture for the power storage element (hereinafter, also simply referred to as a positive electrode active material mixture) contains a compound represented by the following formula 1 (hereinafter, also referred to as a first compound). Specifically, the positive electrode active material mixture contains a positive electrode active material, and the positive electrode active material contains the first compound. The positive electrode active material mixture may further contain porous carbon. The positive electrode active material mixture contains optional components such as a conductive agent other than porous carbon, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary.
LiFe x Mn (1-x) PO 4 (0 ≦ x ≦ 1) ・ ・ ・ 1

(正極活物質)
正極活物質は、第1化合物を含む。第1化合物は、上記式1で表され、オリビン型結晶構造を有する。オリビン型結晶構造を有する化合物は、空間群Pnmaに帰属可能な結晶構造を有する。空間群Pnmaに帰属可能な結晶構造とは、エックス線回折図において、空間群Pnmaに帰属可能なピークを有することをいう。第1化合物は、結晶格子からの酸素脱離反応が容易に進行しないポリアニオン塩であるため、安全性が高く、また、安価である。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material contains the first compound. The first compound is represented by the above formula 1 and has an olivine type crystal structure. The compound having an olivine type crystal structure has a crystal structure that can be attributed to the space group Pnma. The crystal structure that can be attributed to the space group Pnma means that it has a peak that can be attributed to the space group Pnma in the X-ray diffraction pattern. Since the first compound is a polyanion salt in which the oxygen desorption reaction from the crystal lattice does not easily proceed, it is highly safe and inexpensive.

第1化合物は、上記式1で表されるように、リン酸鉄リチウム(LiFePO)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、リン酸鉄マンガンリチウム(LiFeMn1-xPO、0<x<1)又はこれらの組み合わせで構成される。当該正極活物質が遷移金属として鉄、マンガン又はこれらの組み合わせを含むことで、より充放電容量を大きくすることができる。 As the first compound, as represented by the above formula 1, lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ), lithium iron manganese phosphate (LiFe x Mn 1-x PO 4 , 0 < It is composed of x <1) or a combination thereof. When the positive electrode active material contains iron, manganese, or a combination thereof as a transition metal, the charge / discharge capacity can be further increased.

このように、第1化合物は、鉄、マンガン又はこれらの組み合わせとリチウムとを含むリン酸塩化合物である。第1化合物は、不可避的不純物として鉄及びマンガン以外の遷移金属元素やアルミニウム等の典型元素を含んでいてもよい。但し、第1化合物は、実質的に鉄、マンガン又はこれらの組み合わせとリチウムとリンと酸素とから構成されていることが好ましい。 As described above, the first compound is a phosphate compound containing iron, manganese or a combination thereof and lithium. The first compound may contain a transition metal element other than iron and manganese and a typical element such as aluminum as an unavoidable impurity. However, it is preferable that the first compound is substantially composed of iron, manganese or a combination thereof, lithium, phosphorus and oxygen.

上記式1中、xの上限としては、1であり、0.95が好ましい。また、xの下限としては、0であり、0.25が好ましい。xの値が上記上限以下又は上記下限以上であることで、第1化合物がより優れた寿命特性を有する。なお、xは実質的に1であってもよい。 In the above formula 1, the upper limit of x is 1, preferably 0.95. The lower limit of x is 0, preferably 0.25. When the value of x is not more than the above upper limit or more than the above lower limit, the first compound has more excellent lifetime characteristics. Note that x may be substantially 1.

第1化合物の一次粒子の平均粒子径としては、例えば0.01μm以上0.2μm以下が好ましく、0.02μm以上0.1μm以下がより好ましい。第1化合物の一次粒子の平均粒径を上記範囲とすることで、当該正極活物質合剤の細孔内でのリチウムイオンの拡散性がより向上する。一次粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡による観察によって測定される値である。 The average particle size of the primary particles of the first compound is, for example, preferably 0.01 μm or more and 0.2 μm or less, and more preferably 0.02 μm or more and 0.1 μm or less. By setting the average particle size of the primary particles of the first compound in the above range, the diffusivity of lithium ions in the pores of the positive electrode active material mixture is further improved. The average particle size of the primary particles is a value measured by observation with a scanning electron microscope.

第1化合物の二次粒子の平均粒子径としては、例えば3μm以上20μm以下が好ましく、5μm以上15μm以下がより好ましい。第1化合物の二次粒子の平均粒子を上記範囲とすることで、製造及び取り扱いが容易になるとともに、当該正極活物質合剤の細孔内でのリチウムイオンの拡散性が向上する。二次粒子の平均粒子径は、粒度分布測定によって測定される値である。 The average particle size of the secondary particles of the first compound is, for example, preferably 3 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 15 μm or less. By setting the average particle of the secondary particles of the first compound in the above range, the production and handling are facilitated, and the diffusivity of lithium ions in the pores of the positive electrode active material mixture is improved. The average particle size of the secondary particles is a value measured by particle size distribution measurement.

第1化合物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 the first compound with 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.

第1化合物は、表面の少なくとも一部が炭素により被覆されていてもよい。このように、上記正極活物質が、表面の少なくとも一部が炭素により被覆された第1化合物であってもよい。第1化合物の表面の少なくとも一部が炭素により被覆されていることで電子伝導性が向上される。上記正極活物質における炭素の含有量としては、0.5質量%以上5質量%以下が好ましい。炭素の含有量を上記範囲とすることで、電気伝導性を大きくできるとともに、電極密度ひいては蓄電素子の容量を大きくすることができる。 At least a part of the surface of the first compound may be coated with carbon. As described above, the positive electrode active material may be the first compound in which at least a part of the surface thereof is coated with carbon. The electron conductivity is improved by covering at least a part of the surface of the first compound with carbon. The carbon content in the positive electrode active material is preferably 0.5% by mass or more and 5% by mass or less. By setting the carbon content in the above range, the electrical conductivity can be increased, and the electrode density and the capacity of the power storage element can be increased.

