JP5857839B2 - Electric storage element, method for manufacturing electric storage element, and non-aqueous electrolyte - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオンを吸蔵及び放出する正極及び負極と非水電解液とを有する蓄電素子、蓄電素子の製造方法及び非水電解液に関する。   The present invention relates to a storage element having a positive electrode and a negative electrode that occlude and release lithium ions and a non-aqueous electrolyte, a method for manufacturing the storage element, and a non-aqueous electrolyte.

世界的な環境問題への取り組みとして、ガソリン自動車から電気自動車への転換が重要になってきている。このため、非水電解質二次電池などの蓄電素子を電気自動車の電源として使用することが検討されている。ここで、蓄電素子を効率良く使用するには、高温保存特性などの電池性能を向上させることが重要である。   The shift from gasoline cars to electric cars has become important as a global environmental problem. For this reason, use of electrical storage elements such as nonaqueous electrolyte secondary batteries as a power source for electric vehicles has been studied. Here, in order to use the power storage element efficiently, it is important to improve battery performance such as high-temperature storage characteristics.

このため、従来、イオン性金属錯体を添加した非水電解液を使用する蓄電素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この蓄電素子では、特許文献1に開示された一般式で示されるイオン性金属錯体を添加して調製した非水電解液を使用することで、高温保存特性などの電池性能を向上させることができる。   For this reason, the electrical storage element which uses the nonaqueous electrolyte solution which added the ionic metal complex conventionally is proposed (for example, refer patent document 1). In this electricity storage device, battery performance such as high-temperature storage characteristics can be improved by using a non-aqueous electrolyte prepared by adding an ionic metal complex represented by the general formula disclosed in Patent Document 1. .

特開2005−285491号公報JP 2005-285491 A

ここで、負極に粒子径が小さい負極活物質を用いた場合、蓄電素子の高出力化を図ることができる。しかし、粒子径が小さい負極活物質を用いた場合には、負極活物質と非水電解液との接触面積が大きくなるため、非水電解液の還元分解などの副反応によって、負極活物質が劣化する。このため、粒子径が小さい負極活物質においては、活物質そのものの劣化と当該副反応による劣化とが同時に進行することになる。そして、当該負極活物質の劣化が進行すれば、電池性能を低下させる。   Here, when a negative electrode active material having a small particle diameter is used for the negative electrode, the output of the power storage device can be increased. However, when a negative electrode active material having a small particle size is used, the contact area between the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte is increased, so that the negative electrode active material is reduced by side reactions such as reductive decomposition of the non-aqueous electrolyte. to degrade. For this reason, in the negative electrode active material having a small particle diameter, the deterioration of the active material itself and the deterioration due to the side reaction proceed simultaneously. And if degradation of the said negative electrode active material advances, battery performance will be reduced.

このため、上述した従来の蓄電素子におけるイオン性金属錯体を添加した非水電解液を用いることで電池性能を向上させることが考えられるが、当該イオン性金属錯体は、多くの種類の化合物を一般化した一般式で示されている。このため、従来の蓄電素子では、当該一般式が示すいずれの化合物を使用するのが電池性能を効果的に向上させることができるのかが明確ではなく、使用する化合物の量についても明確ではない。また、当該電池性能の向上に効果的な負極活物質の種類や粒子径も明確ではない。   For this reason, it is conceivable to improve battery performance by using a non-aqueous electrolyte solution to which an ionic metal complex in the above-described conventional power storage element is added. However, the ionic metal complex generally includes many types of compounds. The general formula is shown. For this reason, in the conventional power storage element, it is not clear which compound represented by the general formula can effectively improve battery performance, and the amount of the compound used is not clear. Also, the type and particle size of the negative electrode active material effective for improving the battery performance are not clear.

このように、粒子径が小さい負極活物質を用いれば蓄電素子の高出力化を図ることができるが、非水電解液の副反応による負極活物質の劣化で、電池性能が低下する。そして、従来の蓄電素子では、この場合に、電池性能を向上させるために使用する化合物の種類や量、当該電池性能の向上に効果的な負極活物質の種類や粒子径が明確ではない。このため、従来の非水電解液を使用する蓄電素子では、高出力化を図るとともに、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができないという問題がある。   As described above, when a negative electrode active material having a small particle diameter is used, the output of the power storage device can be increased. However, the battery performance is deteriorated due to the deterioration of the negative electrode active material due to the side reaction of the nonaqueous electrolytic solution. And in the conventional electrical storage element, in this case, the type and amount of the compound used for improving the battery performance and the type and particle size of the negative electrode active material effective for improving the battery performance are not clear. For this reason, in the electrical storage element which uses the conventional nonaqueous electrolyte, while aiming at high output, there exists a problem that performance, such as a high temperature storage characteristic, cannot be improved effectively.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、高出力化を図るとともに、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができる蓄電素子、蓄電素子の製造方法及び非水電解液を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and can achieve high output and can effectively improve performance such as high-temperature storage characteristics, a method for manufacturing the power storage element, and non-water An object is to provide an electrolytic solution.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、リチウムイオンを吸蔵及び放出する物質を含む正極及び負極と、非水電解液とを有する蓄電素子であって、前記非水電解液は、下記の化学式(1)で表される第1の添加剤であるリチウムジフルオロビスオキサレートホスフェートと、下記の化学式(2)で表される第2の添加剤であるリチウムテトラフルオロオキサレートホスフェートとを含み、前記第1の添加剤の添加量は、前記非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、かつ、前記第2の添加剤の添加量は、前記第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下であり、前記負極は、負極活物質として、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含む。   In order to achieve the above object, a power storage device according to one embodiment of the present invention is a power storage device including a positive electrode and a negative electrode including a substance that absorbs and releases lithium ions, and a nonaqueous electrolytic solution, The electrolyte includes lithium difluorobisoxalate phosphate, which is a first additive represented by the following chemical formula (1), and lithium tetrafluorooxalate, which is a second additive represented by the following chemical formula (2). And the amount of the first additive added is 0.3% by weight or more and 1.0% by weight or less of the total weight of the non-aqueous electrolyte, and the second additive The addition amount is 0.05 to 0.3 times the addition amount of the first additive, and the negative electrode comprises non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less as a negative electrode active material. Including.

