JP2022075345A - Positive electrode for power storage element and power storage element - Google Patents

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

Info

Publication number
JP2022075345A
JP2022075345A JP2020186077A JP2020186077A JP2022075345A JP 2022075345 A JP2022075345 A JP 2022075345A JP 2020186077 A JP2020186077 A JP 2020186077A JP 2020186077 A JP2020186077 A JP 2020186077A JP 2022075345 A JP2022075345 A JP 2022075345A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
active material
electrode active
power storage
storage element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020186077A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
大輔 遠藤
Daisuke Endo
直樹 井上
Naoki Inoue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GS Yuasa Corp
Original Assignee
GS Yuasa Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GS Yuasa Corp filed Critical GS Yuasa Corp
Priority to JP2020186077A priority Critical patent/JP2022075345A/en
Publication of JP2022075345A publication Critical patent/JP2022075345A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

To provide a positive electrode for a power storage element having high output in a low temperature environment at the initial stage of the power storage element and can suppress the decrease in the output in the low temperature environment after high temperature storage, and the power storage element having high output in the low temperature environment at the initial stage and suppresses the decrease in output in the low temperature environment after high temperature storage.SOLUTION: A positive electrode for a power storage element includes a positive electrode base material, a positive electrode active material layer including a positive electrode active material, and an undercoat layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer, and the undercoat layer contains graphite, a half-value width of a (002) plane in XRD of the graphite is 0.15° or more and 0.24° or less, and the positive electrode active material contains a compound represented by the following formula (1). A density of the positive electrode active material layer is 1.80 g/cm3 or more and 2.10 g/cm3 or less. LiFexMn(1-x)PO4(0≤x≤1) (1).SELECTED DRAWING: None

Description

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

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

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、三次元網目構造を形成する複数の細孔を有する炭素材料と、リチウム金属酸化物粒子とを含有する正極活物質を含む正極を備える非水電解質蓄電素子が提案されている(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 non-aqueous electrolyte power storage element including a carbon material having a plurality of pores forming a three-dimensional network structure and a positive electrode containing a positive electrode active material containing lithium metal oxide particles has been proposed (Patent Document 1). reference).

特開2017-92000号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-92000

しかし、上記特許文献1のような正極を備える蓄電素子は、初期における例えば0℃以下といった低温環境下での出力が低いおそれがあり、加えて例えば50℃以上といった高温保存後における上記低温環境下での出力が低下するおそれがある。 However, the power storage element provided with the positive electrode as in Patent Document 1 may have a low output in an initial low temperature environment such as 0 ° C. or lower, and in addition, in the low temperature environment after high temperature storage such as 50 ° C. or higher. There is a risk that the output will decrease.

本発明の目的は、蓄電素子の初期における低温環境下での出力が高く、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下を抑制することができる蓄電素子用正極、及び初期における低温環境下での出力が高く、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下が抑制された蓄電素子を提供することである。 An object of the present invention is a positive electrode for a power storage element, which has a high output in an initial low temperature environment of the power storage element and can suppress a decrease in output in a low temperature environment after high temperature storage, and an initial low temperature environment. It is an object of the present invention to provide a power storage element having a high output in a high temperature and suppressing a decrease in the output in a low temperature environment after storage at a high temperature.

本発明の一側面に係る蓄電素子用正極は、正極基材と、正極活物質を含む正極活物質層と、上記正極基材及び上記正極活物質層の間に配置されるアンダーコート層とを備え、上記アンダーコート層がグラファイトを含有し、上記グラファイトのエックス線回折(以下、XRDともいう)における(002)面の半値幅が0.15°以上0.24°以下であり、上記正極活物質が下記式1で表される化合物を含有し、上記正極活物質層の密度が1.80g/cm以上2.10g/cm以下である。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
The positive electrode for a power storage element according to one aspect of the present invention includes a positive electrode base material, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, and an undercoat layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The undercoat layer contains graphite, and the half-value width of the (002) plane in X-ray diffraction (hereinafter, also referred to as XRD) of the graphite is 0.15 ° or more and 0.24 ° or less, and the positive electrode active material. Contains the compound represented by the following formula 1, and the density of the positive electrode active material layer is 1.80 g / cm 3 or more and 2.10 g / cm 3 or less.
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は、蓄電素子の初期における低温環境下での出力を高め、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下を抑制することができる。 The positive electrode for a power storage element according to one aspect of the present invention can increase the output of the power storage element in a low temperature environment at the initial stage and suppress the decrease in the output in a low temperature environment after storage at a high temperature.

本発明の他の一側面に係る蓄電素子は、初期における低温環境下での出力が高く、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下が抑制されている。 The power storage element according to another aspect of the present invention has a high output in an initial low temperature environment, and a decrease in output in a low temperature environment after high temperature storage is suppressed.

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及び蓄電素子の概要について説明する。 First, the outline of the positive electrode for a power storage element and the power storage element disclosed by the present specification will be described.