当該正極活物質合剤には、第1化合物以外の正極活物質がさらに含まれていてもよい。このような他の正極活物質としては、公知のリチウムイオン二次電池用の正極活物質の中から適宜選択できる。但し、正極活物質合剤に含まれる全正極活物質に占める第1化合物の合計含有量の下限としては、90質量%が好ましく、99質量%がより好ましい。当該全正極活物質に占める第1化合物の合計含有量の上限としては、100質量%であってもよい。このように実質的に正極活物質としてオリビン型結晶構造を有する当該正極活物質のみを用いることで、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくする効果を、より高めることができる。 The positive electrode active material mixture may further contain a positive electrode active material other than the first compound. As such another positive electrode active material, a known positive electrode active material for a lithium ion secondary battery can be appropriately selected. However, the lower limit of the total content of the first compound in the total positive electrode active material contained in the positive electrode active material mixture is preferably 90% by mass, more preferably 99% by mass. The upper limit of the total content of the first compound in the total positive electrode active material may be 100% by mass. As described above, by using only the positive electrode active material having an olivine type crystal structure as the positive electrode active material, the effect of increasing the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment can be further enhanced.

上記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。上記第1化合物以外の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、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。当該正極活物質合剤においては、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。 As the positive electrode active material for the lithium ion secondary battery, a material capable of storing and releasing lithium ions is usually used. Examples of the positive electrode active material other than the first compound 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 polyanion compound, a chalcogen compound, and sulfur. And so on. 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 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 mixture, one of these materials may be used alone, or two or more of them may be mixed and used.

当該正極活物質合剤における全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。全正極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、当該正極活物質合剤の高エネルギー密度化と導電性向上を両立できる。当該正極活物質合剤における第1化合物の含有量の下限としては、90質量%が好ましく、99質量%が好ましい。 The content of the total positive electrode active material in the positive electrode active material mixture 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 total positive electrode active material in the above range, it is possible to achieve both high energy density and improved conductivity of the positive electrode active material mixture. The lower limit of the content of the first compound in the positive electrode active material mixture is preferably 90% by mass, preferably 99% by mass.

(多孔性炭素)
多孔性炭素としては、例えば、東洋炭素製のCNovelや関西熱化学製のMSC-30等が挙げられる。当該正極活物質合剤が多孔性炭素を含有することで、特に当該正極活物質合剤の比較的大きな細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を、1m/g以上に調整し易くすることができ、すなわち、より確実に調整することができる。加えて、当該蓄電素子用正極活物質合剤が、蓄電素子の放電容量を低下させることを回避しつつ、上記のように低温環境下での放電容量をより確実に大きくすることができる。
(Porous carbon)
Examples of the porous carbon include CNovell manufactured by Toyo Tanso and MSC-30 manufactured by Kansai Thermochemical. Since the positive electrode active material mixture contains porous carbon, the pore specific surface area of the positive electrode active material mixture in a relatively large pore diameter range of 100 nm or more and 200 nm or less is adjusted to 1 m 2 / g or more. It can be facilitated, that is, it can be adjusted more reliably. In addition, the positive electrode active material mixture for the power storage element can more reliably increase the discharge capacity in a low temperature environment as described above while avoiding a decrease in the discharge capacity of the power storage element.

また、当該正極活物質合剤が多孔性炭素を含有する場合には、上記のように主として多孔性炭素によって当該正極活物質合剤の上記比較的大きい細孔径の範囲における細孔比表面積を1m/g以上に調整することができる。これに加えて、主として第1化合物によって当該正極活物質合剤の比較的小さい細孔径30nm以上100nm未満の細孔比表面積を調整することができる。これらの調整によって、全体として細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を10m/g以上に調整することができる。このように、上記細孔径における細孔比表面積の調整に対する寄与を、多孔性炭素と第1化合物とで分担することで、より確実かつ詳細に当該正極活物質合剤の上記各細孔径における上記各細孔比表面積を上記各範囲に調整することができる。 When the positive electrode active material mixture contains porous carbon, the pore specific surface area of the positive electrode active material mixture in the range of the relatively large pore diameter is set to 1 m mainly by the porous carbon as described above. It can be adjusted to 2 / g or more. In addition to this, the pore specific surface area of the positive electrode active material mixture having a relatively small pore diameter of 30 nm or more and less than 100 nm can be adjusted mainly by the first compound. By these adjustments, the specific surface area of pores in the range of pore diameter of 30 nm or more and 200 nm or less can be adjusted to 10 m 2 / g or more as a whole. As described above, by sharing the contribution to the adjustment of the pore specific surface area in the pore diameter between the porous carbon and the first compound, the positive electrode active material mixture can be more reliably and in detail described above in each pore diameter. The specific surface area of each pore can be adjusted to each of the above ranges.

多孔性炭素の平均粒子径は、0.1μm以上10μm以下が好ましく、0.5μm以上5μm以下がより好ましい。多孔性炭素の平均粒子径が上記範囲であれば、当該正極活物質合剤の上記比較的大きな細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を、1m/g以上に調整し易くすることができる。多孔性炭素の細孔径は、正極活物質合剤からPVDF等のバインダを除去し、乾燥して粉体を取得し、取得された粉体から風力分級等を用いて多孔性炭素を抽出し、抽出された多孔性炭素を対象として細孔分布測定を行うことによって得られる。 The average particle size of the porous carbon is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less. When the average particle size of the porous carbon is in the above range, the pore specific surface area in the range of the relatively large pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture can be easily adjusted to 1 m 2 / g or more. be able to. For the pore size of the porous carbon, the binder such as PVDF is removed from the positive electrode active material mixture, dried to obtain a powder, and the porous carbon is extracted from the obtained powder by using wind power classification or the like. It is obtained by measuring the pore distribution of the extracted porous carbon.

多孔性炭素の比表面積は、10m/g以上4000m/g以下が好ましく、100m/g以上3000m/g以下がより好ましい。多孔性炭素の比表面積が上記範囲であれば、当該正極活物質合剤の上記比較的大きな細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を、1m/g以上に調整し易くすることができる。多孔性炭素の比表面積は、上記多孔性炭素の細孔径の測定と同様にして粉体を抽出し、抽出された粉体を対象としてガス吸着法による比表面積測定を行うことによって得られる。 The specific surface area of the porous carbon is preferably 10 m 2 / g or more and 4000 m 2 / g or less, and more preferably 100 m 2 / g or more and 3000 m 2 / g or less. When the specific surface area of the porous carbon is in the above range, it is easy to adjust the specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the range of the relatively large pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less to 1 m 2 / g or more. Can be done. The specific surface area of the porous carbon is obtained by extracting the powder in the same manner as in the measurement of the pore diameter of the porous carbon and measuring the specific surface area of the extracted powder by the gas adsorption method.

