JP5654820B2 - Positive electrode material, method for producing the same, and power storage device - Google Patents

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Description

本発明は、非水系リチウム型蓄電素子用の正極材料、該正極材料の製造方法及び蓄電素子に関する。   The present invention relates to a positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element, a method for producing the positive electrode material, and a storage element.

近年、地球環境の保全及び省資源を目指したエネルギーの有効利用の観点から、深夜電力貯蔵システム、太陽光発電技術に基づく家庭用分散型蓄電システム、電気自動車用の蓄電システム等が注目を集めている。   In recent years, midnight power storage systems, home-use distributed power storage systems based on solar power generation technology, power storage systems for electric vehicles, etc. have attracted attention from the viewpoint of global environment conservation and effective use of energy for resource saving. Yes.

これらの蓄電システムにおいて、第一の要求事項は、用いられる蓄電素子のエネルギー密度が高いことである。この様な要求に対応可能な高エネルギー密度蓄電素子の有力候補として、リチウムイオン電池の開発が精力的に進められている。   In these power storage systems, the first requirement is that the energy density of the power storage element used is high. As a promising candidate for a high energy density storage element capable of meeting such demands, development of lithium ion batteries has been energetically advanced.

第二の要求事項は、出力特性が高いことである。例えば、高効率エンジンと蓄電システムとの組み合わせ(例えば、ハイブリッド電気自動車)、あるいは燃料電池と蓄電システムとの組み合わせ(例えば、燃料電池電気自動車)において、加速時には蓄電システムにおける高出力放電特性が要求されている。   The second requirement is high output characteristics. For example, a combination of a high-efficiency engine and a power storage system (for example, a hybrid electric vehicle) or a combination of a fuel cell and a power storage system (for example, a fuel cell electric vehicle) requires high output discharge characteristics in the power storage system during acceleration. ing.

現在、高出力蓄電素子としては、電極に活性炭を用いた電気二重層キャパシタ(以下、単に「キャパシタ」ともいう。)が開発されており、耐久性(特にサイクル特性及び高温保存特性)が高く、0.5〜1kW/L程度の出力特性を有する。これら電気二重層キャパシタは、上記高出力が要求される分野で最適な蓄電素子と考えられてきたが、そのエネルギー密度は、1〜5Wh/L程度に過ぎず、実用化には出力持続時間が足枷となっている。   Currently, as a high power storage element, an electric double layer capacitor using activated carbon as an electrode (hereinafter also simply referred to as “capacitor”) has been developed, and durability (particularly cycle characteristics and high temperature storage characteristics) is high. It has an output characteristic of about 0.5 to 1 kW / L. These electric double layer capacitors have been considered as the most suitable storage element in the field where the above high output is required, but the energy density is only about 1 to 5 Wh / L, and the output duration time is not practical. It is a footpad.

一方、現在ハイブリッド電気自動車で採用されているニッケル水素電池は、電気二重層キャパシタと同等の高出力を実現し、かつ160Wh/L程度のエネルギー密度を有している。しかしながら、そのエネルギー密度及び出力をより一層高めるとともに、高温での安定性をさらに改善し、耐久性を高めるための研究が精力的に進められている。   On the other hand, nickel-metal hydride batteries currently used in hybrid electric vehicles realize high output equivalent to electric double layer capacitors and have an energy density of about 160 Wh / L. However, research is underway energetically to further increase the energy density and output, further improve the stability at high temperatures, and increase the durability.

また、リチウムイオン電池においても、高出力化に向けての研究が進められている。例えば、放電深度(すなわち素子の放電容量の何%を放電した状態かをあらわす値)50%において3kW/Lを超える高出力が得られるリチウムイオン電池が開発されているが、そのエネルギー密度は、100Wh/L以下であり、リチウムイオン電池の最大の特徴である高エネルギー密度を敢えて抑制した設計となっている。また、その耐久性(特にサイクル特性及び高温保存特性)については電気二重層キャパシタに比べ劣る。そのため、実用的な耐久性を持たせるためには放電深度が0〜100%の範囲よりも狭い範囲でしかリチウムイオン電池を使用できない。そのため実際に使用できる容量はさらに小さくなり、耐久性をより一層向上させるための研究が精力的に進められている。   In addition, research for higher output is also being conducted in lithium ion batteries. For example, a lithium-ion battery has been developed that can obtain a high output exceeding 3 kW / L at a discharge depth (that is, a value representing what percentage of the device discharge capacity is discharged) 50%. It is 100 Wh / L or less, and is designed to deliberately suppress the high energy density, which is the greatest feature of lithium ion batteries. Further, its durability (particularly cycle characteristics and high temperature storage characteristics) is inferior to that of an electric double layer capacitor. Therefore, in order to give practical durability, a lithium ion battery can be used only in a range where the depth of discharge is narrower than the range of 0 to 100%. For this reason, the capacity that can be actually used is further reduced, and research for further improving the durability is being actively pursued.

上記の様に高出力密度、高エネルギー密度、及び耐久性を兼ね備えた蓄電素子の実用化が強く求められているが、上述した既存の蓄電素子には一長一短がある。そのため、これらの技術的要求を充足する新たな蓄電素子が求められており、有力な候補としてリチウムイオンキャパシタと呼ばれる蓄電素子の開発が近年盛んである。   As described above, there is a strong demand for practical use of a power storage element having high output density, high energy density, and durability. However, the existing power storage element described above has advantages and disadvantages. Therefore, a new power storage element that satisfies these technical requirements has been demanded, and development of a power storage element called a lithium ion capacitor has been actively developed as a promising candidate.

リチウムイオンキャパシタは、リチウムイオンを含有した電解質を含む非水系電解液を使用する蓄電素子(すなわち非水系リチウム型蓄電素子)の一種であって、正極においては電気二重層キャパシタと同様の陰イオンの吸着・脱着による非ファラデー反応、負極においてはリチウムイオン電池と同様のリチウムイオンの吸蔵・放出によるファラデー反応によって充放電を行う蓄電素子である。   A lithium ion capacitor is a type of storage element that uses a non-aqueous electrolyte containing an electrolyte containing lithium ions (that is, a non-aqueous lithium storage element), and in the positive electrode, an anion similar to an electric double layer capacitor is used. It is a power storage element that performs charge and discharge by a non-Faraday reaction by adsorption / desorption, and a Faraday reaction by occlusion / release of lithium ions in the negative electrode similar to a lithium ion battery.

上述のように、正極・負極の双方において非ファラデー反応による充放電を行う電気二重層キャパシタにおいては、出力特性に優れるがエネルギー密度が小さい。一方、正極・負極の双方においてファラデー反応による充放電を行う二次電池であるリチウムイオン電池においては、エネルギー密度に優れるが、出力特性に劣る。リチウムイオンキャパシタは、正極では非ファラデー反応、負極ではファラデー反応による充放電を行うことによって、優れた出力特性と高いエネルギー密度との両立を狙う新たな蓄電素子である。   As described above, an electric double layer capacitor that charges and discharges by a non-Faraday reaction in both the positive electrode and the negative electrode has excellent output characteristics but low energy density. On the other hand, a lithium ion battery that is a secondary battery that charges and discharges by a Faraday reaction in both the positive electrode and the negative electrode is excellent in energy density but inferior in output characteristics. A lithium ion capacitor is a new power storage element that aims to achieve both excellent output characteristics and high energy density by performing charge and discharge by a non-Faraday reaction at the positive electrode and a Faraday reaction at the negative electrode.

このようなリチウムイオンキャパシタとしては、正極活物質として活性炭を用い、負極活物質として、天然黒鉛若しくは人造黒鉛、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、黒鉛ウイスカ、又は黒鉛化炭素繊維等を用いた蓄電素子が提案されている(特許文献1参照)。また、正極活物質として活性炭を用い、負極活物質として難黒鉛化炭素又は黒鉛を用いた蓄電素子が提案されている(特許文献2参照)。   As such a lithium ion capacitor, activated carbon is used as a positive electrode active material, natural graphite or artificial graphite, graphitized mesophase carbon microspheres, graphitized mesophase carbon fiber, graphite whisker, graphitized carbon fiber, etc. A power storage element using the above has been proposed (see Patent Document 1). In addition, a power storage element using activated carbon as a positive electrode active material and non-graphitizable carbon or graphite as a negative electrode active material has been proposed (see Patent Document 2).

また、正極活物質として通常の活性炭と異なる水素/炭素が0.05〜0.5、BET比表面積が300〜2000m2/g、BJH法によるメソ孔容積が0.02〜0.3ml/g、MP法による全細孔容積が0.3〜1.0ml/gの細孔構造を有する炭化水素材料を用い、負極として黒鉛を除く光学的異方性炭素物質を賦活処理した材料を用いる蓄電素子が提案されている(特許文献3参照)。 Moreover, hydrogen / carbon different from normal activated carbon as a positive electrode active material is 0.05 to 0.5, BET specific surface area is 300 to 2000 m 2 / g, and mesopore volume by BJH method is 0.02 to 0.3 ml / g. , Using a hydrocarbon material having a pore structure with a total pore volume of 0.3 to 1.0 ml / g by the MP method, and using a material obtained by activating an optically anisotropic carbon substance excluding graphite as a negative electrode An element has been proposed (see Patent Document 3).

また、正極活物質として活性炭又は水素原子/炭素原子の原子数比率が0.05〜0.50であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体を用い、負極材料として水素原子/炭素原子の原子数比率が0以上0.05未満の難黒鉛化性炭素を用いた蓄電素子が提案されている(特許文献4参照)。   Further, activated carbon or a polyacene organic semiconductor having a polyacene skeleton structure in which the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is 0.05 to 0.50 is used as the positive electrode active material, and hydrogen atoms / carbon atoms are used as the negative electrode material. A power storage element using non-graphitizable carbon having a number ratio of 0 or more and less than 0.05 has been proposed (see Patent Document 4).

一方、リチウムイオンキャパシタの負極材料としては、活性炭の表面に炭素質材料を被着させた炭素質材料で、直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)とする時、0.01≦Vm1≦0.20 かつ 0.01≦Vm2≦0.40である蓄電素子用負極材料が提案されている(特許文献5参照)。   On the other hand, the negative electrode material of the lithium ion capacitor is a carbonaceous material obtained by depositing a carbonaceous material on the surface of activated carbon, and the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 mm or more and 500 mm or less is Vm1 (cc / g), When the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm is Vm2 (cc / g), a negative electrode material for an electricity storage element satisfying 0.01 ≦ Vm1 ≦ 0.20 and 0.01 ≦ Vm2 ≦ 0.40 is obtained. It has been proposed (see Patent Document 5).

また、正極活物質として活性炭ではなく非多孔性炭を用い、負極活物質としてリチウムイオンを可逆的に吸蔵・脱離可能な炭素材料を用いた蓄電素子が提案されている(特許文献6参照)。   In addition, a power storage device has been proposed that uses non-porous charcoal instead of activated carbon as a positive electrode active material and a carbon material capable of reversibly occluding and desorbing lithium ions as a negative electrode active material (see Patent Document 6). .

ここで、非水系リチウム型蓄電素子の使用電圧の上限値(耐電圧以下に設定される。)を考えると、リチウムイオン電池の多くは、上限値が4.2Vである一方で、リチウムイオンキャパシタでは、上限値は3.8〜4.0Vである。   Here, considering the upper limit value of the working voltage of the nonaqueous lithium storage element (set to a withstand voltage or lower), most lithium ion batteries have an upper limit value of 4.2 V, while the lithium ion capacitor Then, an upper limit is 3.8-4.0V.

特開平8−107048号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-1007048 特開平9−283383号公報JP-A-9-283383 特開2005−93778号公報JP 2005-93778 A 特開2007−115721号公報JP 2007-115721 A 特開2003−346801号公報JP 2003-346801 A 特開2007−294539号公報JP 2007-294539 A

上述のように、従来のリチウムイオンキャパシタにおいては、使用電圧の上限値は、3.8〜4.0Vであり、そのため、得られるエネルギーが低くなるという課題がある。また、リチウムイオンキャパシタの優れた出力特性を生かしてリチウムイオン電池をアシストするために並列に接続して使用する場合には、上限電圧がリチウムイオン電池より低いために、セル数が多くなったり、コンバーターが必要であったりと、ロスが多いことが大きな課題であった。   As described above, in the conventional lithium ion capacitor, the upper limit value of the working voltage is 3.8 to 4.0 V, and thus there is a problem that the obtained energy is lowered. In addition, when using in parallel to assist the lithium ion battery taking advantage of the excellent output characteristics of the lithium ion capacitor, the upper limit voltage is lower than the lithium ion battery, so the number of cells increases, The big problem was that there was a lot of loss, such as the need for a converter.

そこで本発明は、上記課題を解決することができる、出力特性に優れ耐電圧が高い非水系リチウム型蓄電素子、並びにこれを与える非水系リチウム型蓄電素子用正極材料及びその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a non-aqueous lithium storage element that can solve the above-described problems and has excellent output characteristics and high withstand voltage, a positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element that provides the non-aqueous lithium storage element, and a method for manufacturing the same. With the goal.

本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、リチウムイオンキャパシタの耐電圧がリチウムイオン電池より低くなる原因として正極活物質の差異に着目した。そして検討の結果、炭素質材料をコアとし、電解液を構成する有機溶媒を酸化分解させにくい物質であるシェルで該コアを被覆してなる複合材料を正極材料として使用することによって、出力特性に優れ耐電圧が高い非水系リチウム型蓄電素子が得られることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have paid attention to the difference in the positive electrode active material as a cause of the withstand voltage of the lithium ion capacitor being lower than that of the lithium ion battery. As a result of the investigation, by using a composite material in which a carbonaceous material is used as a core and the core is covered with a shell that is a substance that is difficult to oxidatively decompose the organic solvent that constitutes the electrolyte solution, the output characteristics are improved. It has been found that a non-aqueous lithium storage element having an excellent withstand voltage can be obtained.