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これによれば、蓄電素子の非水電解液は、化学式(1)で表される第1の添加剤と、化学式(2)で表される第2の添加剤とを含み、第1の添加剤の添加量は、非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、かつ、第2の添加剤の添加量は、第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下である。また、当該蓄電素子の負極は、負極活物質として、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含んでいる。   According to this, the non-aqueous electrolyte of the electricity storage device includes the first additive represented by the chemical formula (1) and the second additive represented by the chemical formula (2), and the first addition The addition amount of the additive is 0.3% by weight or more and 1.0% by weight or less of the total weight of the non-aqueous electrolyte, and the addition amount of the second additive is the addition amount of the first additive. It is 0.05 times or more and 0.3 times or less. Moreover, the negative electrode of the said electrical storage element contains the non-graphitizable carbon whose average particle diameter D50 is 6 micrometers or less as a negative electrode active material.

ここで、蓄電素子の高出力化のために粒子径が小さい負極活物質を用いた場合には、負極活物質と非水電解液との接触面積が大きくなるため、非水電解液の還元分解などの副反応によって、負極活物質が劣化する。つまり、粒子径が小さい負極活物質においては、活物質そのものの劣化と当該副反応による劣化とが同時に進行する。   Here, when a negative electrode active material having a small particle size is used for increasing the output of the electricity storage device, the contact area between the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte increases, so the reductive decomposition of the non-aqueous electrolyte The negative electrode active material deteriorates due to side reactions such as these. That is, in the negative electrode active material having a small particle size, the deterioration of the active material itself and the deterioration due to the side reaction proceed simultaneously.

そこで、本願発明者らは、鋭意研究と検討の結果、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含んだ負極活物質において、上記の第1の添加剤と第2の添加剤とを、上記の所定の量、非水電解液に添加することで、非水電解液の副反応を顕著に抑制することができることを見出した。このように、本願発明者らは、当該蓄電素子において、負極活物質の当該副反応による劣化を大きく抑制することで、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができることを見出した。このため、当該蓄電素子は、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含んだ負極活物質を負極に有し、上記の第1の添加剤と第2の添加剤とを、上記の所定の量、非水電解液に添加することで、高出力化を図るとともに、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができる。   Therefore, as a result of intensive studies and examinations, the inventors of the present application, in a negative electrode active material containing non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less, include the first additive and the second additive. It was found that the side reaction of the non-aqueous electrolyte can be remarkably suppressed by adding the above-mentioned predetermined amount to the non-aqueous electrolyte. Thus, the inventors of the present application have found that, in the power storage element, performance such as high-temperature storage characteristics can be effectively improved by largely suppressing deterioration due to the side reaction of the negative electrode active material. For this reason, the electric storage element has a negative electrode active material containing non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less in the negative electrode, and the first additive and the second additive described above, By adding the predetermined amount to the non-aqueous electrolyte, it is possible to achieve high output and to effectively improve performance such as high-temperature storage characteristics.

また、好ましくは、前記難黒鉛化性炭素の平均粒子径D50は、2μm以上である。   Preferably, the non-graphitizable carbon has an average particle diameter D50 of 2 μm or more.

これによれば、平均粒子径D50が2μm以上の難黒鉛化性炭素を用いる。つまり、平均粒子径D50が2μmよりも小さい難黒鉛化性炭素は、粒子径が小さ過ぎるため取り扱いが困難であり、製造コストも高くなる。また、当該難黒鉛化性炭素を負極に塗布する際に、安定して塗布できないなどの生産性の問題も生じる。このため、平均粒子径D50が2μm以上の難黒鉛化性炭素を用いることで、生産性向上やコスト低減を図ることができる。   According to this, non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 2 μm or more is used. That is, non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 smaller than 2 μm is difficult to handle because the particle diameter is too small, and the production cost is increased. In addition, when the non-graphitizable carbon is applied to the negative electrode, productivity problems such as inability to apply stably occur. For this reason, productivity improvement and cost reduction can be aimed at by using the non-graphitizable carbon whose average particle diameter D50 is 2 micrometers or more.

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、リチウムイオンを吸蔵及び放出する物質を含む正極及び負極と、非水電解液とを有する蓄電素子の製造方法であって、下記の化学式(3)で表される第1の添加剤であるリチウムジフルオロビスオキサレートホスフェートと下記の化学式(4)で表される第2の添加剤であるリチウムテトラフルオロオキサレートホスフェートとが添加された非水電解液を前記蓄電素子に注入する電解液注入工程と、前記電解液注入工程において非水電解液が注入された前記蓄電素子に対して、封止前に1回以上の予備充電を行う予備充電工程とを含み、前記電解液注入工程では、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を負極活物質として含む前記負極を有する前記蓄電素子に、前記非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下の前記第1の添加剤と、前記第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下の前記第2の添加剤とが添加された非水電解液を注入する。   In order to achieve the above object, a method for manufacturing a power storage device according to one embodiment of the present invention is a method for manufacturing a power storage device including a positive electrode and a negative electrode containing a substance that absorbs and releases lithium ions, and a nonaqueous electrolytic solution. A lithium difluorobisoxalate phosphate as a first additive represented by the following chemical formula (3) and a lithium tetrafluorooxa compound as a second additive represented by the following chemical formula (4) An electrolyte solution injection step of injecting a non-aqueous electrolyte to which the rate phosphate is added into the electricity storage device, and the electricity storage device into which the non-aqueous electrolyte solution is injected in the electrolyte solution injection step are A precharging step of performing precharging more than once, and in the electrolyte injection step, the negative electrode containing the non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less as a negative electrode active material In the electric element, the amount of the first additive that is 0.3% by weight or more and 1.0% by weight or less of the total weight of the non-aqueous electrolyte and the amount of the first additive added is 0.05 times or more and 0. Inject a non-aqueous electrolyte solution to which the second additive of 3 times or less is added.

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これによれば、蓄電素子の製造方法では、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含む蓄電素子に、所定量の第1の添加剤及び第2の添加剤が添加された非水電解液を注入し、封止前に1回以上の予備充電を行う。ここで、本願発明者らは、当該蓄電素子に当該非水電解液を注入した状態で、非水電解液の注入孔を封止する前に1回以上の予備充電を行うことにより、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができることを見出した。このため、当該蓄電素子の製造方法によれば、封止前に1回以上の予備充電を行うことで、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができる蓄電素子を製造することができる。   According to this, in the method for manufacturing a power storage device, a predetermined amount of the first additive and the second additive are added to the power storage device including non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less. Inject a water electrolyte and perform one or more pre-charges before sealing. Here, the inventors of the present invention perform high-temperature storage by performing one or more pre-charges before sealing the non-aqueous electrolyte injection hole in a state where the non-aqueous electrolyte is injected into the electric storage element. It has been found that performance such as characteristics can be effectively improved. For this reason, according to the manufacturing method of the said electrical storage element, it can manufacture the electrical storage element which can improve performances, such as a high-temperature storage characteristic, effectively by performing one or more preliminary charges before sealing. it can.