当該正極活物質合剤中の多孔性炭素の含有量の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.3質量%がより好ましい。上記多孔性炭素の含有量が上記下限以上であれば、当該正極活物質合剤の上記比較的大きな細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を、1m/g以上に調整し易くすることができる。上記多孔性炭素の含有量の上限としては、2質量%が好ましく、1質量%がより好ましい。多孔性炭素の含有量が上記上限以下であれば、相対的に第1化合物の含有量が小さくなり過ぎて蓄電素子の充放電容量が低下することを低減することができる。 The lower limit of the content of porous carbon in the positive electrode active material mixture is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.3% by mass. When the content of the porous carbon is not less than the above lower limit, it is easy to adjust the specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the range of the relatively large pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less to 1 m 2 / g or more. can do. The upper limit of the content of the porous carbon is preferably 2% by mass, more preferably 1% by mass. When the content of the porous carbon is not more than the above upper limit, it is possible to reduce that the content of the first compound becomes relatively too small and the charge / discharge capacity of the power storage element decreases.

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

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

(バインダ)
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。
(Binder)
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. Examples thereof include elastomers such as polyethyleneized EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), and fluororubber; and polysaccharide polymers.

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

(増粘剤)
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。
(Thickener)
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 inactivated by methylation or the like in advance.

(フィラー)
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。
(Filler)
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.

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

当該正極活物質合剤の細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積、及び細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積は、窒素ガス吸着法を用いた脱着等温線からBJH法で求められる。具体的には、上記脱着等温線からBJH法によって当該正極活物質合剤の細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積、及び細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積がそれぞれ得られる。これら細孔比表面積は、当該正極活物質合剤のうちバインダを除いた残りの成分について測定した値である。 The specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the range of 30 nm or more and 200 nm or less and the specific surface area of the pores in the range of 100 nm or more and 200 nm or less are determined by the desorption isotherm method using the nitrogen gas adsorption method. Is sought after. Specifically, the specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the range of 30 nm or more and 200 nm or less and the specific surface area of the pores in the range of 100 nm or more and 200 nm or less are obtained from the desorbed isotherm by the BJH method, respectively. can get. These pore specific surface areas are values measured for the remaining components of the positive electrode active material mixture excluding the binder.

当該正極活物質合剤の細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積の下限としては、10m/gであり、12m/gが好ましい。当該正極活物質合剤の細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積の下限としては、1m/gであり、2m/gが好ましい。上記各細孔比表面積の下限がそれぞれ上記を満たすことで、当該正極活物質合剤を含む正極を備える蓄電素子は、低温環境下での放電容量が優れる。一方、当該正極活物質合剤の細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積の上限としては、40m/gが好ましく、30m/gがより好ましい。当該正極活物質合剤の細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積の上限としては、7m/gが好ましく、5m/gがより好ましい。上記各細孔比表面積の上限がそれぞれ上記を満たすことで、当該正極活物質合剤を含む正極を備える蓄電素子は、より確実に低温環境下での放電容量が優れる。なお、当該正極活物質合剤の細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が上記特定の範囲を満たすことは、上記30nm以上200nmの範囲で測定された各細孔径における細孔比表面積の全てが上記特定の細孔比表面積の範囲を満たすことを意味する。同様に、当該正極活物質合剤の細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が上記特定の範囲を満たすことは、上記100nm以上200nmの範囲で測定された各細孔径における細孔比表面積の全てが上記特定の細孔比表面積の範囲を満たすことを意味する。 The lower limit of the pore specific surface area in the range of the pore diameter of 30 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture is 10 m 2 / g, preferably 12 m 2 / g. The lower limit of the pore specific surface area in the range of the pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture is 1 m 2 / g, preferably 2 m 2 / g. When the lower limit of each pore specific surface area satisfies the above, the power storage element provided with the positive electrode containing the positive electrode active material mixture has an excellent discharge capacity in a low temperature environment. On the other hand, as the upper limit of the pore specific surface area in the range of the pore diameter of 30 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture, 40 m 2 / g is preferable, and 30 m 2 / g is more preferable. The upper limit of the pore specific surface area in the range of the pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture is preferably 7 m 2 / g, more preferably 5 m 2 / g. When the upper limit of each pore specific surface area satisfies the above, the power storage element provided with the positive electrode containing the positive electrode active material mixture is more reliably excellent in discharge capacity in a low temperature environment. The pore specific surface area in the pore diameter range of 30 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture satisfies the above specific range, that is, the pore specific surface area in each pore diameter measured in the pore diameter range of 30 nm or more and 200 nm. All of the above means that the specific pore specific surface area range is satisfied. Similarly, the pore specific surface area in the range of the pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture satisfies the above-mentioned specific range, that is, the pore ratio in each pore diameter measured in the range of 100 nm or more and 200 nm. It means that all of the surface areas satisfy the above-mentioned specific pore specific surface area range.

当該正極活物質合剤の細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積、及び細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積は、以下の手順に基づいて、算出する。
上記細孔比表面積の測定の際には、Quantachrome社製の「autosorb iQ」および制御解析ソフト「ASiQwin」を用いる。測定対象の試料である当該正極活物質合剤(ただし、バインダを除く)1.00gを測定用のサンプル管に入れ、120℃にて12時間減圧乾燥することで、測定試料中の水分を十分に除去する。次に、液体窒素を用いる窒素ガス吸着法により、相対圧力P/P0(P0=約770mmHg)が0から1の範囲内で吸着側および脱離側の等温線を測定する。そして、脱離側の等温線を用いてBJH法により計算することにより各細孔径の範囲における細孔比表面積をそれぞれ算出する。
The pore specific surface area in the pore diameter range of 30 nm or more and 200 nm or less and the pore specific surface area in the pore diameter range of 100 nm or more and 200 nm or less of the positive electrode active material mixture are calculated based on the following procedure.
When measuring the pore specific surface area, "autosorbi iQ" manufactured by Quantachrome and control analysis software "ASiQwin" are used. 1.00 g of the positive electrode active material mixture (excluding the binder), which is the sample to be measured, is placed in a sample tube for measurement and dried under reduced pressure at 120 ° C. for 12 hours to sufficiently remove the water content in the measurement sample. To remove. Next, by the nitrogen gas adsorption method using liquid nitrogen, the isotherms on the adsorption side and the desorption side are measured within the range of relative pressure P / P0 (P0 = about 770 mmHg) from 0 to 1. Then, the specific surface area of the pores in the range of each pore diameter is calculated by the BJH method using the isotherm on the desorption side.