すなわち、本発明は、下記の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料、及びその製法、並びに非水系リチウム型蓄電素子を提供する。
[1] コアと該コアの表面を被覆するシェルとを有する複合材料であり、
該コアを構成するコア材料が炭素質材料であり、
該シェルを構成するシェル材料が下記(1)の要件、
(1)エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを4:1の質量比で混合してなる溶媒にLiPF6を1M/Lの濃度で溶解させてなる非水系電解液、該シェル材料からなる作用極、並びにリチウム金属からなる対極及び参照極、を有する三極セルにおいて、該作用極における該溶媒の酸化分解電位が、25℃において4.2V(vsLi/Li+)以上であること、
を満たす、非水系リチウム型蓄電素子用正極材料。
[2] 前記炭素質材料が、活性炭である、[1]に記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料。
[3] 前記シェル材料が、アルミニウム及びリチウムの少なくとも一方を含む化合物からなる、[1]又は[2]に記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料。
[4] 前記シェル材料が、酸化物、炭酸化物及び炭化物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物からなる、[1]〜[3]のいずれかに記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料。
[5] 前記シェルの平均厚みが、0.05nm以上3nm以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料。
[6] 前記炭素質材料が活性炭であり、該活性炭が、
BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)としたとき、0.3<V1≦0.8、及び0.5≦V2≦1.0を満たし、
BET法により測定される比表面積1500m2/g以上3000m2/g以下を有する、[1]〜[5]のいずれかに記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料を製造する方法であって、
前記シェル材料又はその前駆体を溶媒に分散又は溶解させてなる媒体中に前記コアを分散させてコア分散体を得る工程、
前記コア分散体から前記溶媒の一部又は全部を除去して被覆コアを得る工程、及び
前記被覆コアを不活性ガス雰囲気下で焼成する工程、
を含む、非水系リチウム型蓄電素子用正極材料の製造方法。
[8] [1]〜[6]のいずれかに記載の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料を正極活物質として含む正極、負極活物質を含む負極、及び有機溶媒とリチウム塩とからなる非水系電解液を有する、非水系リチウム型蓄電素子。
[9] 前記負極活物質が、活性炭の表面に炭素質材料を被着させてなる複合多孔性材料であり、該複合多孔性材料が、
BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)としたとき、0.010≦Vm1≦0.250、0.001≦Vm2≦0.200、及び1.5≦Vm1/Vm2≦20.0を満たす、[8]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
[10] 前記有機溶媒が、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートからなる群から選ばれる1種以上の環状カーボネートと、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群から選ばれる1種以上の非環状カーボネートとを含む、[8]又は[9]に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
That is, the present invention provides the following positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element, a method for producing the same, and a non-aqueous lithium storage element.
[1] A composite material having a core and a shell covering the surface of the core,
The core material constituting the core is a carbonaceous material,
The shell material constituting the shell is a requirement of the following (1):
(1) A non-aqueous electrolyte obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 M / L in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate at a mass ratio of 4: 1, a working electrode comprising the shell material, And a triode cell having a counter electrode and a reference electrode made of lithium metal, the oxidative decomposition potential of the solvent at the working electrode is 4.2 V (vsLi / Li + ) or more at 25 ° C.
A positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element that satisfies the above requirements.
[2] The positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element according to [1], wherein the carbonaceous material is activated carbon.
[3] The positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element according to [1] or [2], wherein the shell material is made of a compound containing at least one of aluminum and lithium.
[4] The positive electrode for a non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [3], wherein the shell material is made of at least one compound selected from the group consisting of oxides, carbonates and carbides. material.
[5] The positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [4], wherein the shell has an average thickness of 0.05 nm to 3 nm.
[6] The carbonaceous material is activated carbon, and the activated carbon is
The amount of mesopores derived from pores with a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is V1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores with a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is V2 (cc / g ) Satisfies 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0,
The positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [5], which has a specific surface area of 1500 m 2 / g or more and 3000 m 2 / g or less as measured by a BET method.
[7] A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [6],
A step of obtaining a core dispersion by dispersing the core in a medium obtained by dispersing or dissolving the shell material or a precursor thereof in a solvent;
Removing a part or all of the solvent from the core dispersion to obtain a coated core; and firing the coated core in an inert gas atmosphere;
The manufacturing method of the positive electrode material for non-aqueous lithium-type electrical storage elements containing this.
[8] A positive electrode including the positive electrode material for a non-aqueous lithium-type energy storage device according to any one of [1] to [6] as a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and a non-electrode composed of an organic solvent and a lithium salt. A non-aqueous lithium storage element having an aqueous electrolyte.
[9] The negative electrode active material is a composite porous material obtained by depositing a carbonaceous material on the surface of activated carbon, and the composite porous material is
The amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is Vm1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is Vm2 (cc / g ) Satisfying 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.250, 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.200, and 1.5 ≦ Vm1 / Vm2 ≦ 20.0, the nonaqueous lithium type according to [8] Power storage element.
[10] The organic solvent is one or more cyclic carbonates selected from the group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate, and one or more acyclic carbonates selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate; The nonaqueous lithium storage element according to [8] or [9], comprising:

本発明により、出力特性に優れ耐電圧が高い非水系リチウム型蓄電素子、並びにこれを与える非水系リチウム型蓄電素子用正極材料及びその製造方法が提供される。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there are provided a non-aqueous lithium storage element having excellent output characteristics and high withstand voltage, a positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element that provides the non-aqueous lithium storage element, and a method for producing the same.

以下、本発明の実施の形態につき詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

[正極材料]
本発明の一態様は、コアと該コアの表面を被覆するシェルとを有する複合材料であり、該コアを構成するコア材料が炭素質材料であり、該シェルを構成するシェル材料が下記(1)の要件、(1)エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを4:1の質量比で混合してなる溶媒にLiPF6を1M/Lの濃度で溶解させてなる非水系電解液、該シェル材料からなる作用極、並びにリチウム金属からなる対極及び参照極、を有する三極セルにおいて、該作用極における該溶媒の酸化分解電位が、25℃において4.2V(vsLi/Li+)以上であること、を満たす、非水系リチウム型蓄電素子用正極材料(以下、本発明の正極材料ということもある)を提供する。
[Positive electrode material]
One embodiment of the present invention is a composite material including a core and a shell that covers the surface of the core, the core material that forms the core is a carbonaceous material, and the shell material that forms the shell is (1 ) Requirements, (1) a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 M / L in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate at a mass ratio of 4: 1, from the shell material And a triode cell having a counter electrode and a reference electrode made of lithium metal, and the oxidative decomposition potential of the solvent at the working electrode is 4.2 V (vsLi / Li + ) or more at 25 ° C. And a positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element (hereinafter, also referred to as a positive electrode material of the present invention) is provided.

<コア>
まず、本発明におけるコア材料である炭素質材料について説明する。炭素質材料としては、電解質を形成するアニオンにより電気二重層を形成するような吸着・脱離ができる炭素質材料を使用できる。炭素質材料の具体例としては、例えば、活性炭、黒鉛、易黒鉛化性炭素材料、難黒鉛化性炭素材料、ポリアセン系物質等のアモルファス炭素質材料、ケッチェンブラック及びアセチレンブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、カーボンナノフォーン、繊維状炭素質材料等が挙げられる。中でも、電気二重層容量を大きくできるという観点から、比表面積が大きい炭素質材料が好ましく、この観点において具体的には活性炭及びカーボンナノチューブが好ましい。更には、製造コストが安く、より大きい比表面積をとることができる活性炭が、より好ましい。
<Core>
First, the carbonaceous material that is the core material in the present invention will be described. As the carbonaceous material, a carbonaceous material that can be adsorbed / desorbed to form an electric double layer by an anion that forms an electrolyte can be used. Specific examples of the carbonaceous material include, for example, activated carbon, graphite, graphitizable carbon material, non-graphitizable carbon material, amorphous carbonaceous material such as polyacene-based material, carbon black such as ketjen black and acetylene black, Examples thereof include carbon nanotubes, fullerenes, carbon nanophones, and fibrous carbonaceous materials. Among them, a carbonaceous material having a large specific surface area is preferable from the viewpoint that the electric double layer capacity can be increased. Specifically, activated carbon and carbon nanotube are preferable from this viewpoint. Furthermore, activated carbon which is cheap in production cost and can take a larger specific surface area is more preferable.

上記活性炭においては、高容量(すなわち高エネルギー密度)と高出力特性(すなわち高出力密度)とを両立させるために、活性炭の細孔を最適に制御することが好ましい。具体的には、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)としたとき、0.3<V1≦0.8、及び0.5≦V2≦1.0を満たし、かつBET法により測定される比表面積が1500m2/g以上3000m2/g以下である活性炭が好ましい。 In the activated carbon, it is preferable to optimally control the pores of the activated carbon in order to achieve both high capacity (that is, high energy density) and high output characteristics (that is, high output density). Specifically, the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is V1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is calculated. When V2 (cc / g) is satisfied, 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 1500 m 2 / g or more and 3000 m 2. Activated carbon that is less than / g is preferred.

メソ孔量V1は、本発明の正極材料を蓄電素子に組み込んだときの出力特性を大きくする点で、0.3cc/gより大きい値であることが好ましく、また、蓄電素子の容量の低下を抑える点から、0.8cc/g以下であることが好ましい。また上記V1は、より好ましくは0.35cc/g以上、0.7cc/g以下、さらに好ましくは、0.4cc/g以上、0.6cc/g以下である。   The mesopore amount V1 is preferably a value larger than 0.3 cc / g from the viewpoint of increasing the output characteristics when the positive electrode material of the present invention is incorporated in a power storage element, and also reduces the capacity of the power storage element. From the viewpoint of suppressing, it is preferably 0.8 cc / g or less. V1 is more preferably 0.35 cc / g or more and 0.7 cc / g or less, and further preferably 0.4 cc / g or more and 0.6 cc / g or less.

一方、マイクロ孔量V2は、活性炭の比表面積を大きくし、容量を増加させるために、0.5cc/g以上であることが好ましく、また、活性炭の嵩を抑え、電極としての密度を増加させ、単位体積あたりの容量を増加させるという点から、1.0cc/g以下であることが好ましい。また上記V2は、より好ましくは、0.6cc/g以上、1.0cc/g以下、さらに好ましくは、0.8cc/g以上、1.0cc/g以下である。   On the other hand, the micropore volume V2 is preferably 0.5 cc / g or more in order to increase the specific surface area of the activated carbon and increase the capacity, and also suppresses the bulk of the activated carbon and increases the density as an electrode. From the viewpoint of increasing the capacity per unit volume, it is preferably 1.0 cc / g or less. The V2 is more preferably 0.6 cc / g or more and 1.0 cc / g or less, and further preferably 0.8 cc / g or more and 1.0 cc / g or less.

また、メソ孔量V1の、マイクロ孔量V2に対する比は、0.3≦V1/V2≦0.9の範囲であることが好ましい。すなわち、高容量を得ながら出力特性の低下を抑えることができる程度に、マイクロ孔量に対するメソ孔量の割合を大きくするという点から、V1/V2が0.3以上であることが好ましく、また、高出力特性を得ながら容量の低下を抑えることができる程度に、メソ孔量に対するマイクロ孔量を大きくするという点から、V1/V2は0.9以下であることが好ましい。また、より好ましい範囲は、0.4≦V1/V2≦0.7、さらに好ましい範囲は、0.55≦V1/V2≦0.7である。   The ratio of the mesopore volume V1 to the micropore volume V2 is preferably in the range of 0.3 ≦ V1 / V2 ≦ 0.9. That is, V1 / V2 is preferably 0.3 or more from the viewpoint of increasing the ratio of the mesopore amount to the micropore amount to such an extent that the decrease in output characteristics can be suppressed while obtaining a high capacity. V1 / V2 is preferably 0.9 or less from the viewpoint of increasing the amount of micropores relative to the amount of mesopores to such an extent that a decrease in capacity can be suppressed while obtaining high output characteristics. A more preferable range is 0.4 ≦ V1 / V2 ≦ 0.7, and a further preferable range is 0.55 ≦ V1 / V2 ≦ 0.7.

本発明において、マイクロ孔量及びメソ孔量は以下のような方法により求められる値である。すなわち、試料を500℃で一昼夜真空乾燥し、窒素を吸着質とし吸脱着の等温線の測定を行なう。このときの脱着側の等温線を用いて、マイクロ孔量はMP法により、メソ孔量はBJH法により算出する。   In the present invention, the micropore volume and mesopore volume are values determined by the following method. That is, the sample is vacuum-dried at 500 ° C. all day and night, and the adsorption and desorption isotherm is measured using nitrogen as an adsorbate. Using the isotherm on the desorption side at this time, the micropore volume is calculated by the MP method, and the mesopore volume is calculated by the BJH method.

MP法とは、「t−プロット法」(B.C.Lippens,J.H.de Boer,J.Catalysis,4319(1965))を利用して、マイクロ孔容積、マイクロ孔面積、及びマイクロ孔の分布を求める方法を意味し、M.Mikhail, Brunauer, Bodorにより考案された方法である(R.S.Mikhail,S.Brunauer,E.E.Bodor,J.Colloid Interface Sci.,26,45 (1968))。また、BJH法は一般的にメソ孔の解析に用いられる計算方法で、Barrett, Joyner, Halendaらにより提唱されたものである(E. P. Barrett, L. G. Joyner and P. Halenda, J. Amer. Chem. Soc., 73, 373(1951))。   The MP method uses a “t-plot method” (BC Lippens, JH de Boer, J. Catalysis, 4319 (1965)), and uses a micropore volume, a micropore area, and a micropore. Is a method for obtaining the distribution of M.M. It is a method devised by Mikhail, Brunauer, Bodor (RS Mikhal, S. Brunauer, EE Bodor, J. Colloid Interface Sci., 26, 45 (1968)). The BJH method is a calculation method generally used for analysis of mesopores and was proposed by Barrett, Joyner, Halenda et al. (EP Barrett, LG Joyner and P. Halenda, J Amer. Chem. Soc., 73, 373 (1951)).

コア材料としての活性炭の平均細孔径は、出力を最大にする点から、17Å以上であることが好ましく、18Å以上であることがより好ましく、20Å以上であることが最も好ましい。また容量を最大にする点から、25Å以下であることが好ましい。本明細書で記載する平均細孔径とは、液体窒素温度における各相対圧力下での窒素ガスの各平衡吸着量を測定して得られる重量あたりの全細孔容積をBET比表面積で除して求めたものを指す。   The average pore diameter of the activated carbon as the core material is preferably 17 mm or more, more preferably 18 mm or more, and most preferably 20 mm or more in order to maximize the output. Further, from the point of maximizing the capacity, it is preferably 25 mm or less. The average pore diameter described in the present specification is obtained by dividing the total pore volume per weight obtained by measuring each equilibrium adsorption amount of nitrogen gas at each relative pressure at the liquid nitrogen temperature by the BET specific surface area. Point to what you asked for.

