JP5650029B2 - Lithium ion capacitor - Google Patents

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本発明は、リチウムイオンキャパシタに関し、特に、特定の負極材料と特定の組成を有する電解液とを組み合わせた点に特徴を有するリチウムイオンキャパシタに関する。   The present invention relates to a lithium ion capacitor, and more particularly to a lithium ion capacitor characterized in that a specific negative electrode material and an electrolytic solution having a specific composition are combined.

リチウムイオンキャパシタは、高エネルギー密度を特長とする蓄電デバイスとして注目されているが、従来のリチウムイオンキャパシタは、内部抵抗が高く、また低温特性が一般的に電気二重層キャパシタより劣る点で問題があり、現在、内部抵抗が一層小さくてしかも低温特性が改良されたリチウムイオンキャパシタが求められている。   Lithium ion capacitors are attracting attention as power storage devices featuring high energy density, but conventional lithium ion capacitors have problems in that they have high internal resistance and generally have inferior low temperature characteristics compared to electric double layer capacitors. At present, there is a need for a lithium ion capacitor having a smaller internal resistance and improved low-temperature characteristics.

特許文献1には、リチウムイオンキャパシタにおいて、負極活物質として粒径が制御された黒鉛を使用することにより、高出力特性とサイクル耐久性を向上できることが開示されている。しかしながら、この技術では、内部抵抗の低抵抗化を図ることはできても、予備充電(プレドープ)時やフロート試験時のガス発生が大きく、高い信頼性を有するリチウムイオンキャパシタを得ることは困難であった。   Patent Document 1 discloses that in a lithium ion capacitor, high power characteristics and cycle durability can be improved by using graphite having a controlled particle size as a negative electrode active material. However, with this technology, although the internal resistance can be reduced, it is difficult to obtain a highly reliable lithium ion capacitor because of large gas generation during pre-charging or float testing. there were.

そこで、従来から電気化学デバイス等で用いられている黒鉛系材料を負極活物質として用いることにより、リチウムイオンキャパシタの内部抵抗を小さくする方法が検討されてきたが、それだけでは内部抵抗を十分に低いものとすることができず、低温特性も不充分で、予備充電時およびフロート試験時における多量のガスの発生を防止することができなかった。   Therefore, a method for reducing the internal resistance of a lithium ion capacitor by using a graphite-based material conventionally used in an electrochemical device or the like as a negative electrode active material has been studied, but by itself, the internal resistance is sufficiently low. In addition, the low temperature characteristics were insufficient, and the generation of a large amount of gas during the preliminary charging and the float test could not be prevented.

特開2008−103596号公報JP 2008-103596 A

特許文献1に示されているように、リチウムイオンキャパシタにおいて低抵抗化を実現するために、負極活物質として黒鉛を使用し、かつ当該黒鉛の粒子径を通常よりも小さくすることが有効である。然るに、リチウムイオンキャパシタにおいて更に低温での高出力および低抵抗化を実現するためには、電解液溶媒について、その誘電率や粘度の最適化を図る必要があり、また負極活物質として黒鉛のみを使用する場合には、予備充電時およびフロート試験時におけるガスの発生を防止することができない、という問題があることが判明した。   As shown in Patent Document 1, it is effective to use graphite as a negative electrode active material and to make the particle diameter of the graphite smaller than usual in order to realize low resistance in a lithium ion capacitor. . However, in order to achieve higher output and lower resistance at lower temperatures in lithium ion capacitors, it is necessary to optimize the dielectric constant and viscosity of the electrolyte solvent, and only graphite is used as the negative electrode active material. In the case of use, it has been found that there is a problem that the generation of gas at the time of preliminary charging and the float test cannot be prevented.

本発明は、リチウムイオンキャパシタにおける上記の問題を解決するものであって、内部抵抗が小さく、低温特性に優れ、しかも電解液と負極活物質との適合性が高くて予備充電時およびフロート試験時においてガスの発生が抑制されたリチウムイオンキャパシタを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems in a lithium ion capacitor, and has low internal resistance, excellent low temperature characteristics, and high compatibility between the electrolyte and the negative electrode active material, so that it can be precharged and float tested. An object of the present invention is to provide a lithium ion capacitor in which gas generation is suppressed.

本発明のリチウムイオンキャパシタは、正極と、数平均粒径D50の値が0.1〜5μmの黒鉛系複合粒子よりなる負極活物質により形成された負極と、非プロトン性有機溶媒によるリチウム塩の溶液よりなる電解液とを備え、前記負極とリチウムイオン供給源との電気化学的接触によって前記負極にリチウムイオンがドープされているリチウムイオンキャパシタであって、
前記電解液の非プロトン性有機溶媒は、エチレンカーボネートと、エチルメチルカーボネートと、ジメチルカーボネートとの混合溶媒よりなり、エチレンカーボネートと、エチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネートの合計との体積比が1:3〜1:1であることを特徴とする。
The lithium ion capacitor of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode formed of a negative electrode active material made of graphite composite particles having a number average particle diameter D50 of 0.1 to 5 μm, and a lithium salt formed of an aprotic organic solvent. A lithium ion capacitor comprising: a negative electrode and a lithium ion supply source, wherein the negative electrode is doped with lithium ions by electrochemical contact ;
The aprotic organic solvent of the electrolytic solution is a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate, and the volume ratio of ethylene carbonate to the total of ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate is 1: 3. It is characterized by 1: 1.

以上において、前記電解液の非プロトン性有機溶媒において、エチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートの体積比が1:1〜9:1であることが好ましい。
また、負極活物質の黒鉛系複合粒子は、黒鉛粉末がタールまたはピッチ材料で被覆されたものであり、黒鉛粉末100重量部に対するタールまたはピッチ材料の割合が10〜40重量部であることが好ましい。
In the above, in the aprotic organic solvent of the electrolytic solution, the volume ratio of ethyl methyl carbonate to dimethyl carbonate is preferably 1: 1 to 9: 1.
The graphite-based composite particles of the negative electrode active material are those in which graphite powder is coated with tar or pitch material, and the ratio of tar or pitch material to 100 parts by weight of graphite powder is preferably 10 to 40 parts by weight. .

本発明によれば、特定の黒鉛系材料を負極活物質として用いると共に、特定の組成の非プロトン性有機溶媒による電解液を組み合わせて使用することにより、内部抵抗が低く、しかも予備充電時およびフロート試験時におけるガスの発生が抑制されたリチウムイオンキャパシタを提供することができる。
本発明によれば、更に、非プロトン性有機溶媒を構成する鎖状カーボネートとして特定の組成のものを用いることにより、内部抵抗が低く、低温特性に優れ、しかも予備充電時およびフロート試験時におけるガスの発生が抑制されたリチウムイオンキャパシタを提供することができる。
According to the present invention, a specific graphite-based material is used as a negative electrode active material, and an internal electrolyte is used in combination with an aprotic organic solvent having a specific composition. It is possible to provide a lithium ion capacitor in which gas generation during the test is suppressed.
According to the present invention, the chain carbonate constituting the aprotic organic solvent has a specific composition, so that the internal resistance is low, the low temperature characteristics are excellent, and the gas at the time of precharging and the float test is obtained. Therefore, it is possible to provide a lithium ion capacitor in which the occurrence of the above is suppressed.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のリチウムイオンキャパシタは、基本的に、正極と負極とを、セパレータを介して交互に積層あるいは捲回させてなる電極ユニットを外装容器内に有するものである。外装容器は、円筒型、角型、ラミネート型等のものを適宜使用することができ、特に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The lithium ion capacitor of the present invention basically has an electrode unit in which the positive electrode and the negative electrode are alternately stacked or wound via a separator in the outer container. As the outer container, a cylindrical type, a square type, a laminate type, or the like can be used as appropriate, and is not particularly limited.