上記細孔比表面積の測定には、正極作製前の正極活物質合剤(ただし、バインダを除く)の充放電前粉体であれば、そのまま測定に供する。
蓄電素子を解体して取り出した正極から測定試料を採取する場合には、蓄電素子を解体する前に、当該蓄電素子に1時間の定電流通電を行ったときに蓄電素子の公称容量と同じ電気量となる電流値の10分の1となる電流値(0.1C)で、25℃環境下にて指定される電圧の下限となる電圧に至るまで定電流放電する。蓄電素子を解体し、正極を取り出し、金属リチウム電極を対極とした電池を組立て、正極活物質合剤1gあたり10mAの電流値で、25℃環境下にて正極の端子間電圧が2.0V(vs.Li/Li)となるまで定電流放電を行い、完全放電状態に調整する。その後再解体し、正極を取り出す。取り出した正極は、ジメチルカーボネートを用いて正極に付着した非水電解質を十分に洗浄し室温にて一昼夜の乾燥後、正極基材上の正極活物質合剤を採取する。上記の電池の解体までの作業、及び正極洗浄、乾燥作業は、露点-60℃以下のアルゴン雰囲気中で行う。得られた正極活物質合剤粉体をN-メチルピロリドン(NMP)中に分散させ、正極活物質合剤中のバインダ(例えばPVDF)を除去する。さらにジメチルカーボネートを用いて洗浄後乾燥して粉体を得る。上記細孔比表面積の測定においては、このようにして採取した粉体を測定に供する。
For the measurement of the specific surface area of the pores, if the powder is a pre-charge / discharge powder of the positive electrode active material mixture (excluding the binder) before the positive electrode is prepared, it is used as it is.
When a measurement sample is collected from the positive electrode taken out by disassembling the power storage element, the same electricity as the nominal capacity of the power storage element is obtained when the power storage element is energized with a constant current for 1 hour before the power storage element is disassembled. With a current value (0.1 C) that is one tenth of the current value that is a quantity, constant current discharge is performed up to a voltage that is the lower limit of the voltage specified in a 25 ° C environment. The power storage element is disassembled, the positive electrode is taken out, a battery with a metallic lithium electrode as the counter electrode is assembled, the current value is 10 mA per 1 g of the positive electrode active material mixture, and the voltage between the terminals of the positive electrode is 2.0 V ( Perform constant current discharge until vs. Li / Li + ), and adjust to a completely discharged state. After that, it is disassembled again and the positive electrode is taken out. The removed positive electrode is thoroughly washed with dimethyl carbonate to thoroughly wash the non-aqueous electrolyte adhering to the positive electrode, dried at room temperature for 24 hours, and then the positive electrode active material mixture on the positive electrode substrate is collected. The work up to the disassembly of the battery, the positive electrode cleaning, and the drying work are performed in an argon atmosphere having a dew point of −60 ° C. or lower. The obtained positive electrode active material mixture powder is dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP), and the binder (for example, PVDF) in the positive electrode active material mixture is removed. Further, it is washed with dimethyl carbonate and then dried to obtain a powder. In the measurement of the pore specific surface area, the powder thus collected is used for the measurement.

<蓄電素子用正極活物質合剤の製造方法>
当該正極活物質合剤は、第1化合物を含む正極活物質と、多孔性炭素と、必要に応じて上述した他の成分とを混合することによって製造することができる。当該正極活物質合剤は、分散媒である溶剤と共にペースト状にされ、正極基材に塗布され、乾燥されることで、正極活物質合剤層とされる。第1化合物は、例えば以下の手順に基づいて製造することができる。
<Manufacturing method of positive electrode active material mixture for power storage element>
The positive electrode active material mixture can be produced by mixing a positive electrode active material containing the first compound, porous carbon, and, if necessary, other components described above. The positive electrode active material mixture is formed into a paste together with a solvent as a dispersion medium, applied to a positive electrode base material, and dried to form a positive electrode active material mixture layer. The first compound can be produced, for example, based on the following procedure.

(第1化合物の製造方法)
初めに反応容器にFeSOおよびMnSOの任意の比率での混合溶液を一定速度で滴下しつつ、その間のpHが一定値を保つようにNaOH水溶液と、NH水溶液と、NHNH水溶液とを滴下し、FeMn1-x(OH)前駆体を作製する。次に、作製されたFeMn(1-x)(OH)前駆体を反応容器から取り出し、LiHPO及びスクロース粉と固相混合する。そして、得られた混合物を窒素雰囲気下において550℃以上750℃以下の焼成温度で焼成することにより、オリビン型結晶構造を有し、下記式1で表される第1化合物を作製する。この第1化合物は、炭素で被覆されている。なお、スクロース粉を添加しないこと以外は上記と同様にして固相混合及び焼成を行うことにより、炭素で被覆されていない第1化合物を作製することができる。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
(Method for producing the first compound)
First, a mixed solution of FeSO 4 and MnSO 4 at an arbitrary ratio is added dropwise to the reaction vessel at a constant rate, and a NaOH aqueous solution, an NH 3 aqueous solution, and an NH 2 NH 2 aqueous solution are added so that the pH between them remains constant. To prepare a Fe x Mn 1-x (OH) 2 precursor. Next, the prepared Fe x Mn (1-x) (OH) 2 precursor is taken out from the reaction vessel and mixed with LiH 2 PO 4 and sucrose powder in a solid phase. Then, the obtained mixture is calcined in a nitrogen atmosphere at a calcining temperature of 550 ° C. or higher and 750 ° C. or lower to prepare a first compound having an olivine-type crystal structure and represented by the following formula 1. This first compound is coated with carbon. The first compound not coated with carbon can be produced by performing solid phase mixing and firing in the same manner as described above except that sucrose powder is not added.
LiFe x Mn (1-x) PO 4 (0 ≦ x ≦ 1) ・ ・ ・ 1