本発明の一側面に係る蓄電素子用正極は、正極基材と、正極活物質を含む正極活物質層と、上記正極基材及び上記正極活物質層の間に配置されるアンダーコート層とを備え、上記アンダーコート層がグラファイトを含有し、上記グラファイトのXRDにおける(002)面の半値幅が0.15°以上0.24°以下であり、上記正極活物質が下記式1で表される化合物を含有し、上記正極活物質層の密度が1.80g/cm以上2.10g/cm以下である。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
The positive electrode for a power storage element according to one aspect of the present invention includes a positive electrode base material, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, and an undercoat layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The undercoat layer contains graphite, the half-value width of the (002) plane of the graphite is 0.15 ° or more and 0.24 ° or less, and the positive electrode active material is represented by the following formula 1. It contains a compound and the density of the positive electrode active material layer is 1.80 g / cm 3 or more and 2.10 g / cm 3 or less.
LiFe x Mn (1-x) PO 4 (0 ≦ x ≦ 1) ・ ・ ・ 1

この蓄電素子用正極によれば、蓄電素子の初期における低温環境下での出力を高め、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下を抑制することができる。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、上記正極活物質層が正極活物質として上記式1の化合物を含有する、すなわち、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ことで、充放電容量を大きくすることができる。さらに、アンダーコート層がグラファイトを含むことで正極基材と正極活物質層との間の接触抵抗を、正極基材と正極活物質とを直接接触させる場合よりも低減することができる。しかも、炭素材料のうち、グラファイトは不定形炭素等と比較して高温保存中に膨潤し難いため、上記アンダーコート層がグラファイトを含有することで、高温保存中のアンダーコート層の膨張に起因する抵抗の増加を抑制することができ、これにより、蓄電素子の上記高温保存後における低温環境下での出力の低下を低減することができる。加えて、XRDにおける(002)面の半値幅が0.15°以上0.24°以下であるグラファイトは、適度な結晶性を有するため、このグラファイトを含有するアンダーコート層が密着性に優れ、かつ導電性に優れる。よって、アンダーコート層での抵抗に起因する蓄電素子の初期における低温環境下での出力の低下、及び高温保存後の低温環境下での出力の低下を抑制することができる。加えて、上記正極活物質層の密度が1.80g/cm以上2.10g/cm以下であることで、上記正極活物質層と上記アンダーコート層との界面での接触が十分なものとなり、この界面での抵抗の増大を抑制することができ、かつ上記正極活物質層の細孔中のリチウムイオンの拡散性を向上させることができる。従って、当該蓄電素子用正極は、蓄電素子の初期における低温環境下での出力を高め、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下を抑制することができると推察される。 According to this positive electrode for a power storage element, it is possible to increase the output of the power storage element in a low temperature environment at the initial stage and suppress a decrease in the output in a low temperature environment after storage at a high temperature. 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 as the positive electrode active material, that is, iron, manganese, or a combination thereof as the transition metal. Further, since the undercoat layer contains graphite, the contact resistance between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer can be reduced as compared with the case where the positive electrode base material and the positive electrode active material are in direct contact with each other. Moreover, among carbon materials, graphite is less likely to swell during high-temperature storage than amorphous carbon, etc., and therefore, the inclusion of graphite in the undercoat layer causes expansion of the undercoat layer during high-temperature storage. It is possible to suppress an increase in resistance, and thereby it is possible to reduce a decrease in the output of the power storage element in a low temperature environment after the high temperature storage. In addition, since graphite having a half width of the (002) plane in XRD of 0.15 ° or more and 0.24 ° or less has appropriate crystallinity, the undercoat layer containing this graphite has excellent adhesion. And it has excellent conductivity. Therefore, it is possible to suppress the decrease in the output of the power storage element in the initial low temperature environment due to the resistance in the undercoat layer and the decrease in the output in the low temperature environment after the high temperature storage. In addition, the density of the positive electrode active material layer is 1.80 g / cm 3 or more and 2.10 g / cm 3 or less, so that the contact between the positive electrode active material layer and the undercoat layer is sufficient. Therefore, it is possible to suppress an increase in resistance at this interface and improve the diffusivity of lithium ions in the pores of the positive electrode active material layer. Therefore, it is presumed that the positive electrode for the power storage element can increase the output in the low temperature environment at the initial stage of the power storage element and suppress the decrease in the output in the low temperature environment after the high temperature storage.

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、当該蓄電素子用正極を備えるため、上記の通り、初期における低温環境下での出力が高く、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下が抑制されている。 As described above, since the power storage element includes the positive electrode for the power storage element, as described above, the output in the low temperature environment at the initial stage is high, and the decrease in the output in the low temperature environment after the high temperature storage is suppressed. There is.

本発明の一実施形態に係る蓄電素子用正極、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。 The positive electrode for a power storage element, the configuration of the power storage element, the configuration of the power storage device, the method of manufacturing the power storage element, and other embodiments according to the embodiment of the present invention will be described in detail. The name of each component (each component) used in each embodiment may be different from the name of each component (each component) used in the background technique.

<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、正極基材と、正極活物質を含む正極活物質層と、上記正極基材及び上記正極活物質層の間に配置されるアンダーコート層とを備え、上記アンダーコート層がグラファイトを含有し、上記グラファイトのXRDにおける(002)面の半値幅が0.15°以上0.24°以下であり、上記正極活物質が下記式1で表される化合物を含有し、上記正極活物質層の密度が1.80g/cm以上2.10g/cm以下である。
<Positive electrode for power storage element>
The positive electrode for a power storage element (hereinafter, also simply referred to as a positive electrode) is an undercoat layer arranged between a positive electrode base material, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, and the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The undercoat layer contains graphite, the half-value width of the (002) plane of the graphite is 0.15 ° or more and 0.24 ° or less, and the positive electrode active material is represented by the following formula 1. The density of the positive electrode active material layer is 1.80 g / cm 3 or more and 2.10 g / cm 3 or less.

(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.