本明細書において、「ドープ」とは、吸蔵、吸着または挿入をも意味し、広く、正極活物質にリチウムイオンおよびアニオンの少なくとも一方が入る現象、あるいはまた、負極活物質にリチウムイオンが入る現象をいう。また、「脱ドープ」とは、脱離、放出をも意味し、正極活物質からリチウムイオンもしくはアニオンが脱離する現象、または負極活物質からリチウムイオンが脱離する現象をいう。   In this specification, “dope” also means occlusion, adsorption, or insertion, and is widely a phenomenon in which at least one of lithium ions and anions enters the positive electrode active material, or a phenomenon in which lithium ions enter the negative electrode active material. Say. “De-doping” also means desorption and release, and refers to a phenomenon in which lithium ions or anions are desorbed from the positive electrode active material, or a phenomenon in which lithium ions are desorbed from the negative electrode active material.

負極および正極の少なくとも一方にリチウムイオンを予めドープする方法としては、例えば、金属リチウム等のリチウムイオン供給源をリチウム極としてキャパシタセル内に配置し、負極および正極の少なくとも一方とリチウムイオン供給源との電気化学的接触によって、リチウムイオンをドープさせる方法が用いられる。   As a method of previously doping lithium ions into at least one of the negative electrode and the positive electrode, for example, a lithium ion supply source such as metallic lithium is disposed in the capacitor cell as a lithium electrode, and at least one of the negative electrode and the positive electrode and a lithium ion supply source A method of doping lithium ions by electrochemical contact is used.

本発明に係るリチウムイオンキャパシタでは、リチウム極をセル中に局所的に配置して電気化学的接触させることによっても、負極および正極の少なくとも一方にリチウムイオンを均一にドープすることができる。
従って、正極および負極を積層または更に巻回してなる大容量のセルを構成する場合にも、最外周または最外層に位置されるセルの一部にリチウム極を配置することによって、負極および正極の少なくとも一方に円滑にかつ均一にリチウムイオンをドープすることができる。
In the lithium ion capacitor according to the present invention, it is possible to uniformly dope lithium ions into at least one of the negative electrode and the positive electrode also by locally disposing the lithium electrode in the cell and bringing it into electrochemical contact.
Therefore, even when a large-capacity cell is formed by laminating or further winding the positive electrode and the negative electrode, by disposing the lithium electrode in a part of the cell located on the outermost periphery or outermost layer, At least one can be smoothly and uniformly doped with lithium ions.

〔集電体〕
正極および負極には、それぞれ電気を受配電する正極集電体および負極集電体が備えられる。正極集電体および負極集電体としては、例えば、エキスパンドメタルのような表裏面を貫通する貫通孔が形成された材料を用い、リチウム極を負極および正極の少なくとも一方に対向させて配置することにより、電気化学的にリチウムイオンを供給することが好ましい。貫通孔の形態、数等は特に限定されず、電解液中のリチウムイオンが電極集電体に遮断されることなく、電極の表裏間を移動できるように設定することができる。
[Current collector]
The positive electrode and the negative electrode are respectively provided with a positive electrode current collector and a negative electrode current collector that receive and distribute electricity. As the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, for example, a material in which a through-hole penetrating the front and back surfaces such as expanded metal is used, and the lithium electrode is disposed to face at least one of the negative electrode and the positive electrode. Therefore, it is preferable to supply lithium ions electrochemically. The form and number of the through holes are not particularly limited, and can be set so that the lithium ions in the electrolytic solution can move between the front and back surfaces of the electrode without being blocked by the electrode current collector.

集電体の材質としては、リチウム系電池に一般に用いられている材質を適用することができる。例えば、正極集電体としては、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができ、一方、負極集電体としては、ステンレス鋼、銅、ニッケル等を用いることができる。各集電体の厚みは特に限定されるものではないが、通常5〜50μmであればよく、10〜50μmが好ましく、20〜50μmが特に好ましい。   As a material of the current collector, a material generally used for a lithium battery can be applied. For example, aluminum, stainless steel, or the like can be used as the positive electrode current collector, while stainless steel, copper, nickel, or the like can be used as the negative electrode current collector. The thickness of each current collector is not particularly limited, but may be usually 5 to 50 μm, preferably 10 to 50 μm, and particularly preferably 20 to 50 μm.

各集電体の貫通孔は、エッチング等によって開孔を形成する方法、機械的な打ち込みにより開孔を形成する方法のいずれの方法によって形成されたものであってもよい。各集電体の貫通孔の径は例えば0.1μm〜150μmであり、0.5〜150μmが好ましく、1〜100μmが特に好ましい。
また、集電体の気孔率は、20〜80%が好ましく、30〜70%がより好ましい。
The through holes of each current collector may be formed by any of a method of forming an opening by etching or the like and a method of forming an opening by mechanical driving. The diameter of the through hole of each current collector is, for example, 0.1 μm to 150 μm, preferably 0.5 to 150 μm, and particularly preferably 1 to 100 μm.
Further, the porosity of the current collector is preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 70%.

[セパレータ]
本発明のリチウムイオンキャパシタにおけるセパレータとしては、JISP8117に準拠した方法により測定された透気度が1〜200secの範囲内にある材料を用いることができ、具体的には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロース、ポリオレフィン、セルロース/レーヨンなどから構成される不織布や微多孔質膜等の中から適宜選択したものを用いることができ、特にセルロース/レーヨンを用いることが好ましい。セパレータの厚みは、例えば5〜100μmであり、10〜50μmが好ましい。
[Separator]
As the separator in the lithium ion capacitor of the present invention, a material having an air permeability measured by a method according to JISP8117 in the range of 1 to 200 sec can be used. Specifically, for example, polyethylene, polypropylene, polyester In addition, a nonwoven fabric composed of cellulose, polyolefin, cellulose / rayon, or the like, a microporous membrane, or the like can be used, and cellulose / rayon is particularly preferable. The thickness of a separator is 5-100 micrometers, for example, and 10-50 micrometers is preferable.