(細孔比表面積の調整方法)
上記したように、当該正極活物質合剤の細孔径が30nm以上200nm以下の範囲は非水電解質が浸透しやすい領域であり、当該正極活物質合剤は、この細孔径の範囲における細孔比表面積を10m/g以上とし、かつ細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を1m/g以上とすることで非水電解質の浸透を促す細孔構造を得ることができる。上記各範囲の細孔比表面積は、例えば上記した第1化合物の製造方法を制御することによって調整することができる。
(Method of adjusting pore specific surface area)
As described above, the range in which the pore diameter of the positive electrode active material mixture is 30 nm or more and 200 nm or less is a region in which the non-aqueous electrolyte easily permeates, and the positive electrode active material mixture has a pore ratio in this pore diameter range. By setting the surface area to 10 m 2 / g or more and the pore specific surface area in the range of the pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less to 1 m 2 / g or more, a pore structure that promotes the penetration of the non-aqueous electrolyte can be obtained. The specific surface area of the pores in each of the above ranges can be adjusted, for example, by controlling the method for producing the first compound described above.

このような第1化合物の製造方法の制御としては、第1化合物の前駆体を作製する際のpH調整、及び前駆体を焼成する際の温度調整等が挙げられる。 Examples of control of such a method for producing the first compound include pH adjustment when producing the precursor of the first compound, temperature adjustment when firing the precursor, and the like.

当該正極活物質合剤が多孔性炭素を含有する場合、当該正極活物質合剤の上記各細孔径の範囲における細孔比表面積は、上記第1化合物の製造方法の制御に加えて、多孔性炭素の平均粒子径及び比表面積を調整することによって得ることができる。この場合、例えば種々の平均粒子径及び比表面積を有する多孔性炭素から、上記各細孔径の範囲における細孔比表面積が得られるような多孔性炭素を選択すること等が挙げられる。その他、上記各細孔径の範囲における細孔比表面積は、上記多孔性炭素と上記第1化合物との配合比を調整することによっても得ることができる。 When the positive electrode active material mixture contains porous carbon, the specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the range of each of the pore diameters is porous in addition to controlling the method for producing the first compound. It can be obtained by adjusting the average particle size and specific surface area of carbon. In this case, for example, from porous carbons having various average particle diameters and specific surface areas, it is possible to select porous carbons having a pore specific surface area in the range of each pore diameter. In addition, the specific surface area of the pores in the range of each pore diameter can also be obtained by adjusting the compounding ratio of the porous carbon and the first compound.

当該蓄電素子用正極活物質合剤によれば、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくすることができる。 According to the positive electrode active material mixture for the power storage element, the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment can be increased.

<蓄電素子用正極>
当該蓄電素子用正極(以下、単に正極ともいう。)は、当該正極活物質合剤を含む。上記正極は、正極基材と、この正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質合剤層とを有する。
<Positive electrode for power storage element>
The positive electrode for a power storage element (hereinafter, also simply referred to as a positive electrode) contains the positive electrode active material mixture. The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material mixture 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10Ω・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).

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

(中間層)
中間層は、正極基材と正極活物質合剤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合剤層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば、バインダ及び導電剤を含む。
(Middle layer)
The intermediate layer is a layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode active material mixture 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 mixture layer. The composition of the intermediate layer is not particularly limited and includes, for example, a binder and a conductive agent.

(正極活物質合剤層)
正極活物質合剤層は、上述した当該正極活物質合剤によって形成される層である。
(Positive electrode active material mixture layer)
The positive electrode active material mixture layer is a layer formed by the above-mentioned positive electrode active material mixture.

<蓄電素子の構成>
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容器と、を備える。電極体は、通常、複数の正極及び複数の負極がセパレータを介して積層された積層型、又は、正極及び負極がセパレータを介した積層された状態で巻回された巻回型である。非水電解質は、正極、負極及びセパレータに含まれた状態で存在する。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。
<Structure of power storage element>
The power storage element according to an embodiment of the present invention includes an electrode body having a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a non-aqueous electrolyte, and a container for accommodating the electrode body and the non-aqueous electrolyte. The electrode body is usually a laminated type in which a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are laminated via a separator, or a wound type in which a positive electrode and a negative electrode are laminated in a laminated state via a separator. The non-aqueous electrolyte exists 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]
当該蓄電素子が備える正極は、上述した当該蓄電素子用正極である。
[Positive electrode]
The positive electrode included in the power storage element is the above-mentioned positive electrode for the power storage element.

[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合剤層とを有する。中間層の構成は特に限定されず、例えば上記当該蓄電素子用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 mixture 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 for the power storage element.

(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.

(負極活物質合剤層)
負極活物質合剤層は、負極活物質を含む。負極活物質合剤層は、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 mixture layer)
The negative electrode active material mixture layer contains a negative electrode active material. The negative electrode active material mixture 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 for the positive electrode.

負極活物質合剤層は、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 mixture 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, Typical metal elements such as Ba, and transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, and W are used as negative electrode active materials, conductive agents, and the like. It may be contained as an ingredient other than a binder, 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 2 O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite (graphite) and non-graphitable carbon (easy graphitable carbon or non-graphitizable carbon). Be done. Among these materials, graphite and non-graphitic carbon are preferable. In the negative electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.

「黒鉛」とは、充放電前又は放電状態において、エックス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 method 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エックス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 the X-ray diffraction method before charging / discharging or in a discharged state of 0.34 nm or more and 0.42 nm or less. .. 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子径は、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、その平均粒子径は、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、その平均粒子径は、1nm以上1μm以下であってもよい。負極活物質の平均粒子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子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 the above lower limit or more, 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.