(アンダーコート層)
アンダーコート層は、正極基材と正極活物質層との間に配される層である。アンダーコート層は、グラファイトを含有し、上記グラファイトのXRDにおける(002)面の半値幅が0.15°以上0.24°以下である。アンダーコート層がグラファイトを含むことで、正極基材と正極活物質層との間の接触抵抗を、正極基材と正極活物質とを直接接触させる場合よりも低減することができる。加えてグラファイトはアセチレンブラックといった不定形炭素等と比較して高温保存中に膨潤し難いため、上記アンダーコート層がグラファイトを含有することで、高温保存中のアンダーコート層の膨張に起因する抵抗の増加を抑制することができ、これにより、蓄電素子の上記高温保存後における低温環境下での出力の低下を抑制することができる。アンダーコート層は、グラファイトの他、例えば、バインダ、及び上記グラファイト以外の導電剤を含んでもよい。アンダーコート層が上記導電剤を含むことで正極基材と正極活物質層との接触抵抗をより低減することができる。
(Undercoat layer)
The undercoat layer is a layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The undercoat layer contains graphite, and the half width of the (002) plane of the graphite in XRD is 0.15 ° or more and 0.24 ° or less. When the undercoat layer contains graphite, the contact resistance between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer can be reduced as compared with the case where the positive electrode base material and the positive electrode active material are in direct contact with each other. In addition, since graphite is less likely to swell during high-temperature storage than amorphous carbon such as acetylene black, the inclusion of graphite in the undercoat layer causes resistance due to expansion of the undercoat layer during high-temperature storage. The increase can be suppressed, and thus the decrease in the output of the power storage element in the low temperature environment after the high temperature storage can be suppressed. In addition to graphite, the undercoat layer may contain, for example, a binder and a conductive agent other than the above-mentioned graphite. When the undercoat layer contains the above-mentioned conductive agent, the contact resistance between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer can be further reduced.

グラファイトのXRDにおける(002)面の半値幅は、CuKα線を用いた粉末エックス線回折法による(002)面に相当するピークの半値幅として測定する。グラファイトの上記(200)面の半値幅の下限としては、0.15°であり、0.18°が好ましい。上記(200)面の半値幅が上記下限以上であることで、上記グラファイトを含有するアンダーコート層と上記正極活物質層との密着性を向上させ、アンダーコート層での抵抗の増加を低減することができる。加えて、上記グラファイトの結晶性が低過ぎず、上記アンダーコート層と上記正極活物質層との間での導電性を向上させるのに適度なものとなる。グラファイトの上記(200)面の半値幅の上限としては、0.24°であり、0.21°が好ましい。グラファイトの上記(200)面の半値幅が上記上限以下であることで、上記グラファイトの結晶性が高過ぎず、上記アンダーコート層と上記正極活物質層との間での導電性を向上させるのに適度なものとなる。よって、グラファイトの上記(200)面の半値幅が上記範囲であることで、蓄電素子の初期における低温環境下での出力を高めることができ、さらに高温保存後における低温環境下での出力の低下を低減することができる。 The half width of the (002) plane in XRD of graphite is measured as the half width of the peak corresponding to the (002) plane by the powder X-ray diffraction method using CuKα rays. The lower limit of the half width of the (200) plane of graphite is 0.15 °, preferably 0.18 °. When the half width of the surface (200) is equal to or greater than the lower limit, the adhesion between the graphite-containing undercoat layer and the positive electrode active material layer is improved, and the increase in resistance in the undercoat layer is reduced. be able to. In addition, the crystallinity of the graphite is not too low and is suitable for improving the conductivity between the undercoat layer and the positive electrode active material layer. The upper limit of the half width of the (200) plane of graphite is 0.24 °, preferably 0.21 °. When the half-value width of the (200) plane of graphite is not more than the upper limit, the crystallinity of the graphite is not too high, and the conductivity between the undercoat layer and the positive electrode active material layer is improved. It will be moderate. Therefore, when the half-value width of the (200) plane of graphite is within the above range, the output in the low temperature environment at the initial stage of the power storage element can be increased, and the output in the low temperature environment after high temperature storage can be further reduced. Can be reduced.

グラファイトの上記(002)面の半値幅は、エックス線回折装置(Rigaku社、型名:MiniFlex II)を用いて測定する。具体的には、次の条件及び手順に沿って行う。線源はCuKα線、加速電圧及び電流はそれぞれ30kV及び15mAとする。サンプリング幅は0.01deg、走査時間は14分(スキャンスピードは5.0)、発散スリット幅は0.625deg、受光スリット幅は開放、散乱スリットは8.0mmとする。得られたエックス線回折データを、上記エックス線回折装置の付属ソフトである「PDXL」を用いて自動解析することで出力された半値幅により決定する。なお、エックス線回折データを解析する際に、Kα2に由来するピークは除去しない。 The full width at half maximum of the (002) plane of graphite is measured using an X-ray diffractometer (Rigaku, model name: MiniFlex II). Specifically, it is carried out according to the following conditions and procedures. The radiation source is CuKα ray, and the acceleration voltage and current are 30 kV and 15 mA, respectively. The sampling width is 0.01 deg, the scanning time is 14 minutes (scan speed is 5.0), the divergent slit width is 0.625 deg, the light receiving slit width is open, and the scattering slit is 8.0 mm. The obtained X-ray diffraction data is determined by the half-value width output by automatic analysis using the software "PDXL" attached to the X-ray diffraction device. When analyzing the X-ray diffraction data, the peak derived from Kα2 is not removed.