[電解液]
本発明においては、リチウムイオンキャパシタの電解液として、特定の非プロトン性有機溶媒によるリチウム塩の電解質溶液が用いられる。
本発明における電解液を構成する非プロトン性有機溶媒は、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)の三者の混合溶媒であって、ECと、EMCおよびDMC(「EMC/DMC」とも記す。)の合計との割合が、体積比で1:3〜1:1のものであり、更に、EMCとDMCの体積比が1:1〜9:1であるものが好ましい。
[Electrolyte]
In the present invention, an electrolyte solution of a lithium salt in a specific aprotic organic solvent is used as the electrolyte solution of the lithium ion capacitor.
The aprotic organic solvent constituting the electrolytic solution in the present invention is a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC), and includes EC, EMC, and The ratio of the DMC (also referred to as “EMC / DMC”) to the total volume ratio is 1: 3 to 1: 1, and the volume ratio of EMC to DMC is 1: 1 to 9: 1. Some are preferred.

非プロトン性有機溶媒におけるECとEMC/DMCの体積比において、ECの比率が1:3よりも小さい場合には電解液の電導度が小さくなり、出力特性が低下するために好ましくなく、一方、ECの比率が1:1よりも大きい場合には電解液の粘度が大きくなって低温特性、特に内部抵抗の温度依存性が悪化するために好ましくない。
さらに、EMCとDMCの体積比において、EMCの比率が1:1よりも小さい場合には、低温での電解液の安定性が低下し、凍結し易くなるため好ましくなく、一方、EMCの比率が9:1よりも大きい場合には、同様に低温での電解液の安定性が低下し、凍結を起こし易く、内部抵抗の増大が起きる問題があるので、好ましくない。
In the volume ratio of EC and EMC / DMC in the aprotic organic solvent, when the ratio of EC is smaller than 1: 3, the electric conductivity of the electrolytic solution is decreased, and the output characteristics are deteriorated. When the ratio of EC is larger than 1: 1, the viscosity of the electrolyte is increased, and the low temperature characteristics, particularly the temperature dependency of internal resistance is deteriorated.
Furthermore, in the volume ratio of EMC and DMC, when the ratio of EMC is smaller than 1: 1, it is not preferable because the stability of the electrolyte solution at a low temperature is lowered and it is likely to freeze, while the ratio of EMC is When the ratio is larger than 9: 1, the stability of the electrolytic solution at a low temperature is similarly lowered, freezing is likely to occur, and an increase in internal resistance is caused.

非プロトン性有機溶媒による電解液には、リチウムイオン電池で一般に用いられているSEI(Solid Electrolyte Interface)形成材として知られているビニレンカーボネート(VC)等の添加剤を添加することができる。   An additive such as vinylene carbonate (VC), which is known as a SEI (Solid Electrolyte Interface) forming material generally used in lithium ion batteries, can be added to the electrolytic solution using an aprotic organic solvent.

〔電解液の非プトロトン性有機溶媒電解質〕
上記のように、本発明においては、電解液を構成する非プロトン性有機溶媒が、ECとEMC/DMCの混合比が体積比で1:3〜1:1であることが必要である。EC以外の環状カーボネートとしては、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)が代表的なものであるが、電解液の有機溶媒にPCやBCが含有される場合には、負極物質として黒鉛ないし黒鉛系材料を用いると、予備充電時およびフロート試験中にガスの発生を抑制することができないために、実用上の信頼性が低下する問題がある。さらに、BCは粘度が高いために導電率の大きな電解液を得ることができず、そのような有機溶媒を用いた電解液によれば、出力特性および温度特性が良好なリチウムイオンキャパシタを得ることができない。
[Non-prototronic organic solvent electrolyte in electrolyte]
As described above, in the present invention, the aprotic organic solvent constituting the electrolytic solution needs to have a volume ratio of 1: 3 to 1: 1 in the mixing ratio of EC and EMC / DMC. As cyclic carbonates other than EC, propylene carbonate (PC) and butylene carbonate (BC) are representative, but when the organic solvent of the electrolyte contains PC or BC, graphite or When a graphite-based material is used, gas generation cannot be suppressed during pre-charging and during a float test, so that there is a problem that practical reliability is lowered. Furthermore, since BC has a high viscosity, it is not possible to obtain an electrolytic solution having a high conductivity. According to an electrolytic solution using such an organic solvent, a lithium ion capacitor having excellent output characteristics and temperature characteristics can be obtained. I can't.

一方、鎖状カーボネートとしては、EMCおよびDMCの外に、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)等が挙げられるが、これらのうちDECが含有された有機溶媒による電解液によれば、予備充電時およびフロート試験時においてガスが発生するので、適当でない。また、MPCを含有する電解液は、その導電性が低下したものとなり、キャパシタの内部抵抗を増加させるので、適当ではない。
以上の理由から、本発明では、鎖状カーボネートとしてEMCとDMCの2種が用いられる。これらの2種の鎖状カーボネートすなわちEMC/DMCと、環状カーボネートとの混合物を用いることにより、良好な導電性、広い温度域にわたる安定性を得ることができ、具体的には、環状カーボネートとしてECを用いることが好ましい。従って、本発明においては、電解液を構成する非プロトン性有機溶媒として、EC、EMCおよびDMCの三者の混合溶媒(EC/EMC/DMC)が用いられる。
On the other hand, examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), methylpropyl carbonate (MPC), and the like in addition to EMC and DMC. Of these, according to the electrolytic solution using an organic solvent containing DEC, Gas is generated at the time of precharging and at the time of the float test, so it is not appropriate. Also, the electrolyte containing MPC is not suitable because its conductivity is lowered and the internal resistance of the capacitor is increased.
For the above reasons, in the present invention, two types of chain carbonates, EMC and DMC, are used. By using a mixture of these two types of chain carbonates, that is, EMC / DMC, and cyclic carbonate, good conductivity and stability over a wide temperature range can be obtained. Specifically, EC as cyclic carbonate can be obtained. Is preferably used. Therefore, in the present invention, a mixed solvent of three kinds of EC, EMC and DMC (EC / EMC / DMC) is used as the aprotic organic solvent constituting the electrolytic solution.

[リチウム塩]
電解液における電解質のリチウム塩としては、例えば、LiClO4 、LiAsF6 、LiBF4 、LiPF6 、LiN(C2 5 SO2 2 、LiN(CF3 SO2 2 等が挙げられ、特に、イオン伝導性が高く、低抵抗であることから、LiPF6 が好適に用いられる。電解液におけるリチウム塩の濃度は、低い内部抵抗が得られることから、0.1mol/L以上であることが好ましく、0.5〜1.5mol/Lであることがより好ましい。
[Lithium salt]
Examples of the lithium salt of the electrolyte in the electrolytic solution include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2, etc. LiPF 6 is preferably used because of its high ion conductivity and low resistance. The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is preferably 0.1 mol / L or more, more preferably 0.5 to 1.5 mol / L, because low internal resistance is obtained.

