JP4916263B2 - Power storage device - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電デバイス、詳しくは、二次電池や電気化学キャパシタなどの蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to an electricity storage device, and more particularly to an electricity storage device such as a secondary battery or an electrochemical capacitor.

従来より、ハイブリッド車両や燃料電池車両に搭載される蓄電デバイスとして、リチウムイオン電池などの二次電池、電気二重層キャパシタおよびハイブリッドキャパシタなどの電気化学キャパシタの検討および開発が進められている。   2. Description of the Related Art Conventionally, studies and development of secondary batteries such as lithium ion batteries, electrochemical capacitors such as electric double layer capacitors and hybrid capacitors have been underway as power storage devices mounted on hybrid vehicles and fuel cell vehicles.

このような蓄電デバイスは、一般的に、正極と、負極と、これら電極間に介在されるセパレータと、電極およびセパレータを収容し、これらを浸漬するように電解液が満たされているセル槽とを有している。そして、各電極において、電気二重層および/または酸化還元反応により蓄電されるエネルギーが放電されることにより、蓄電デバイスの充放電が行なわれる。   Such an electricity storage device generally includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between these electrodes, a cell tank containing an electrode and a separator and filled with an electrolyte so as to immerse them, and have. In each electrode, the energy stored by the electric double layer and / or the oxidation-reduction reaction is discharged, so that the storage device is charged and discharged.

しかるに、電解液として、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)などのリチウム塩を、エチレンカーボネート(C)などの有機溶媒に溶解させた有機電解液を用いると、充放電サイクルにおいてフッ酸(HF)が発生し、負極の電気容量および充放電サイクル特性が低下するという不具合がある。 However, when an organic electrolyte obtained by dissolving a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in an organic solvent such as ethylene carbonate (C 3 H 4 O 3 ) is used as the electrolyte, for example, There is a problem that hydrofluoric acid (HF) is generated in the discharge cycle, and the electric capacity and charge / discharge cycle characteristics of the negative electrode are deteriorated.

そこで、上記した不具合を解決するために、例えば、特許文献1には、ポリオレフィン微多孔膜の片面または両面に、Si−N結合を有する化合物からなる薄膜が形成されてなる電池用セパレータが用いられる電池が開示されている。この電池では、Si−N結合を有する化合物から得られる薄膜に含まれるN−H基によって、電解液中のHFを捕捉することができるため、負極の電気容量および充放電サイクル特性の低下を抑制することができる。   Therefore, in order to solve the above-described problems, for example, Patent Document 1 uses a battery separator in which a thin film made of a compound having a Si—N bond is formed on one or both sides of a polyolefin microporous film. A battery is disclosed. In this battery, HF in the electrolytic solution can be captured by N—H groups contained in a thin film obtained from a compound having a Si—N bond, so that the negative electrode capacity and charge / discharge cycle characteristics are prevented from deteriorating. can do.

また、特許文献2には、リチウムの吸蔵、放出が可能な負極と、下記一般式(1)で表される正極活物質が含有されてなる正極と、1または2以上のアジリジン環を有するアジリジン化合物が非水電解液に添加されてなる電解質とを具備してなるリチウム二次電池が開示されている。   Patent Document 2 discloses a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a positive electrode containing a positive electrode active material represented by the following general formula (1), and an aziridine having one or more aziridine rings. A lithium secondary battery comprising an electrolyte in which a compound is added to a non-aqueous electrolyte is disclosed.

LiNi1−y−zCo (1)
(式中、Mは、Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、Vのうちから選択される遷移金属またはランタノイド金属のうちの一つ以上の元素を示し、AはO、F、SおよびPのうちから選択される一つ以上の元素を示し、前記組成比を示すx、y、zは1.0≦x≦1.1、0.01≦y≦0.1、0.01≦z≦0.5を示す。)
このリチウム二次電池では、正極活物質に含まれる水分などの不純物によりHFが生成した場合でも、電解質に含まれているアジリジン化合物によってHFが中和されるため、負極の電気容量および充放電サイクル特性の低下を抑制することができる。
特開2002−367584号公報 特開2004−342504号公報
Li x Ni 1-yz Co y M z A 2 (1)
(In the formula, M represents one or more elements of a transition metal or a lanthanoid metal selected from Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, and V, and A represents O, One or more elements selected from F, S and P, wherein x, y and z indicating the composition ratio are 1.0 ≦ x ≦ 1.1, 0.01 ≦ y ≦ 0.1, 0.01 ≦ z ≦ 0.5 is indicated.)
In this lithium secondary battery, even when HF is generated by impurities such as moisture contained in the positive electrode active material, HF is neutralized by the aziridine compound contained in the electrolyte. The deterioration of characteristics can be suppressed.
JP 2002-367484 A JP 2004-342504 A

ところで、上記した蓄電デバイスは、正極および負極の各電極に電圧が印加されることによってエネルギーを蓄える。蓄えられるエネルギー密度(Wh/kg)は、電圧(V)×電気容量(Ah/kg)で示され、電圧を高めることによって、より大きなエネルギーを蓄えることができる。   By the way, the above-mentioned electricity storage device stores energy by applying a voltage to each of the positive electrode and the negative electrode. The stored energy density (Wh / kg) is expressed by voltage (V) × electric capacity (Ah / kg), and by increasing the voltage, larger energy can be stored.

しかし、例えば、電解液がリチウム塩含有有機溶媒である場合、正極に高電圧を印加すると、負極において、上記有機溶媒に含まれるアニオンから誘導される酸からフッ化リチウム(LiF)が生成する。そして、このLiFが負極を被覆して、負極の電気容量および充放電サイクル特性の低下を生じる。その結果、蓄電デバイスに蓄えられるエネルギー密度が低下する場合がある。   However, for example, when the electrolytic solution is a lithium salt-containing organic solvent, when a high voltage is applied to the positive electrode, lithium fluoride (LiF) is generated from an acid derived from an anion contained in the organic solvent in the negative electrode. And this LiF coat | covers a negative electrode, and the fall of the electrical capacity and charging / discharging cycling characteristics of a negative electrode is produced. As a result, the energy density stored in the electricity storage device may decrease.

一方、特許文献1に記載される電池では、HFを捕捉できるものの、上記した薄膜が、セパレータの表面に塗布されて形成されるため、薄膜、より具体的には、Si−N結合を有する化合物が各電極と接触することにより、各電極の電気容量が低下する場合がある。   On the other hand, in the battery described in Patent Document 1, although HF can be captured, the above-described thin film is formed by being applied to the surface of the separator, so that the thin film, more specifically, a compound having a Si-N bond. May come into contact with each electrode, thereby reducing the capacitance of each electrode.