負極活物質合剤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 mixture 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形状としては、例えば、織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が挙げられる。これらの形状の中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。セパレータの基材層の材料としては、シャットダウン機能の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。セパレータの基材層として、これらの樹脂を複合した材料を用いてもよい。
[Separator]
The separator can be appropriately selected from known separators. As the separator, for example, a separator composed of only a base material layer, a separator 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 shape of the base material layer of the separator include woven fabrics, non-woven fabrics, and porous resin films. Among these shapes, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a non-woven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of a non-aqueous electrolyte. As the material of the base material layer of the separator, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of shutdown function, and polyimide and aramid are preferable from the viewpoint of oxidative decomposition resistance. As the base material layer of the separator, a material in which these resins are 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. Nitrides 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 element.

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-Difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole 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 methanesulfonate, busulfan, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate, sulfate. Ethylene, sulfolane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide, tetramethylenesulfoxide, diphenylsulfide, 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-propanesulton, 1,4-butanesulton, 1,4- Examples thereof include buten sulton, 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℃~25℃)において固体である任意の材料から選択できる。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及び酸窒化物固体電解質、ポリマー固体電解質等が挙げられる。 The solid electrolyte can be selected from any material having ionic conductivity such as lithium, sodium and calcium and being solid at room temperature (for example, 15 ° C to 25 ° C). Examples of the solid electrolyte include sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, oxynitride solid electrolytes, polymer solid electrolytes and the like.

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

<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。
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、容器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が角型の容器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。容器3には、非水電解質が注入されている。
<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.
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 container. The electrode body 2 having the positive electrode and the negative electrode wound around the separator is housed in the square container 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. A non-aqueous electrolyte is injected into the container 3.

<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ユニット(バッテリーモジュール)として搭載することができる。この場合、蓄電装置に含まれる少なくとも一つの蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。
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 unit (battery module) 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、正極として当該蓄電素子用正極を用いること以外は、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容器に収容することと、を備える。電極体を準備することは、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。
<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 for the power storage element 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 container. 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.

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

<その他の実施形態>
尚、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.

[正極活物質の作製]
(1)LiFePOの作製
初めに、750cmのイオン交換水が入った2dmの反応容器に1mol/dmのFeSO水溶液を一定速度で滴下しつつ、その間のpHが一定値10.0±0.1を保つように4mol/dmのNaOH水溶液と、0.5mol/dmのNH水溶液と、0.5mol/dmのNHNH水溶液を滴下し、Fe(OH)前駆体を作製した。反応容器の温度は50℃(±2℃)に設定した。次に、作製されたFe(OH)前駆体を反応容器から取り出し、LiHPO及びスクロース粉と固相混合した。そして、得られた混合物を窒素雰囲気下において焼成温度650℃で焼成することにより、オリビン型結晶構造を有する正極活物質LiFePOを作製した。
(2)LiFe0.25Mn0.75POの作製
初めに、750cmのイオン交換水が入った2dmの反応容器にFeSO及びMnSOが1:3のモル比となるように調整した1mol/dmの水溶液を一定速度で滴下しつつ、その間のpHが一定値10.0±0.1を保つように4mol/dmのNaOH水溶液と、0.5mol/dmのNH水溶液と、0.5mol/dmのNHNH水溶液を滴下し、Fe0.25Mn0.75(OH)前駆体を作製した。反応容器の温度は50℃(±2℃)に設定した。次に、作製されたFe0.25Mn0.75(OH)前駆体を反応容器から取り出し、LiHPO及びスクロース粉と固相混合した。そして、得られた混合物を窒素雰囲気下において焼成温度650℃で焼成することにより、オリビン型結晶構造を有する正極活物質LiFe0.25Mn0.75POを作製した。
[Preparation of positive electrode active material]
(1) Preparation of LiFePO 4 First, a 1 mol / dm 3 FeSO 4 aqueous solution was dropped into a 2 dm 3 reaction vessel containing 750 cm 3 ion-exchanged water at a constant rate, and the pH during that period was a constant value of 10.0. A 4 mol / dm 3 NaOH aqueous solution, a 0.5 mol / dm 3 NH 3 aqueous solution, and a 0.5 mol / dm 3 NH 2 NH 2 aqueous solution were added dropwise so as to maintain ± 0.1, and Fe (OH) 2 was added. A precursor was prepared. The temperature of the reaction vessel was set to 50 ° C. (± 2 ° C.). Next, the prepared Fe (OH) 2 precursor was taken out from the reaction vessel and mixed with LiH 2 PO 4 and sucrose powder in a solid phase. Then, the obtained mixture was calcined at a calcining temperature of 650 ° C. under a nitrogen atmosphere to prepare LiFePO 4 , a positive electrode active material having an olivine-type crystal structure.
(2) Preparation of LiFe 0.25 Mn 0.75 PO 4 First, adjust the molar ratio of FeSO 4 and MnSO 4 to 1: 3 in a 2 dm 3 reaction vessel containing 750 cm 3 ion-exchanged water. While dropping the 1 mol / dm 3 aqueous solution at a constant rate, a 4 mol / dm 3 NaOH aqueous solution and a 0.5 mol / dm 3 NH 3 so that the pH during that period is maintained at a constant value of 10.0 ± 0.1. An aqueous solution and a 0.5 mol / dm 3 NH 2 NH 2 aqueous solution were added dropwise to prepare a Fe 0.25 Mn 0.75 (OH) 2 precursor. The temperature of the reaction vessel was set to 50 ° C. (± 2 ° C.). Next, the prepared Fe 0.25 Mn 0.75 (OH) 2 precursor was taken out from the reaction vessel and mixed with LiH 2 PO 4 and sucrose powder in a solid phase. Then, the obtained mixture was fired in a nitrogen atmosphere at a firing temperature of 650 ° C. to prepare a positive electrode active material LiFe 0.25 Mn 0.75 PO 4 having an olivine type crystal structure.