なお、本発明は、このような蓄電素子または蓄電素子の製造方法として実現することができるだけでなく、当該第1の添加剤及び第2の添加剤が添加され、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を負極活物質として含む負極を有する蓄電素子に使用される非水電解液としても実現することができる。   In addition, the present invention can be realized not only as such a power storage element or a method for manufacturing the power storage element, but also by adding the first additive and the second additive and having an average particle diameter D50 of 6 μm or less. It can also be realized as a non-aqueous electrolyte used in a power storage element having a negative electrode containing non-graphitizable carbon as a negative electrode active material.

本発明に係る蓄電素子によれば、高出力化を図るとともに、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができる。   According to the electricity storage device of the present invention, it is possible to achieve high output and to effectively improve performance such as high-temperature storage characteristics.

本発明の実施の形態に係る蓄電素子の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the electrical storage element which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る蓄電素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the electrical storage element which concerns on embodiment of this invention. 第1の添加剤を0.2重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図である。The figure which shows the capacity | capacitance retention of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 0.2 weight% of 1st additives are added. is there. 第1の添加剤を0.3重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図である。The figure which shows the capacity | capacitance retention of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 0.3 weight% of 1st additives are added. is there. 第1の添加剤を0.5重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図である。The figure which shows the capacity | capacitance retention of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 0.5 weight% of 1st additives are added. is there. 第1の添加剤を1.0重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図である。The figure which shows the capacity | capacitance retention of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 1.0 weight% of a 1st additive is added. is there. 第1の添加剤を1.2重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図である。The figure which shows the capacity | capacitance retention of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 1.2 weight% of 1st additives are added. is there. 第1の添加剤を0.2重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図である。The figure which shows the direct current | flow resistance increase rate of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 0.2 weight% of 1st additives are added. It is. 第1の添加剤を0.3重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図である。The figure which shows the direct current | flow resistance increase rate of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 0.3 weight% of 1st additives are added. It is. 第1の添加剤を0.5重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図である。The figure which shows the direct current | flow resistance increase rate of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 0.5 weight% of 1st additives are added. It is. 第1の添加剤を1.0重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図である。The figure which shows the direct current | flow resistance increase rate of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 1.0 weight% of 1st additive is added. It is. 第1の添加剤を1.2重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図である。The figure which shows the direct current | flow resistance increase rate of an electrical storage element when the addition amount of a 2nd additive, the kind of negative electrode active material, and a particle diameter are changed when 1.2 weight% of 1st additives are added. It is.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子及びその製造方法について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。   Hereinafter, a power storage device and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connecting forms of the constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements that constitute a more preferable embodiment.

まず、本発明の実施の形態に係る蓄電素子の構成について説明する。   First, the structure of the electrical storage element which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.

図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子1の外観斜視図である。なお、同図は、容器内部を透視した図となっている。   FIG. 1 is an external perspective view of a power storage device 1 according to an embodiment of the present invention. In addition, the figure is a figure which saw through the container inside.

蓄電素子1は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。なお、蓄電素子1は、キャパシタであってもよい。同図に示すように、蓄電素子1は、電極体2と、容器3と、正極端子4と、負極端子5と、非水電解液6とを有している。   The storage element 1 is a secondary battery that can charge and discharge electricity, and more specifically, is a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. Note that the power storage element 1 may be a capacitor. As shown in the figure, the electricity storage device 1 includes an electrode body 2, a container 3, a positive electrode terminal 4, a negative electrode terminal 5, and a nonaqueous electrolytic solution 6.

電極体2は、詳細な図示は省略するが、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。つまり、電極体2は、リチウムイオンを吸蔵及び放出する物質を含む正極板と負極板とがセパレータを介して渦巻状に捲回された電極群であり、容器3内に収納されている。   Although detailed illustration is omitted, the electrode body 2 includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and is a member that can store electricity. That is, the electrode body 2 is an electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate containing a substance that occludes and releases lithium ions are wound in a spiral shape via a separator, and is housed in the container 3.

セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートであり、セパレータには、有機溶媒と電解質塩とを含む非水電解液6が含浸されている。正極板及び負極板は、例えば、金属製の集電体の表面に、活物質、結着剤、導電助剤などの粉末と有機溶剤とを混合した合剤ペーストを塗布し、乾燥し、ロールプレスなどでプレスして、合剤層の厚みを調整することにより形成される。   The separator is a microporous sheet made of a resin, and the separator is impregnated with a nonaqueous electrolytic solution 6 containing an organic solvent and an electrolyte salt. For example, the positive electrode plate and the negative electrode plate are coated on a surface of a metal current collector with a mixture paste in which an active material, a binder, a conductive additive or the like and an organic solvent are mixed, dried, and rolled. It is formed by adjusting the thickness of the mixture layer by pressing with a press or the like.

なお、図1では、電極群の形状としては長円形状を示したが、円形状でもよい。また、電極群の形状は捲回型に限らず、平板状極板を積層した形状でもよい。   In FIG. 1, an ellipse is shown as the shape of the electrode group, but it may be a circle. The shape of the electrode group is not limited to a wound type, and may be a shape in which flat plate plates are laminated.

ここで、本発明に係る蓄電素子1に用いられる正極板、負極板及びセパレータなどは、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、通常用いられているものが使用できる。   Here, the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator and the like used in the electricity storage device 1 according to the present invention are not particularly different from those conventionally used, and those normally used can be used.

蓄電素子1に用いる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、LiMO(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(LiCoO、LiNiO、LiMn、LiMnO、LiNiCo(1−y)、LiNiMnCo(1−y−z)、LiNiMn(2−y)など)、あるいは、LiMe(XO(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO、Li(PO、LiMnSiO、LiCoPOFなど)から選択することができる。また、これらの化合物中の元素又はポリアニオンは一部他の元素又はアニオン種で置換されていてもよく、表面にZrO、WO、MgO、Alなどの金属酸化物や炭素を被覆されていてもよい。さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの化合物は単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 As a positive electrode active material used for the electrical storage element 1, a known material can be appropriately used as long as it is a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. For example, a composite oxide represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal) (Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x MnO 3 , Li x Ni y Co (1-y) O 2, Li x Ni y Mn z Co , etc. (1-y-z) O 2, Li x Ni y Mn (2-y) O 4), or, Li w Me x (XO y ) z (Me represents at least one kind of transition metal, and X represents, for example, P, Si, B, V) polyanion compounds (LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO) 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, etc.). The elements or polyanions in these compounds may be partially substituted with other elements or anion species, and the surface is coated with a metal oxide such as ZrO 2 , WO 2 , MgO, Al 2 O 3 or carbon. May be. Furthermore, conductive polymer compounds such as disulfide, polypyrrole, polyaniline, polyparastyrene, polyacetylene, and polyacene materials, pseudographite-structured carbonaceous materials, and the like are included, but the invention is not limited thereto. Moreover, these compounds may be used independently and may mix and use 2 or more types.