また、特許文献2に記載されるリチウム二次電池では、HFを中和できるものの、例えば、正極に活性炭を用いた場合には、正極において、アジリジン環が開裂して重合したポリマーが分解され、活性炭の細孔が塞がれて正極の電気容量が低下する場合がある。   Moreover, in the lithium secondary battery described in Patent Document 2, although HF can be neutralized, for example, when activated carbon is used for the positive electrode, the polymer obtained by cleavage of the aziridine ring at the positive electrode is decomposed, In some cases, the pores of the activated carbon are blocked and the electric capacity of the positive electrode decreases.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、正極に高電圧を印加した場合に、負極の電気容量および充放電サイクル特性の低下を抑制することができる蓄電デバイスを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to store electricity that can suppress a decrease in electric capacity and charge / discharge cycle characteristics of the negative electrode when a high voltage is applied to the positive electrode. To provide a device.

上記目的を達成するために、本発明の蓄電デバイスは、正極と、負極と、アニオンにハロゲンを含むリチウム塩を含む有機溶媒からなる電解液と、前記正極と前記負極との間に介在され、前記電解液に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質を捕捉する捕捉部材と、を備え、前記正極の電位が4.23V vs.Li/Li以上であり、前記正極が分極性電極であり、前記負極がリチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる電極であり、前記捕捉部材がリチウム金属であることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an electricity storage device of the present invention is interposed between a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution containing an organic solvent containing a lithium salt containing halogen as an anion, and the positive electrode and the negative electrode. A capture member that captures a negative electrode activity inhibitor derived from an anion contained in the electrolytic solution, and the positive electrode has a potential of 4.23 V vs. Li / Li + or der is, the a positive electrode polarizable electrode, the negative electrode is an electrode made of reversibly occluding and releasing material capable of lithium ion, characterized in that said capture member is a lithium metal It is said.

また、本発明の蓄電デバイスは、正極と、負極と、アニオンにハロゲンを含むリチウム塩を含む有機溶媒からなる電解液と、前記正極と前記負極との間に介在され、前記電解液に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質を捕捉する捕捉部材と、前記正極と前記捕捉部材との間および前記負極と前記捕捉部材との間に介在されるセパレータと、を備え、前記正極が分極性電極であり、前記負極がリチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる電極であり、前記捕捉部材がリチウム金属であることを特徴としている。 In addition, the electricity storage device of the present invention is interposed between the positive electrode, the negative electrode, an electrolytic solution including an organic solvent containing a lithium salt containing halogen as an anion, and the positive electrode and the negative electrode, and is included in the electrolytic solution. A capture member that captures a negative electrode activity-inhibiting substance derived from an anion; and a separator interposed between the positive electrode and the capture member and between the negative electrode and the capture member . It is an electrode, the negative electrode is an electrode made of a material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions, and the capturing member is lithium metal .

本発明の蓄電デバイスでは、正極に高電圧が印加されて、電解液に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質が生成しても、その負極活性阻害物質は、捕捉部材に捕捉される。そのため、負極において、充放電を妨げとなる負極活性阻害物質の生成を抑制でき、負極の電気容量および充放電サイクル特性の低下を抑制することができる。その結果、正極に高電圧を印加することができ、蓄電デバイスのエネルギー密度を向上させることができる。   In the electricity storage device of the present invention, even when a high voltage is applied to the positive electrode to generate a negative electrode activity inhibiting substance derived from an anion contained in the electrolytic solution, the negative electrode activity inhibiting substance is captured by the capturing member. Therefore, in the negative electrode, it is possible to suppress the generation of a negative electrode activity inhibiting substance that hinders charging and discharging, and it is possible to suppress a decrease in electric capacity and charge / discharge cycle characteristics of the negative electrode. As a result, a high voltage can be applied to the positive electrode, and the energy density of the electricity storage device can be improved.

図1は、本発明の蓄電デバイスの一実施形態を示すハイブリッドキャパシタの概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid capacitor showing an embodiment of an electricity storage device of the present invention.

図1において、このハイブリッドキャパシタ1は、正極2と、その正極2と間隔を隔てて対向配置される負極3と、正極2と負極3との間に介在されるセパレータ4(より具体的には、正極2側に配置されるセパレータ4aと負極3側に配置されるセパレータ4b)と、セパレータ4aとセパレータ4bとの間に介在される捕捉部材としてのリチウム箔5と、正極2、負極3、セパレータ4およびリチウム箔5を収容し、これらを浸漬するように電解液6が満たされているセル槽7とを備えている。なお、このハイブリッドキャパシタ1は、ラボスケールで採用される電池セルであって、工業的には、このハイブリッドキャパシタ1を、公知の技術によって適宜スケールアップしたものが採用される。   In FIG. 1, the hybrid capacitor 1 includes a positive electrode 2, a negative electrode 3 disposed opposite to the positive electrode 2 with a space therebetween, and a separator 4 interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 (more specifically, , A separator 4a disposed on the positive electrode 2 side and a separator 4b disposed on the negative electrode 3 side), a lithium foil 5 as a capturing member interposed between the separator 4a and the separator 4b, a positive electrode 2, a negative electrode 3, A separator 4 and a lithium foil 5 are accommodated, and a cell tank 7 filled with an electrolytic solution 6 is provided so as to immerse them. The hybrid capacitor 1 is a battery cell that is employed on a laboratory scale, and industrially, the hybrid capacitor 1 is appropriately scaled up by a known technique.

正極2は、例えば、活性炭、導電剤および結合剤を配合した混合物を、電極形状に成形した後、乾燥させることにより、形成する。   The positive electrode 2 is formed by, for example, forming a mixture containing activated carbon, a conductive agent and a binder into an electrode shape and then drying the mixture.

活性炭は、例えば、活性炭原料に対して、賦活処理を施すことにより得ることができる。   The activated carbon can be obtained, for example, by subjecting the activated carbon raw material to activation treatment.