コア材料としての活性炭のBET比表面積は、1500m2/g以上、3000m2/g以下であることが好ましく、より好ましくは、1500m2/g以上、2500m2/g以下である。BET比表面積が1500m2/g未満の場合には、良好なエネルギー密度が得られにくく、一方、BET比表面積が3000m2/gを超える場合には、電極の強度を保つためにバインダーを多量に入れる必要があり、電極体積当りの性能が低い傾向がある。 The BET specific surface area of the activated carbon as the core material is preferably 1500 m 2 / g or more and 3000 m 2 / g or less, and more preferably 1500 m 2 / g or more and 2500 m 2 / g or less. When the BET specific surface area is less than 1500 m 2 / g, it is difficult to obtain a good energy density. On the other hand, when the BET specific surface area exceeds 3000 m 2 / g, a large amount of binder is used to maintain the strength of the electrode. The performance per electrode volume tends to be low.

上記のような特徴を有する活性炭は、例えば以下に説明するような原料及び処理方法を用いて得ることができる。   The activated carbon having the above-described characteristics can be obtained using, for example, raw materials and processing methods as described below.

本発明において活性炭の原料として用いられる炭素源は、特に限定されるものではなく、例えば、木材、木粉、ヤシ殻、パルプ製造時の副産物、バガス、廃糖蜜等の植物系原料;泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、石油蒸留残渣成分、石油ピッチ、コークス、コールタール等の化石系原料;フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、レゾルシノール樹脂、セルロイド、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の各種合成樹脂;ポリブチレン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン等の合成ゴム;その他合成木材、合成パルプ等、及び、それらの炭化物が挙げられる。これらの原料の中でも、ヤシ殻、木粉等の植物系原料、及びそれらの炭化物が好ましく、ヤシ殻炭化物が特に好ましい。   The carbon source used as a raw material for activated carbon in the present invention is not particularly limited. For example, plant raw materials such as wood, wood flour, coconut husk, by-products during pulp production, bagasse, and molasses; peat, lignite , Fossil materials such as lignite, bituminous coal, anthracite, petroleum distillation residue components, petroleum pitch, coke, coal tar, etc .; phenol resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, urea resin, resorcinol resin, celluloid, epoxy resin, Examples include various synthetic resins such as polyurethane resin, polyester resin, and polyamide resin; synthetic rubber such as polybutylene, polybutadiene, and polychloroprene; other synthetic wood, synthetic pulp, and their carbides. Among these raw materials, plant-based raw materials such as coconut shells and wood flour, and carbides thereof are preferable, and coconut shell carbides are particularly preferable.

これらの原料を上記活性炭とするための炭化及び賦活の方式としては、例えば固定床方式、移動床方式、流動床方式、スラリー方式、ロータリーキルン方式等の公知の方式を採用できる。   As a method of carbonization and activation for using these raw materials as the activated carbon, known methods such as a fixed bed method, a moving bed method, a fluidized bed method, a slurry method, and a rotary kiln method can be employed.

これらの原料の炭化方法としては、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、一酸化炭素、燃焼排ガス等の不活性ガス、又はこれらの不活性ガスを主成分とした他のガスとの混合ガスを使用して、400〜700℃(好ましくは450〜600℃)程度で30分〜10時間程度焼成する方法が挙げられる。   As a carbonization method of these raw materials, nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, xenon, neon, carbon monoxide, an exhaust gas such as combustion exhaust gas, or other gases mainly composed of these inert gases. The method of baking for about 30 minutes-about 10 hours at about 400-700 degreeC (preferably 450-600 degreeC) using mixed gas is mentioned.

上記炭化方法により得られた炭化物の賦活方法としては、水蒸気、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて焼成するガス賦活法が好ましく用いられる。このうち、賦活ガスとして、水蒸気又は二酸化炭素を使用する方法が好ましい。   As a method for activating the carbide obtained by the carbonization method, a gas activation method in which firing is performed using an activation gas such as water vapor, carbon dioxide, or oxygen is preferably used. Among these, a method using water vapor or carbon dioxide as the activation gas is preferable.

この賦活方法では、賦活ガスを0.5〜3.0kg/h(好ましくは0.7〜2.0kg/h)の割合で供給しながら、上記炭化物を3〜12時間(好ましくは5〜11時間、さらに好ましくは6〜10時間)かけて800〜1000℃まで昇温して賦活するのが好ましい。   In this activation method, the carbide is supplied for 3 to 12 hours (preferably 5 to 11) while supplying the activation gas at a rate of 0.5 to 3.0 kg / h (preferably 0.7 to 2.0 kg / h). It is preferable to activate by heating to 800 to 1000 ° C. over a period of time, more preferably 6 to 10 hours.

さらに、上記炭化物の賦活処理に先立ち、あらかじめ上記炭化物を1次賦活してもよい。この1次賦活では、通常、炭素質材料を水蒸気、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて、900℃未満の温度で焼成してガス賦活することができる。   Furthermore, prior to the activation treatment of the carbide, the carbide may be activated in advance. In this primary activation, the carbonaceous material can usually be fired at a temperature of less than 900 ° C. using an activation gas such as water vapor, carbon dioxide, oxygen, etc. to activate the gas.

上記炭化方法における焼成温度及び焼成時間と、上記賦活方法における賦活ガス供給量及び昇温速度及び最高賦活温度とを適宜組み合わせることにより、本発明において使用できる、上記の特徴を有する活性炭を製造することができる。   Producing activated carbon having the above-described characteristics, which can be used in the present invention, by appropriately combining the firing temperature and firing time in the carbonization method with the activation gas supply amount, the heating rate and the maximum activation temperature in the activation method. Can do.

コア材料の平均粒径は、1〜20μmであることが好ましい。本明細書で記載する平均粒径とは、粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定した際、全体積を100%として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが50%となる点の粒子径(すなわち50%径(Median径))を指す。   The average particle diameter of the core material is preferably 1 to 20 μm. The average particle size described in the present specification is the particle at which the cumulative curve becomes 50% when the cumulative curve is determined with the total volume being 100% when the particle size distribution is measured using a particle size distribution measuring device. Diameter (ie 50% diameter (Median diameter)).

上記平均粒径が1μm未満であると、活物質層の密度が低いために電極体積当たりの容量が低い傾向がある。更には、平均粒径が小さいことは耐久性が低いという欠点を招来する場合がある。逆に、平均粒径が20μmより大きくなると、高速充放電には適さなくなる傾向がある。コア材料の平均粒径は、好ましくは2〜15μmであり、更に好ましくは、3〜10μmである。   If the average particle size is less than 1 μm, the capacity per electrode volume tends to be low because the density of the active material layer is low. Furthermore, a small average particle size may lead to a drawback of low durability. On the other hand, when the average particle size is larger than 20 μm, it tends to be unsuitable for high-speed charge / discharge. The average particle diameter of the core material is preferably 2 to 15 μm, more preferably 3 to 10 μm.

<シェル>
次に、本発明におけるシェル材料について説明する。シェル材料は、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを4:1の質量比で混合してなる溶媒にLiPF6を1M/Lの濃度で溶解させてなる非水系電解液、該シェル材料からなる作用極、並びにリチウム金属からなる対極及び参照極、を有する三極セルにおいて、該作用極における該溶媒の酸化分解電位が、25℃において4.2V(vsLi/Li+)以上である材料である。
<Shell>
Next, the shell material in the present invention will be described. The shell material is a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 M / L in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate at a mass ratio of 4: 1, and a working electrode comprising the shell material. And a triode cell having a counter electrode and a reference electrode made of lithium metal, the oxidative decomposition potential of the solvent at the working electrode is 4.2 V (vsLi / Li + ) or more at 25 ° C.

シェル材料は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む無機化合物、遷移金属を含む無機化合物、貴金属を含む無機化合物、各種金属を含む有機金属化合物、有機高分子化合物等、多種に渡って選択できる。中でも、コストの観点と、非水系電解液中での安定性の観点とから、酸化物、炭酸化物及び炭化物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含むことが好ましく、該化合物からなることがより好ましい。具体的には、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム等のアルカリ金属酸化物、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム等のアルカリ土類金属酸化物、炭化アルミニウム等のアルカリ土類金属炭化物、炭酸リチウム等のアルカリ金属炭酸化物等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属からなる無機化合物が好ましい。   The shell material can be selected from various types such as an inorganic compound containing an alkali metal or an alkaline earth metal, an inorganic compound containing a transition metal, an inorganic compound containing a noble metal, an organic metal compound containing various metals, an organic polymer compound, or the like. Among these, from the viewpoint of cost and the viewpoint of stability in a non-aqueous electrolyte, it is preferable to include at least one compound selected from the group consisting of oxides, carbonates, and carbides. Is more preferable. Specifically, alkali metal oxides such as lithium oxide, sodium oxide, and potassium oxide, alkaline earth metal oxides such as magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, and barium oxide, alkaline earth metal carbides such as aluminum carbide, Inorganic compounds made of alkali metals or alkaline earth metals such as alkali metal carbonates such as lithium carbonate are preferred.

また、シェル材料は、アルミニウム及びリチウムの少なくとも一方を含む化合物を含むことが好ましく、該化合物からなることがより好ましい。アルミニウム及びリチウムの少なくとも一方を含む化合物は、非水系リチウム型蓄電素子の正極側に用いたときに、電解液を構成する有機溶媒の酸化分解電位が極めて高くなる材料であるからである。アルミニウム及びリチウムの少なくとも一方を含む化合物の特に好ましい具体例としては、酸化アルミニウム、炭化アルミニウム、フッ化アルミニウム、炭酸リチウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、及び窒化リチウム等が挙げられる。   The shell material preferably contains a compound containing at least one of aluminum and lithium, and more preferably consists of the compound. This is because the compound containing at least one of aluminum and lithium is a material in which the oxidative decomposition potential of the organic solvent constituting the electrolytic solution becomes extremely high when used on the positive electrode side of the non-aqueous lithium storage element. Specific preferred specific examples of the compound containing at least one of aluminum and lithium include aluminum oxide, aluminum carbide, aluminum fluoride, lithium carbonate, lithium oxide, lithium fluoride, and lithium nitride.

尚、上記シェル材料は、単独種で用いても良いし、2種以上混合して用いても構わない。   In addition, the said shell material may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

本発明におけるシェル材料の組成は、無機化合物の場合は、X線回折分析法によって決定できる。しかしながら、シェルの平均厚みが薄い場合、例えば0.5nm以下のような場合は、シェル材料の組成をX線回折によって分析するのが困難になる場合がある。そのような場合は、本発明における複合材料と、コア材料である炭素質材料との両者について、測定深さが一般的には5nm以下であるX線光電子分光法(XPS)を用いた測定を行い、それらの測定値の差によって、シェル材料の組成を同定することができる。また、近似的には、本発明で規定されている好ましい平均厚みとなる量より多いシェル材料でコアを被覆した複合材料を製造してそのシェル材料の組成を測定することによって、本発明で規定されている好ましい平均厚みを有するシェル材料でコアを被覆した複合材料のシェル組成を表すものとすることができる。   In the case of an inorganic compound, the composition of the shell material in the present invention can be determined by X-ray diffraction analysis. However, when the average thickness of the shell is small, for example, 0.5 nm or less, it may be difficult to analyze the composition of the shell material by X-ray diffraction. In such a case, measurement using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) with a measurement depth of generally 5 nm or less is performed on both the composite material in the present invention and the carbonaceous material that is the core material. And the composition of the shell material can be identified by the difference between these measurements. In addition, approximately, as defined in the present invention, a composite material in which the core is coated with a shell material that is larger than the preferable average thickness defined in the present invention is manufactured, and the composition of the shell material is measured. It may represent the shell composition of a composite material in which the core is coated with a shell material having a preferred average thickness.

一方、シェル材料が有機高分子化合物等の有機化合物である場合は、赤外線分光分析法(IR)に代表される有機化学分析法で測定する方法、又は、前処理を施して抽出したシェル材料を、核磁気共鳴分光法(NMR)、IR,質量分析法(MS)等の有機化学分析法で測定する方法で同定することも可能である。   On the other hand, when the shell material is an organic compound such as an organic polymer compound, a method of measuring by an organic chemical analysis method typified by infrared spectroscopy (IR) or a shell material extracted by pretreatment is used. It is also possible to identify by a method of measuring by an organic chemical analysis method such as nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), IR, mass spectrometry (MS).

シェルの平均厚みは、0.05nm以上3nm以下であることが好ましい。該平均厚みが0.05nmより薄くなると、電解液とコア材料である炭素質材料とがダイレクトに大面積で接触し、非水系電解液を構成する溶媒との酸化分解反応を促進する場合があるため、耐電圧の上限が低くなる場合がある。逆に、該平均厚みが3nmより厚いと、電解液内アニオンとコアとで電気二重層による電荷蓄電ができにくくなり、蓄電素子としてのエネルギー密度の大幅な低下を招く場合がある。シェルの平均厚みは、更に好ましくは、0.5nm以上2nm以下である。   The average thickness of the shell is preferably 0.05 nm or more and 3 nm or less. When the average thickness is less than 0.05 nm, the electrolytic solution and the carbonaceous material that is the core material may directly contact each other in a large area, and the oxidative decomposition reaction with the solvent constituting the non-aqueous electrolytic solution may be promoted. Therefore, the upper limit of the withstand voltage may be lowered. On the other hand, if the average thickness is greater than 3 nm, it is difficult to store electric charges by the electric double layer between the anion in the electrolyte and the core, and the energy density of the electric storage element may be significantly reduced. The average thickness of the shell is more preferably 0.5 nm or more and 2 nm or less.

本発明において、シェルの平均厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて直接観察するか、又は、X線光電子分光法(XPS)を用いて、コアを構成する炭素質材料の特定元素(カーボン)とシェルを形成する材料(シェル材料)の特定の元素(例えば、炭酸リチウムの場合はリチウム)との原子数比、及び先述した方法で求めたシェルの組成から分かるシェルの比重を用いて算出することもできる。尚、この原子数比を求めるために選択される特定の元素は、分析の容易さ(例えばピークの重なりが少ないこと、ピークの強度が強いこと、及び好ましくはコア/シェルのいずれか一方のみに存在すること)によって、適宜選択される。   In the present invention, the average thickness of the shell is directly observed using a transmission electron microscope (TEM), or the specific element of the carbonaceous material constituting the core (XPS) is used (XPS). Carbon) and the ratio of the number of atoms of the material forming the shell (shell material) with a specific element (for example, lithium in the case of lithium carbonate) and the specific gravity of the shell determined from the shell composition obtained by the above-described method. It can also be calculated. It should be noted that the specific element selected to determine this atomic ratio is easy to analyze (for example, less peak overlap, strong peak intensity, and preferably only one of the core / shell). It is selected as appropriate.