表1に、実施例1から実施例15及び比較例1から比較例3の正極活物質の下記式1におけるxの値を示す。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
Table 1 shows the values of x in the following formula 1 of the positive electrode active materials of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3.
LiFe x Mn (1-x) PO 4 (0 ≦ x ≦ 1) ・ ・ ・ 1

[正極の作製]
(実施例1から実施例12、及び比較例3)
正極活物質としてLiFePOを用いた。表1に示す平均粒子径及び比表面積を有する多孔性炭素を用いた。分散媒としてN-メチルピロリドン(NMP)、導電剤としてアセチレンブラック、及びバインダとしてPVDFを用いた。上記正極活物質、多孔性炭素、導電剤、バインダ及び分散媒を混合した。その際、正極活物質:導電剤:バインダの固形分質量比率を90:5:5に設定し、この合計固形分質量100に対して、表1の含有量(質量%)となるように多孔性炭素をさらに添加した。得られた混合物に分散媒を適量加えて粘度を調整し、正極活物質合剤ペーストを作製した。次に、上記正極活物質合剤ペーストを、正極基材であるアルミニウム箔の両面に、未塗布部(正極活物質合剤層非形成部)を残して塗布し、120℃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合剤層を形成した。正極活物質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12、及び比較例3の正極を得た。得られた正極における正極活物質合剤の細孔径30nm以上100nm以下の範囲における細孔比表面積、細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積、及び細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を上記の方法に基づいて測定した。結果を表1に示す。
[Preparation of positive electrode]
(Examples 1 to 12, and comparative example 3)
LiFePO 4 was used as the positive electrode active material. Porous carbon having the average particle size and specific surface area shown in Table 1 was used. N-Methylpyrrolidone (NMP) was used as the dispersion medium, acetylene black was used as the conductive agent, and PVDF was used as the binder. The positive electrode active material, porous carbon, a conductive agent, a binder and a dispersion medium were mixed. At that time, the solid content mass ratio of the positive electrode active material: conductive agent: binder was set to 90: 5: 5, and the total solid content mass was 100, and the porosity was set to the content (mass%) in Table 1. Further carbon was added. An appropriate amount of a dispersion medium was added to the obtained mixture to adjust the viscosity, and a positive electrode active material mixture paste was prepared. Next, the positive electrode active material mixture paste is applied to both sides of the aluminum foil as the positive electrode base material, leaving an uncoated portion (positive electrode active material mixture layer non-forming portion), dried at 120 ° C., and rolled. By pressing, a positive electrode active material mixture layer was formed on the positive electrode base material. The amount of the positive electrode active material mixture paste applied was 10 mg / cm 2 in terms of solid content. In this way, positive electrodes of Examples 1 to 12 and Comparative Example 3 were obtained. The specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the obtained positive electrode in the range of 30 nm or more and 100 nm or less, the specific surface area of the pores in the range of 100 nm or more and 200 nm or less, and the fine surface area in the range of 30 nm or more and 200 nm or less. The pore specific surface area was measured based on the above method. The results are shown in Table 1.

(実施例13から実施例15)
正極活物質としてLiFe0.25Mn0.75POを用い、表1に示す平均粒子径及び比表面積を有する多孔性炭素を表1に示す添加量で用いること以外は実施例7から実施例9と同様にして、実施例13から実施例15の正極を得た。得られた正極における正極活物質合剤の細孔径30nm以上100nm以下の範囲における細孔比表面積、細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積、及び細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を上記の方法に基づいて測定した。結果を表1に示す。
(Examples 13 to 15)
Examples from Example 7 except that LiFe 0.25 Mn 0.75 PO 4 is used as the positive electrode active material and porous carbon having the average particle size and specific surface area shown in Table 1 is used in the addition amount shown in Table 1. In the same manner as in 9, the positive electrodes of Example 15 were obtained from Example 13. The specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the obtained positive electrode in the range of 30 nm or more and 100 nm or less, the specific surface area of the pores in the range of 100 nm or more and 200 nm or less, and the fine surface area in the range of 30 nm or more and 200 nm or less. The pore specific surface area was measured based on the above method. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
多孔性炭素を添加しないこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の正極を得た。得られた正極における正極活物質合剤の細孔径30nm以上100nm以下の範囲における細孔比表面積、細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積、及び細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を上記の方法に基づいて測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A positive electrode of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that porous carbon was not added. The specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the obtained positive electrode in the range of 30 nm or more and 100 nm or less, the specific surface area of the pores in the range of 100 nm or more and 200 nm or less, and the fine surface area in the range of 30 nm or more and 200 nm or less. The pore specific surface area was measured based on the above method. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
多孔性炭素を添加しないこと、及び正極活物質を製造する際の焼成温度を550℃とすること以外は実施例1と同様にして、比較例2の正極を得た。得られた正極における正極活物質合剤の細孔径30nm以上100nm以下の範囲における細孔比表面積、細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積、及び細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積を上記の方法に基づいて測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A positive electrode of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that porous carbon was not added and the firing temperature at the time of producing the positive electrode active material was 550 ° C. The specific surface area of the pores of the positive electrode active material mixture in the obtained positive electrode in the range of 30 nm or more and 100 nm or less, the specific surface area of the pores in the range of 100 nm or more and 200 nm or less, and the fine surface area in the range of 30 nm or more and 200 nm or less. The pore specific surface area was measured based on the above method. The results are shown in Table 1.

[負極の作製]
負極活物質としてグラファイト、バインダとしてSBR、増粘剤としてCMCを用いた。負極活物質、バインダ、増粘剤及び分散剤としての水を混合した。その際、負極活物質:バインダ:増粘剤の固形分質量比率を97:2:1の比に設定した。得られた混合物に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、銅箔の両面に、未塗布部(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作製した。その後、ロールプレスを行い、負極を作製した。
[Manufacturing of negative electrode]
Graphite was used as the negative electrode active material, SBR was used as the binder, and CMC was used as the thickener. Water as a negative electrode active material, binder, thickener and dispersant was mixed. At that time, the solid content mass ratio of the negative electrode active material: binder: thickener was set to a ratio of 97: 2: 1. An appropriate amount of water was added to the obtained mixture to adjust the viscosity, and a negative electrode mixture paste was prepared. This negative electrode mixture paste was applied to both sides of the copper foil, leaving an uncoated portion (negative electrode active material layer non-forming portion), and dried to prepare a negative electrode active material layer. Then, a roll press was performed to prepare a negative electrode.