活性炭原料としては、特に制限されないが、例えば、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、メソフェーズ系ピッチなどのピッチ系原料、これらピッチ系材料を熱処理することにより得られるコークス系原料、やしがら、木粉などの植物系原料、フェノール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、レゾルシノール系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリブチラール、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセテートなどの合成樹脂系原料およびこれらの炭化物が挙げられ、好ましくは、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)である、ピッチ系原料、コークス系原料、合成樹脂系原料(とりわけ、塩化ビニル系、ポリアクリロニトリル)が挙げられる。   The activated carbon raw material is not particularly limited. For example, pitch-based raw materials such as petroleum pitch, coal-based pitch, and mesophase pitch, coke-based raw materials obtained by heat-treating these pitch-based materials, palms, wood flour Plant-based raw materials such as, phenol-based resins, vinyl chloride-based resins, resorcinol-based resins, polyacrylonitrile, polybutyral, polyacetal, polyethylene, polycarbonate, polyvinyl acetate, and the like, and carbides thereof, preferably, Examples thereof include pitch-based raw materials, coke-based raw materials, and synthetic resin-based raw materials (in particular, vinyl chloride-based and polyacrylonitrile), which are graphitizable carbon (soft carbon).

賦活処理としては、例えば、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化リチウム(LiOH)、水酸化セシウム(CsOH)、水酸化ルビジウム(RbOH)などを賦活剤として用いるアルカリ賦活処理、塩化亜鉛(ZnCl)、リン酸(HPO)などを賦活剤として用いる薬品賦活処理、二酸化炭素(CO)、空気などを賦活剤として用いるガス賦活処理、および、水蒸気(HO)を賦活剤として用いる水蒸気賦活処理などが挙げられ、好ましくは、アルカリ賦活処理が挙げられ、さらに好ましくは、水酸化カリウム(KOH)を賦活剤として用いるアルカリ賦活処理が挙げられる。このような賦活処理は、例えば、上記したKOH賦活処理を行なう場合、活性炭原料を窒素雰囲気下、例えば、600〜1000℃で焼成することにより行なわれる。 As the activation treatment, for example, alkaline activation treatment using potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH), cesium hydroxide (CsOH), rubidium hydroxide (RbOH) or the like as an activator. Chemical activation treatment using zinc chloride (ZnCl 2 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) or the like as an activator, gas activation treatment using carbon dioxide (CO 2 ), air or the like as an activator, and water vapor (H 2 A steam activation treatment using O) as an activator, and the like, preferably an alkali activation treatment, and more preferably an alkali activation treatment using potassium hydroxide (KOH) as an activator. Such activation treatment is performed, for example, by firing the activated carbon raw material in a nitrogen atmosphere at, for example, 600 to 1000 ° C. when performing the above-described KOH activation treatment.

導電剤としては、例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。また、導電剤の配合割合は、混合物中、例えば、0〜20重量%である。つまり、導電剤は、配合しても配合しなくてもよい。   Examples of the conductive agent include carbon black, ketjen black, and acetylene black. Moreover, the mixture ratio of a electrically conductive agent is 0 to 20 weight% in a mixture, for example. That is, the conductive agent may or may not be blended.

結合剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体架橋ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などが挙げられる。また、結合剤の配合割合は、混合物中、例えば、2〜10重量%である。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, fluoroolefin copolymer crosslinked polymer, fluoroolefin vinyl ether copolymer crosslinked polymer, carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, and polyacrylic acid. Moreover, the mixture ratio of a binder is 2 to 10 weight% in a mixture, for example.

そして、正極2を電極形状に成形するには、例えば、上記した活性炭、導電剤および結合剤を配合した混合物を、例えば、ロールプレスを用いて加圧・圧延し、これにより得られる電極シートを電極形状に打ち抜いた後、乾燥させ、集電体となる金属箔に圧着させる。   And in order to shape | mold the positive electrode 2 in an electrode shape, for example, the mixture which mix | blended the above-mentioned activated carbon, a electrically conductive agent, and a binder is pressed and rolled using a roll press, for example, The electrode sheet obtained by this is used. After punching into an electrode shape, it is dried and pressed onto a metal foil to be a current collector.

金属箔としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔などが挙げられる。   Examples of the metal foil include aluminum foil, copper foil, stainless steel foil, and nickel foil.

このようにして得られる正極2は、活性炭を主体とする分極性電極であるため、正極2および負極3にアニオンおよびカチオンがそれぞれ吸着することによる蓄電、つまり、電気二重層による蓄電に加え、酸化還元反応による蓄電をも併有することができる。   Since the positive electrode 2 obtained in this way is a polarizable electrode mainly composed of activated carbon, in addition to power storage by adsorption of anions and cations on the positive electrode 2 and the negative electrode 3 respectively, that is, power storage by an electric double layer, oxidation It can also have electricity storage by reduction reaction.

負極3は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出する電極であって、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な電極材料から形成されている。このような電極材料は、特に制限されないが、例えば、難黒鉛化炭素材料(ハードカーボン)やグラファイトが用いられる。そして、負極3は、例えば、ハードカーボンもしくはグラファイト、導電剤および結合剤を配合した混合物を、電極形状に成形した後、乾燥させることにより、形成する。   The negative electrode 3 is an electrode that reversibly stores and releases lithium ions, and is formed of an electrode material that can reversibly store and release lithium ions. Such an electrode material is not particularly limited. For example, a non-graphitizable carbon material (hard carbon) or graphite is used. The negative electrode 3 is formed by, for example, forming a mixture containing hard carbon or graphite, a conductive agent and a binder into an electrode shape and then drying it.

ハードカーボンは、一般的な熱硬化性樹脂、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フルフラール樹脂、シリコーン樹脂、キシレン樹脂、ウレタン樹脂などを焼成することにより得ることができる。   Hard carbon is a general thermosetting resin such as phenol resin, melamine resin, urea resin, furan resin, epoxy resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, furfural resin, silicone resin, xylene resin, It can be obtained by firing a urethane resin or the like.

グラファイトとしては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン小球体、黒鉛化メソフェーズカーボン繊維、黒鉛ウィスカ、黒鉛化炭素繊維、ピッチ、コークスなどの縮合多環炭化水素化合物の熱分解物などのグラファイト系炭素材料が挙げられる。このようなグラファイト系炭素材料は、その平均粒径が、好ましくは、25μm以下の粉末が用いられる。   Examples of graphite include pyrolytic products of condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as natural graphite, artificial graphite, graphitized mesophase carbon microspheres, graphitized mesophase carbon fiber, graphite whisker, graphitized carbon fiber, pitch, and coke. A graphite-type carbon material is mentioned. Such a graphite-based carbon material is preferably a powder having an average particle diameter of 25 μm or less.

また、ハードカーボンもしくはグラファイトの配合割合は、混合物中、例えば、80〜98重量%である。   The blending ratio of hard carbon or graphite is, for example, 80 to 98% by weight in the mixture.