〔正極活物質〕
正極活物質としては、リチウムイオンおよびテトラフルオロボレート等の少なくとも1種のアニオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な物質が用いられ、例えば活性炭粉末が挙げられる。この活性体粉末の粒度は、数平均粒径D50の値が2μm以上であることが好ましく、より好ましくは2〜50μm、特に2〜20μmが好適である。更に、平均細孔径が10nm以下であるものが好ましく、また比表面積が600〜3000m2 /gであることが好ましく、より好ましくは、1300〜2500m2 /gである。
[Positive electrode active material]
As the positive electrode active material, a material capable of reversibly doping and dedoping at least one kind of anion such as lithium ion and tetrafluoroborate is used, and examples thereof include activated carbon powder. As for the particle size of the active powder, the value of the number average particle diameter D50 is preferably 2 μm or more, more preferably 2 to 50 μm, and particularly preferably 2 to 20 μm. Further, those having an average pore diameter of 10 nm or less are preferable, and the specific surface area is preferably 600 to 3000 m 2 / g, more preferably 1300 to 2500 m 2 / g.

〔負極活物質〕
本発明においては、負極活物質として、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能である物質のうち、黒鉛系複合粒子が用いられる。この黒鉛系複合粒子は以下の(1)または(2)のものである。
(1)黒鉛(グラファイト)の表面をタールやピッチ等で被覆し、熱処理を行なうことによって表面のタールやピッチを複合化する方法によって得られる炭素物質。
(2)天然黒鉛あるいは人造黒鉛と低結晶炭素粉末およびバインダを混合し、800℃以下で焼成した後粉砕し、900〜1500℃で再焼成することにより得られる炭素電極物質。
上記(2)における低結晶炭素粉末としては、メソフェーズピッチ、生コークス、カルサインコークス等が挙げられる。バインダとしてはバインダピッチ、フェノール樹脂等が挙げられる。
[Negative electrode active material]
In the present invention, graphite-based composite particles are used as the negative electrode active material among materials that can be reversibly doped and dedoped with lithium ions. The graphite composite particles are the following (1) or (2).
(1) A carbon substance obtained by a method in which the surface of graphite (graphite) is coated with tar, pitch, etc., and heat treatment is performed to composite the surface tar and pitch.
(2) A carbon electrode material obtained by mixing natural graphite or artificial graphite, a low crystalline carbon powder and a binder, calcining at 800 ° C. or lower, pulverizing, and refiring at 900-1500 ° C.
Examples of the low crystalline carbon powder in the above (2) include mesophase pitch, raw coke, and calcine coke. Examples of the binder include binder pitch and phenol resin.

このような黒鉛系複合粒子において、粒子表面におけるタールやピッチ由来の黒鉛化物質による被覆の有無は、ラマンスペクトル、XRD等の測定により確認することができる。そして、上記の黒鉛系複合粒子を負極活物質として使用し、上記の特定の組成の電解液と組み合わせて構成される本発明のリチウムイオンキャパシタにおいては、予備充電時およびフロート試験時において大量のガスの発生を抑制することができる。   In such graphite-based composite particles, the presence or absence of coating with a graphitized substance derived from tar or pitch on the particle surface can be confirmed by measurement of Raman spectrum, XRD or the like. And, in the lithium ion capacitor of the present invention configured by using the above-mentioned graphite-based composite particles as a negative electrode active material and combining with the electrolytic solution having the above specific composition, a large amount of gas is used at the time of preliminary charging and at the time of float test. Can be suppressed.

負極活物質としては、正極活物質と同様に粉末状のものが用いられるが、その粒度は、数平均粒径D50の値が0.1〜5μmとされる。この数平均粒径D50が0.1μm未満のものはその製造が困難であり、一方、5μmを超えるものでは、内部抵抗が十分に小さいリチウムイオンキャパシタを得ることができない。また、負極活物質は、比表面積が0.1〜200m2 /gであることが好ましく、より好ましくは0.5〜50m2 /gである。 As the negative electrode active material, a powdery material is used as in the case of the positive electrode active material, and the particle size thereof has a number average particle diameter D50 of 0.1 to 5 μm. When the number average particle diameter D50 is less than 0.1 μm, it is difficult to produce the lithium ion capacitor. The negative electrode active material preferably has a specific surface area of 0.1 to 200 m 2 / g, more preferably 0.5 to 50 m 2 / g.

〔バインダ〕
正極活物質による正極および負極活物質による負極の作製は、通常用いられる既知の方法によって行うことができる。
例えば、負極は、負極活物質の粉末と、バインダと、必要に応じて、導電材、カルボキシメチルセルロース(CMC)等の増粘剤とを、水または有機溶媒に加えて混合し、得られるスラリーを集電体に塗布する方法、あるいは当該スラリーをシート状に成形したものを集電体に貼付することにより、作製することができる。
[Binder]
Production of the positive electrode by the positive electrode active material and the negative electrode by the negative electrode active material can be performed by a commonly used known method.
For example, the negative electrode is prepared by adding a negative electrode active material powder, a binder, and, if necessary, a conductive material, a thickener such as carboxymethyl cellulose (CMC) to water or an organic solvent, and mixing the resulting slurry. It can be produced by applying to a current collector or by pasting the slurry formed into a sheet shape to the current collector.

負極の作製において、バインダとしては、例えば、SBR等のゴム系バインダ、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、アクリル系樹脂等を用いることができる。
また、導電材としては、例えば、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等が挙げられる。
バインダおよび導電材の各々の添加量は、用いる活物質の電気伝導度、作製される電極形状等によっても異なるが、いずれも、通常、活物質に対して2〜40質量%であることが好ましい。
In the production of the negative electrode, as the binder, for example, a rubber-based binder such as SBR, a fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride, a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene, an acrylic resin, or the like is used. Can do.
Examples of the conductive material include acetylene black, graphite, and metal powder.
The amount of each of the binder and the conductive material added varies depending on the electrical conductivity of the active material to be used, the shape of the electrode to be produced, and the like, but it is usually preferable that both are 2 to 40% by mass with respect to the active material. .

〔活物質層〕
正極活物質または負極活物質を集電体に塗布または接着等により付着させることによって正極活物質層または負極活物質層が形成される。各活物質層の膜厚は、5〜400μmであればよく、10〜300μmが好ましく、15〜200μmがより好ましい。
[Active material layer]
The positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer is formed by attaching the positive electrode active material or the negative electrode active material to the current collector by coating or adhesion. The film thickness of each active material layer should just be 5-400 micrometers, 10-300 micrometers is preferable and 15-200 micrometers is more preferable.

〔リチウムイオンキャパシタの構造〕
本発明に係るリチウムイオンキャパシタの構造としては、特に、帯状の正極と負極とをセパレータを介して巻回させる巻回型セル、板状またはシート状の正極と負極とをセパレータを介して各3層以上積層された積層型セル、このように積層された構成のユニットを外装フィルム内に封入したフィルム型セル等が挙げられる。
これらのキャパシタセルの構造は、特開2004−266091号公報等により既知であり、それらのキャパシタセルと同様の構成とすることができる。
[Structure of lithium ion capacitor]
As the structure of the lithium ion capacitor according to the present invention, in particular, a wound type cell in which a strip-like positive electrode and a negative electrode are wound via a separator, and a plate-like or sheet-like positive electrode and negative electrode are each provided via a separator. Examples include a laminated cell in which more than one layer is laminated, a film type cell in which units having such a laminated structure are enclosed in an exterior film, and the like.
The structure of these capacitor cells is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-266091 and the like, and can have the same configuration as those capacitor cells.