[非水電解質の調製]
ECとEMCを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒に、LiPFを1mol/dmの濃度で溶解させ、非水電解質を調製した。
[Preparation of non-aqueous electrolyte]
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / dm 3 in a mixed solvent in which EC and EMC were mixed at a volume ratio of 3: 7.

[蓄電素子の作製]
次に、ポリエチレン製微多孔膜基材及び上記ポリエチレン製微多孔膜基材上に形成された耐熱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。なお、上記耐熱層は、正極と対向する面に配設されるようにした。この電極体をアルミニウム製の角形容器に収納し、正極端子及び負極端子を取り付けた。この角型容器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 microporous membrane substrate and a heat-resistant layer formed on the polyethylene microporous membrane substrate to prepare an electrode body. The heat-resistant layer was arranged on the surface facing the positive electrode. This electrode body was housed in a square container made of aluminum, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were attached. After injecting the non-aqueous electrolyte into the inside of this square container, the container was sealed to obtain a power storage element of Examples and Comparative Examples.

[容量確認試験]
上記各蓄電素子について、25℃環境下で3.6Vまで0.1Cの充電電流で定電流充電した後、3.6Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.02C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℃環境下で2.0Vまで0.1Cの放電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、2回目の放電容量を0.1C容量とした。
[Capacity confirmation test]
Each of the above-mentioned power storage elements was charged with a constant current of 0.1 C to 3.6 V in an environment of 25 ° C., and then charged with a constant voltage of 3.6 V. The charging end condition was until the charging current reached 0.02C. After a 10-minute pause after charging, constant current discharge was performed at a discharge current of 0.1 C up to 2.0 V in an environment of 25 ° C. A 10-minute rest was provided after discharge. The above cycle was repeated twice, and the second discharge capacity was set to 0.1 C capacity.

[低温環境下での放電容量比]
上記各蓄電素子について、25℃環境下で3.6Vまで0.1Cの充電電流で定電流充電したのちに、3.6Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.02C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℃環境下で2.0Vまで2Cの放電電流で定電流放電を行い、「25℃における2C放電容量」を測定した。次に、25℃環境下で3.6Vまで0.1Cの充電電流で定電流充電したのちに、3.6Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.02Cになるまでとした。その後、10分間の休止期間を設けた。その後、-30℃環境下で3時間保管した後、2.0Vまで2Cの放電電流で定電流放電を行い、「-30℃における2C放電容量」を測定した。
上記25℃における2C放電容量と、-30℃における2C放電容量とから、低温ハイレート放電性能を示す指標として、これらの「容量比」、すなわち25℃における2C放電容量に対する-30℃における2C放電容量の百分率を求めた。結果を表1に示す。
[Discharge capacity ratio in low temperature environment]
Each of the above-mentioned power storage elements was charged with a constant current of 0.1 C to 3.6 V in an environment of 25 ° C., and then charged with a constant voltage of 3.6 V. The charging end condition was until the charging current reached 0.02C. After a 10-minute pause after charging, constant current discharge was performed up to 2.0 V at a discharge current of 2 C in a 25 ° C environment, and "2C discharge capacity at 25 ° C" was measured. Next, in a 25 ° C. environment, constant current charging was performed up to 3.6 V with a charging current of 0.1 C, and then constant voltage charging was performed at 3.6 V. The charging end condition was until the charging current reached 0.02C. After that, a rest period of 10 minutes was provided. Then, after storing for 3 hours in the environment of −30 ° C., constant current discharge was performed with a discharge current of 2C up to 2.0V, and “2C discharge capacity at −30 ° C.” was measured.
From the 2C discharge capacity at 25 ° C and the 2C discharge capacity at -30 ° C, these "capacity ratios", that is, the 2C discharge capacity at -30 ° C to the 2C discharge capacity at 25 ° C, are used as indicators of low-temperature high-rate discharge performance. Was calculated. The results are shown in Table 1.

Figure 2022073197000001
Figure 2022073197000001

上記表1に示されるように、正極活物質として上記式1で表されるようなオリビン型結晶構造を有する第1化合物を含有し、正極活物質合剤の細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が10m/g以上であり、かつ細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が1m/g以上である実施例1から実施例15は、比較例1から比較例3と比較して低温環境下での放電容量が大きいことがわかる。 As shown in Table 1 above, the positive electrode active material contains a first compound having an olivine-type crystal structure as represented by the above formula 1, and the pore diameter of the positive electrode active material mixture is in the range of 30 nm or more and 200 nm or less. Examples 1 to 15 have a pore specific surface area of 10 m 2 / g or more and a pore specific surface area of 1 m 2 / g or more in the range of a pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less. It can be seen that the discharge capacity in a low temperature environment is larger than that in 3.

以上の結果、当該正極活物質合剤は、蓄電素子の低温環境下での放電容量を大きくできることが示された。 As a result of the above, it was shown that the positive electrode active material mixture can increase the discharge capacity of the power storage element in a low temperature environment.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等の電源として使用される蓄電素子に適用できる。 The present invention can be applied to a power storage element used as a power source for personal computers, electronic devices such as communication terminals, automobiles and the like.

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

Claims (4)

下記式1で表される化合物を含有し、
細孔径30nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が10m/g以上であり、かつ上記細孔径100nm以上200nm以下の範囲における細孔比表面積が1m/g以上である蓄電素子用正極活物質合剤。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
It contains a compound represented by the following formula 1 and contains
Positive electrode activity for power storage elements having a pore specific surface area of 10 m 2 / g or more in the range of pore diameter of 30 nm or more and 200 nm or less, and a pore specific surface area of 1 m 2 / g or more in the range of pore diameter of 100 nm or more and 200 nm or less. Material mixture.
LiFe x Mn (1-x) PO 4 (0 ≦ x ≦ 1) ・ ・ ・ 1
多孔性炭素をさらに含有する請求項1に記載の蓄電素子用正極活物質合剤。 The positive electrode active material mixture for a power storage element according to claim 1, further containing porous carbon. 請求項1又は請求項2に記載の蓄電素子用正極活物質合剤を含む蓄電素子用正極。 A positive electrode for a power storage element containing the positive electrode active material mixture for a power storage element according to claim 1 or 2. 請求項3に記載の蓄電素子用正極を備える蓄電素子。 A power storage element including the positive electrode for the power storage element according to claim 3.
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