導電剤としては、例えば、上記した導電剤が挙げられる。また、導電剤の配合割合は、混合物中、例えば、0〜20重量%である。つまり、導電剤は、配合しても配合しなくてもよい。   Examples of the conductive agent include the above-described conductive agents. Moreover, the mixture ratio of a electrically conductive agent is 0 to 20 weight% in a mixture, for example. That is, the conductive agent may or may not be blended.

結合剤としては、例えば、上記した結合剤が挙げられる。また、結合剤の配合割合は、混合物中、例えば、2〜10重量%である。   Examples of the binder include the above-described binders. Moreover, the mixture ratio of a binder is 2 to 10 weight% in a mixture, for example.

そして、負極3を電極形状に成形するには、例えば、上記したハードカーボンもしくはグラファイト、導電剤および結合剤を配合した混合物を、溶媒中で攪拌混合し、それを集電体となる金属箔上に塗布後、乾燥し、電極形状に打ち抜いた後、乾燥させる。   In order to form the negative electrode 3 into an electrode shape, for example, a mixture containing the above hard carbon or graphite, a conductive agent and a binder is stirred and mixed in a solvent, and the mixture is mixed on a metal foil serving as a current collector. After coating, it is dried, punched into an electrode shape, and then dried.

溶媒としては、例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレン、イソホロン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、フタル酸ジメチル、エタノール、メタノール、ブタノール、水などが挙げられる。   Examples of the solvent include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, toluene, xylene, isophorone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methyl acetate, ethyl acetate, dimethyl phthalate, ethanol, methanol, butanol, water, and the like.

金属箔としては、例えば、上記した金属箔が挙げられる。   Examples of the metal foil include the above-described metal foil.

セパレータ4には、絶縁材料が用いられ、例えば、ガラス繊維、シリカやアルミナの繊維、セラミックス繊維、ウィスカなどの無機繊維、例えば、セルロースなどの天然繊維、例えば、ポリオレフィン、ポリエステルなどの有機繊維などが挙げられる。また、セパレータ4は、例えば、板状に成形されている。   The separator 4 is made of an insulating material such as glass fiber, silica or alumina fiber, ceramic fiber, whisker or other inorganic fiber, for example, natural fiber such as cellulose, for example, organic fiber such as polyolefin or polyester. Can be mentioned. Moreover, the separator 4 is shape | molded, for example in plate shape.

リチウム箔5としては、公知のリチウム箔を用いることができ、例えば、円形状、角形状に形成されている。   As the lithium foil 5, a known lithium foil can be used, and for example, it is formed in a circular shape or a square shape.

また、リチウム箔5の表面積は、正極2および負極3の表面積と略同一面積、または、より広い面積であることが好ましい。リチウム箔5の表面積がこのような面積であると、後述する負極活性阻害物質(例えば、HF)を、効率よく捕捉することができる。さらに、その厚みは、例えば、0.01〜0.1mmであり、好ましくは、0.01〜0.05mmである。   Further, the surface area of the lithium foil 5 is preferably substantially the same as the surface areas of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 or a wider area. When the surface area of the lithium foil 5 is such an area, a negative electrode activity inhibiting substance (for example, HF) described later can be efficiently captured. Furthermore, the thickness is 0.01-0.1 mm, for example, Preferably, it is 0.01-0.05 mm.

また、リチウム箔5には、その厚み方向に複数の孔が形成されている。このような孔が形成されることによって、電解液6が、セパレータ4aとセパレータ4bとの間を通過することができ、充放電することができる。   The lithium foil 5 has a plurality of holes in the thickness direction. By forming such a hole, the electrolytic solution 6 can pass between the separator 4a and the separator 4b, and can be charged and discharged.

なお、リチウム箔5は、リチウム金属であれば、特に箔に制限されず、たとえば、リチウム粉末やペースト状のリチウムを用いることもできる。   In addition, if the lithium foil 5 is a lithium metal, it will not restrict | limit to foil especially, For example, lithium powder and paste-form lithium can also be used.

また、本実施形態において、リチウム箔5は、2枚のセパレータ4aおよび4bの間に介在されているが、リチウム箔5が正極2および負極3との間に介在され、リチウム箔5と正極2との間、および、リチウム箔5と負極3との間が、それぞれセパレータ4で隔てられている構成、すなわち、リチウム箔5と正極2、および、リチウム箔5と負極3とがそれぞれ接触しない構成であれば、例えば、1枚のセパレータ4の内部にリチウム箔5を設ける構成などにすることもできる。つまり、リチウム箔5と正極2、および、リチウム箔5と負極3とが接触して短絡することを防止できる構成であればよい。   In this embodiment, the lithium foil 5 is interposed between the two separators 4a and 4b, but the lithium foil 5 is interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3, and the lithium foil 5 and the positive electrode 2 are interposed. And the configuration in which the lithium foil 5 and the negative electrode 3 are separated from each other by the separator 4, that is, the lithium foil 5 and the positive electrode 2 and the lithium foil 5 and the negative electrode 3 are not in contact with each other. If so, for example, a configuration in which the lithium foil 5 is provided inside one separator 4 may be employed. In other words, any configuration may be used as long as the lithium foil 5 and the positive electrode 2 and the lithium foil 5 and the negative electrode 3 can be prevented from contacting and short-circuiting.

電解液6は、アニオンにハロゲンを含むリチウム塩を含む有機溶媒からなり、そのリチウム塩を有機溶媒に溶解させることにより、調製されている。   The electrolytic solution 6 is made of an organic solvent containing a lithium salt containing halogen as an anion, and is prepared by dissolving the lithium salt in the organic solvent.

アニオンにハロゲンを含むリチウム塩としては、例えば、LiClO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiCSO、LiC17SO、LiB[C(CF−3,5]、LiB(C、LiB[C(CF)−4]、LiBF、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiCFCO、LiN(CFSOなどが挙げられる。なお、上式中[C(CF−3,5]は,フェニル基の3位と5位に、[C(CF)−4]はフェニル基の4位に、それぞれ−CFが置換されているものを意味する。 Examples of the lithium salt containing halogen as an anion include LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC 8 F 17 SO 3 , LiB [C 6 H 3 ( CF 3) 2 -3,5] 4, LiB (C 6 F 5) 4, LiB [C 6 H 4 (CF 3) -4] 4, LiBF 4, LiPF 6, LiAsF 6, LiSbF 6, LiCF 3 CO 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and the like. In the above formula, [C 6 H 3 (CF 3 ) 2 -3, 5] is the 3rd and 5th positions of the phenyl group, and [C 6 H 4 (CF 3 ) -4] is the 4th position of the phenyl group. Each of which is substituted with —CF 3 .