以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by these.

〔実施例1:セルS1〕
(1)正極シートの作製
1−1.導電塗料の調製
炭素粉末(平均粒子径4.5μm)95質量部およびカルボキシメチルセルロース5質量部にイオン交換水を加えて混合することにより、導電塗料を調製した。この導電塗料を「導電塗料(1)」とする。
[Example 1: Cell S1]
(1) Production of positive electrode sheet 1-1. Preparation of Conductive Paint A conductive paint was prepared by adding ion-exchanged water to 95 parts by mass of carbon powder (average particle size 4.5 μm) and 5 parts by mass of carboxymethyl cellulose and mixing them. This conductive paint is referred to as “conductive paint (1)”.

1−2.正極用スラリーの調製
比表面積が2030m2 /g、数平均粒子径D50が4μmのフェノール系の活性炭87質量部、アセチレンブラック粉体4質量部、SBR系バインダ(JSR製「TRD2001」)6質量部およびカルボキシメチルセルロース3質量部にイオン交換水を加えて混合することにより、固形分濃度35%の正極用スラリーを調製した。これを「正極用スラリー(1)」とする。
1-2. Preparation of positive electrode slurry 87 parts by mass of phenol-based activated carbon having a specific surface area of 2030 m 2 / g and a number average particle diameter D50 of 4 μm, 4 parts by mass of acetylene black powder, 6 parts by mass of an SBR binder (“TRD2001” manufactured by JSR) And ion-exchange water was added to and mixed with 3 parts by mass of carboxymethyl cellulose to prepare a positive electrode slurry having a solid concentration of 35%. This is designated as “positive electrode slurry (1)”.

1−3.電極層の形成
幅200mm、厚み15μmの帯状のアルミニウム箔に、パンチング方式により各々の開口面積が0.79mm2 の円形状の貫通孔の複数が千鳥状に配列されてなる構成を有する、開口率42%の正極集電体を作製した。
この正極集電体の一部分に対して、導電塗料(1)を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅130mm、塗工速度8m/minの塗工条件により、正極集電体の表面側および裏面側の各々における塗布厚みの合計の目標値を20μmとして両面塗工した後、200℃で24時間減圧乾燥させることにより、正極集電体の両面に導電層を形成した。
その後、正極集電体の両面に形成された導電層上に、正極用スラリー(1)を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工速度8m/minの塗工条件により、正極集電体の表面側および裏面側の各々における塗布厚みの合計の目標値を150μmとして両面塗工した後、200℃で24時間減圧乾燥させることにより、正極集電体の表面および裏面に形成された各導電層上に電極層を形成した。
1-3. Formation of electrode layer Aperture ratio having a configuration in which a plurality of circular through-holes each having an opening area of 0.79 mm 2 are arranged in a staggered manner on a band-shaped aluminum foil having a width of 200 mm and a thickness of 15 μm by a punching method A 42% positive electrode current collector was produced.
A portion of this positive electrode current collector is coated with the conductive paint (1) using a vertical die type double-sided coating machine under a coating condition of a coating width of 130 mm and a coating speed of 8 m / min. A double-sided coating was carried out with the total target value of the coating thickness on each of the front and back sides of the body being 20 μm, and then dried under reduced pressure at 200 ° C. for 24 hours, thereby forming conductive layers on both sides of the positive electrode current collector.
Thereafter, on the conductive layers formed on both surfaces of the positive electrode current collector, the positive electrode slurry (1) is applied to the positive electrode using a vertical die type double-side coating machine under a coating condition of a coating speed of 8 m / min. It is formed on the front and back surfaces of the positive electrode current collector by performing double-sided coating with a total target thickness of 150 μm on each of the front and back sides of the current collector, followed by drying at 200 ° C. for 24 hours under reduced pressure. An electrode layer was formed on each conductive layer.

以上において、正極用スラリーの塗工においては、2つのスリットダイの間に導電層を形成した正極集電体を通すことによって、正極用スラリーが正極集電体の両面に塗工されるが、スリットダイと正極集電体との間のギャップを調整することにより、正極集電体の表面側および裏面側の塗工厚みを調整した。
そして、表面および裏面の各々に導電層および電極層が積層されてなる正極集電体を、導電層および電極層が形成された部分の平面サイズが98×128mm、いずれの層も形成されてない部分の平面サイズが98×15mmとなるよう、98×143mmの平面サイズに切断することにより、正極シートを製造した。これを「正極シート(1)」とする。
得られた正極シート(1)の厚みを測定したところ、集電体の厚みを含めて167μmであった。
In the above, in the application of the positive electrode slurry, the positive electrode slurry is applied to both surfaces of the positive electrode current collector by passing the positive electrode current collector having a conductive layer formed between two slit dies. By adjusting the gap between the slit die and the positive electrode current collector, the coating thickness on the front surface side and back surface side of the positive electrode current collector was adjusted.
And, the positive electrode current collector in which the conductive layer and the electrode layer are laminated on each of the front surface and the back surface, the plane size of the portion where the conductive layer and the electrode layer are formed is 98 × 128 mm, and no layer is formed. The positive electrode sheet was manufactured by cutting into a planar size of 98 × 143 mm so that the planar size of the portion was 98 × 15 mm. This is designated as “positive electrode sheet (1)”.
When the thickness of the obtained positive electrode sheet (1) was measured, it was 167 μm including the thickness of the current collector.

(2)負極シートの作製
2−1.負極用スラリーの調製
数平均粒径D50の値が4μmの黒鉛系複合粒子87質量部、アセチレンブラック粉体4質量部、SBR系バインダ(JSR製「TRD2001」)6質量部およびカルボキシメチルセルロース3質量部にイオン交換水を加えて混合することにより、固形分濃度が35%の負極用スラリーを調製した。これを「負極用スラリー(1)」とする。
上記の黒鉛系複合粒子は、数平均粒径D50の値が2.5μmの微粒子状黒鉛粉末100質量部に対して、前駆体となるピッチ40質量部をニーダーで混合し、窒素雰囲気下において、5℃/minの割合で昇温し、温度1000℃で6時間保持することにより焼成し、得られる焼成物を数平均粒径D50の値が4μmとなるまで解砕することにより、得られたものである。
(2) Production of negative electrode sheet 2-1. Preparation of slurry for negative electrode 87 parts by mass of graphite composite particles having a number average particle diameter D50 of 4 μm, 4 parts by mass of acetylene black powder, 6 parts by mass of SBR binder (“TRD2001” manufactured by JSR) and 3 parts by mass of carboxymethyl cellulose A negative electrode slurry having a solid content concentration of 35% was prepared by adding ion-exchanged water to and mixing. This is designated as “negative electrode slurry (1)”.
The graphite-based composite particles described above are prepared by mixing 40 parts by mass of a precursor pitch with a kneader with respect to 100 parts by mass of fine graphite powder having a number average particle diameter D50 of 2.5 μm, and in a nitrogen atmosphere, It was obtained by heating at a rate of 5 ° C./min, firing by holding at 1000 ° C. for 6 hours, and pulverizing the obtained fired product until the value of the number average particle diameter D50 was 4 μm. Is.