グラファイトの上記(002)面の半値幅の測定には、アンダーコート層の形成前のグラファイト粉末であれば、そのまま測定に供する。アンダーコート層の形成後の場合は、アンダーコート層を正極基材から剥離して採取する。これを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、25℃環境下にて当該蓄電素子に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、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、正極合剤(正極活物質層)1gあたり10mAの電流値で、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。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、正極活物質層を除去し、露出したアンダーコート層を正極基材から剥離して採取する。これをそのまま測定に供する。
上記の蓄電素子の解体から再解体までの作業、及び正極の洗浄、乾燥作業は、露点-60℃以下のアルゴン雰囲気中で行う。
For the measurement of the half width of the above-mentioned (002) plane of graphite, if the graphite powder is before the formation of the undercoat layer, it is used as it is for the measurement. After the formation of the undercoat layer, the undercoat layer is peeled off from the positive electrode substrate and collected. This is used as it is for measurement.
When a measurement sample is collected from the positive electrode taken out by disassembling the power storage element, the power storage element is energized with a constant current for 1 hour in a 25 ° C environment before disassembling the power storage element. With a current value (0.1C) that is one tenth of the current value that has the same amount of electricity as the nominal capacity of the above, constant current discharge is performed up to a voltage that is the lower limit of the specified voltage. 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 mixture (positive electrode active material layer), and the voltage between the terminals of the positive electrode is 2.0 V (vs. Perform constant current discharge until Li / Li + ), and adjust to a completely discharged state. Re-disassemble and take out the positive electrode. The removed positive electrode was thoroughly washed with dimethyl carbonate to thoroughly wash the non-aqueous electrolyte adhering to the positive electrode, dried at room temperature for 24 hours, then the positive electrode active material layer was removed, and the exposed undercoat layer was peeled off from the positive electrode substrate. And collect. This is used as it is for measurement.
The work from dismantling to re-disassembling the power storage element, and the cleaning and drying work of the positive electrode are performed in an argon atmosphere having a dew point of −60 ° C. or lower.

アンダーコート層の平均厚さの下限としては、0.1μmが好ましく、1μmがより好ましい。アンダーコート層の平均厚さが上記下限以上であれば、アンダーコート層を介した正極基材と正極活物質層との密着性を十分に大きくすることができる。一方、アンダーコート層の平均厚さの上限としては、5μmが好ましく、3μmがより好ましい。アンダーコート層の平均厚さが上記上限以下であれば、高温保存中のアンダーコート層の膨張に起因する抵抗の増加を低減することができる。アンダーコート層の平均厚さは、任意の10カ所で厚さを測定し、測定結果の平均値を算出することによって得る。 The lower limit of the average thickness of the undercoat layer is preferably 0.1 μm, more preferably 1 μm. When the average thickness of the undercoat layer is at least the above lower limit, the adhesion between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer via the undercoat layer can be sufficiently increased. On the other hand, as the upper limit of the average thickness of the undercoat layer, 5 μm is preferable, and 3 μm is more preferable. When the average thickness of the undercoat layer is not more than the above upper limit, the increase in resistance due to the expansion of the undercoat layer during high temperature storage can be reduced. The average thickness of the undercoat layer is obtained by measuring the thickness at any 10 points and calculating the average value of the measurement results.

(正極活物質層)
正極活物質層は、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、当該正極活物質層は、正極活物質を含み、この正極活物質が上記第1化合物を含む。当該正極活物質層は、必要に応じて、導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。当該正極活物質層の密度は、1.80g/cm以上2.10g/cm以下である。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer contains a compound represented by the following formula 1 (hereinafter, also referred to as a first compound). Specifically, the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material, and the positive electrode active material contains the first compound. The positive electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary. The density of the positive electrode active material layer is 1.80 g / cm 3 or more and 2.10 g / cm 3 or less.
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。なお、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、正極活物質層の細孔中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 layer 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、正極活物質層の細孔中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 layer 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.

正極活物質層には、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、正極活物質層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、蓄電素子の初期における低温環境下での出力を高め、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下を抑制する効果を、より高めることができる。 The positive electrode active material layer 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, as 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 layer, 90% by mass is preferable, and 99% by mass is more preferable. The upper limit of the total content of the first compound in the total positive electrode active material may be 100% by mass. In this way, by using only the positive electrode active material having an olivine type crystal structure as the positive electrode active material, the output of the power storage element in the initial low temperature environment can be increased, and the output in the low temperature environment after high temperature storage can be increased. The effect of suppressing the decrease in output 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。正極活物質層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 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 layer, one of these materials may be used alone, or two or more of them may be mixed and used.

正極活物質層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、正極活物質層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。正極活物質層における第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 layer is preferably 50% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 98% by mass or less, and further preferably 80% by mass or more and 95% by mass or less. By setting the content of the total positive electrode active material in the above range, it is possible to achieve both high energy density and manufacturability of the positive electrode active material layer. The lower limit of the content of the first compound in the positive electrode active material layer is preferably 90% by mass, preferably 99% by mass.

(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、炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛化炭素、非黒鉛化炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛化炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらの材料を複合化して用いてもよい。例えば、カーボンブラックとCNTとを複合化した材料を用いてもよい。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点よりカーボンブラックが好ましく、中でもアセチレンブラックが好ましい。
(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, metals, conductive ceramics and the like. Examples of the carbonaceous material include graphitized carbon, non-graphitized carbon, graphene-based carbon and the like. Examples of 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.