また、蓄電素子1に用いる負極活物質としては、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)が用いられる。ここで、平均粒子径D50(50%粒子径またはメディアン径とも呼ばれる)とは、粒子径の分布において、累積値が50%の場合の粒子径であり、より具体的には、粉体をある粒子径から2つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量となる場合の径である。   Further, as the negative electrode active material used for the electricity storage device 1, non-graphitizable carbon (hard carbon) having an average particle diameter D50 of 6 μm or less is used. Here, the average particle diameter D50 (also referred to as 50% particle diameter or median diameter) is the particle diameter when the cumulative value is 50% in the particle diameter distribution, and more specifically, there is powder. When the particle size is divided into two, it is the diameter when the large side and the small side are equivalent.

なお、平均粒子径D50が2μmよりも小さい難黒鉛化性炭素は、粒子径が小さ過ぎるため取り扱いが困難であり、製造コストも高くなる。また、当該難黒鉛化性炭素を負極に塗布する際に、安定して塗布できないなどの生産性の問題も生じる。このため、当該難黒鉛化性炭素の平均粒子径D50は、2μm以上であるのが好ましい。   In addition, non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 smaller than 2 μm is difficult to handle because the particle diameter is too small, and the production cost increases. In addition, when the non-graphitizable carbon is applied to the negative electrode, productivity problems such as inability to apply stably occur. For this reason, the average particle diameter D50 of the non-graphitizable carbon is preferably 2 μm or more.

上記正極活物質及び負極活物質を、それぞれバインダーや導電助剤などと混合し、上記集電体の表面に塗布してプレス及び乾燥することで、正極と負極とが形成される。   The positive electrode active material and the negative electrode active material are mixed with a binder, a conductive auxiliary agent, and the like, respectively, applied to the surface of the current collector, pressed and dried, thereby forming a positive electrode and a negative electrode.

上記集電体としては、銅、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al−Cd合金などを用いることができる。さらに、これらの材質からなる集電体表面を、接着性、導電性、耐還元性の目的で、多糖類高分子ポリマーであるキトサン、キチンなどを架橋剤で架橋したもの、カーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理してもよい。   As the current collector, copper, nickel, iron, stainless steel, titanium, aluminum, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, Al—Cd alloy, or the like can be used. Furthermore, the surface of the current collector made of these materials is obtained by crosslinking polysaccharide polymer polymers such as chitosan and chitin with a crosslinking agent for the purpose of adhesion, conductivity and reduction resistance, carbon, nickel, titanium It may be treated with silver or silver.

上記正極活物質及び負極活物質と混合する導電材としては、カーボン粉末やカーボンファイバーなどの導電性粉末材料が好ましく用いられる。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、グラファイト粉末などが好ましい。導電材は、一種のみを単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。正極合材及び負極合材に含まれる導電材の量は、正極活物質及び負極活物質の種類や量に応じて適宜選択すればよい。   As the conductive material mixed with the positive electrode active material and the negative electrode active material, conductive powder materials such as carbon powder and carbon fiber are preferably used. As the carbon powder, various carbon blacks such as acetylene black, furnace black, ketjen black, and graphite powder are preferable. A conductive material can be used alone or in combination of two or more. What is necessary is just to select suitably the quantity of the electrically conductive material contained in a positive electrode compound material and a negative electrode compound material according to the kind and quantity of a positive electrode active material and a negative electrode active material.

また、導電材を使用する代わりに、あるいは導電材の使用と併せて、上記正極活物質の粒子表面に導電性を高める処理を施したものを用いてもよい。   Moreover, you may use what performed the process which raises the electroconductivity to the particle | grain surface of the said positive electrode active material instead of using a electrically conductive material or together with the use of a electrically conductive material.

上記結着剤としては、特に制限されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリビニルピロリドン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。これらは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   The binder is not particularly limited, and examples thereof include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, and polyacrylic. Acid methyl ester, polyacrylic acid ethyl ester, polyacrylic acid hexyl ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid methyl ester, polymethacrylic acid ethyl ester, polymethacrylic acid hexyl ester, polyvinylpyrrolidone, hexafluoropolypropylene, styrene butadiene rubber, carboxy Examples include methyl cellulose. These may be used alone or in combination of two or more.

また、蓄電素子1に用いるセパレータとしては、有機溶剤に不溶な織布、不織布、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂からなる合成樹脂微多孔膜が用いられ、材料、重量平均分子量や空孔率の異なる複数の微多孔膜が積層してなるものや、これらの微多孔膜に各種の可塑剤、酸化防止剤、難燃剤などの添加剤を適量含有しているものや片面及び両面にシリカなどの無機酸化物を塗布したものであってもよい。特に、合成樹脂微多孔膜を好適に用いることができる。中でもポリエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、アラミドやポリイミドと複合化させたポリエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、または、これらを複合した微多孔膜などのポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗などの面で好適に用いられる。   Moreover, as the separator used for the electricity storage element 1, a synthetic resin microporous film made of a polyolefin resin such as a woven fabric, a nonwoven fabric, or polyethylene that is insoluble in an organic solvent is used, and a plurality of materials, weight average molecular weights and porosity are different. Those obtained by laminating microporous membranes, those containing appropriate amounts of various plasticizers, antioxidants, flame retardants, etc. in these microporous membranes, and inorganic oxides such as silica on one and both sides May be applied. In particular, a synthetic resin microporous film can be suitably used. Among them, polyolefin-based microporous membranes such as polyethylene and polypropylene microporous membranes, polyethylene and polypropylene microporous membranes combined with aramid and polyimide, or microporous membranes that combine these, have thickness, membrane strength, membrane It is preferably used in terms of resistance.

さらに、高分子固体電解質などの固体電解質を用いることで、セパレータを兼ねさせることもできる。さらに、合成樹脂微多孔膜と高分子固体電解質などを組み合わせて使用してもよい。この場合、高分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜を用い、高分子固体電解質にさらに電解液を含有させることで良い。ただしこの場合、電池出力が低下する原因となるので、高分子固体電解質を最小限の量にとどめるほうが好ましい。   Furthermore, a separator can also be used by using a solid electrolyte such as a polymer solid electrolyte. Further, a synthetic resin microporous membrane and a polymer solid electrolyte may be used in combination. In this case, a porous polymer solid electrolyte membrane may be used as the polymer solid electrolyte, and the polymer solid electrolyte may further contain an electrolytic solution. However, in this case, since the battery output is reduced, it is preferable to keep the polymer solid electrolyte in a minimum amount.