2−2.電極層の形成
幅200mm、厚み25μmの帯状の銅箔に、パンチング方式により各々の開口面積が0.79mm2 の円形状の貫通孔の複数が千鳥状に配列されてなる構成を有する、開口率42%の負極集電体を作製した。
この負極集電体の一部分に対して、負極用スラリー(1)を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工速度8m/minの塗工条件により、負極集電体の表面および裏面の各々における塗布厚みの合計の目標値を60μmとして両面塗工した後、200℃で24時間減圧乾燥させることにより、負極集電体の表面および裏面に電極層を形成した。
2-2. Formation of electrode layer Aperture ratio having a configuration in which a plurality of circular through-holes each having an opening area of 0.79 mm 2 are arranged in a staggered manner by a punching method on a strip-shaped copper foil having a width of 200 mm and a thickness of 25 μm A 42% negative electrode current collector was produced.
For a part of this negative electrode current collector, the negative electrode slurry (1) was applied to the surface of the negative electrode current collector and the surface of the negative electrode current collector using a vertical die type double-sided coating machine under coating conditions of a coating speed of 8 m / min. Double-side coating was performed with the total target value of the coating thickness on each of the back surfaces being set to 60 μm, and then dried under reduced pressure at 200 ° C. for 24 hours, thereby forming electrode layers on the front and back surfaces of the negative electrode current collector.

そして、表面および裏面の各々に電極層が形成されてなる負極集電体を、電極層が形成された部分の平面サイズが100×130mm、電極層が形成されてない部分の平面サイズが100×15mmとなるよう、100×145mmの平面サイズに切断することにより、負極シートを製造した。これを「負極シート(1)」とする。
得られた負極シート(1)における電極層の厚みを測定したところ、集電体の厚みを含めて86μmであった。また電極層中に含有される負極活物質の質量(目付量)は、5.7mg/cm2 であった。
Then, in the negative electrode current collector in which the electrode layer is formed on each of the front surface and the back surface, the planar size of the portion where the electrode layer is formed is 100 × 130 mm, and the planar size of the portion where the electrode layer is not formed is 100 × The negative electrode sheet was manufactured by cutting into a plane size of 100 × 145 mm so as to be 15 mm. This is designated as “negative electrode sheet (1)”.
When the thickness of the electrode layer in the obtained negative electrode sheet (1) was measured, it was 86 μm including the thickness of the current collector. The mass (weight per unit area) of the negative electrode active material contained in the electrode layer was 5.7 mg / cm 2 .

(3)セパレータの作製
厚み50μm、透気度100secのセルロース/レーヨン複合材料からなるフィルムを102mm×130mmに切断してセパレータを作製した。
(3) Production of Separator A film made of a cellulose / rayon composite material having a thickness of 50 μm and an air permeability of 100 sec was cut into 102 mm × 130 mm to produce a separator.

(4)リチウムイオンキャパシタ要素の作製
先ず、正極シート10枚、負極シート11枚、セパレータ22枚を用意し、正極シートと負極シートとを、それぞれの塗工部は重なるが、それぞれの未塗工部は反対側になり重ならないよう、セパレータ、負極シート、セパレータ、正極シートの順で積重し、積重体の4辺をテープにより固定することにより、電極積層ユニットを作製した。
次いで、厚み100μmのリチウム極を箔状に切断し、厚さ40μmで平面サイズが100×145mmの銅ラスに圧着することにより、リチウムイオン供給部材を作製し、このリチウムイオン供給部材を電極積層ユニットの上側に負極と対向するよう配置した。
そして、作製した電極積層ユニットの10枚の正極シートの各々の未塗工部に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した、幅50mm、長さ50mm、厚さ0.2mmのアルミニウム製の正極用電源タブを重ねて溶接した。一方、電極積層ユニットの11枚の負極シートの各々の未塗工部およびリチウムイオン供給部材の各々に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した幅50mm、長さ50mm、厚さ0.2mmの銅製の負極用電源タブを重ねて溶接し、もってリチウムイオンキャパシタ要素を作製した。
(4) Production of Lithium Ion Capacitor Element First, 10 positive electrode sheets, 11 negative electrode sheets, and 22 separators were prepared, and the positive electrode sheet and the negative electrode sheet were overlapped with each other, but each uncoated The electrode stacking unit was manufactured by stacking the separator, the negative electrode sheet, the separator, and the positive electrode sheet in this order so that the parts would be on the opposite side and not overlapping, and fixing the four sides of the stack with tape.
Next, a lithium electrode having a thickness of 100 μm is cut into a foil shape and bonded to a copper lath having a thickness of 40 μm and a planar size of 100 × 145 mm, thereby producing a lithium ion supply member. Was arranged to face the negative electrode on the upper side.
And the sealant film was heat-sealed in advance to the uncoated part of each of the 10 positive electrode sheets of the produced electrode laminate unit, and was made of aluminum having a width of 50 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.2 mm. The power tab for positive electrode was overlapped and welded. On the other hand, a sealant film was previously heat-sealed on the seal portion to each uncoated part of each of the eleven negative electrode sheets of the electrode laminate unit and the lithium ion supply member, width 50 mm, length 50 mm, thickness 0.2 mm The copper negative electrode power supply tabs were stacked and welded to prepare a lithium ion capacitor element.

(5)リチウムイオンキャパシタの作製
厚み50μm、透気度100sec、縦横の寸法が204mm×130mmのセルロース/レーヨン複合材料からなるフィルムを、リチウムイオンキャパシタ要素の周面を覆うよう巻いた後、厚みが50μmで幅が19mmのポリイミドテープを30mm×19mmのサイズにカットして、フィルムの両端の2箇所を互いに固定した。
次いで、ポリプロピレン層、アルミニウム層およびナイロン層が積層されてなり、寸法が縦125mm、横160mm、厚み0.15mmで、中央部分に縦105mm、横147mmの絞り加工が施された一方の外装フィルム、並びにポリプロピレン層、アルミニウム層およびナイロン層が積層されてなり、寸法が縦125mm、横160mm、厚み0.15mmの他方の外装フィルムを作製した。
(5) Production of Lithium Ion Capacitor A film made of a cellulose / rayon composite material having a thickness of 50 μm, an air permeability of 100 sec, and vertical and horizontal dimensions of 204 mm × 130 mm is wound so as to cover the peripheral surface of the lithium ion capacitor element. A polyimide tape having a width of 50 μm and a width of 19 mm was cut into a size of 30 mm × 19 mm, and two portions at both ends of the film were fixed to each other.
Next, one exterior film in which a polypropylene layer, an aluminum layer, and a nylon layer are laminated, the dimensions are 125 mm in length, 160 mm in width, 0.15 mm in thickness, and 105 mm in length and 147 mm in width are applied to the central portion. In addition, a polypropylene layer, an aluminum layer, and a nylon layer were laminated to produce the other exterior film having dimensions of 125 mm in length, 160 mm in width, and 0.15 mm in thickness.