正極活物質層における導電剤の含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。導電剤の含有量を上記の範囲とすることで、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 layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the content of the conductive agent in the above range, the energy density of the 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.

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

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

正極活物質層の密度の下限としては、1.80g/cmであり、1.85g/cmが好ましい。正極活物質層の密度が上記下限以上であれば、正極活物質層とアンダーコート層との界面での接触が十分なものとなり、この界面での抵抗の増大を抑制することができる。一方、正極活物質層の密度の上限としては、2.10g/cmであり、2.05g/cmが好ましい。正極活物質層の密度が上記上限以下であれば、正極活物質層の細孔中のリチウムイオンの拡散性を向上させることができる。正極活物質層の密度は、以下の方法によって測定する。 The lower limit of the density of the positive electrode active material layer is 1.80 g / cm 3 , preferably 1.85 g / cm 3 . When the density of the positive electrode active material layer is at least the above lower limit, the contact between the positive electrode active material layer and the undercoat layer becomes sufficient, and an increase in resistance at this interface can be suppressed. On the other hand, the upper limit of the density of the positive electrode active material layer is 2.10 g / cm 3 , preferably 2.05 g / cm 3 . When the density of the positive electrode active material layer is not more than the above upper limit, the diffusivity of lithium ions in the pores of the positive electrode active material layer can be improved. The density of the positive electrode active material layer is measured by the following method.

正極活物質層の密度は、正極活物質層の単位面積当たりの質量を測定し、正極活物質層の平均厚さを測定し、得られた単位面積当たりの質量を平均厚さで除することによって算出する。蓄電素子を組み立てる前であれば、正極活物質層の密度をそのまま測定する。蓄電素子の組み立て後であれば、上述した方法で完全放電状態に調整した正極の正極活物質層の密度を測定する。正極活物質層の平均厚さは、任意の10カ所で厚さを測定し、測定結果の平均値を算出することによって得る。 For the density of the positive electrode active material layer, the mass per unit area of the positive electrode active material layer is measured, the average thickness of the positive electrode active material layer is measured, and the obtained mass per unit area is divided by the average thickness. Calculated by. Before assembling the power storage element, the density of the positive electrode active material layer is measured as it is. After assembling the power storage element, the density of the positive electrode active material layer of the positive electrode adjusted to the completely discharged state by the above method is measured. The average thickness of the positive electrode active material layer is obtained by measuring the thickness at any 10 points and calculating the average value of the measurement results.

<蓄電素子用正極の製造方法>
当該蓄電素子用正極は、正極基材にアンダーコート層を形成することと、アンダーコート層上に正極活物質層を形成することとを行うことによって製造することができる。当該蓄電素子用正極が含有する第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 for power storage element>
The positive electrode for a power storage element can be manufactured by forming an undercoat layer on a positive electrode base material and forming a positive electrode active material layer on the undercoat layer. The first compound contained in the positive electrode for a power storage element can be produced, for example, based on the following procedure.

(アンダーコート層の形成)
グラファイト、必要に応じてグラファイト以外の導電剤及びバインダ等の他の成分、及び分散媒を混合し、混合物を正極基材上に塗布し、乾燥することにより、正極基材上にアンダーコート層を形成することができる。
(Formation of undercoat layer)
The undercoat layer is formed on the positive electrode substrate by mixing graphite, a conductive agent other than graphite and other components such as binder, and a dispersion medium as necessary, applying the mixture on the positive electrode substrate, and drying the mixture. Can be formed.

(正極活物質層の形成)
正極活物質としての第1化合物、必要に応じて上述した第1化合物以外の正極活物質、導電剤、バインダ等の他の成分、及び分散媒を混合し、混合物を正極基材上に形成されたアンダーコート層上に塗布し、乾燥し、ロールプレス等で圧縮することにより、アンダーコート層上に正極活物質層を形成することができる。
(Formation of positive electrode active material layer)
A first compound as a positive electrode active material,, if necessary, a positive electrode active material other than the above-mentioned first compound, a conductive agent, other components such as a binder, and a dispersion medium are mixed, and a mixture is formed on the positive electrode substrate. A positive electrode active material layer can be formed on the undercoat layer by applying it on the undercoat layer, drying it, and compressing it with a roll press or the like.

(第1化合物の製造)
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
(Manufacturing of 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

<正極活物質層の密度の調整>
正極活物質層の密度は、例えば上述した正極活物質層を形成する際の圧縮においてプレス圧力を変更し、これにより正極活物質層の厚さを変更することによって調整することができる。
<Adjustment of the density of the positive electrode active material layer>
The density of the positive electrode active material layer can be adjusted, for example, by changing the press pressure in the compression when forming the positive electrode active material layer described above, thereby changing the thickness of the positive electrode active material layer.

当該蓄電素子用正極によれば、蓄電素子の初期における低温環境下での出力を高め、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下を抑制することができる。 According to the positive electrode for the power storage element, it is possible to increase the output in the low temperature environment at the initial stage of the power storage element and suppress the decrease in the output in the low temperature environment after the high temperature storage.

<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、上記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 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.