また、例えば飛行時間型二次イオン質量分析(TOF−SIMS)装置を用い、エッチングをしながら組成分布を求め、その組成の変化が顕在化するまでのエッチング厚みを用いてシェル厚みを求めることもできる。   In addition, for example, using a time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) apparatus, the composition distribution is obtained while etching, and the shell thickness is obtained using the etching thickness until the change in the composition becomes apparent. it can.

コア材料が非多孔質材料である場合は、シェル及びコアの材料の比重とその原料の使用量、並びにコアの平均粒子径から、簡易的に算出することも可能である。   When the core material is a non-porous material, it can be simply calculated from the specific gravity of the shell and core materials, the amount of the raw material used, and the average particle diameter of the core.

本発明において、複合材料のシェルは、コアを完全に被覆していても部分的に被覆していても構わない。シェルがコアを部分的に被覆している場合、シェルの平均厚みとは、コア表面全体においてのシェルの平均厚みを意味する。   In the present invention, the composite material shell may cover the core completely or partially. When the shell partially covers the core, the average thickness of the shell means the average thickness of the shell over the entire core surface.

尚、上述した複合材料である本発明の正極材料を正極活物質として用いる非水系リチウム型蓄電素子においては、追加の正極活物質として、蓄電素子のエネルギー密度を向上させるという観点から、リチウムイオン二次電池の正極活物質として公知の、リチウムイオンを吸蔵放出する金属酸化物、例えば、コバルト酸リチウムを更に用いてもよい。但し、本発明の正極材料の効果を損なわないためにも、リチウムイオンを吸蔵放出する金属酸化物を併用する場合、本発明の正極材料の全正極活物質に対する比率は、50質量%以上とすることが好ましい。   In addition, in the non-aqueous lithium storage element using the positive electrode material of the present invention, which is the composite material described above, as a positive electrode active material, from the viewpoint of improving the energy density of the storage element as an additional positive electrode active material, A metal oxide that occludes and releases lithium ions, for example, lithium cobaltate, may be further used as a positive electrode active material for a secondary battery. However, in order not to impair the effect of the positive electrode material of the present invention, when a metal oxide that occludes and releases lithium ions is used in combination, the ratio of the positive electrode material of the present invention to the total positive electrode active material is 50% by mass or more. It is preferable.

[正極材料の製造方法]
本発明の正極材料の製造方法は、本発明の目的の組成を持つ複合材料を形成できればよく特に制限はなく、例えば、気化可能なシェル材料の前駆体を用いて該前駆体とコアとを混合して被覆コアを得た後、該被覆コアを焼成することによりシェルをコア表面に形成する方法、シェル材料そのものを溶液媒体を用いてコア表面に塗布して、シェル材料が有する官能基とコアが有する表面官能基との間の化学反応により両者を結合させる方法等が挙げられる。
[Method for producing positive electrode material]
The method for producing the positive electrode material of the present invention is not particularly limited as long as it can form a composite material having the target composition of the present invention. For example, the precursor and the core are mixed using a precursor of a vaporizable shell material. After the coated core is obtained, the shell is formed on the core surface by firing the coated core. The shell material itself is applied to the core surface using a solution medium. And a method of bonding the two by a chemical reaction with the surface functional group of the.

特に、コア表面へのできるだけ均一なシェル形成、コア−シェル間の強固な結合、更には量産工程及びコストを考慮するといった観点からは、以下の製造方法が好ましい。   In particular, the following production method is preferable from the viewpoints of forming a uniform shell on the core surface as much as possible, strong bonding between the core and the shell, and considering a mass production process and cost.

すなわち、本発明の別の態様は、上述した本発明の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料を製造する方法であって、シェル材料又はその前駆体を溶媒に分散又は溶解させてなる媒体中にコアを分散させてコア分散体を得る工程、該コア分散体から該溶媒の一部又は全部を除去して被覆コアを得る工程、及び該被覆コアを焼成する工程、を含む、非水系リチウム型蓄電素子用正極材料の製造方法を提供する。以下に、上記製造方法の典型的な手順について説明する。   That is, another aspect of the present invention is a method for producing the above-described positive electrode material for a non-aqueous lithium electricity storage device of the present invention, wherein the shell material or a precursor thereof is dispersed or dissolved in a solvent. A non-aqueous lithium type comprising a step of dispersing a core to obtain a core dispersion, a step of removing a part or all of the solvent from the core dispersion to obtain a coated core, and a step of firing the coated core A method for producing a positive electrode material for a storage element is provided. Below, the typical procedure of the said manufacturing method is demonstrated.

まず、シェル材料又はその前駆体を溶媒に分散又は溶解させてなる媒体中にコアを分散させてコア分散体を得る。溶媒はシェル材料又はその前駆体の種類に応じて適宜選択でき、例えば水とアルコール(メタノール・エタノール)の混合溶媒、ジメチルホルムアミド、またはトルエン等を使用できる。   First, a core dispersion is obtained by dispersing a core in a medium in which a shell material or a precursor thereof is dispersed or dissolved in a solvent. The solvent can be appropriately selected according to the kind of the shell material or its precursor, and for example, a mixed solvent of water and alcohol (methanol / ethanol), dimethylformamide, toluene or the like can be used.

シェル材料の前駆体とは、上記被覆コアを焼成する工程(「焼成工程」ともいう。)によって目的のシェル材料を形成できる化合物を意味し、有機金属化合物及び無機金属化合物が挙げられる。   The precursor of the shell material means a compound that can form the target shell material by the step of firing the above-described coated core (also referred to as “firing step”), and includes an organic metal compound and an inorganic metal compound.

具体的には、有機金属化合物としては、酢酸塩、シュウ酸塩、蟻酸塩、安息香酸塩等の有機酸金属塩、金属アルコキシド等の低分子有機金属化合物類、ポリアクリル酸金属塩に代表される高分子有機金属化合物類が例示できる。無機金属化合物としては、硝酸塩、硫酸塩、塩化物塩、リン酸塩、珪酸塩等が例示できる。例えば、シェル材料が炭酸リチウムの場合、その前駆体としてはシュウ酸リチウム及び酢酸リチウムが挙げられる。また、シェル材料が酸化アルミニウムの場合、その前駆体としてはステアリン酸アルミニウムが挙げられる。また、シェル材料が酸化マグネシウムの場合、その前駆体としてはシュウ酸マグネシウムが挙げられる。   Specific examples of the organic metal compound include organic acid metal salts such as acetates, oxalates, formates, and benzoates, low molecular organic metal compounds such as metal alkoxides, and polyacrylic acid metal salts. High molecular organometallic compounds can be exemplified. Examples of inorganic metal compounds include nitrates, sulfates, chloride salts, phosphates and silicates. For example, when the shell material is lithium carbonate, precursors thereof include lithium oxalate and lithium acetate. Further, when the shell material is aluminum oxide, the precursor thereof may be aluminum stearate. Moreover, when the shell material is magnesium oxide, magnesium oxalate can be cited as a precursor thereof.

次いで、上記のコア分散体から溶媒の一部又は全部を除去して被覆コアを得る。溶媒の除去方法は限定されず、例えばロータリーエバポレーターによる減圧除去等を用いることができる。   Next, a part or all of the solvent is removed from the core dispersion to obtain a coated core. The method for removing the solvent is not limited, and for example, vacuum removal with a rotary evaporator or the like can be used.

次いで、上記の被覆コアを焼成する。焼成時の雰囲気ガス及び温度については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択される。但し、本発明においてはコア材料が炭素質材料であるため、高温焼成時には、炭素質材料の二酸化炭素化による消失を防止するため、不活性ガス雰囲気が好ましい。焼成温度について、先の工程での分散時にシェル材料の前駆体を使用する場合には、その前駆体が完全に目的のシェル材料の組成になることができる温度以上で焼成することが必要である。例示的な焼成条件としては、窒素ガス雰囲気下での500℃1時間の焼成が挙げられる。例えば以上のような手順で、本発明の正極材料を製造できる。   Next, the above coated core is fired. There is no restriction | limiting in particular about the atmospheric gas and temperature at the time of baking, According to the objective, it selects suitably. However, in the present invention, since the core material is a carbonaceous material, an inert gas atmosphere is preferable to prevent disappearance of the carbonaceous material due to carbon dioxide during high-temperature firing. Regarding the firing temperature, when a shell material precursor is used at the time of dispersion in the previous step, it is necessary to fire at a temperature at which the precursor can be completely composed of the target shell material. . Exemplary firing conditions include firing at 500 ° C. for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere. For example, the positive electrode material of the present invention can be manufactured by the procedure as described above.

[非水系リチウム型蓄電素子]
次に、本発明の正極材料を用いた非水系リチウム型蓄電素子について説明する。
[Non-aqueous lithium storage element]
Next, a non-aqueous lithium storage element using the positive electrode material of the present invention will be described.

本発明の別の態様は、上述した本発明の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料を正極活物質として含む正極、負極活物質を含む負極、及び有機溶媒とリチウム塩とからなる非水系電解液を有する非水系リチウム型蓄電素子(以下、本発明の蓄電素子ともいう)を提供する。正極及び負極は、典型的には、それぞれ、活物質(正極活物質又は負極活物質)を含む活物質層を集電体に固着させてなる電極体として形成される。   Another aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte comprising a positive electrode including the above-described positive electrode material for a non-aqueous lithium storage element of the present invention as a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and an organic solvent and a lithium salt. A non-aqueous lithium-type energy storage device (hereinafter also referred to as the energy storage device of the present invention) is provided. Each of the positive electrode and the negative electrode is typically formed as an electrode body in which an active material layer containing an active material (a positive electrode active material or a negative electrode active material) is fixed to a current collector.

<正極活物質>
本発明の蓄電素子における正極が含む正極活物質は、前述した本発明の正極材料を少なくとも含む。正極活物質は、本発明の正極材料以外に、前述したような追加の正極活物質を更に含むことができる。また前述したように、本発明の正極材料の全正極活物質に対する比率は、50質量%以上とすることが好ましい。
<Positive electrode active material>
The positive electrode active material included in the positive electrode in the electricity storage device of the present invention includes at least the positive electrode material of the present invention described above. In addition to the positive electrode material of the present invention, the positive electrode active material can further include an additional positive electrode active material as described above. As described above, the ratio of the positive electrode material of the present invention to the total positive electrode active material is preferably 50% by mass or more.

<負極活物質>
先ず、本発明の蓄電素子における負極活物質について説明する。
<Negative electrode active material>
First, the negative electrode active material in the electricity storage device of the present invention will be described.

本発明の蓄電素子の負極が含む負極活物質は、炭素質材料、リチウムチタン複合酸化物、導電性高分子等の、リチウムイオンを吸蔵放出する材料であることができる。負極活物質は、好ましくはリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料であり、例えば、難黒鉛性カーボン、易黒鉛性カーボン、前述の特許文献5に開示されている複合多孔性材料等の炭素質材料を挙げることができる。負極活物質は、さらに好ましくは、活性炭の表面に炭素質材料を被着させてなる複合多孔性材料であって、該複合多孔性材料におけるBJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)としたとき、0.010≦Vm1≦0.250、0.001≦Vm2≦0.200、及び1.5≦Vm1/Vm2≦20.0を満たす材料である。   The negative electrode active material included in the negative electrode of the electricity storage device of the present invention can be a material that occludes and releases lithium ions, such as a carbonaceous material, a lithium titanium composite oxide, and a conductive polymer. The negative electrode active material is preferably a carbonaceous material that occludes and releases lithium ions. For example, a carbonaceous material such as non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and the composite porous material disclosed in Patent Document 5 above. Can be mentioned. More preferably, the negative electrode active material is a composite porous material obtained by depositing a carbonaceous material on the surface of activated carbon, and pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method in the composite porous material. When the amount of mesopores derived is Vm1 (cc / g) and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is Vm2 (cc / g), 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.250 , 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.200, and 1.5 ≦ Vm1 / Vm2 ≦ 20.0.

上記負極活物質は、単独でも良いし、2種以上を混合して用いても構わない。   The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.

上記複合多孔性材料は、例えば、活性炭と炭素質材料前駆体とを共存させた状態でこれらを熱処理することにより得ることができる。   The composite porous material can be obtained, for example, by heat-treating activated carbon and a carbonaceous material precursor in the coexistence state.

上記の複合多孔性材料の原料に用いる活性炭に関し、得られる複合多孔性材料が所望の特性を発揮する限り、活性炭を得るための原材料に特に制限はなく、石油系、石炭系、植物系、高分子系等の各種の原材料から得られた市販品を使用することができる。特に、平均粒径が1μm以上15μm以下の活性炭粉末を用いることが好ましい。該平均粒径は、より好ましくは、2μm以上10μm以下である。なお上記平均粒径の測定方法は、上述の正極材料のコアである炭素質材料の平均粒径に用いる測定方法と同様である。   Regarding the activated carbon used as a raw material for the composite porous material, as long as the obtained composite porous material exhibits desired characteristics, there are no particular restrictions on the raw material for obtaining the activated carbon, and petroleum-based, coal-based, plant-based, Commercial products obtained from various raw materials such as molecular systems can be used. In particular, it is preferable to use activated carbon powder having an average particle diameter of 1 μm or more and 15 μm or less. The average particle diameter is more preferably 2 μm or more and 10 μm or less. In addition, the measuring method of the said average particle diameter is the same as the measuring method used for the average particle diameter of the carbonaceous material which is a core of the above-mentioned positive electrode material.

一方、上記の複合多孔性材料の原料に用いる炭素質材料前駆体とは、熱処理することにより、活性炭に炭素質材料を被着させることができる、固体、液体、又は溶剤に溶解可能な有機質材料であり、例えば、ピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークス、フェノール樹脂等の合成樹脂等を挙げることができる。これらの炭素質材料前駆体の中でも、安価であるピッチを用いることが製造コスト上好ましい。ピッチは、大別して石油系ピッチと石炭系ピッチとに分けられる。例えば、石油系ピッチとしては、原油の蒸留残査、流動性接触分解残査(デカントオイル等)、サーマルクラッカーからのボトム油、ナフサクラッキングの際に得られるエチレンタール等が例示される。   On the other hand, the carbonaceous material precursor used as a raw material for the composite porous material is an organic material that can be dissolved in a solid, liquid, or solvent, by which the carbonaceous material can be deposited on activated carbon by heat treatment. Examples thereof include synthetic resins such as pitch, mesocarbon microbeads, coke, and phenol resin. Among these carbonaceous material precursors, it is preferable in terms of production cost to use an inexpensive pitch. Pitch is roughly divided into petroleum pitch and coal pitch. Examples of petroleum pitches include crude oil distillation residue, fluid catalytic cracking residue (decant oil, etc.), bottom oil from thermal crackers, ethylene tar obtained during naphtha cracking, and the like.