有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、プロピレンカーボネート誘導体、エチレンカーボネート、エチレンカーボネート誘導体、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジオキソラン、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、1,3−プロパンスルトン、4,5−ジヒドロピラン誘導体、ニトロベンゼン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン誘導体、シドノン化合物、アセトニトリル、ニトロメタン、アルコキシエタン、トルエンなどが挙げられる。これらは、単独または2種以上併用することができる。   Examples of the organic solvent include propylene carbonate, propylene carbonate derivatives, ethylene carbonate, ethylene carbonate derivatives, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and formamide. , Dimethylformamide, dimethylacetamide, dioxolane, phosphoric acid triester, maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, 1,3-propane sultone, 4,5-dihydropyran derivative, nitrobenzene, 1,3-dioxane, 1 , 4-dioxane, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydride Furan derivatives, sydnone compounds, acetonitrile, nitromethane, alkoxy ethane, and toluene. These can be used alone or in combination of two or more.

電解液6は、有機溶媒中のリチウム塩の濃度が、例えば、0.5〜5mol/L、好ましくは、1〜3mol/Lとなるように調製する。また、高い耐電圧が得られるように、電解液6中の水分量が、例えば、50ppm以下、好ましくは、10ppm以下となるように調製する。   The electrolytic solution 6 is prepared so that the concentration of the lithium salt in the organic solvent is, for example, 0.5 to 5 mol / L, preferably 1 to 3 mol / L. Moreover, it prepares so that the moisture content in the electrolyte solution 6 may be 50 ppm or less, for example, Preferably, it may be 10 ppm or less so that a high withstand voltage may be obtained.

そして、このハイブリッドキャパシタ1では、正極2の電位が4.23V vs.Li/Li以上であって、電解液6中のリチウム塩に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質が、リチウム箔5で捕捉される。 In this hybrid capacitor 1, the potential of the positive electrode 2 is 4.23 V vs. Lithium foil 5 captures a negative electrode activity inhibiting substance that is equal to or higher than Li / Li + and derived from an anion contained in the lithium salt in electrolytic solution 6.

正極2の電位を4.23V vs.Li/Li以上とするには、例えば、負極3にハードカーボンを用いた場合、セル電圧を3V以上で印加する。 The potential of the positive electrode 2 is 4.23 V vs. In order to make it Li / Li + or more, for example, when hard carbon is used for the negative electrode 3, the cell voltage is applied at 3V or more.

この際、例えば、リチウム塩としてLiPFを用い、有機溶媒としてエチレンカーボネートを用いた場合には、正極2において、PF と正極2および有機溶媒の残存水分などの分解によって生じたHとの反応により生成したと思われる負極活性阻害物質としてのフッ酸(HF)が、リチウム箔5において捕捉される。そのため、負極3において、LiFが生成しない。つまり、負極3において、充放電を妨げとなるLiFの生成を抑制でき、負極3の電気容量および充放電サイクル特性の低下を抑制することができる。 At this time, for example, when LiPF 6 is used as the lithium salt and ethylene carbonate is used as the organic solvent, PF 6 and H + generated by decomposition of residual water in the positive electrode 2 and the organic solvent in the positive electrode 2 Hydrofluoric acid (HF) as a negative electrode activity inhibiting substance that appears to have been generated by this reaction is captured in the lithium foil 5. Therefore, LiF is not generated in the negative electrode 3. That is, in the negative electrode 3, the production | generation of LiF which obstructs charging / discharging can be suppressed, and the fall of the electrical capacity and charging / discharging cycling characteristics of the negative electrode 3 can be suppressed.

すなわち、従来のハイブリットキャパシタでは、例えば、図2に、高電圧(例えば、セル電圧:4V以上 正極電位:4.23V vs.Li/Li以上)を印加して充放電した後の負極3の表面の状態を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した図が示されるように、負極3の表面に異物が析出している(図2の負極表面を、X線光電子分光法(XPS)およびフーリエ変換赤外分光法(FT−IR)を用いて構造解析したところ、この異物はLiFであった。)。 That is, in the conventional hybrid capacitor, for example, the high voltage (for example, cell voltage: 4 V or more, positive electrode potential: 4.23 V vs. Li / Li + or more) is applied to FIG. As shown in the figure obtained by photographing the surface state with a scanning electron microscope (SEM), foreign substances are deposited on the surface of the negative electrode 3 (the negative electrode surface in FIG. 2 is subjected to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform). When structural analysis was performed using conversion infrared spectroscopy (FT-IR), the foreign material was LiF.)

一方、本実施形態におけるハイブリッドキャパシタ1では、HFがリチウム箔5で捕捉されるため、図3に、高電圧(例えば、セル電圧:4V以上 正極電位:4.23V vs.Li/Li以上)を印加して充放電した後の負極3の表面の状態をSEMで撮影した図が示されるように、高電圧で充放電を行なっても、負極3の表面にLiFが析出することを抑制できる(図3の負極表面を、XPSおよびFT−IRを用いて構造解析したところ、LiFは検出されず、正常なSEI膜の構成要素(例えば、炭酸リチウム、リチウムアルキルカーボネートなど)が検出された。)。 On the other hand, in the hybrid capacitor 1 in this embodiment, since HF is captured by the lithium foil 5, a high voltage (for example, cell voltage: 4 V or more, positive electrode potential: 4.23 V vs. Li / Li + or more) is shown in FIG. As shown in the SEM image of the state of the surface of the negative electrode 3 after being charged and discharged, it is possible to suppress the deposition of LiF on the surface of the negative electrode 3 even when charging and discharging are performed at a high voltage. (The structure of the negative electrode surface in FIG. 3 was analyzed using XPS and FT-IR. LiF was not detected, and normal SEI film components (for example, lithium carbonate, lithium alkyl carbonate, etc.) were detected. ).

その結果、図4に、充放電サイクルにおける負極の電気容量の変化が示されるように、正極2の電位が4.23V vs.Li/Li以上のハイブリッドキャパシタ(図4では、4.23V vs.Li/Li、4.42V vs.Li/Liおよび4.68V vs.Li/Li)では、負極の電気容量および充放電サイクル特性の低下を生じる。 As a result, as shown in FIG. 4, the potential of the positive electrode 2 is 4.23 V vs. so that the change in electric capacity of the negative electrode in the charge / discharge cycle is shown. (In FIG. 4, 4.23V vs.Li/Li +, 4.42V vs.Li/Li + and 4.68V vs.Li/Li +) Li / Li + or more hybrid capacitor in the electrical capacity of the negative electrode and The charge / discharge cycle characteristics are degraded.