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

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

負極活物質としては、公知の負極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。負極活物質としては、例えば、金属Li;Si、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Ti酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;LiTi12、LiTiO2、TiNb等のチタン含有酸化物;ポリリン酸化合物;炭化ケイ素;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。これらの材料の中でも、黒鉛及び非黒鉛質炭素が好ましい。負極活物質層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The negative electrode active material can be appropriately selected from known negative electrode active materials. As the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, a material capable of storing and releasing lithium ions is usually used. Examples of the negative electrode active material include metal Li; metal or semi-metal such as Si and Sn; metal oxide or semi-metal oxide such as Si oxide, Ti oxide and Sn oxide; Li 4 Ti 5 O 12 ; Titanium-containing oxides such as LiTIO 2 and TiNb 2O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite (graphitite) and non-graphitizable carbon (graphitizable carbon or non-graphitizable carbon). Be done. Among these materials, graphite and non-graphitic carbon are preferable. In the negative electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.

「黒鉛」とは、充放電前又は放電状態において、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.

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

[セパレータ]
セパレータは、公知のセパレータの中から適宜選択できる。セパレータとして、例えば、基材層のみからなるセパレータ、基材層の一方の面又は双方の面に耐熱粒子とバインダとを含む耐熱層が形成されたセパレータ等を使用することができる。セパレータの基材層の形状としては、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) composed of a plurality of power storage elements 1 assembled together. In this case, the technique of the present invention may be applied to at least one power storage element included in the power storage device.
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 in a nitrogen atmosphere at a calcining temperature of 650 ° C. 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8及び比較例1から比較例11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 8 and Comparative Examples 1 to 11.
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7及び比較例1から比較例5>
(アンダーコート層の形成)
グラファイトとして、表1に示すようなXRDにおける(002)面の半値幅を有するグラファイトを用いた。上記グラファイト、バインダとしてPVDF、及び分散媒を混合した。その際、グラファイト:バインダの固形分質量比率を95:5とし、混合物に分散媒を適量加えて粘度を調整し、アンダーコート層用ペーストを作製した。次に、上記アンダーコート層用ペーストを、正極基材であるアルミニウム箔の両面に、未塗布部(アンダーコート層非形成部)を残して塗布し、120℃で乾燥することにより、正極基材上に平均厚さ2~3μmのアンダーコート層を形成した。
[Preparation of positive electrode]
<Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5>
(Formation of undercoat layer)
As graphite, graphite having a half width at half maximum of the (002) plane in XRD as shown in Table 1 was used. The above graphite, PVDF as a binder, and a dispersion medium were mixed. At that time, the solid content mass ratio of graphite: binder was set to 95: 5, and an appropriate amount of a dispersion medium was added to the mixture to adjust the viscosity to prepare a paste for an undercoat layer. Next, the paste for the undercoat layer is applied to both sides of the aluminum foil which is the positive electrode base material, leaving an uncoated part (undercoat layer non-forming part), and dried at 120 ° C. to obtain a positive electrode base material. An undercoat layer having an average thickness of 2 to 3 μm was formed on the layer.

(正極活物質層の形成)
正極活物質としてLiFePOを用いた。上記正極活物質、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、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とし、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、正極基材上に形成されたアンダーコート層上に塗布し、120℃で乾燥し、表1に示す密度が得られるようにロールプレスすることにより、アンダーコート層上に正極活物質層を形成した。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7及び比較例1から比較例5の正極を得た。得られた正極における正極活物質層の密度を上記の方法に基づいて測定した。結果を表1に示す。
(Formation of positive electrode active material layer)
LiFePO 4 was used as the positive electrode active material. The positive electrode active material, N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium, acetylene black as a conductive agent, and PVDF as a binder were used. The positive electrode active material, the conductive agent, the binder and the 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 an appropriate amount of a dispersion medium was added to the mixture to adjust the viscosity, and a positive electrode active material mixture paste was prepared. Next, the positive electrode active material mixture paste was applied onto the undercoat layer formed on the positive electrode base material, dried at 120 ° C., and roll-pressed so as to obtain the densities shown in Table 1. A positive electrode active material layer was formed on the undercoat layer. 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 Example 1 to Example 7 and Comparative Example 1 to Comparative Example 5 were obtained. The density of the positive electrode active material layer in the obtained positive electrode was measured based on the above method. The results are shown in Table 1.

<比較例6から比較例9>
グラファイトに代えて表1に示すような不定形炭素を用い、表1に示すような正極活物質層の密度が得られるようにロールプレスすること以外は実施例1から7及び比較例1から比較例5と同様にして、比較例6から比較例9の正極を作製した。得られた正極における正極活物質層の密度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 6 to Comparative Example 9>
Comparison from Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 except that amorphous carbon as shown in Table 1 is used instead of graphite and roll-pressed so that the density of the positive electrode active material layer as shown in Table 1 is obtained. The positive electrodes of Comparative Examples 6 to 9 were prepared in the same manner as in Example 5. The density of the positive electrode active material layer in the obtained positive electrode was measured based on the above method. The results are shown in Table 1.

<実施例8及び比較例10>
正極活物質としてLiFe0.25Mn0.75POを用い、表1に示すような正極活物質層の密度が得られるようにロールプレスすること以外は実施例1から7及び比較例1から比較例5と同様にして、実施例8及び比較例10の正極を作製した。得られた正極における正極活物質層の密度を上記の方法に基づいて測定した。結果を表1に示す。
<Example 8 and Comparative Example 10>
From Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 except that LiFe 0.25 Mn 0.75 PO 4 is used as the positive electrode active material and roll-pressed so that the density of the positive electrode active material layer as shown in Table 1 is obtained. The positive electrodes of Example 8 and Comparative Example 10 were produced in the same manner as in Comparative Example 5. The density of the positive electrode active material layer in the obtained positive electrode was measured based on the above method. The results are shown in Table 1.