上記ピッチを用いる場合、複合多孔性材料は、活性炭の表面でピッチの揮発成分又は熱分解成分を熱反応させることによって、該活性炭に炭素質材料を被着させることにより得られる。この場合、200〜500℃程度の温度において、ピッチの揮発成分又は熱分解成分の活性炭細孔内への被着が進行し、400℃以上で該被着成分が炭素質材料となる反応が進行する。熱処理時のピーク温度は得られる複合多孔性材料の特性、熱反応パターン、熱反応雰囲気等により適宜決定されるものであるが、400℃以上であることが好ましく、より好ましくは450℃〜1000℃であり、さらに好ましくは500〜800℃程度のピーク温度である。また、熱処理時のピーク温度を維持する時間は30分間〜10時間であればよく、好ましくは1時間〜7時間、より好ましくは2時間〜5時間である。例えば500〜800℃程度のピーク温度で2時間〜5時間熱処理する場合、活性炭表面に被着している炭素質材料は多環芳香族系炭化水素になっているものと考えられる。   When the pitch is used, the composite porous material is obtained by depositing a carbonaceous material on the activated carbon by thermally reacting a volatile component or a pyrolysis component of the pitch on the surface of the activated carbon. In this case, at a temperature of about 200 to 500 ° C., the deposition of pitch volatile components or pyrolysis components into the activated carbon pores proceeds, and at 400 ° C. or higher, the reaction in which the deposited components become carbonaceous materials proceeds. To do. The peak temperature during the heat treatment is appropriately determined according to the characteristics of the composite porous material to be obtained, the thermal reaction pattern, the thermal reaction atmosphere, etc., but is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 450 ° C. to 1000 ° C. More preferably, the peak temperature is about 500 to 800 ° C. Moreover, the time which maintains the peak temperature at the time of heat processing should just be 30 minutes-10 hours, Preferably they are 1 hour-7 hours, More preferably, they are 2 hours-5 hours. For example, when heat treatment is performed at a peak temperature of about 500 to 800 ° C. for 2 to 5 hours, the carbonaceous material deposited on the activated carbon surface is considered to be a polycyclic aromatic hydrocarbon.

上記の複合多孔性材料の製造方法は、例えば、炭素質材料前駆体から揮発した炭化水素ガスを含む不活性雰囲気中で活性炭を熱処理し、気相で炭素質材料を被着させる方法が挙げられる。また、活性炭と炭素質材料前駆体とを予め混合し熱処理する方法、又は溶媒に溶解させた炭素質材料前駆体を活性炭に塗布して乾燥させた後に熱処理する方法も可能である。   Examples of the method for producing the composite porous material include a method in which activated carbon is heat-treated in an inert atmosphere containing hydrocarbon gas volatilized from a carbonaceous material precursor, and the carbonaceous material is deposited in a gas phase. . In addition, a method in which activated carbon and a carbonaceous material precursor are mixed in advance and heat-treated, or a method in which a carbonaceous material precursor dissolved in a solvent is applied to activated carbon and dried is then heat-treated.

複合多孔性材料は、活性炭の表面に炭素質材料を被着させたものであるが、活性炭の細孔内部に炭素質材料を被着させた後の細孔分布が重要であり、メソ孔量及びマイクロ孔量により規定できる。本発明においては、特に、メソ孔量及びマイクロ孔量の絶対値と共に、メソ孔量/マイクロ孔量の比率が重要である。すなわち、本発明の一態様において、上記の複合多孔性材料におけるBJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)としたとき、0.010≦Vm1≦0.250、0.001≦Vm2≦0.200、かつ1.5≦Vm1/Vm2≦20.0であることが好ましい。   The composite porous material is obtained by depositing a carbonaceous material on the surface of the activated carbon, but the pore distribution after the carbonaceous material is deposited inside the pores of the activated carbon is important. And can be defined by the micropore volume. In the present invention, the ratio of mesopore amount / micropore amount is particularly important as well as the absolute values of mesopore amount and micropore amount. That is, in one embodiment of the present invention, the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 mm or more and 500 mm or less calculated by the BJH method in the composite porous material is Vm1 (cc / g), and the diameter of 20 mm calculated by the MP method is used. When the amount of micropores derived from pores less than Vm2 (cc / g) is 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.250, 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.200, and 1.5 ≦ Vm1 / Vm2 ≦ 20.0 is preferred.

メソ孔量Vm1については、0.010≦Vm1≦0.225がより好ましく、0.010≦Vm1≦0.200が更に好ましい。マイクロ孔量Vm2については、0.001≦Vm2≦0.150がより好ましく、0.001≦Vm2≦0.100が更に好ましい。メソ孔量/マイクロ孔量の比率については、1.5≦Vm1/Vm2≦15.0がより好ましく、1.5≦Vm1/Vm2≦10.0が更に好ましい。メソ孔量Vm1が上限以下(Vm1≦0.250)であれば、リチウムイオンに対する高い充放電効率が維持でき、メソ孔量Vm1及びマイクロ孔量Vm2が下限以上(0.010≦Vm1、0.001≦Vm2)であれば、高出力特性が得られる。   The mesopore amount Vm1 is more preferably 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.225, and further preferably 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.200. About micropore amount Vm2, 0.001 <= Vm2 <= 0.150 is more preferable, and 0.001 <= Vm2 <= 0.100 is still more preferable. The ratio of mesopore amount / micropore amount is more preferably 1.5 ≦ Vm1 / Vm2 ≦ 15.0, and further preferably 1.5 ≦ Vm1 / Vm2 ≦ 10.0. If the mesopore volume Vm1 is less than or equal to the upper limit (Vm1 ≦ 0.250), high charge / discharge efficiency with respect to lithium ions can be maintained, and the mesopore volume Vm1 and the micropore volume Vm2 are equal to or greater than the lower limit (0.010 ≦ Vm1, 0. If 001 ≦ Vm2), high output characteristics can be obtained.

また、孔径の大きいメソ孔内ではマイクロ孔よりもイオン伝導性が高い為、高出力特性を得るためにはメソ孔量が必要であり、一方、孔径の小さいマイクロ孔内では、蓄電素子の耐久性に悪影響を及ぼすとされる水分等の不純物が脱着し難い為、高耐久性を得るためにはマイクロ孔量を制御する必要があると考えられる。したがって、メソ孔量とマイクロ孔量との比率の制御が重要であり、下限以上(1.5≦Vm1/Vm2)の場合、すなわち炭素質材料が活性炭のメソ孔よりもマイクロ孔に多く被着し、被着後の複合多孔性材料のメソ孔量が多く、マイクロ孔量が少ない場合に、高エネルギー密度、高出力特性かつ高耐久性(サイクル特性、フロート特性等)が得られる。メソ孔量とマイクロ孔量との比率が上限以下(Vm1/Vm2≦20.0)の場合、高出力特性が得られる。   In addition, since mesopores with a large pore diameter have higher ionic conductivity than micropores, a mesopore amount is necessary to obtain high output characteristics. Since impurities such as moisture, which are thought to adversely affect the properties, are difficult to desorb, it is considered necessary to control the amount of micropores in order to obtain high durability. Therefore, it is important to control the ratio between the amount of mesopores and the amount of micropores. When the ratio is equal to or higher than the lower limit (1.5 ≦ Vm1 / Vm2), that is, the carbonaceous material is deposited on the micropores more than the mesopores of the activated carbon. When the composite porous material after deposition has a large amount of mesopores and a small amount of micropores, high energy density, high output characteristics and high durability (cycle characteristics, float characteristics, etc.) can be obtained. When the ratio between the mesopore amount and the micropore amount is not more than the upper limit (Vm1 / Vm2 ≦ 20.0), high output characteristics can be obtained.

本発明において、上記のマイクロ孔量及びメソ孔量は、先述した正極材料における測定方法と同様である。   In the present invention, the amount of micropores and the amount of mesopores are the same as those in the measurement method for the positive electrode material described above.

本発明の一態様においては、上述のように、活性炭の表面に炭素質材料を被着した後のメソ孔量/マイクロ孔量の比率が重要である。本発明で規定する細孔分布範囲の複合多孔性材料を得る為には、原料に用いる活性炭の細孔分布が重要である。   In one embodiment of the present invention, as described above, the mesopore / micropore ratio after the carbonaceous material is deposited on the surface of the activated carbon is important. In order to obtain a composite porous material having a pore distribution range defined in the present invention, the pore distribution of activated carbon used as a raw material is important.

負極活物質としての複合多孔性材料の形成に用いる活性炭においては、BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)としたとき、0.050≦V1≦0.500、0.005≦V2≦1.000、かつ0.2≦V1/V2≦20.0であることが好ましい。   In the activated carbon used for forming the composite porous material as the negative electrode active material, the mesopore amount derived from the pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is V1 (cc / g), the diameter calculated by the MP method. When the amount of micropores derived from pores less than 20 mm is V2 (cc / g), 0.050 ≦ V1 ≦ 0.500, 0.005 ≦ V2 ≦ 1.000, and 0.2 ≦ V1 / V2 It is preferable that ≦ 20.0.

メソ孔量V1については、0.050≦V1≦0.350がより好ましく、0.100≦V1≦0.300が更に好ましい。マイクロ孔量V2については、0.005≦V2≦0.850がより好ましく、0.100≦V2≦0.800が更に好ましい。メソ孔量/マイクロ孔量の比率については、0.22≦V1/V2≦15.0がより好ましく、0.25≦V1/V2≦10.0が更に好ましい。上限を超える場合、すなわち活性炭のメソ孔量V1が0.500より多い場合及びマイクロ孔量V2が1.000より多い場合、上記本発明の一態様の複合多孔性材料の細孔構造を得る為には多くの炭素質材料を被着させる必要があり、細孔構造を制御しにくくなる傾向がある。一方下限を下回る場合、すなわち活性炭のメソ孔量V1が0.050より少ない場合、マイクロ孔量V2が0.005より少ない場合、V1/V2が0.2より小さい場合、及びV1/V2が20.0より大きい場合は、該活性炭の細孔分布からでは上記本発明の一態様の複合多孔性材料の細孔構造を得るのは難しい傾向がある。   About mesopore amount V1, 0.050 <= V1 <= 0.350 is more preferable, and 0.100 <= V1 <= 0.300 is still more preferable. The micropore amount V2 is more preferably 0.005 ≦ V2 ≦ 0.850, and further preferably 0.100 ≦ V2 ≦ 0.800. The ratio of mesopore amount / micropore amount is more preferably 0.22 ≦ V1 / V2 ≦ 15.0, and further preferably 0.25 ≦ V1 / V2 ≦ 10.0. When the upper limit is exceeded, that is, when the mesopore volume V1 of the activated carbon is greater than 0.500 and when the micropore volume V2 is greater than 1.000, the pore structure of the composite porous material of one embodiment of the present invention is obtained. Needs to deposit many carbonaceous materials and tends to make it difficult to control the pore structure. On the other hand, when below the lower limit, that is, when the mesopore volume V1 of the activated carbon is less than 0.050, when the micropore volume V2 is less than 0.005, when V1 / V2 is less than 0.2, and when V1 / V2 is 20 If it is larger than 0.0, it tends to be difficult to obtain the pore structure of the composite porous material of one embodiment of the present invention from the pore distribution of the activated carbon.

本発明における複合多孔性材料の平均粒径は1μm以上10μm以下であることが好ましい。下限については、より好ましくは2μm以上であり、更に好ましくは2.5μm以上である。上限については、より好ましくは6μm以下であり、更に好ましくは4μm以下である。平均粒径が1μm以上10μm以下であれば良好な耐久性が保たれる。上記の複合多孔性材料の平均粒径の測定方法は、上述の正極材料のコアである炭素質材料の平均粒径に用いる測定方法と同様である。   The average particle size of the composite porous material in the present invention is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. About a lower limit, More preferably, it is 2 micrometers or more, More preferably, it is 2.5 micrometers or more. About an upper limit, More preferably, it is 6 micrometers or less, More preferably, it is 4 micrometers or less. If the average particle size is 1 μm or more and 10 μm or less, good durability is maintained. The measurement method of the average particle diameter of the composite porous material is the same as the measurement method used for the average particle diameter of the carbonaceous material that is the core of the positive electrode material.

上記の複合多孔性材料において、水素原子/炭素原子の原子数比(以下、H/Cともいう。)は、0.05以上0.35以下であることが好ましく、0.05以上0.15以下であることがより好ましい。H/Cが上限値を上回る場合には、活性炭表面に被着している炭素質材料の構造(典型的には多環芳香族系共役構造)が十分に発達しない場合があり、この場合容量(エネルギー密度)及び充放電効率が低くなる。一方、H/Cが下限値を下回る場合には、炭素化が過度に進行して十分なエネルギー密度が得られない場合がある。なお、H/Cは元素分析装置により測定される。   In the above composite porous material, the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms (hereinafter also referred to as H / C) is preferably 0.05 or more and 0.35 or less, and 0.05 or more and 0.15. The following is more preferable. When H / C exceeds the upper limit, the structure of carbonaceous material (typically polycyclic aromatic conjugated structure) deposited on the activated carbon surface may not be sufficiently developed. (Energy density) and charge / discharge efficiency are lowered. On the other hand, when H / C is lower than the lower limit, carbonization may proceed excessively and a sufficient energy density may not be obtained. H / C is measured by an elemental analyzer.