正極端子4は、容器3の上部に配設され、正極リードを介して正極板と接続されている。   The positive electrode terminal 4 is disposed on the upper portion of the container 3 and is connected to the positive electrode plate via a positive electrode lead.

負極端子5は、容器3の上部に配設され、負極リードを介して負極板と接続されている。   The negative electrode terminal 5 is disposed on the upper portion of the container 3 and is connected to the negative electrode plate via a negative electrode lead.

また、容器3の上部には、電解液注入孔31が配設されている。   In addition, an electrolyte injection hole 31 is disposed in the upper part of the container 3.

なお、正極端子4、負極端子5、容器3、及び、正極端子4及び負極端子5と電極体2とを繋ぐ集電体などについても、従来用いられてきたものをそのまま用いることができる。   For the positive electrode terminal 4, the negative electrode terminal 5, the container 3, and the current collector that connects the positive electrode terminal 4 and the negative electrode terminal 5 and the electrode body 2, those conventionally used can be used as they are.

非水電解液6としては、電解質二次電池としての性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。非水電解液6の有機溶媒には、特に制限はなく、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、ジオキソラン、フルオロエチルメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールジプロピオネート、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチルイソプロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、アセトニトリル、フルオロアセトニトリル、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、ジエトキシテトラフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼンなどのアルコキシ及びハロゲン置換環状ホスファゼン類または鎖状ホスファゼン類、リン酸トリエチル、リン酸トリメチル、リン酸トリオクチルなどのリン酸エステル類、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリブチルなどのホウ酸エステル類、N−メチルオキサゾリジノン、N−エチルオキサゾリジノンなどの非水溶媒が挙げられる。また、固体電解質を用いる場合は、高分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜を用い、高分子固体電解質にさらに電解液を含有させることで良い。また、ゲル状の高分子固体電解質を用いる場合には、ゲルを構成する電解液と、細孔中などに含有されている電解液とは異なっていてもよい。ただし、HEV用途のように高い出力が要求される場合は、固体電解質や高分子固体電解質を用いるよりも電解質として非水電解液を単独で用いるほうがより好ましい。   As the non-aqueous electrolyte solution 6, there is no particular limitation on the type thereof as long as it does not impair the performance as the electrolyte secondary battery, and various types can be selected. There is no restriction | limiting in particular in the organic solvent of the non-aqueous electrolyte 6, For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, (gamma) -butyrolactone, (gamma) -valerolactone, a sulfolane, 1, 2- dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 2-methyl-1,3-dioxolane, dioxolane, fluoroethyl methyl ether, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, ethylene glycol dipropionate, propylene glycol Dipropionate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, dimethyl carbonate, diethyl Carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl isopropyl carbonate, diisopropyl carbonate, dibutyl carbonate, acetonitrile, fluoroacetonitrile, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, diethoxytetrafluorocyclo Alkoxy and halogen-substituted cyclic phosphazenes such as triphosphazene and phenoxypentafluorocyclotriphosphazene or chain phosphazenes, phosphate esters such as triethyl phosphate, trimethyl phosphate and trioctyl phosphate, triethyl borate, tributyl borate, etc. Borate esters, N-methyloxazolidinone, N-ethyl Nonaqueous solvents such as Kisazorijinon the like. When a solid electrolyte is used, a porous polymer solid electrolyte membrane may be used as the polymer solid electrolyte, and an electrolyte solution may be further contained in the polymer solid electrolyte. Moreover, when using a gel-like polymer solid electrolyte, the electrolyte solution which comprises gel and the electrolyte solution contained in the pore etc. may differ. However, when high output is required as in HEV applications, it is more preferable to use a non-aqueous electrolyte alone as the electrolyte than to use a solid electrolyte or a polymer solid electrolyte.

また、非水電解液6の電解質塩としては、特に制限はなく、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiN(SO2CF3)(SO249)、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li210Cl10、NaClO4、NaI、NaSCN、NaBr、KClO4、KSCNなどのイオン性化合物及びそれらの2種類以上の混合物などが挙げられる。 As the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution 6 is not particularly limited, LiClO 4, LiBF 4, LiAsF 6, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 4 F 9), LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4, Li 2 B 10 Cl 10, NaClO 4, NaI, NaSCN, NaBr, KClO 4 , Ionic compounds such as KSCN, and mixtures of two or more thereof.

蓄電素子1においては、これらの有機溶媒と電解質塩とを組み合わせて、電解液として使用する。なお、これらの電解液の中では、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネートを混合して使用すると、リチウムイオンの伝導度が極大となるために好ましい。   In the electrical storage element 1, these organic solvents and electrolyte salt are combined and used as an electrolytic solution. In these electrolytic solutions, it is preferable to use a mixture of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate because the lithium ion conductivity is maximized.

ここで、非水電解液6には、電極での皮膜形成によるリチウムイオンの透過促進を目的として、第1の添加剤と第2の添加剤とが含まれている。   Here, the non-aqueous electrolyte 6 contains a first additive and a second additive for the purpose of promoting the permeation of lithium ions by forming a film on the electrode.

第1の添加剤は、下記の化学式(5)で表されるリチウムジフルオロビスオキサレートホスフェート(LiPF(Ox))である。 The first additive is lithium difluorobisoxalate phosphate (LiPF 2 (Ox) 2 ) represented by the following chemical formula (5).

Figure 0005857839
Figure 0005857839

また、第2の添加剤は、下記の化学式(6)で表されるリチウムテトラフルオロオキサレートホスフェート(LiPF(Ox))である。 The second additive is lithium tetrafluorooxalate phosphate (LiPF 4 (Ox)) represented by the following chemical formula (6).

Figure 0005857839
Figure 0005857839

ここで、第1の添加剤の添加量は、非水電解液6の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、かつ、第2の添加剤の添加量は、第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下である。   Here, the addition amount of the first additive is not less than 0.3% by weight and not more than 1.0% by weight of the total weight of the non-aqueous electrolyte 6, and the addition amount of the second additive is It is 0.05 times or more and 0.3 times or less of the addition amount of 1 additive.