<比較例11>
正極活物質としてLiFe0.25Mn0.75POを用い、グラファイトに代えて表1に示すような不定形炭素を用い、表1に示すような正極活物質層の密度が得られるようにロールプレスすること以外は実施例1から7及び比較例1から比較例5と同様にして、比較例11の正極を作製した。得られた正極における正極活物質層の密度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 11>
LiFe 0.25 Mn 0.75 PO 4 is used as the positive electrode active material, and amorphous carbon as shown in Table 1 is used instead of graphite so that the density of the positive electrode active material layer as shown in Table 1 can be obtained. The positive electrodes of Comparative Example 11 were produced in the same manner as in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 except for roll pressing. The density of the positive electrode active material layer in the obtained positive electrode 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、増粘剤及び分散媒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とした。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. Negative electrode active material, binder, thickener and water as a dispersion medium were mixed. At that time, the solid content mass ratio of the negative electrode active material: binder: thickener was set to 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、上記各正極をそれぞれ上記負極と積層し、電極体をそれぞれ作製した。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。各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, each of the above positive electrodes was laminated with the above negative electrode via a separator composed of a polyethylene microporous membrane base material and a heat-resistant layer formed on the polyethylene microporous membrane base material to prepare electrode bodies. .. The heat-resistant layer was arranged on the surface facing the positive electrode. Each 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 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.

[初期における低温環境下での出力、及び高温保存後における低温環境下での出力]
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分間の休止期間を設けたのちに、25℃環境下で2.0Vまで0.1Cの放電電流で定電流放電を行い、「25℃における0.1C放電容量」を測定した。つぎに、この「25℃における0.1C放電容量」の半分の電気量をSOC50%とし、完全放電状態から0.1Cの充電電流でSOC50%になるまで定電流充電をおこなった。その後、0℃環境下で3時間保管した後、0.1Cの放電電流で30秒間放電し、10分間の休止期間を設けたのちに、0.1Cの充電電流で30秒間補充電をおこなった。同様に、放電電流を0.3C、0.5Cに調整し、それぞれ30秒間放電し、10分間の休止期間を設けたのちに、0.1Cの充電電流でSOC50%になるまで補充電をおこなった。各放電における電流と放電開始後10秒目の電池電圧から「初期における0℃出力(表1には「0℃初期出力」と示す)」を算出した。
つぎに、上記各蓄電素子について、SOC50%において60℃環境下で7日間保存した。保存後、25℃環境下で上記「容量確認試験」と同様の方法にて、2サイクルの充放電をおこなったのちに、上記「初期における0℃出力」と同様の方法にて、出力試験を実施し、「60℃保存後における0℃出力(表1には「60℃保存後の0℃出力」と示す)」を算出した。結果を表1に示す。
[Output in low temperature environment at the initial stage and output in low temperature environment after high temperature storage]
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 rest period of 10 minutes after charging, constant current discharge was performed up to 2.0 V with a discharge current of 0.1 C, and "0.1 C discharge capacity at 25 ° C" was measured. Next, half the amount of electricity of this "0.1C discharge capacity at 25 ° C." was set to 50% SOC, and constant current charging was performed from a completely discharged state until the charging current reached 50% SOC. Then, after storing for 3 hours in an environment of 0 ° C., the battery was discharged with a discharge current of 0.1 C for 30 seconds, a rest period of 10 minutes was provided, and then supplementary charging was performed with a charging current of 0.1 C for 30 seconds. .. Similarly, the discharge currents are adjusted to 0.3C and 0.5C, each is discharged for 30 seconds, a rest period of 10 minutes is provided, and then supplementary charging is performed with a charging current of 0.1C until the SOC reaches 50%. rice field. The "initial 0 ° C. output (indicated as" 0 ° C. initial output "in Table 1)" was calculated from the current at each discharge and the battery voltage 10 seconds after the start of discharge.
Next, each of the above-mentioned power storage elements was stored at SOC 50% in an environment of 60 ° C. for 7 days. After storage, charge and discharge for 2 cycles in the same method as the above "capacity confirmation test" in a 25 ° C environment, and then perform an output test by the same method as the above "initial 0 ° C output". This was carried out, and "0 ° C output after storage at 60 ° C (shown in Table 1 as" 0 ° C output after storage at 60 ° C ")" was calculated. The results are shown in Table 1.

Figure 2022075345000001
Figure 2022075345000001

上記表1に示されるように、アンダーコート層が、XRDにおける(002)面の半値幅が0.15°以上0.24°以下であるグラファイトを含有し、正極活物質層が第1化合物を含有し、正極活物質層の密度が1.80g/cm以上2.10g/cm以下である実施例1から実施例8は、初期における0℃出力が8W以上であり、かつ60℃保存後における0℃出力の低下が4W未満であった。これに対し、比較例1から比較例11では、初期における0℃での出力が8W未満であるか、又は60℃保存後における0℃出力の低下が4W以上であった。このように、実施例1から実施例8は、比較例1から11と比較して初期における低温環境下での出力が高く、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下が抑制されていることがわかる。 As shown in Table 1 above, the undercoat layer contains graphite having a half-value width of the (002) plane in XRD of 0.15 ° or more and 0.24 ° or less, and the positive electrode active material layer contains the first compound. In Examples 1 to 8 which are contained and the density of the positive electrode active material layer is 1.80 g / cm 3 or more and 2.10 g / cm 3 or less, the initial 0 ° C. output is 8 W or more and stored at 60 ° C. Later, the decrease in 0 ° C. output was less than 4 W. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 11, the initial output at 0 ° C. was less than 8 W, or the decrease in 0 ° C. output after storage at 60 ° C. was 4 W or more. As described above, in Examples 1 to 8, the output in the low temperature environment at the initial stage is higher than that in Comparative Examples 1 to 11, and the decrease in the output in the low temperature environment after the high temperature storage is suppressed. You can see that there is.