また、通常、上記複合多孔性材料は、原料の活性炭に由来するアモルファス構造を有するとともに主に被着した炭素質材料に由来する結晶構造を有する。X線広角回折法によると、該複合多孔性材料は、高い出力特性を発現するためには結晶性が低い構造が好ましく、充放電における可逆性を保つには結晶性が高い構造が好ましいという観点から、(002)面の面間隔d002が3.60Å以上4.00Å以下であり、このピークの半価幅から得られるc軸方向の結晶子サイズLcが8.0Å以上20.0Å以下であるものが好ましく、d002が3.60Å以上3.75Å以下であり、このピークの半価幅から得られるc軸方向の結晶子サイズLcが11.0Å以上16.0Å以下であるものがより好ましい。 The composite porous material usually has an amorphous structure derived from the activated carbon as a raw material and a crystal structure derived mainly from the deposited carbonaceous material. According to the X-ray wide angle diffraction method, the composite porous material preferably has a structure with low crystallinity in order to exhibit high output characteristics, and has a structure with high crystallinity in order to maintain reversibility in charge and discharge. From the (002) plane spacing d 002 is 3.60 to 4.00 mm, and the crystallite size Lc in the c-axis direction obtained from the half width of this peak is 8.0 to 20.0 mm. Some are preferable, d 002 is 3.60 to 3.75 Å, and the crystallite size Lc in the c-axis direction obtained from the half width of this peak is 11.0 to 16.0 よ り. preferable.

<その他の構成要素>
本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、上述の正極活物質及び負極活物質に加えて、集電体、活物質層における活物質以外の成分、非水系電解液、セパレータ、外装体等を含む。以下、これらの構成要素について説明する。
<Other components>
In addition to the positive electrode active material and the negative electrode active material described above, the nonaqueous lithium electricity storage device of the present invention includes a current collector, a component other than the active material in the active material layer, a nonaqueous electrolyte solution, a separator, an exterior body, and the like. . Hereinafter, these components will be described.

(集電体)
集電体の材質は、通常、蓄電素子において、溶出及び反応等の劣化がおこらない金属箔であり、特に制限はなく、例えば、銅箔、アルミニウム箔等が挙げられる。本発明の蓄電素子においては、正極集電体をアルミニウム箔、負極集電体を銅箔とすることが好ましい。
(Current collector)
The material of the current collector is usually a metal foil that does not deteriorate such as elution and reaction in the power storage element, and is not particularly limited, and examples thereof include copper foil and aluminum foil. In the electricity storage device of the present invention, the positive electrode current collector is preferably an aluminum foil and the negative electrode current collector is preferably a copper foil.

また、集電体は貫通孔を持たない通常の金属箔でも良いし、貫通孔を有する金属箔でも構わない。集電体の厚みは、特に制限はないが、1μmより小さいと、活物質層を集電体に固着させてなる電極体(本発明における正極及び負極)の形状及び強度を十分に保持できない場合があり、100μmより大きいと蓄電素子として重量及び体積が大きくなりすぎ、重量及び体積当たりの性能が低い傾向があるため、1〜100μmが好ましい。   The current collector may be a normal metal foil having no through hole, or a metal foil having a through hole. The thickness of the current collector is not particularly limited, but when the thickness is smaller than 1 μm, the shape and strength of the electrode body (positive electrode and negative electrode in the present invention) formed by fixing the active material layer to the current collector cannot be sufficiently maintained. If it is larger than 100 μm, the weight and volume of the electricity storage device become too large, and the performance per weight and volume tends to be low, so 1 to 100 μm is preferable.

活物質層には、公知のリチウムイオン電池、キャパシタ等で活物質層に含まれる公知の成分を用いることができる。活物質層には、前述した正極活物質又は負極活物質以外に、公知の成分、例えば、バインダー、導電フィラー、増粘剤等を含ませることができ、その種類には特に制限はない。以下、非水系リチウム型蓄電素子における活物質層の成分の詳細を述べる。   As the active material layer, a known component contained in the active material layer of a known lithium ion battery, a capacitor, or the like can be used. In addition to the above-described positive electrode active material or negative electrode active material, the active material layer can contain known components such as a binder, a conductive filler, a thickener, and the like, and the type thereof is not particularly limited. Hereinafter, the details of the components of the active material layer in the non-aqueous lithium storage element will be described.

活物質層は、必要に応じ導電性フィラー、例えばカーボンブラック等を含むことができる。導電性フィラーの使用量は、活物質100質量部に対して0〜30質量部が好ましく、1〜20質量部がより好ましい。導電性フィラーは、高出力密度の観点からは用いる方が好ましいが、上記使用量が30質量部より多いと、活物質層に占める活物質の量の割合が低く、体積当たりの出力密度が小さい傾向がある。   The active material layer can contain a conductive filler, such as carbon black, if necessary. 0-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of active materials, and, as for the usage-amount of an electroconductive filler, 1-20 mass parts is more preferable. The conductive filler is preferably used from the viewpoint of high output density. However, if the amount used is more than 30 parts by mass, the proportion of the amount of the active material in the active material layer is low and the output density per volume is small. Tend.

上記の活物質、更に必要に応じて使用する導電性フィラーを、活物質層として集電体上に固着させるために、バインダーとして、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、スチレンブタジエン共重合体、セルロース誘導体等を用いることができる。バインダーの使用量は活物質100質量部に対して3〜20質量部の範囲が好ましく、5〜15質量部の範囲がより好ましい。バインダーの上記使用量が20質量部よりも多いと、活物質の表面をバインダーが覆ってしまい、イオンの出入りが遅くなり高出力密度が得られにくい傾向がある。また、バインダーの上記使用量が3質量部未満であると、活物質層を集電体上に固着することが難しい傾向がある。   In order to fix the above-mentioned active material and further the conductive filler used as necessary on the current collector as an active material layer, as a binder, polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorine Rubber, styrene butadiene copolymer, cellulose derivative and the like can be used. The amount of the binder used is preferably in the range of 3 to 20 parts by mass and more preferably in the range of 5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material. When the amount of the binder used is more than 20 parts by mass, the binder covers the surface of the active material, and ions tend to enter and exit slowly, making it difficult to obtain a high output density. Further, when the amount of the binder used is less than 3 parts by mass, it tends to be difficult to fix the active material layer on the current collector.

尚、本発明における電極体は、活物質層を集電体の上面(片面)のみに形成したものでも良いし、上下面(両面)に形成したものでも構わない。   The electrode body in the present invention may be one in which the active material layer is formed only on the upper surface (one surface) of the current collector, or may be formed on the upper and lower surfaces (both surfaces).

活物質層を集電体に固着させてなる電極体において、活物質層の厚みは、通常、30〜200μm程度が好ましい。活物質層の厚みが30μm未満であると、蓄電素子全体に対する活物質量の割合が少なくなり、エネルギー密度が低くなる傾向がある。また、活物質層の厚みが200μmより大きいと、電極内部の抵抗が大きくなり、出力密度が低くなる傾向がある。   In the electrode body in which the active material layer is fixed to the current collector, the thickness of the active material layer is usually preferably about 30 to 200 μm. When the thickness of the active material layer is less than 30 μm, the proportion of the active material amount with respect to the entire power storage element decreases, and the energy density tends to decrease. On the other hand, when the thickness of the active material layer is larger than 200 μm, the resistance inside the electrode is increased and the output density tends to be lowered.

電極体は、公知のリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等の電極製造技術により製造することが可能であり、例えば、活物質を含む各種材料を水又は有機溶剤によりスラリー状にし、活物質層を集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレスすることにより得られる。また、溶剤を使用せずに、活物質を含む各種材料を乾式で混合し、活物質をプレス成型した後、導電性接着剤を用いて集電体に貼り付けることも可能である。   The electrode body can be manufactured by an electrode manufacturing technique such as a known lithium ion battery or an electric double layer capacitor. For example, various materials including an active material are slurried with water or an organic solvent, and the active material layer is formed. It is obtained by coating on a current collector, drying, and pressing as necessary. Further, various materials including an active material can be dry-mixed without using a solvent, the active material can be press-molded, and then attached to the current collector using a conductive adhesive.

成型された正極電極体及び負極電極体は、セパレータを介して積層又は捲廻積層され、金属缶又はラミネートフィルムから形成された外装体内に挿入される。セパレータとしては、リチウムイオン二次電池に用いられるポリエチレン製の微多孔膜若しくはポリプロピレン製の微多孔膜、又は電気二重層コンデンサで用いられるセルロース製の不織紙等を用いることができる。   The formed positive electrode body and negative electrode body are laminated or wound around via a separator, and inserted into an outer package formed from a metal can or a laminated film. As the separator, a polyethylene microporous film or a polypropylene microporous film used in a lithium ion secondary battery, a cellulose nonwoven paper used in an electric double layer capacitor, or the like can be used.

セパレータの厚みは10μm以上50μm以下が好ましい。10μm未満の厚みでは、内部のマイクロショートによる自己放電が大きくなる傾向がある。また、50μmを超える厚みでは、蓄電素子のエネルギー密度が低い傾向があるだけでなく、出力特性も低い傾向がある。   The thickness of the separator is preferably 10 μm or more and 50 μm or less. When the thickness is less than 10 μm, self-discharge due to internal micro-shorts tends to increase. Moreover, when the thickness exceeds 50 μm, not only the energy density of the electricity storage element tends to be low, but also the output characteristics tend to be low.

外装体に使用できる金属缶としては、アルミニウム製のものが好ましい。また、外装体に使用できるラミネートフィルムとしては、金属箔と樹脂フィルムとを積層したフィルムが好ましく、外層樹脂フィルム/金属箔/内装樹脂フィルムからなる3層構成のものが例示される。外層樹脂フィルムは接触等により金属箔が損傷を受けることを防止するためのものであり、ナイロン又はポリエステル等の樹脂が好適に使用できる。金属箔は水分及びガスの透過を防ぐためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等の箔が好適に使用できる。また、内装樹脂フィルムは、内部に収納する電解液から金属箔を保護するとともに、ヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィン、酸変成ポリオレフィン等が好適に使用できる。   As a metal can which can be used for an exterior body, the thing made from aluminum is preferable. Moreover, as a laminate film that can be used for the exterior body, a film in which a metal foil and a resin film are laminated is preferable, and an example of a three-layer structure including an outer layer resin film / metal foil / interior resin film is exemplified. The outer layer resin film is for preventing the metal foil from being damaged by contact or the like, and a resin such as nylon or polyester can be suitably used. The metal foil is for preventing the permeation of moisture and gas, and foils of copper, aluminum, stainless steel and the like can be suitably used. The interior resin film protects the metal foil from the electrolyte contained therein and melts and seals it at the time of heat sealing. Polyolefin, acid-modified polyolefin, and the like can be suitably used.

本発明の蓄電素子に用いられる非水系電解液は、有機溶媒とリチウム塩とからなる。有機溶媒としては、炭酸エチレン(EC)及び炭酸プロピレン(PC)に代表される環状炭酸エステル、炭酸ジエチル(DEC)、炭酸ジメチル(DMC)及び炭酸エチルメチル(MEC)に代表される鎖状炭酸エステル、γ−ブチロラクトン(γBL)等のラクトン類、並びにこれらの混合溶媒を用いることができる。混合溶媒としては、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートからなる群から選ばれる1種以上の環状カーボネートと、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群から選ばれる1種以上の非環状カーボネートとを含むことが高い誘電率と低い粘度とが両立した非水系電解液を得ることができるために好ましい。   The non-aqueous electrolyte used for the electricity storage device of the present invention comprises an organic solvent and a lithium salt. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates represented by ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), chain carbonates represented by diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (MEC). , Lactones such as γ-butyrolactone (γBL), and mixed solvents thereof can be used. The mixed solvent includes one or more cyclic carbonates selected from the group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate, and one or more acyclic carbonates selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate. Is preferable because a non-aqueous electrolyte solution having both a high dielectric constant and a low viscosity can be obtained.

本発明の一態様において、これらの有機溶媒に溶解する電解質はリチウム塩である。好ましいリチウム塩を例示すれば、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2252、LiN(SO2CF3)(SO225)、LiN(SO2CF3)(SO224H)及びこれらの混合塩を挙げることができる。 In one embodiment of the present invention, the electrolyte dissolved in these organic solvents is a lithium salt. Examples of preferred lithium salts include LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 2 F 5 ), LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 2 F 4 H) and mixed salts thereof.

非水系電解液中の電解質濃度は、0.5〜2.0mol/Lの範囲が好ましい。0.5mol/L未満では陰イオンが不足して蓄電素子の容量が低くなる傾向がある。また、2.0mol/Lを超えると未溶解のリチウム塩が該電解液中に析出したり、該電解液の粘度が高くなりすぎたりすることによって、逆に伝導度が低下して出力特性が低下する傾向がある。   The electrolyte concentration in the non-aqueous electrolyte is preferably in the range of 0.5 to 2.0 mol / L. If it is less than 0.5 mol / L, anions are insufficient and the capacity of the electricity storage element tends to be low. On the other hand, if it exceeds 2.0 mol / L, undissolved lithium salt precipitates in the electrolyte solution, or the viscosity of the electrolyte solution becomes too high. There is a tendency to decrease.

なお本発明において、負極電極体には、あらかじめリチウムイオンをドープしておくことができる。ドープする方法としては、公知の方法、例えば、負極活物質層にリチウム金属箔を積層した状態で負極電極体を組み立て、これを非水系電解液に入れる方法を使用することができる。リチウムイオンをドープしておくことにより、蓄電素子の容量及び作動電圧を制御することが可能である。   In the present invention, the negative electrode body can be previously doped with lithium ions. As a method for doping, a known method, for example, a method in which a negative electrode body is assembled in a state where a lithium metal foil is laminated on a negative electrode active material layer, and this is put in a nonaqueous electrolytic solution can be used. By doping with lithium ions, the capacity and operating voltage of the power storage element can be controlled.

以下に、本発明を実施例及び比較例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

<実施例1>
[正極材料の作製]
破砕されたヤシ殻炭化物を、小型炭化炉において窒素中、500℃で3時間炭化処理した。処理後の該炭化物を賦活炉内へ入れ、1kg/hの水蒸気を予熱炉で加温した状態で該賦活炉内へ投入し、900℃まで8時間かけて昇温した後に取り出し、窒素雰囲気下で冷却して活性炭を得た。得られた活性炭を10時間通水洗浄した後に水切りした。その後、115℃に保持された電気乾燥機内で10時間乾燥した後に、ボールミルで1時間粉砕を行い、コアとなる活性炭を得た。島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−2000J)を用いて平均粒径を測定した結果、4.2μmであった。また、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)で、細孔分布を測定した。その結果、BET比表面積は2360m2/g、メソ孔量(V1)は0.52cc/g、マイクロ孔量(V2)は0.88cc/gであった。
<Example 1>
[Production of cathode material]
The crushed palm shell carbide was carbonized in nitrogen in a small carbonization furnace at 500 ° C. for 3 hours. The treated carbide is placed in an activation furnace, 1 kg / h of steam is heated in a preheating furnace, and the temperature is raised to 900 ° C. over 8 hours. To obtain activated carbon. The obtained activated carbon was washed with water for 10 hours and then drained. Then, after drying for 10 hours in an electric dryer maintained at 115 ° C., pulverization was performed for 1 hour with a ball mill to obtain activated carbon as a core. It was 4.2 micrometers as a result of measuring an average particle diameter using the Shimadzu Corporation laser diffraction type particle size distribution measuring device (SALD-2000J). In addition, the pore distribution was measured with a pore distribution measuring apparatus (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics. As a result, the BET specific surface area was 2360 m 2 / g, the mesopore volume (V1) was 0.52 cc / g, and the micropore volume (V2) was 0.88 cc / g.