さらに、非水電解液6には、第1の添加剤及び第2の添加剤の添加量が上述の関係を満たしていれば、第3の添加剤が添加されていてもよい。第3の添加剤としては、例えば、ジフルオロリン酸リチウム、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、プロピルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ジビニルエチレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネートなどのカーボネート類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル類、ジアリルスルフィド、アリルフェニルスルフィド、アリルビニルスルフィド、アリルエチルスルフィド、プロピルスルフィド、ジアリルジスルフィド、アリルエチルジスルフィド、アリルプロピルジスルフィド、アリルフェニルジスルフィドなどのスルフィド類、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブテンスルトンなどの環状スルホン酸エステル類、メチルジスルホン酸メチル、メチルジスルホン酸エチル、メチルジスルホン酸プロピル、エチルジスルホン酸エチル、エチルジスルホン酸プロピルなどの環状ジスルホン酸エステル類、ビス(ビニルスルホニル)メタン、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、メタンスルホン酸プロピル、エタンスルホン酸メチル、エタンスルホン酸エチル、エタンスルホン酸プロピル、ベンゼンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸エチル.ベンゼンスルホン酸プロピル、メタンスルホン酸フェニル、エタンスルホン酸フェニル、プロパンスルホン酸フェニル、ベンジルスルホン酸メチル、ベンジルスルホン酸エチル、ベンジルスルホン酸プロピル、メタンスルホン酸ベンジル、エタンスルホン酸ベンジル、プロパンスルホン酸ベンジルなどの鎖状スルホン酸エステル類、ジメチルサルファイト、ジエチルサルファイト、エチルメチルサルファイト、メチルプロピルサルファイト、エチルプロピルサルファイト、ジフェニルサルファイト、メチルフェニルサルファイト、エチルメチルサルファイト、ビニルエチレンサルファイト、ジビニルエチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、ビニルプロピレンサルファイト、ブチレンサルファイト、ビニルブチレンサルファイト、ビニレンサルファイト、フェニルエチレンサルファイトなどの亜硫酸エステル類、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、硫酸ジイソプロピル、硫酸ジブチル、エチレングリコール硫酸エステル、プロピレングリコール硫酸エステル、ブチレングリコール硫酸エステル、ペンテングリコール硫酸エステルなどの硫酸エステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、フルオロベンゼン、ビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、2−フルオロビフェニル、4−フルオロビフェニル、ジフェニルエーテル、tert−ブチルベンゼン、オルトターフェニル、メタターフェニル、ナフタレン、フルオロナフタレン、クメン、フルオロベンゼン、2,4−ジフルオロアニソールなどの芳香族化合物、パーフルオロオクタンなどのハロゲン置換アルカン、ホウ酸トリストリメチルシリル、硫酸ビストリメチルシリル、リン酸トリストリメチルシリルなどのシリルエステル類が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、非水電解液6に含有される添加剤の構造および含有量は、従来知られている各種分析方法により、調べることが可能である。例えば、GC−MS、GC−FID、1H−NMR、13C−NMR、19F−NMR、31P−NMRなどを用いることができる。 Further, the third additive may be added to the nonaqueous electrolytic solution 6 as long as the addition amounts of the first additive and the second additive satisfy the above-described relationship. Examples of the third additive include lithium difluorophosphate, vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, propyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, divinyl ethylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, diethyl vinylene carbonate, Carbonates such as fluoroethylene carbonate, vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate, diallyl sulfide, allyl phenyl sulfide, allyl vinyl sulfide, allyl ethyl sulfide, propyl sulfide, diallyl disulfide, allyl ethyl disulfide, allyl propyl disulfide, allyl Sulfides such as phenyl disulfide, 1,3-propa Cyclic sulfonic acid esters such as sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 1,4-butene sultone, methyl methyl disulfonate, ethyl methyl disulfonate, propyl methyl disulfonate, ethyl ethyl disulfonate, ethyl disulfone Cyclic disulfonic acid esters such as propyl acid, bis (vinylsulfonyl) methane, methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, propyl methanesulfonate, methyl ethanesulfonate, ethyl ethanesulfonate, propyl ethanesulfonate, benzenesulfonic acid Methyl, ethyl benzenesulfonate. Propyl benzene sulfonate, phenyl methane sulfonate, phenyl ethane sulfonate, phenyl propane sulfonate, methyl benzyl sulfonate, ethyl benzyl sulfonate, benzyl sulfonate, benzyl methane sulfonate, benzyl ethane sulfonate, benzyl propane sulfonate, etc. Chain sulfonic acid esters, dimethyl sulfite, diethyl sulfite, ethyl methyl sulfite, methyl propyl sulfite, ethyl propyl sulfite, diphenyl sulfite, methyl phenyl sulfite, ethyl methyl sulfite, vinyl ethylene sulfite, Divinylethylene sulfite, propylene sulfite, vinyl propylene sulfite, butylene sulfite, vinyl butylene sulfite, vinyl Sulfites such as rensulfite, phenylethylenesulfite, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, diisopropyl sulfate, dibutyl sulfate, ethylene glycol sulfate, propylene glycol sulfate, butylene glycol sulfate, sulfate esters such as pentene glycol sulfate, Benzene, toluene, xylene, fluorobenzene, biphenyl, cyclohexylbenzene, 2-fluorobiphenyl, 4-fluorobiphenyl, diphenyl ether, tert-butylbenzene, orthoterphenyl, metaterphenyl, naphthalene, fluoronaphthalene, cumene, fluorobenzene, 2 Aromatic compounds such as 1,4-difluoroanisole, halogen-substituted alkanes such as perfluorooctane, tris borate Trimethylsilyl, sulfuric bis trimethylsilyl, although silyl esters such as phosphoric acid tris trimethylsilyl and the like, but is not limited thereto. In addition, the structure and content of the additive contained in the non-aqueous electrolyte 6 can be examined by various known analysis methods. For example, GC-MS, GC-FID, 1 H-NMR, 13 C-NMR, 19 F-NMR, 31 P-NMR and the like can be used.

なお、第3の添加剤は、上記に例示される化合物を単独もしくは2種以上併用してもよい。   In addition, the 3rd additive may use the compound illustrated above individually or in combination of 2 or more types.

次に、蓄電素子1の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the electrical storage element 1 is demonstrated.

図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子1の製造方法の一例を示すフローチャートである。なお、同図に示されたフローチャートは、蓄電素子1の製造工程のうち、添加剤を添加する工程から電解液注入孔31を封止する工程までを説明するものである。以下では、添加剤を添加する工程より前の工程、及び、電解液注入孔31を封止する工程より後の工程は、特に従来用いられてきた工程と異なるところはなく通常用いられている工程と同様なので、その説明を省略する。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing power storage device 1 according to the embodiment of the present invention. Note that the flowchart shown in the figure explains the steps from the step of adding the additive to the step of sealing the electrolyte injection hole 31 in the manufacturing process of the electric storage element 1. In the following, the step before the step of adding the additive and the step after the step of sealing the electrolyte injection hole 31 are not particularly different from the conventionally used steps and are usually used steps. The description is omitted.