次いで、上記他方の外装フィルム上における収容部となる位置に、フィルムが巻かれたリチウムイオンキャパシタ要素を、その正極電極端子および負極電極端子の各々が、他方の外装フィルムの端部から外方に突出するよう配置し、このリチウムイオンキャパシタ要素に一方の外装フィルムを重ね合わせ、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における、正極電極端子および負極電極端子が突出する2辺を含む3辺を熱融着した。
一方、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)およびジメチルカーボネート(DMC)を体積比で1:1:1の割合で混合してなる混合溶媒を用い、濃度1.2mol/LのLiPF6 を含む電解液を調製した。
そして、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの間に、上記電解液を注入した後、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における残りの一辺を再熱融着が可能となるようにリチウムキャパシタ要素端部と再融着が可能なスペースを開けて熱融着した。
以上のようにして、試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタ(以下「セル」という。)を合計10個作製した。
Next, the lithium ion capacitor element in which the film is wound is placed at a position serving as a housing portion on the other exterior film, and each of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is outward from the end of the other exterior film. 3 which includes two sides on which the positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude at the outer peripheral edge of one outer film and the other outer film. The sides were heat-sealed.
On the other hand, using a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) at a volume ratio of 1: 1: 1, LiPF 6 having a concentration of 1.2 mol / L is used. An electrolytic solution containing was prepared.
And after inject | pouring the said electrolyte solution between one exterior film and the other exterior film, the other one side in the outer periphery part of one exterior film and the other exterior film can be reheat-fused. A space where re-bonding was possible with the end of the lithium capacitor element was heat sealed.
In the manner as described above, a total of 10 test laminate outer lithium ion capacitors (hereinafter referred to as “cells”) were produced.

[予備充電評価]
上記のようにしてセルを作製した後20日間放置したが、10個のセルの全てについてガス発生は見られなかった。10個のセルを開封したところ、リチウム金属はいずれのセルでも完全に消失していることが確認された。このことから、負極活物質にリチウムイオンがドープされ、予備充電されたと判断された。
また、この予備充電時のガスの発生の有無を調べた。その評価基準は以下に示すとおりである。
○;セルの膨張が認められず、ガス発生がない。
△;ガス発生による僅かなセルの膨張が認められたが、開封によるガス抜きで再融着可能であった。
×;ガス発生により、セルが大きく膨張変形し、再融着が不可能であった。
[Preliminary charging evaluation]
After the cells were produced as described above, they were left for 20 days, but no gas generation was observed in all 10 cells. When 10 cells were opened, it was confirmed that lithium metal was completely lost in any cell. From this, it was determined that the negative electrode active material was doped with lithium ions and precharged.
Further, the presence or absence of gas generation during the preliminary charging was examined. The evaluation criteria are as shown below.
○: No cell expansion was observed and no gas was generated.
Δ: Slight expansion of the cell due to gas generation was observed, but re-fusion was possible by degassing by opening.
X: Due to gas generation, the cell was greatly expanded and deformed, and re-fusion was impossible.

[静電容量測定]
10個のセルの各々に対し、再融着を行い、20℃の環境下で10Aの定電流でセル電圧が3.8Vになるまで充電し、その後3.8Vの定電圧を印加する定電流−定電圧充電を0.5時間行い、次いで10Aの定電流でセル電圧が2.2Vになるまで放電した。この3.8V−2.2Vのサイクルを繰り返して、10回目の放電における静電容量を測定し、10個のセルの平均値を求めたところ、1066Fと高い値だった。
[Capacitance measurement]
Each of the 10 cells is re-fused, charged under a 20 A environment with a constant current of 10 A until the cell voltage reaches 3.8 V, and then a constant current of 3.8 V is applied. -Constant voltage charging was performed for 0.5 hour and then discharged at a constant current of 10A until the cell voltage was 2.2V. By repeating this cycle of 3.8V-2.2V, the electrostatic capacity in the 10th discharge was measured, and the average value of 10 cells was obtained. As a result, it was as high as 1066F.

[直流内部抵抗測定]
作製した10個のセルの各々について上述の充放電を行い、温度25℃の環境下における1KHzの交流内部抵抗を、日置電機社製「ACミリオームハイテスタ3560」を用いて測定し、各セルの平均値を求めたところ、2.8mΩであった。
[DC internal resistance measurement]
The above-described charging and discharging are performed for each of the 10 cells, and an AC internal resistance of 1 KHz in an environment at a temperature of 25 ° C. is measured using an “AC milliohm high tester 3560” manufactured by Hioki Electric Co., Ltd. When an average value was determined, it was 2.8 mΩ.

[低温/室温内部抵抗比による温度特性評価]
作製した10個のセルの各々について上述の充放電を行い、温度−20℃の環境下で上記と同様にして直流内部抵抗の平均値を求め、20℃の直流内部抵抗の平均値に対する比(低温/室温内部抵抗比)を求めたところ、平均2.7倍であった。
[Temperature characteristics evaluation by low temperature / room temperature internal resistance ratio]
Each of the produced 10 cells is charged and discharged as described above, and the average value of the DC internal resistance is obtained in the same manner as described above in an environment at a temperature of −20 ° C., and the ratio to the average value of the DC internal resistance at 20 ° C. When the ratio of low temperature / room temperature internal resistance was determined, it was 2.7 times on average.

[フロート試験]
温度特性を評価した10個のセルの各々を、電圧が3.8Vとなるまで10Aの定電流で充電し、その後3.8Vの定電圧を印加し続けるフロート試験を60℃環境下で500時間実施し、ガス発生の有無を評価したところ、全くセルの膨張は観測されず、ガス発生の無いことを確認した。評価基準は以下に示す。
なお、予備充電の評価が「×」のセルについては、リチウムイオンキャパシタとしての性能を有していないことから、フロート試験は行われなかった。
◎;セル膨張が認められず、ガス発生がない。
○;わずかにセルの膨張が認められたが実用上問題はない。
△;ガス発生による膨張が認められたが、変形は大きくない。
×;ガス発生による膨張が認められ、変形が大きい。
[Float test]
Each of the 10 cells evaluated for temperature characteristics was charged with a constant current of 10 A until the voltage reached 3.8 V, and then a float test in which a constant voltage of 3.8 V was continuously applied for 500 hours in a 60 ° C. environment. When implemented and evaluated for the presence or absence of gas generation, no cell expansion was observed and it was confirmed that there was no gas generation. Evaluation criteria are shown below.
In addition, about the cell whose evaluation of precharge is "x", since it did not have the performance as a lithium ion capacitor, the float test was not performed.
(Double-circle): Cell expansion is not recognized and there is no gas generation.
○: Slight expansion of the cell was observed, but there was no practical problem.
Δ: Expansion due to gas generation was observed, but the deformation was not large.
X: Expansion due to gas generation is observed, and deformation is large.