次に、シェル材料の前駆体としてのシュウ酸リチウムと、上記のコアとなる活性炭とを、水とエタノールとの混合溶媒(体積比で1:1)中に良く混ぜ、超音波ホモジナイザーを用いて十分に分散させコア分散体とした。コア分散体からエバポレーターにて溶媒を除去し乾燥させ被覆コアを得た。得られた被覆コアの粉末を、窒素ガス雰囲気下、電気炉にて500°、1時間焼成することで、正極材料1を得た。理学電気社製粉末X線回折装置(RINT−2500)を用い、CuKα線による測定を行ったところ、シェル材料の組成は、Li2CO3と同定された。また、TEM観察の結果、シェルの平均厚みは0.25nmであった。 Next, lithium oxalate as a precursor of the shell material and the activated carbon as the core described above are mixed well in a mixed solvent of water and ethanol (1: 1 by volume), and an ultrasonic homogenizer is used. A core dispersion was obtained by sufficiently dispersing. The solvent was removed from the core dispersion with an evaporator and dried to obtain a coated core. The obtained coated core powder was baked at 500 ° C. for 1 hour in an electric furnace under a nitrogen gas atmosphere to obtain a positive electrode material 1. Using a powder X-ray diffractometer (RINT-2500) manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd., measurement with CuKα rays revealed that the composition of the shell material was identified as Li 2 CO 3 . As a result of TEM observation, the average thickness of the shell was 0.25 nm.

ここで、シェル材料の酸化分解電位を測定するために、以下の作業を行った。   Here, the following work was performed in order to measure the oxidative decomposition potential of the shell material.

市販のLi2CO3を水−エタノール混合液で分散した後、グラッシーカーボン電極(ビー・エー・エス株式会社製のNo.002417)上に滴下、乾燥した。次いで、希釈PVdF溶液(溶媒はNMP)を微量滴下した後、乾燥することで、NMPを完全除去した。この電極を作用極、Li金属を対極及び参照極、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを4:1の質量比で混合した有機溶媒にLiPF6を1M/Lの濃度で溶解させたものを非水系電解液とする三極セルを作製した。この三極セルを用い、25℃環境下で酸化分解電位を測定したところ、5.05V(vsLi/Li+)であった。 After commercially available Li 2 CO 3 was dispersed with a water-ethanol mixed solution, it was dropped and dried on a glassy carbon electrode (No. 002417 manufactured by BAS Co., Ltd.). Next, a small amount of diluted PVdF solution (solvent is NMP) was dropped, and then dried to completely remove NMP. This electrode is a working electrode, Li metal is used as a counter electrode and a reference electrode, and LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1 M / L in an organic solvent in which ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate are mixed at a mass ratio of 4: 1. A triode cell as an electrolyte was prepared. Using this triode cell, the oxidative decomposition potential was measured in an environment of 25 ° C. and found to be 5.05 V (vsLi / Li +).

[正極電極体の作製]
正極材料1を80.8質量部、ケッチェンブラック6.2質量部及びPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を10質量部、PVP(ポリビニルピロリドン)を3.0質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥し、プレスして、活物質層の厚さが55μmの正極電極体を得た。
[Preparation of positive electrode body]
80.8 parts by mass of positive electrode material 1, 6.2 parts by mass of ketjen black, 10 parts by mass of PVDF (polyvinylidene fluoride), 3.0 parts by mass of PVP (polyvinylpyrrolidone), and NMP (N-methylpyrrolidone) Were mixed to obtain a slurry. Next, the obtained slurry was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and pressed to obtain a positive electrode body having an active material layer thickness of 55 μm.

[負極電極体の作製]
市販のヤシ殻活性炭について、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)で、窒素を吸着質として細孔分布を測定した。比表面積はBET1点法により求めた。また、上述したように、脱着側の等温線を用いて、メソ孔量はBJH法により、マイクロ孔量はMP法によりそれぞれ求めた。その結果、BET比表面積が1,780m2/g、メソ孔量が0.198cc/g、マイクロ孔量が0.695cc/g、V1/V2=0.29、平均細孔径が21.2Åであった。
[Preparation of negative electrode body]
With respect to commercially available coconut shell activated carbon, the pore distribution was measured using nitrogen as an adsorbate with a pore distribution measuring device (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics. The specific surface area was determined by the BET single point method. Further, as described above, using the isotherm on the desorption side, the mesopore amount was determined by the BJH method, and the micropore amount was determined by the MP method. As a result, the BET specific surface area was 1,780 m 2 / g, the mesopore volume was 0.198 cc / g, the micropore volume was 0.695 cc / g, V1 / V2 = 0.29, and the average pore diameter was 21.2 mm. there were.

このヤシ殻活性炭150gをステンレススチールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ(軟化点:50℃)270gを入れたステンレス製バットの上に置き、電気炉(炉内有効寸法300mm×300mm×300mm)内に設置して、熱反応を行った。熱処理は窒素雰囲気下で、600℃まで8時間で昇温し、同温度で4時間保持することによって行い、続いて自然冷却により60℃まで冷却した後、炉から取り出し、負極材料となる複合多孔性材料1を得た。得られた複合多孔性材料1を上記正極コア材料と同様に測定したところ、BET比表面積が262m2/g、メソ孔量(Vm1)が0.1798cc/g、マイクロ孔量(Vm2)が0.0843cc/g、Vm1/Vm2=2.13であった。 150 g of this coconut shell activated carbon is placed in a stainless steel mesh basket, placed on a stainless steel bat containing 270 g of a coal-based pitch (softening point: 50 ° C.), and an electric furnace (effective size in the furnace 300 mm × 300 mm × 300 mm) It installed in and performed the heat reaction. Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere by raising the temperature to 600 ° C. in 8 hours and holding at that temperature for 4 hours. Subsequently, after cooling to 60 ° C. by natural cooling, the composite porous material that is taken out from the furnace and becomes a negative electrode material The material 1 was obtained. When the obtained composite porous material 1 was measured in the same manner as the positive electrode core material, the BET specific surface area was 262 m 2 / g, the mesopore volume (Vm1) was 0.1798 cc / g, and the micropore volume (Vm2) was 0. 0.0843 cc / g and Vm1 / Vm2 = 2.13.

上記複合多孔性材料1を83.4質量部、アセチレンブラックを8.3質量部及びPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を8.3質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを厚さ15μmの銅箔の片面に塗布し、乾燥し、プレスして、活物質層の厚さが60μmの負極電極体を得た。この電極体に、複合多孔性材料1の単位重量あたり760mAh/gに相当するリチウムイオンを、リチウム金属箔を用いて電気化学的にドーピングした。   83.4 parts by mass of the composite porous material 1, 8.3 parts by mass of acetylene black, 8.3 parts by mass of PVDF (polyvinylidene fluoride), and NMP (N-methylpyrrolidone) are mixed to prepare a slurry. Obtained. Next, the obtained slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 15 μm, dried and pressed to obtain a negative electrode body having an active material layer thickness of 60 μm. The electrode body was electrochemically doped with lithium ions corresponding to 760 mAh / g per unit weight of the composite porous material 1 using a lithium metal foil.

[蓄電素子の組立と性能]
得られた負極電極体と正極電極体との間に、セルロース製不織布セパレータ(厚み30μm)を積層して、ラミネートフィルムから形成された外装体内に挿入し、電解液を注入して該外装体を密閉し、非水系リチウム型蓄電素子を組立てた。エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを1:4質量比で混合した溶媒に1mol/lの濃度でLiPF6を溶解して得た溶液を電解液として使用した。
[Assembly and performance of storage element]
A cellulose nonwoven fabric separator (thickness: 30 μm) is laminated between the obtained negative electrode body and the positive electrode body, inserted into an outer package formed from a laminate film, and injected with an electrolyte solution. Sealed and assembled a non-aqueous lithium storage element. A solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / l in a solvent in which ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate were mixed at a mass ratio of 1: 4 was used as an electrolytic solution.

作製した蓄電素子に、1.5Cの電流量で4.0Vまで充電し、その後4.0Vの定電圧を印加する定電流定電圧充電を2時間行った。続いて、1.5Cの電流量で2.0Vまで放電した。次に、上記同様な充電を行い、350Cの電流量で2.0Vまで放電した。1.5Cでの放電容量に対する350Cでの放電容量の比は、69.5%であった。   The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current amount of 1.5 C, and then subjected to constant current constant voltage charging for applying a constant voltage of 4.0 V for 2 hours. Subsequently, the battery was discharged to 2.0 V with a current amount of 1.5 C. Next, the same charge as described above was performed, and the battery was discharged to 2.0 V with a current amount of 350C. The ratio of the discharge capacity at 350 C to the discharge capacity at 1.5 C was 69.5%.

組立てた蓄電素子の耐久性試験を60℃下で行った。まず、4.2V印加の条件で行った。試験開始時(0hとする)と100h経過後における抵抗倍率を測定した。ここでいう抵抗倍率とは、(100h経過後の0.1Hzでの抵抗値)/(0hでの0.1Hzでの抵抗値)で表される数値である。100h経過後の抵抗倍率は1.05であった。次に、4.4V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は1.10であった。更に、4.6V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は1.24であった。   The durability test of the assembled electricity storage device was performed at 60 ° C. First, it carried out on condition of 4.2V application. The resistance magnification was measured at the start of the test (0 h) and after 100 h had elapsed. The resistance magnification here is a numerical value represented by (resistance value at 0.1 Hz after 100 hours) / (resistance value at 0.1 Hz at 0 h). The resistance magnification after 100 hours was 1.05. Next, it carried out on the conditions of 4.4V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 1.10. Furthermore, it carried out on the conditions of 4.6V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 1.24.

<実施例2>
[正極材料の作製]
シェル材料の前駆体としてシュウ酸アルミニウムn水和物を用いる以外は、実施例1と同様に作製し正極材料2を得た。実施例1と同様に解析することで、シェル材料の組成は、Al23と同定された。また、シェルの平均厚みは0.38nmであった。
<Example 2>
[Production of cathode material]
A positive electrode material 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that aluminum oxalate n-hydrate was used as a precursor of the shell material. By analyzing in the same manner as in Example 1, the composition of the shell material was identified as Al 2 O 3 . The average thickness of the shell was 0.38 nm.

Li2CO3の代わりにAl23を用いること以外は、実施例1と同様に評価した結果、25℃環境下で酸化分解電位は、4.97V(vsLi/Li+)であった。 As a result of evaluation in the same manner as in Example 1 except that Al 2 O 3 was used instead of Li 2 CO 3 , the oxidative decomposition potential was 4.97 V (vsLi / Li +) in a 25 ° C. environment.

[正極電極体の作製]
実施例1と同様の作業にて、正極電極体を得た。
[負極電極体の作製]
実施例1と同様のものを用いた。
[蓄電素子の組立と性能]
実施例1と同様の作業にて、蓄電素子を組み立てた。
[Preparation of positive electrode body]
In the same manner as in Example 1, a positive electrode body was obtained.
[Preparation of negative electrode body]
The same one as in Example 1 was used.
[Assembly and performance of storage element]
A power storage element was assembled in the same manner as in Example 1.

実施例1と同様に評価した結果、1.5Cでの放電容量に対する350Cでの放電容量の比は、70.5%であった。   As a result of evaluation in the same manner as in Example 1, the ratio of the discharge capacity at 350 C to the discharge capacity at 1.5 C was 70.5%.

組立てた蓄電素子の耐久性試験を60℃下で行った。まず、4.2V印加の条件で行った。試験開始時(0hとする)と100h経過後とにおける抵抗倍率を測定した。ここでいう抵抗倍率とは、(100h経過後の0.1Hzでの抵抗値)/(0hでの0.1Hzでの抵抗値)で表される数値である。100h経過後の抵抗倍率は1.07であった。次に、4.4V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は1.15であった。更に、4.6V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は1.28であった。   The durability test of the assembled electricity storage device was performed at 60 ° C. First, it carried out on condition of 4.2V application. The resistance magnification was measured at the start of the test (0 h) and after 100 h had elapsed. The resistance magnification here is a numerical value represented by (resistance value at 0.1 Hz after 100 hours) / (resistance value at 0.1 Hz at 0 h). The resistance magnification after 100 hours was 1.07. Next, it carried out on the conditions of 4.4V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 1.15. Furthermore, it carried out on the conditions of 4.6V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 1.28.

<実施例3>
[正極材料の作製]
シェル材料の前駆体としてシュウ酸カルシウム1水和物を用いる以外は、実施例1と同様に作製し正極材料3を得た。実施例1と同様に解析することで、シェル材料の組成は、CaCO3と同定された。また、シェルの平均厚みは0.41nmであった。
<Example 3>
[Production of cathode material]
A positive electrode material 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that calcium oxalate monohydrate was used as a precursor of the shell material. By analyzing in the same manner as in Example 1, the composition of the shell material was identified as CaCO 3 . The average thickness of the shell was 0.41 nm.

Li2CO3の代わりにCaCO3を用いること以外は、実施例1と同様に評価した結果、25℃環境下で酸化分解電位は、4.92V(vsLi/Li+)であった。 As a result of evaluation in the same manner as in Example 1 except that CaCO 3 was used instead of Li 2 CO 3 , the oxidative decomposition potential was 4.92 V (vsLi / Li +) in a 25 ° C. environment.

[正極電極体の作製]
実施例1と同様の作業にて、正極電極体を得た。
[負極電極体の作製]
実施例1と同様のものを用いた。
[蓄電素子の組立と性能]
実施例1と同様の作業にて、蓄電素子を組み立てた。
[Preparation of positive electrode body]
In the same manner as in Example 1, a positive electrode body was obtained.
[Preparation of negative electrode body]
The same one as in Example 1 was used.
[Assembly and performance of storage element]
A power storage element was assembled in the same manner as in Example 1.