以上の結果、当該正極は、蓄電素子の初期における低温環境下での出力を高め、かつ高温保存後における低温環境下での出力の低下を抑制することができることが示された。 As a result of the above, it was shown that the positive electrode can increase the output of the power storage element in the low temperature environment at the initial stage and suppress the decrease of the output in the low temperature environment after the high temperature storage.

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 (2)

正極基材と、
正極活物質を含む正極活物質層と、
上記正極基材及び上記正極活物質層の間に配置されるアンダーコート層と
を備え、
上記アンダーコート層がグラファイトを含有し、
上記グラファイトのエックス線回折における(002)面の半値幅が0.15°以上0.24°以下であり、
上記正極活物質が下記式1で表される化合物を含有し、
上記正極活物質層の密度が1.80g/cm以上2.10g/cm以下である蓄電素子用正極。
LiFeMn(1-x)PO(0≦x≦1) ・・・1
With the positive electrode base material,
A positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and
It is provided with an undercoat layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer.
The undercoat layer contains graphite and
The half width of the (002) plane in the X-ray diffraction of graphite is 0.15 ° or more and 0.24 ° or less.
The positive electrode active material contains a compound represented by the following formula 1 and contains.
A positive electrode for a power storage element having a density of the positive electrode active material layer of 1.80 g / cm 3 or more and 2.10 g / cm 3 or less.
LiFe x Mn (1-x) PO 4 (0 ≦ x ≦ 1) ・ ・ ・ 1
請求項1に記載の蓄電素子用正極を備える蓄電素子。


The power storage element including the positive electrode for the power storage element according to claim 1.


JP2020186077A 2020-11-06 2020-11-06 Positive electrode for power storage element and power storage element Pending JP2022075345A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020186077A JP2022075345A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Positive electrode for power storage element and power storage element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020186077A JP2022075345A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Positive electrode for power storage element and power storage element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022075345A true JP2022075345A (en) 2022-05-18

Family

ID=81606393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020186077A Pending JP2022075345A (en) 2020-11-06 2020-11-06 Positive electrode for power storage element and power storage element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022075345A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023248769A1 (en) * 2022-06-22 2023-12-28 株式会社Gsユアサ Active material particles, electrode, power storage element and power storage device
WO2024053496A1 (en) * 2022-09-07 2024-03-14 株式会社Gsユアサ Electrode, power storage element, and power storage device
WO2024062862A1 (en) * 2022-09-20 2024-03-28 株式会社Gsユアサ Electrode, electric power storage element and electric power storage device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023248769A1 (en) * 2022-06-22 2023-12-28 株式会社Gsユアサ Active material particles, electrode, power storage element and power storage device
WO2024053496A1 (en) * 2022-09-07 2024-03-14 株式会社Gsユアサ Electrode, power storage element, and power storage device
WO2024062862A1 (en) * 2022-09-20 2024-03-28 株式会社Gsユアサ Electrode, electric power storage element and electric power storage device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2022075345A (en) Positive electrode for power storage element and power storage element
JP2022073197A (en) Positive electrode active material mixture for power storage element, positive electrode for power storage element, and power storage element
WO2021193500A1 (en) Positive electrode for energy storage element and energy storage element
JP2022134613A (en) Positive electrode mixture for non-aqueous electrolyte storage element, positive electrode for non-aqueous electrolyte storage element, and non-aqueous electrolyte storage element
JP2021190165A (en) Positive electrode and power storage element
WO2022097400A1 (en) Positive electrode active material for power storage element, positive electrode for power storage element, power storage element, and power storage device
WO2022097612A1 (en) Positive electrode for non-aqueous electrolyte power storage element, non-aqueous electrolyte power storage element, and power storage device
WO2024029333A1 (en) Non-aqueous electrolyte power storage element
WO2023224070A1 (en) Non-aqueous electrolyte power storage element
WO2023199942A1 (en) Non-aqueous electrolyte storage element
EP4336581A1 (en) Power storage element and power storage device
EP4297122A1 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte power storage elements, positive electrode for nonaqueous electrolyte power storage elements, nonaqueous electrolyte power storage element, power storage unit, and power storage device
WO2023190422A1 (en) Positive electrode for non-aqueous electrolyte power storage element, and non-aqueous electrolyte power storage element comprising same
WO2021100858A1 (en) Electricity storage element and electricity storage device
WO2023248769A1 (en) Active material particles, electrode, power storage element and power storage device
US20230155180A1 (en) Energy storage device, method for manufacturing the same and energy storage apparatus
WO2023032752A1 (en) Power storage element and power storage device
WO2023145677A1 (en) Non-aqueous electrolyte storage element
WO2024053496A1 (en) Electrode, power storage element, and power storage device
EP4343910A1 (en) Power storage element
EP4250419A1 (en) Nonaqueous electrolyte power storage element, electronic device, and automobile
WO2023224071A1 (en) Nonaqueous electrolyte power storage element
US20240178391A1 (en) Nonaqueous electrolyte energy storage device
JP2022065561A (en) Positive electrode for power storage element and power storage element
JP2023100541A (en) Negative electrode for electricity storage element and electricity storage element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230906