同図に示すように、まず、添加剤の添加工程として、非水電解液6に、上記の化学式(5)で表される第1の添加剤であるリチウムジフルオロビスオキサレートホスフェートと上記の化学式(6)で表される第2の添加剤であるリチウムテトラフルオロオキサレートホスフェートとを添加する(S102)。   As shown in the figure, first, as an additive addition step, the non-aqueous electrolyte 6 is mixed with lithium difluorobisoxalate phosphate as the first additive represented by the above chemical formula (5) and the above chemical formula. Lithium tetrafluorooxalate phosphate, which is the second additive represented by (6), is added (S102).

具体的には、非水電解液6の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下の第1の添加剤と、当該第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下の第2の添加剤とを添加する。なお、当該非水電解液6には、上記の第3の添加剤が添加されてもよい。   Specifically, the first additive is 0.3% by weight or more and 1.0% by weight or less of the total weight of the nonaqueous electrolytic solution 6, and the addition amount of the first additive is 0.05 times or more and 0. Add up to 3 times the second additive. Note that the third additive may be added to the nonaqueous electrolytic solution 6.

そして、電解液注入工程として、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を負極活物質として含む負極を有する蓄電素子1に、添加剤が添加された非水電解液6を、電解液注入孔31から注入する(S104)。なお、上述の通り、当該難黒鉛化性炭素の平均粒子径D50は、2μm以上であるのが好ましい。   Then, as the electrolytic solution injection step, the nonaqueous electrolytic solution 6 in which an additive is added to the electricity storage device 1 having a negative electrode containing non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less as a negative electrode active material is used as an electrolytic solution. It injects from the injection hole 31 (S104). As described above, the average particle diameter D50 of the non-graphitizable carbon is preferably 2 μm or more.

なお、蓄電素子1に非水電解液6を注入してから、当該非水電解液6に第1の添加剤及び第2の添加剤を添加してもよい。この場合、第1の添加剤と第2の添加剤とを添加する順序は限定されず、2つの添加剤を同時に添加してもよいし、いずれかの添加剤から順番に添加してもよい。   Note that the first additive and the second additive may be added to the nonaqueous electrolytic solution 6 after the nonaqueous electrolytic solution 6 is injected into the electric storage element 1. In this case, the order in which the first additive and the second additive are added is not limited, and two additives may be added simultaneously, or one of the additives may be added in order. .

次に、予備充電工程として、第1の添加剤及び第2の添加剤が添加された非水電解液6を有する蓄電素子1に対して、1回以上の予備充電を行う(S106)。   Next, as the preliminary charging step, one or more preliminary chargings are performed on the power storage element 1 having the non-aqueous electrolyte 6 to which the first additive and the second additive are added (S106).

このとき、電極体2内に浸透した非水電解液6に含まれる第1の添加剤及び第2の添加剤により、電極に皮膜が形成され、皮膜形成時に発生するガスは、未だ封止されていない電解液注入孔31を経由して、電池外部へ排出される。   At this time, a film is formed on the electrode by the first additive and the second additive contained in the non-aqueous electrolyte 6 that has penetrated into the electrode body 2, and the gas generated during the film formation is still sealed. It is discharged to the outside of the battery via the electrolyte injection hole 31 that is not.

最後に、電解液注入孔31を封止する(S108)。つまり、電解液注入孔31を閉止して、容器3を密閉状態にする。   Finally, the electrolyte injection hole 31 is sealed (S108). That is, the electrolyte solution injection hole 31 is closed and the container 3 is sealed.

以上のように、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を負極活物質に有する蓄電素子1の非水電解液6に、上記の第1の添加剤及び第2の添加剤を添加して予備充電を行うことにより、第1の添加剤と第2の添加剤との混合被膜の機能が向上し、高温での保存に伴う容量保持率の低下が抑制されるとともに、直流抵抗の増加も抑制される。   As described above, the first additive and the second additive are added to the nonaqueous electrolytic solution 6 of the electricity storage device 1 having non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less as the negative electrode active material. As a result of the preliminary charging, the function of the mixed film of the first additive and the second additive is improved, and the decrease in the capacity retention rate due to storage at high temperature is suppressed, and the direct current resistance is reduced. The increase is also suppressed.

以下、当該難黒鉛化性炭素を負極活物質に有する蓄電素子1の非水電解液6に、上記の第1の添加剤及び第2の添加剤を添加することによる効果について、詳細に説明する。   Hereinafter, the effect obtained by adding the first additive and the second additive to the nonaqueous electrolytic solution 6 of the electricity storage device 1 having the non-graphitizable carbon as a negative electrode active material will be described in detail. .

[実施例]
蓄電素子1及びその製造方法についての実施例について説明する。なお、以下の実施例1〜40は、いずれも、上述した実施の形態に係る蓄電素子1及びその製造方法に関するものである。また、以下で説明する実施例1〜40及び比較例1〜152では、非水電解液6に添加する添加剤の種類及び添加量と、負極活物質の種類及び粒子径以外は、全て同じ条件下で行ったものである。
[Example]
The Example about the electrical storage element 1 and its manufacturing method is demonstrated. In addition, all the following Examples 1-40 are related with the electrical storage element 1 which concerns on embodiment mentioned above, and its manufacturing method. In Examples 1 to 40 and Comparative Examples 1 to 152 described below, the same conditions except for the type and amount of additive added to the non-aqueous electrolyte 6 and the type and particle size of the negative electrode active material This is what I did below.

具体的には、以下のようにして、実施例1における蓄電素子の作製を行った。   Specifically, the electricity storage device in Example 1 was produced as follows.

(1)正極板の作製
結着剤であるポリフッ化ビニリデン5質量%と、導電剤であるアセチレンブラック5質量%と、正極活物質としてLiNi0.17Co0.66Mn0.17を90質量%とを混合したものに、N−メチル−2−ピロリドンを加えてペースト状に調製した後、これを、厚さが20μmのアルミニウム箔製の正極集電体の両面に塗布し、乾燥することによって正極板を作製し、正極リードを備え付けた。
(1) Production of positive electrode plate 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, 5% by mass of acetylene black as a conductive agent, and LiNi 0.17 Co 0.66 Mn 0.17 O 2 as a positive electrode active material. N-methyl-2-pyrrolidone was added to a mixture of 90% by mass to prepare a paste, and this was applied to both sides of a positive electrode current collector made of aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried. Thus, a positive electrode plate was produced and a positive electrode lead was provided.