実施例1と同様に評価した結果、1.5Cでの放電容量に対する350Cでの放電容量の比は、72.1%であった。   As a result of evaluation in the same manner as in Example 1, the ratio of the discharge capacity at 350 C to the discharge capacity at 1.5 C was 72.1%.

組立てた蓄電素子の耐久性試験を60℃下で行った。まず、4.2V印加の条件で行った。試験開始時(0hとする)と100h経過後とにおける抵抗倍率を測定した。ここでいう抵抗倍率とは、(100h経過後の0.1Hzでの抵抗値)/(0hでの0.1Hzでの抵抗値)で表される数値である。100h経過後の抵抗倍率は1.10であった。次に、4.4V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は1.21であった。更に、4.6V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は1.31であった。   The durability test of the assembled electricity storage device was performed at 60 ° C. First, it carried out on condition of 4.2V application. The resistance magnification was measured at the start of the test (0 h) and after 100 h had elapsed. The resistance magnification here is a numerical value represented by (resistance value at 0.1 Hz after 100 hours) / (resistance value at 0.1 Hz at 0 h). The resistance magnification after 100 hours was 1.10. Next, it carried out on the conditions of 4.4V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 1.21. Furthermore, it carried out on the conditions of 4.6V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 1.31.

<実施例4>
[正極材料の作製]
フェノール樹脂硬化体をステンレス製皿に入れ、熱反応させた。熱反応は、窒素雰囲気下で行い、炉内が630℃になるまで昇温し、同温度で4時間保持した後、自然冷却した。得られた材料を遊星型ボールミルを用いて粉砕することで、コアとなる難黒鉛化性炭素材料を得た。難黒鉛化性炭素材料の物性評価を実施例1と同様な手法で行った。BET比表面積は390m2/g、メソ孔量(V1)は0.0251cc/g、マイクロ孔量(V2)は0.121cc/g、d002は0.383、平均粒径は4.2μmであった。
<Example 4>
[Production of cathode material]
The cured phenol resin was placed in a stainless steel dish and allowed to react by heat. The thermal reaction was performed in a nitrogen atmosphere, the temperature was raised until the inside of the furnace reached 630 ° C., kept at the same temperature for 4 hours, and then naturally cooled. The obtained material was pulverized using a planetary ball mill to obtain a non-graphitizable carbon material as a core. The physical properties of the non-graphitizable carbon material were evaluated in the same manner as in Example 1. BET specific surface area of 390m 2 / g, mesopore Anaryou (V1) is 0.0251cc / g, the micropore volume (V2) is 0.121cc / g, d 002 is 0.383, and the average particle size in the 4.2μm there were.

次に、コアとして上記難黒鉛化性炭素材料を用いる以外は、実施例2と同様に作製し正極材料4を得た。実施例1と同様に解析することで、シェル材料の組成は、Al23と同定された。また、シェルの平均厚みは0.38nmであった。 Next, a positive electrode material 4 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the non-graphitizable carbon material was used as the core. By analyzing in the same manner as in Example 1, the composition of the shell material was identified as Al 2 O 3 . The average thickness of the shell was 0.38 nm.

[正極電極体の作製]
実施例1と同様の作業にて、正極電極体を得た。
[負極電極体の作製]
実施例1と同様のものを用いた。
[蓄電素子の組立と性能]
実施例1と同様の作業にて、蓄電素子を組み立てた。
[Preparation of positive electrode body]
In the same manner as in Example 1, a positive electrode body was obtained.
[Preparation of negative electrode body]
The same one as in Example 1 was used.
[Assembly and performance of storage element]
A power storage element was assembled in the same manner as in Example 1.

実施例1と同様に評価した結果、1.5Cでの放電容量に対する350Cでの放電容量の比は、67.8%であった。   As a result of evaluation in the same manner as in Example 1, the ratio of the discharge capacity at 350 C to the discharge capacity at 1.5 C was 67.8%.

組立てた蓄電素子の耐久性試験を60℃下で行った。まず、4.2V印加の条件で行った。試験開始時(0hとする)と100h経過後における抵抗倍率を測定した。ここでいう抵抗倍率とは、(100h経過後の0.1Hzでの抵抗値)/(0hでの0.1Hzでの抵抗値)で表される数値とする。100h経過後の抵抗倍率は1.02であった。次に、4.4V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は1.08であった。更に、4.6V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は1.14であった。   The durability test of the assembled electricity storage device was performed at 60 ° C. First, it carried out on condition of 4.2V application. The resistance magnification was measured at the start of the test (0 h) and after 100 h had elapsed. Here, the resistance magnification is a numerical value represented by (resistance value at 0.1 Hz after 100 hours) / (resistance value at 0.1 Hz at 0 h). The resistance magnification after 100 hours was 1.02. Next, it carried out on the conditions of 4.4V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 1.08. Furthermore, it carried out on the conditions of 4.6V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 1.14.

<比較例1>
[正極材料の作製]
実施例1のコアである活性炭をそのまま正極材料とした。
[正極電極体の作製]
実施例1と同様の作業にて、正極電極体を得た。
[負極電極体の作製]
実施例1と同様のものを用いた。
[蓄電素子の組立と性能]
実施例1と同様の作業にて、蓄電素子を組み立てた。
<Comparative Example 1>
[Production of cathode material]
The activated carbon that is the core of Example 1 was used as the positive electrode material as it was.
[Preparation of positive electrode body]
In the same manner as in Example 1, a positive electrode body was obtained.
[Preparation of negative electrode body]
The same one as in Example 1 was used.
[Assembly and performance of storage element]
A power storage element was assembled in the same manner as in Example 1.

実施例1と同様に評価した結果、1.5Cでの放電容量に対する350Cでの放電容量の比は、70.7%であった。   As a result of evaluation in the same manner as in Example 1, the ratio of the discharge capacity at 350 C to the discharge capacity at 1.5 C was 70.7%.

組立てた蓄電素子の耐久性試験を60℃下で行った。まず、4.2V印加の条件で行った。試験開始時(0hとする)と100h経過後における抵抗倍率を測定した。ここでいう抵抗倍率とは、(100h経過後の0.1Hzでの抵抗値)/(0hでの0.1Hzでの抵抗値)で表される数値とする。100h経過後の抵抗倍率は1.50であった。次に、4.4V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は2.50であった。更に、4.6V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は3.50であった。   The durability test of the assembled electricity storage device was performed at 60 ° C. First, it carried out on condition of 4.2V application. The resistance magnification was measured at the start of the test (0 h) and after 100 h had elapsed. Here, the resistance magnification is a numerical value represented by (resistance value at 0.1 Hz after 100 hours) / (resistance value at 0.1 Hz at 0 h). The resistance magnification after 100 hours was 1.50. Next, it carried out on the conditions of 4.4V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 2.50. Furthermore, it carried out on the conditions of 4.6V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 3.50.

<比較例2>
[正極材料の作製]
実施例4のコアである難黒鉛化性炭素材料をそのまま正極材料とした。
[正極電極体の作製]
実施例1と同様の作業にて、正極電極体を得た。
[負極電極体の作製]
実施例1と同様のものを用いた。
[蓄電素子の組立と性能]
実施例1と同様の作業にて、蓄電素子を組み立てた。
<Comparative example 2>
[Production of cathode material]
The non-graphitizable carbon material that is the core of Example 4 was used as the positive electrode material.
[Preparation of positive electrode body]
In the same manner as in Example 1, a positive electrode body was obtained.
[Preparation of negative electrode body]
The same one as in Example 1 was used.
[Assembly and performance of storage element]
A power storage element was assembled in the same manner as in Example 1.

実施例1と同様に評価した結果、1.5Cでの放電容量に対する350Cでの放電容量の比は、68.4%であった。   As a result of evaluation in the same manner as in Example 1, the ratio of the discharge capacity at 350 C to the discharge capacity at 1.5 C was 68.4%.

組立てた蓄電素子の耐久性試験を60℃下で行った。まず、4.2V印加の条件で行った。試験開始時(0hとする)と100h経過後とにおける抵抗倍率を測定した。ここでいう抵抗倍率とは、(100h経過後の0.1Hzでの抵抗値)/(0hでの0.1Hzでの抵抗値)で表される数値である。100h経過後の抵抗倍率は1.35であった。次に、4.4V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は2.01であった。更に、4.6V印加の条件で行った。上記と同様に評価したところ、抵抗倍率は3.05であった。   The durability test of the assembled electricity storage device was performed at 60 ° C. First, it carried out on condition of 4.2V application. The resistance magnification was measured at the start of the test (0 h) and after 100 h had elapsed. The resistance magnification here is a numerical value represented by (resistance value at 0.1 Hz after 100 hours) / (resistance value at 0.1 Hz at 0 h). The resistance magnification after 100 hours was 1.35. Next, it carried out on the conditions of 4.4V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 2.01. Furthermore, it carried out on the conditions of 4.6V application. When evaluated in the same manner as described above, the resistance magnification was 3.05.

Figure 0005654820
Figure 0005654820

以上より、本発明に係る蓄電素子は、出力特性に優れ耐電圧が高いことが分かる。   From the above, it can be seen that the power storage device according to the present invention has excellent output characteristics and high withstand voltage.

本発明の非水系リチウム型蓄電素子用正極材料、及び蓄電素子は、例えば、自動車において、内燃機関又は燃料電池、モーター、及び蓄電素子を組み合わせたハイブリット駆動システムの分野、更には瞬間電力ピークのアシスト用途等で好適に利用できる。   The positive electrode material for non-aqueous lithium storage element and the storage element of the present invention are, for example, in the field of a hybrid drive system that combines an internal combustion engine or a fuel cell, a motor, and a storage element in an automobile, and further assists in instantaneous power peak. It can be suitably used for purposes.

Claims (8)

正極活物質を含む正極、負極活物質を含む負極、及び有機溶媒とリチウム塩とからなる非水系電解液を有する非水系リチウム型蓄電素子であって、
該正極活物質が、コアと該コアの表面を被覆するシェルとを有する複合材料であり、
該コアを構成するコア材料が炭素質材料であり、
該シェルを構成するシェル材料が下記(1)の要件、
(1)エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを4:1の質量比で混合してなる溶媒にLiPF6を1M/Lの濃度で溶解させてなる非水系電解液、該シェル材料からなる作用極、並びにリチウム金属からなる対極及び参照極、を有する三極セルにおいて、該作用極における該溶媒の酸化分解電位が、25℃において4.2V(vsLi/Li+)以上であること、
を満たし、
該負極活物質が、活性炭の表面に炭素質材料を被着させてなる複合多孔性材料であり、該複合多孔性材料が、
BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をVm1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をVm2(cc/g)としたとき、0.010≦Vm1≦0.250、0.001≦Vm2≦0.200、及び1.5≦Vm1/Vm2≦20.0を満たす、非水系リチウム型蓄電素子。
A non-aqueous lithium storage element having a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte solution comprising an organic solvent and a lithium salt,
The positive electrode active material is a composite material having a core and a shell covering the surface of the core;
The core material constituting the core is a carbonaceous material,
The shell material constituting the shell is a requirement of the following (1):
(1) A non-aqueous electrolyte obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 M / L in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate at a mass ratio of 4: 1, a working electrode comprising the shell material, And a triode cell having a counter electrode and a reference electrode made of lithium metal, the oxidative decomposition potential of the solvent at the working electrode is 4.2 V (vsLi / Li + ) or more at 25 ° C.
Meet the,
The negative electrode active material is a composite porous material formed by depositing a carbonaceous material on the surface of activated carbon, and the composite porous material comprises:
The amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is Vm1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is Vm2 (cc / g ) Satisfying 0.010 ≦ Vm1 ≦ 0.250, 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.200, and 1.5 ≦ Vm1 / Vm2 ≦ 20.0.
前記正極活物質の前記炭素質材料が、活性炭である、請求項1に記載の非水系リチウム型蓄電素Wherein the carbonaceous material of the positive electrode active material is activated carbon, non-aqueous lithium electric storage element according to claim 1. 前記シェル材料が、アルミニウム及びリチウムの少なくとも一方を含む化合物からなる、請求項1又は2に記載の非水系リチウム型蓄電素The shell material is a compound containing at least one of aluminum and lithium, nonaqueous lithium-type electric storage element according to claim 1 or 2. 前記シェル材料が、酸化物、炭酸化物及び炭化物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物からなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素The shell material is an oxide composed of at least one compound selected from the group consisting of carbonates and carbides, nonaqueous lithium-type electric storage element according to any one of claims 1 to 3. 前記シェルの平均厚みが、0.05nm以上3nm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素The average thickness of the shell is 3nm or less than 0.05 nm, a non-aqueous lithium electric storage element according to any one of claims 1 to 4. 前記正極活物質の前記炭素質材料が活性炭であり、該活性炭が、
BJH法により算出した直径20Å以上500Å以下の細孔に由来するメソ孔量をV1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)としたとき、0.3<V1≦0.8、及び0.5≦V2≦1.0を満たし、
BET法により測定される比表面積1500m2/g以上3000m2/g以下を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素
The carbonaceous material of the positive electrode active material is activated carbon, and the activated carbon is
The amount of mesopores derived from pores with a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is V1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores with a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is V2 (cc / g ) Satisfies 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0,
Having the following measured by a specific surface area of 1500 m 2 / g or more 3000 m 2 / g by BET method, the non-aqueous lithium electric storage element according to any one of claims 1 to 5.
前記有機溶媒が、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートからなる群から選ばれる1種以上の環状カーボネートと、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群から選ばれる1種以上の非環状カーボネートとを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。 The organic solvent includes one or more cyclic carbonates selected from the group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate, and one or more acyclic carbonates selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate. The non-aqueous lithium storage element according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1〜のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を製造する方法であって、
前記シェル材料又はその前駆体を溶媒に分散又は溶解させてなる媒体中に前記コアを分散させてコア分散体を得る工程、
前記コア分散体から前記溶媒の一部又は全部を除去して被覆コアを得る工程、及び
前記被覆コアを焼成する工程、
を含む方法によって前記正極活物質を製造することを含む、非水系リチウム型蓄電素子の製造方法。
A method of manufacturing a nonaqueous lithium-type electric storage element according to any one of claims 1 to 7
A step of obtaining a core dispersion by dispersing the core in a medium obtained by dispersing or dissolving the shell material or a precursor thereof in a solvent;
Removing part or all of the solvent from the core dispersion to obtain a coated core; and firing the coated core;
The positive active material includes producing, manufacturing method of a non-aqueous lithium electric storage element by a process comprising the.
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