以下のようにして、実施例に係るセルS2〜S6および比較例に係るセルC1〜C10の作製および評価を行った。   Production and evaluation of cells S2 to S6 according to the example and cells C1 to C10 according to the comparative example were performed as follows.

[実施例2:セルS2]
EC、EMCおよびDMCを体積比で1:1.5:0.5の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Example 2: Cell S2]
10 cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC, EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 1.5: 0.5 was used, and the same evaluation was performed. did.

[実施例3:セルS3]
EC、EMCおよびDMCを体積比で1:1.5:1.5の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Example 3: Cell S3]
Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC, EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 1.5: 1.5 was used, and the same evaluation was performed. did.

[実施例4:セルS4]
EC、EMCおよびDMCを体積比で1:2.7:0.3の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Example 4: Cell S4]
Ten cells were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC, EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 2.7: 0.3 was used. did.

[実施例5:セルS5]
EC、EMCおよびDMCを体積比で1:0.5:0.5の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Example 5: Cell S5]
Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC, EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 0.5: 0.5 was used, and the same evaluation was performed. did.

[実施例6:セルS6]
EC、EMCおよびDMCを体積比で1:0.9:0.1の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Example 6: Cell S6]
Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC, EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 0.9: 0.1 was used, and the same evaluation was performed. did.

[比較例1:セルC1]
EC、EMCおよびDMCを体積比で1:2:2の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Comparative Example 1: Cell C1]
Ten cells were produced in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC, EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 2: 2 was used, and the same evaluation was performed.

[比較例2:セルC2]
EC、EMCおよびDMCを体積比で1:0.25:0.25の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Comparative Example 2: Cell C2]
Ten cells were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC, EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 0.25: 0.25 was used. did.

[比較例3:セルC3]
ECおよびEMCを体積比で1:4の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Comparative Example 3: Cell C3]
Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC and EMC were mixed at a volume ratio of 1: 4 was used, and the same evaluation was performed.

[比較例4:セルC4]
ECおよびEMCを体積比で1:0.5の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Comparative Example 4: Cell C4]
Ten cells were produced in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC and EMC were mixed at a volume ratio of 1: 0.5 was used, and the same evaluation was performed.

[比較例5:セルC5]
プロピレンカーボネート(PC)、EMCおよびDMCを体積比で1:0.5:0.5の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Comparative Example 5: Cell C5]
Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which propylene carbonate (PC), EMC, and DMC were mixed at a volume ratio of 1: 0.5: 0.5 was used. Evaluation was conducted.

[比較例6:セルC6]
ECおよびジエチルカーボネート(DEC)を体積比で1:1の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Comparative Example 6: Cell C6]
Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which EC and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 1: 1 was used, and the same evaluation was performed.

[比較例7:セルC7]
負極活物質として、比表面積が16m2 /g、平均粒子径D50が4μmの難黒鉛化炭素Aを用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し同様の評価を実施した。
[Comparative Example 7: Cell C7]
Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that non-graphitizable carbon A having a specific surface area of 16 m 2 / g and an average particle diameter D50 of 4 μm was used as the negative electrode active material. .

[比較例8:セルC8]
負極活物質として、比表面積が16m2 /g、平均粒子径D50が4μmの難黒鉛化炭素Aを用い、電解液の溶媒としてEC、PCおよびDECを体積比で3:1:4の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Comparative Example 8: Cell C8]
As the negative electrode active material, non-graphitizable carbon A having a specific surface area of 16 m 2 / g and an average particle diameter D50 of 4 μm is used, and EC, PC, and DEC are used in a volume ratio of 3: 1: 4 as a solvent for the electrolytic solution. Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixed solvent was mixed, and the same evaluation was performed.

[比較例9:セルC9]
負極活物質として、数平均粒径D50の値が2.5μmの微粒子状黒鉛粉末Bを用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し同様の評価を実施した。
[Comparative Example 9: Cell C9]
Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that fine graphite powder B having a number average particle diameter D50 of 2.5 μm was used as the negative electrode active material, and the same evaluation was performed.

[比較例10:セルC10]
負極活物質として、数平均粒径D50の値が2.5μmの微粒子状黒鉛粉末Bを用い、電解液の溶媒としてEC、PCおよびDECを体積比で3:1:4の割合で混合した混合溶媒を用いた他は、実施例1と同様に10個のセルを作製し、同様の評価を実施した。
[Comparative Example 10: Cell C10]
Mixing in which particulate graphite powder B having a number average particle diameter D50 of 2.5 μm is used as the negative electrode active material, and EC, PC, and DEC are mixed at a volume ratio of 3: 1: 4 as a solvent for the electrolytic solution. Ten cells were prepared in the same manner as in Example 1 except that the solvent was used, and the same evaluation was performed.

以上の結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 0005650029
Figure 0005650029

Claims (3)

正極と、数平均粒径D50の値が0.1〜5μmの黒鉛系複合粒子よりなる負極活物質により形成された負極と、非プロトン性有機溶媒によるリチウム塩の溶液よりなる電解液とを備え、前記負極とリチウムイオン供給源との電気化学的接触によって前記負極にリチウムイオンがドープされているリチウムイオンキャパシタであって、
前記電解液の非プロトン性有機溶媒は、エチレンカーボネートと、エチルメチルカーボネートと、ジメチルカーボネートとの混合溶媒よりなり、エチレンカーボネートと、エチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネートの合計との体積比が1:3〜1:1であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
It includes a positive electrode, a negative electrode a value of number average particle diameter D50 is formed by the negative electrode active material made of graphite-based composite particles of 0.1 to 5 [mu] m, and an electrolyte consisting of a solution of a lithium salt with a non-protonic organic solvents A lithium ion capacitor in which the negative electrode is doped with lithium ions by electrochemical contact between the negative electrode and a lithium ion supply source ,
The aprotic organic solvent of the electrolytic solution is a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate, and the volume ratio of ethylene carbonate to the total of ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate is 1: 3. A lithium ion capacitor characterized by being 1: 1.
前記電解液の非プロトン性有機溶媒において、エチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートの体積比が1:1〜9:1であることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオンキャパシタ。   2. The lithium ion capacitor according to claim 1, wherein a volume ratio of ethyl methyl carbonate to dimethyl carbonate is 1: 1 to 9: 1 in the aprotic organic solvent of the electrolytic solution. 負極活物質の黒鉛系複合粒子は、黒鉛粉末がタールまたはピッチ材料で被覆されたものであり、黒鉛粉末100重量部に対するタールまたはピッチ材料の割合が10〜40重量部であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリチウムイオンキャパシタ。
The graphite-based composite particles of the negative electrode active material are obtained by coating graphite powder with tar or pitch material, and the ratio of tar or pitch material to 100 parts by weight of graphite powder is 10 to 40 parts by weight. The lithium ion capacitor according to claim 1 or 2.
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