一方、正極2の電位が4.23V vs.Li/Li以上であってもリチウム箔5を設ける本実施形態に係るハイブリッドキャパシタ1(図4では、正極2の電位が4.90V vs.Li/Liであって、リチウム箔5を設けたもの)では、負極3において、充放電の妨げとなるLiFの析出を抑制でき、負極3の電気容量および充放電サイクル特性の低下を抑制することができる。 On the other hand, the potential of the positive electrode 2 is 4.23 V vs. In the hybrid capacitor 1 (FIG. 4 even Li / Li + or according to the present embodiment to provide a lithium foil 5, the potential of the positive electrode 2 is a 4.90V vs.Li/Li +, provided the lithium foil 5 In the negative electrode 3, the deposition of LiF that hinders charging and discharging can be suppressed in the negative electrode 3, and the decrease in the electric capacity and charging / discharging cycle characteristics of the negative electrode 3 can be suppressed.

このように、従来のハイブリッドキャパシタでは、4V以上のセル電圧を印加すると(正極電位:4.23V vs.Li/Li以上)、LiFの生成が加速され(図4参照)、負極の容量が激しく低下するので、本実施形態に係るハイブリッドキャパシタ1は、4V以上の高電圧が印加される場合(正極電位:4.23V vs.Li/Li)において有用である。つまり、セル電圧を高めることが可能となり、優れたエネルギー密度を有するハイブリッドキャパシタ1を得ることができる。 Thus, in a conventional hybrid capacitor, when a cell voltage of 4 V or higher is applied (positive electrode potential: 4.23 V vs. Li / Li + or higher), the generation of LiF is accelerated (see FIG. 4), and the negative electrode capacity is increased. Since the voltage drops drastically, the hybrid capacitor 1 according to the present embodiment is useful when a high voltage of 4 V or higher is applied (positive electrode potential: 4.23 V vs. Li / Li + ). That is, the cell voltage can be increased, and the hybrid capacitor 1 having an excellent energy density can be obtained.

なお、図4における測定試料については以下の通りである。   The measurement sample in FIG. 4 is as follows.

正極2:活性炭(クラレケミカル株式会社製 RP−15 結合剤:PTFE(ポリテトラフルオロエチレン))
負極3:ハードカーボン(株式会社クレハ製 カーボトロンPS(F) 結合剤:PVdF(ポリフッ化ビニリデン))
電解液6:1mol/LのLiPF/エチレンカーボネート+ジエチレンカーボネート
図5は、本発明の蓄電デバイスの第2の実施形態を示すボタン型ハイブリッドキャパシタの概略構成図である。なお、この図5において図1に示された各部に対応する部分には、図1の場合と同一の参照符号を付して示す。
Cathode 2: Activated carbon (RP-15 manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd .: PTFE (polytetrafluoroethylene))
Negative electrode 3: Hard carbon (Carbotron PS (F) manufactured by Kureha Co., Ltd. Binder: PVdF (polyvinylidene fluoride))
Electrolyte 6: 1 mol / L LiPF 6 / ethylene carbonate + diethylene carbonate FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a button-type hybrid capacitor showing a second embodiment of the electricity storage device of the present invention. In FIG. 5, parts corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

図5において、このボタン型ハイブリッドキャパシタ8は、上記ハイブリッドキャパシタ1と構成が異なるキャパシタであり、正極端子を兼ねる正極ケース9と、その正極ケース9と上下方向に対向配置される負極端子を兼ねる負極ケース10とを備えている。   In FIG. 5, the button-type hybrid capacitor 8 is a capacitor having a configuration different from that of the hybrid capacitor 1, and a positive electrode case 9 that also serves as a positive electrode terminal, and a negative electrode that also serves as a negative electrode terminal that is disposed to face the positive electrode case 9 in the vertical direction. Case 10 is provided.

正極ケース9は、例えば、下側が略凹形状のケースであり、例えば、厚さ0.2〜0.4mmの導電性および耐食性のある金属、例えば、SUS304などから形成されている。   The positive electrode case 9 is, for example, a case having a substantially concave shape on the lower side, and is formed of, for example, a conductive and corrosion-resistant metal having a thickness of 0.2 to 0.4 mm, such as SUS304.

負極ケース10は、例えば、正極ケース9を収容可能な、上側が略凹形状のケースであり、例えば、厚さ0.2〜0.4mmの上記した正極ケース9と同様の材料から形成されている。   The negative electrode case 10 is, for example, a case that can accommodate the positive electrode case 9 and has a substantially concave shape on the upper side. For example, the negative electrode case 10 is formed of the same material as the above-described positive electrode case 9 having a thickness of 0.2 to 0.4 mm. Yes.

正極ケース9と負極ケース10との間には、正極ケース9と接触する正極2と、その正極2と間隔を隔てて対向配置され、負極ケース10と接触する負極3と、正極2と負極3との間に介在され、電解液6が含浸された上側のセパレータ4aおよび下側のセパレータ4bと、セパレータ4aとセパレータ4bとの間に介在されるリチウム箔5とが介在されている。これにより、正極2と負極3との間で充放電することができる。   Between the positive electrode case 9 and the negative electrode case 10, the positive electrode 2 in contact with the positive electrode case 9, the negative electrode 3 in contact with the negative electrode case 10, which is opposed to the positive electrode 2 with a space therebetween, and the positive electrode 2 and the negative electrode 3. The upper separator 4a and the lower separator 4b impregnated with the electrolytic solution 6 and the lithium foil 5 interposed between the separator 4a and the separator 4b are interposed. Thereby, charging / discharging can be performed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3.

また、正極ケース9の周縁部11と、負極ケース10の周縁部12との間の隙間13には、絶縁ガスケット14が充填されている。これにより、正極ケース9と負極ケース10とが接触することを防止でき、正極2と負極3とが短絡することを防止することができる。   An insulating gasket 14 is filled in a gap 13 between the peripheral edge 11 of the positive electrode case 9 and the peripheral edge 12 of the negative electrode case 10. Thereby, it can prevent that the positive electrode case 9 and the negative electrode case 10 contact, and can prevent that the positive electrode 2 and the negative electrode 3 short-circuit.

そして、このボタン型ハイブリッドキャパシタ8においても、上記ハイブリッドキャパシタ1と同様に、電解液6中のリチウム塩に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質が、リチウム箔5で捕捉されるため、負極3の電気容量および充放電サイクル特性の低下を抑制することができる。   In the button-type hybrid capacitor 8, as in the hybrid capacitor 1, the negative electrode activity inhibitor derived from the anion contained in the lithium salt in the electrolytic solution 6 is captured by the lithium foil 5. 3 can be prevented from lowering the electric capacity and charge / discharge cycle characteristics.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、ハイブリッドキャパシタ1を、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池に変更することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible within the range of a claim description. For example, the hybrid capacitor 1 can be changed to an electric double layer capacitor or a lithium ion battery.

例えば、電気二重層キャパシタの場合には、負極の材料として、上記した負極3に用いられる材料の代わりに、例えば、正極2と同様の材料である活性炭が用いられる。   For example, in the case of an electric double layer capacitor, for example, activated carbon, which is the same material as that of the positive electrode 2, is used as the negative electrode material instead of the material used for the negative electrode 3 described above.

一方、リチウムイオン電池の場合には、正極の材料として、上記した正極2に用いられる材料(活性炭)の代わりに、種々の酸化物、硫化物が用いられ、例えば、二酸化マンガン(MnO2)、リチウムマンガン複合酸化物(例えば、LiMn24,LiMnO2など)、リチウムニッケル複合酸化物(例えば、LiNiO2など)、リチウムコバルト複合酸化物(例えば、LiCoO2など)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、バナジウム酸化物(例えば、V25など)が用いられる。また、導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料などの有機材料も用いることができる。 On the other hand, in the case of a lithium ion battery, as the positive electrode material, various oxides and sulfides are used instead of the material (activated carbon) used for the positive electrode 2 described above. For example, manganese dioxide (MnO 2 ), Lithium manganese composite oxide (eg, LiMn 2 O 4 , LiMnO 2, etc.), lithium nickel composite oxide (eg, LiNiO 2, etc.), lithium cobalt composite oxide (eg, LiCoO 2, etc.), lithium nickel cobalt composite oxide Lithium manganese cobalt composite oxide and vanadium oxide (for example, V 2 O 5 etc.) are used. Organic materials such as conductive polymer materials and disulfide polymer materials can also be used.

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例1
(正極)活性炭(クラレケミカル株式会社製 RP−15):カーボンブラック:PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を85:5:10の配合重量比で混合し、ロールプレスを用いて加圧・圧延することにより、厚み200μmの電極シートを得た。この電極シートをφ10のサイズに打ち抜き、さらに100℃で12時間真空乾燥することにより、正極を作製した。
(負極)ハードカーボン(株式会社クレハ製 カーボトロンPS(F)):PVdF(ポリフッ化ビニリデン)を9:1の配合重量比で混合し、NMP(1−メチル−2−ピロリドン)中で十分攪拌した後、アルミ箔に約30μmの厚さに塗工し、乾燥した後、φ10のサイズに打ち抜き、さらに100℃で12時間真空乾燥することにより、負極を作製した。
(セパレータ)厚さ400μmのセラミックスフィルタ(ADVANTEC社製 GB−100R)を、φ24に打ち抜くことにより、セパレータを作製した。
(電解液)1mol/LのLiPF/エチレンカーボネート+ジエチレンカーボネート溶媒(1:1体積比)を調製することにより、電解液を作製した。
(リチウム箔)厚さ30μmのリチウム箔(本城金属株式会社製)10mm×10mmに孔を開け、試験用リチウム箔として用いた。
Next, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited by the following Example.
Example 1
(Positive electrode) Activated carbon (RP-15 manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.): Carbon black: PTFE (polytetrafluoroethylene) is mixed at a mixing weight ratio of 85: 5: 10, and is pressed and rolled using a roll press. Thus, an electrode sheet having a thickness of 200 μm was obtained. This electrode sheet was punched into a size of φ10 and further vacuum-dried at 100 ° C. for 12 hours to produce a positive electrode.
(Negative electrode) Hard carbon (Carbotron PS (F) manufactured by Kureha Co., Ltd.): PVdF (polyvinylidene fluoride) was mixed at a blending weight ratio of 9: 1 and sufficiently stirred in NMP (1-methyl-2-pyrrolidone). Thereafter, the film was applied to an aluminum foil to a thickness of about 30 μm, dried, then punched out to a size of φ10, and further vacuum dried at 100 ° C. for 12 hours to produce a negative electrode.
(Separator) A 400 μm thick ceramic filter (GB-100R manufactured by ADVANTEC) was punched into φ24 to produce a separator.
(Electrolytic Solution) An electrolytic solution was prepared by preparing 1 mol / L LiPF 6 / ethylene carbonate + diethylene carbonate solvent (1: 1 volume ratio).
(Lithium foil) A 30 μm-thick lithium foil (Honjo Metal Co., Ltd.) 10 mm × 10 mm was perforated and used as a test lithium foil.

上記の正極1枚、負極1枚、セパレータ2枚、電解液1.5ccおよびリチウム箔1枚を用いて、試験セルを組み立て、2.2〜4.4Vの電圧範囲(電流密度:1mA/cm)で充放電試験を実施した。その充放電曲線を図6に示す。なお、単極の電位はLi参照極を基準として測定した。 A test cell was assembled using one positive electrode, one negative electrode, two separators, 1.5 cc of electrolyte and one lithium foil, and a voltage range of 2.2 to 4.4 V (current density: 1 mA / cm). The charge / discharge test was conducted in 2 ). The charge / discharge curve is shown in FIG. The monopolar potential was measured based on the Li reference electrode.

比較例1
上記実施例1で用いた正極1枚、負極1枚、セパレータ1枚、電解液1ccを用いて、試験セルを組み立て、2.2〜4.4Vの電圧範囲(電流密度:1mA/cm)で充放電試験を実施した。その充放電曲線を図7に示す。なお、単極の電位はLi参照極を基準として測定した。
Comparative Example 1
A test cell was assembled using one positive electrode, one negative electrode, one separator, and 1 cc of the electrolyte used in Example 1, and a voltage range of 2.2 to 4.4 V (current density: 1 mA / cm 2 ). A charge / discharge test was conducted. The charge / discharge curve is shown in FIG. The monopolar potential was measured based on the Li reference electrode.

考察
図8に、実施例1および比較例1の充放電サイクルにおける負極の電気容量の変化、図9に、実施例1および比較例1の充放電サイクルにおけるクーロン効率の変化を示す。
Discussion FIG. 8 shows the change in electric capacity of the negative electrode in the charge / discharge cycle of Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 9 shows the change in Coulomb efficiency in the charge / discharge cycle of Example 1 and Comparative Example 1.

比較例1では、正極の電位が4.23V vs.Li/Li以上であり、リチウム箔が設けられていない。そのため、負極の表面にLiFが析出し、図8に示されるように、充放電サイクルの経過とともに、負極の電気容量が低下している。例えば、約21mAhの電気容量(1サイクル目)が、約14mAh(10サイクル目)に低下しており、この負極の電気容量低下に起因して、試験セル全体としての電気容量が低下している(図7参照)。つまり、充放電サイクル特性が低下している。また、クーロン効率(充電容量に対する放電容量の比)が低い値となっており(図9参照)、効率よく充放電が行なわれていない。 In Comparative Example 1, the positive electrode potential was 4.23 V vs. Li / Li + or higher, and no lithium foil is provided. Therefore, LiF is deposited on the surface of the negative electrode, and as shown in FIG. 8, the electric capacity of the negative electrode decreases with the progress of the charge / discharge cycle. For example, the electric capacity of about 21 mAh (first cycle) is reduced to about 14 mAh (10th cycle), and the electric capacity of the entire test cell is reduced due to the lower electric capacity of the negative electrode. (See FIG. 7). That is, the charge / discharge cycle characteristics are deteriorated. In addition, the Coulomb efficiency (ratio of discharge capacity to charge capacity) is a low value (see FIG. 9), and charging / discharging is not performed efficiently.

一方、実施例1では、正極の電位が4.23V vs.Li/Li以上であるが、リチウム箔においてHFが捕捉されるため、充放電サイクルにおいて、平均して約21〜22mAhの電気容量が発現されている(図8参照)。そのため、試験セル全体としての電気容量が低下せず、優れた充放電サイクル特性を示している(図6参照)。さらに、クーロン効率も高い値となっている(図9参照)。 On the other hand, in Example 1, the positive electrode potential was 4.23 V vs. Although it is more than Li / Li + , since HF is trapped in the lithium foil, an average capacitance of about 21 to 22 mAh is developed in the charge / discharge cycle (see FIG. 8). Therefore, the electric capacity as a whole test cell does not decrease and shows excellent charge / discharge cycle characteristics (see FIG. 6). Furthermore, the coulomb efficiency is also high (see FIG. 9).

その結果、実施例1のように、負極において、容量低下の要因であるLiFの析出を抑制できるハイブリッドキャパシタであれば、正極に高電圧(例えば、4V以上)を印加することができる。つまり、セル電圧を高めることが可能となり、優れたエネルギー密度を有するハイブリッドキャパシタを得ることができる。   As a result, a high voltage (for example, 4 V or more) can be applied to the positive electrode as long as it is a hybrid capacitor that can suppress the precipitation of LiF, which is a cause of capacity reduction, in the negative electrode as in Example 1. That is, the cell voltage can be increased, and a hybrid capacitor having an excellent energy density can be obtained.

本発明の蓄電デバイスの一実施形態を示すハイブリッドキャパシタの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hybrid capacitor which shows one Embodiment of the electrical storage device of this invention. セパレータ間にリチウム箔を設けないハイブリッドキャパシタに対して、高電圧を印加して充放電した後の負極の表面の状態をSEMで撮影した図である。It is the figure which image | photographed the state of the surface of the negative electrode after charging / discharging by applying a high voltage with respect to the hybrid capacitor which does not provide lithium foil between separators. セパレータ間にリチウム箔を設けたハイブリッドキャパシタに対して、高電圧を印加して充放電した後の負極の表面の状態をSEMで撮影した図である。It is the figure which image | photographed the state of the surface of the negative electrode after charging / discharging by applying a high voltage with respect to the hybrid capacitor which provided lithium foil between the separators. 充放電サイクルにおける負極の電気容量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the electrical capacity of the negative electrode in a charging / discharging cycle. 本発明の蓄電デバイスの第2の実施形態を示すボタン型ハイブリッドキャパシタの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the button type hybrid capacitor which shows 2nd Embodiment of the electrical storage device of this invention. 実施例1の充放電曲線である。2 is a charge / discharge curve of Example 1. FIG. 比較例1の充放電曲線である。3 is a charge / discharge curve of Comparative Example 1. 実施例1および比較例1の充放電サイクルにおける負極の電気容量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the electrical capacity of the negative electrode in the charging / discharging cycle of Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1および比較例1の充放電サイクルにおけるクーロン効率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the Coulomb efficiency in the charging / discharging cycle of Example 1 and Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハイブリッドキャパシタ
2 正極
3 負極
5 リチウム箔
6 電解液
8 ボタン型ハイブリッドキャパシタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid capacitor 2 Positive electrode 3 Negative electrode 5 Lithium foil 6 Electrolyte 8 Button type hybrid capacitor

Claims (2)

正極と、
負極と、
アニオンにハロゲンを含むリチウム塩を含む有機溶媒からなる電解液と、
前記正極と前記負極との間に介在され、前記電解液に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質を捕捉する捕捉部材と、を備え、
前記正極の電位が4.23V vs.Li/Li以上であり、
前記正極が分極性電極であり、
前記負極がリチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる電極であり、
前記捕捉部材がリチウム金属であることを特徴とする、蓄電デバイス。
A positive electrode;
A negative electrode,
An electrolytic solution comprising an organic solvent containing a lithium salt containing halogen as an anion;
A capturing member that is interposed between the positive electrode and the negative electrode and captures a negative electrode activity inhibitor derived from an anion contained in the electrolyte solution,
The potential of the positive electrode is 4.23 V vs. Li / Li + or more der is,
The positive electrode is a polarizable electrode;
The negative electrode is an electrode made of a material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions,
The electric storage device, wherein the capturing member is lithium metal .
正極と、
負極と、
アニオンにハロゲンを含むリチウム塩を含む有機溶媒からなる電解液と、
前記正極と前記負極との間に介在され、前記電解液に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質を捕捉する捕捉部材と、
前記正極と前記捕捉部材との間および前記負極と前記捕捉部材との間に介在されるセパレータと、を備え
前記正極が分極性電極であり、
前記負極がリチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる電極であり、
前記捕捉部材がリチウム金属であることを特徴とする、蓄電デバイス。
A positive electrode;
A negative electrode,
An electrolytic solution comprising an organic solvent containing a lithium salt containing halogen as an anion;
A capture member that is interposed between the positive electrode and the negative electrode and captures a negative electrode activity inhibitor derived from an anion contained in the electrolyte;
A separator interposed between the positive electrode and the capture member and between the negative electrode and the capture member ,
The positive electrode is a polarizable electrode;
The negative electrode is an electrode made of a material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions,
The electric storage device, wherein the capturing member is lithium metal .
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