(2)負極板の作製
負極活物質として島津製作所製レーザ回折式粒度分布測定装置SALD2200を用いてレーザ回折法により測定した平均粒子径D50が6μmの難黒鉛化性炭素を92質量%と、結着剤のポリフッ化ビニリデン8質量%とを、N−メチル−2−ピロリドンに加えてペースト状に調製した後、これを、厚さが10μmの銅箔製の負極集電体の両面に塗布し、乾燥することによって負極板を製作し、負極リードを備え付けた。
(2) Production of Negative Electrode Plate 92% by mass of non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm measured by a laser diffraction method using a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD2200 manufactured by Shimadzu Corporation as a negative electrode active material After adding 8% by mass of a polyvinylidene fluoride as an adhesive to N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a paste, this was applied to both sides of a negative electrode current collector made of copper foil having a thickness of 10 μm. The negative electrode plate was manufactured by drying and equipped with a negative electrode lead.

(3)電池の作製
セパレータとしては、ポリエチレン微多孔膜を用いた。また、非水電解質としては、以下の方法で調製した非水電解液を用いた。つまり、エチレンカーボネート(EC):ジメチルカーボネート(DMC):エチルメチルカーボネート(EMC)=3:3:4(体積比)の混合溶媒に、LiPFを調製後に1mol/Lとなるように溶解し、さらに、非水電解液の総質量に対して、化学式(5)で表わされる第1の添加剤を0.30重量%と、化学式(6)で表わされる第2の添加剤を0.02重量%とを添加して非水電解液を調製した。
(3) Fabrication of battery A polyethylene microporous membrane was used as the separator. Moreover, as the nonaqueous electrolyte, a nonaqueous electrolyte prepared by the following method was used. That is, in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC): dimethyl carbonate (DMC): ethyl methyl carbonate (EMC) = 3: 3: 4 (volume ratio), LiPF 6 was dissolved to 1 mol / L after preparation, Furthermore, 0.30% by weight of the first additive represented by the chemical formula (5) and 0.02% by weight of the second additive represented by the chemical formula (6) with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution. % Was added to prepare a non-aqueous electrolyte.

以上により、これらの材料を用いて、図2に示す順に従って、公称容量が450mAhの実施例1の蓄電素子を作製した。   As described above, a power storage element of Example 1 having a nominal capacity of 450 mAh was manufactured using these materials in the order shown in FIG.

また、以下のようにして、比較例1における蓄電素子の作製を行った。   Moreover, the electrical storage element in the comparative example 1 was produced as follows.

負極活物質として、上記の実施例1における難黒鉛化性炭素の代わりに、上記レーザ回折法により測定した平均粒子径D50が6μmの黒鉛(グラファイト)を用いた。また、上記の実施例1における非水電解液の代わりに、第1の添加剤及び第2の添加剤の添加量を0重量%(添加しない)とした非水電解液を用いた。そして、負極活物質と非水電解液以外は実施例1と同様にして、比較例1における蓄電素子を作製した。   As the negative electrode active material, graphite (graphite) having an average particle diameter D50 measured by the laser diffraction method of 6 μm was used instead of the non-graphitizable carbon in Example 1 above. Further, instead of the non-aqueous electrolyte in Example 1 described above, a non-aqueous electrolyte in which the addition amount of the first additive and the second additive was 0% by weight (not added) was used. And the electrical storage element in the comparative example 1 was produced like Example 1 except the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte.

また、実施例1及び比較例1と同様に、以下の表1に示すように、実施例2〜40、比較例2〜152における蓄電素子の作製を行った。以下の表1では、実施例1〜40及び比較例1〜152について、負極活物質の種類及び粒子径と、非水電解液に添加する第1の添加剤及び第2の添加剤の添加量とを示している。つまり、実施例2〜40及び比較例2〜152においては、実施例1または比較例1における負極活物質及び非水電解液に代えて、表1に示す種類及び粒子径の負極活物質を用いて、表1に示す添加量の第1の添加剤及び第2の添加剤を添加して非水電解液を調製して蓄電素子の作製を行った。   Further, as in Example 1 and Comparative Example 1, as shown in Table 1 below, power storage elements in Examples 2 to 40 and Comparative Examples 2 to 152 were manufactured. In Table 1 below, for Examples 1 to 40 and Comparative Examples 1 to 152, the type and particle size of the negative electrode active material, and the addition amounts of the first additive and the second additive added to the nonaqueous electrolyte solution It shows. That is, in Examples 2 to 40 and Comparative Examples 2 to 152, instead of the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte in Example 1 or Comparative Example 1, the negative electrode active materials having the types and particle sizes shown in Table 1 were used. Then, the non-aqueous electrolyte was prepared by adding the first additive and the second additive in the addition amounts shown in Table 1, and a power storage device was manufactured.

Figure 0005857839
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ここで、表1に示す「LiPF(Ox)添加量」は、非水電解液に添加する第1の添加剤の添加量を示し、「LiPF(Ox)添加量」は、非水電解液に添加する第2の添加剤の添加量を示している。また、「LiPF(Ox)添加量」の欄の「LiPF(Ox)との比率」は、第1の添加剤の添加量に対する第2の添加剤の添加量の比率(LiPF(Ox)添加量/LiPF(Ox)添加量)の値を示している。 Here, “LiPF 2 (Ox) 2 addition amount” shown in Table 1 indicates the addition amount of the first additive added to the non-aqueous electrolyte, and “LiPF 4 (Ox) addition amount” indicates the non-aqueous electrolyte. The addition amount of the 2nd additive added to electrolyte solution is shown. The “ratio with LiPF 2 (Ox) 2 ” in the “LiPF 4 (Ox) addition amount” column is the ratio of the addition amount of the second additive to the addition amount of the first additive (LiPF 4 ( The value of (Ox) addition amount / LiPF 2 (Ox) 2 addition amount) is shown.

また、「黒鉛_6μm」は、負極活物質として平均粒子径D50が6μmの黒鉛(グラファイト)を用いることを示し、「SC_6μm」は、負極活物質として平均粒子径D50が6μmの易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)を用いることを示している。また、「HC_15μm」、「HC_9μm」、「HC_6μm」、「HC_5μm」、「HC_3μm」及び「HC_2μm」は、負極活物質として、平均粒子径D50がそれぞれ15μm、9μm、6μm、5μm、3μm及び2μmの難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)を用いることを示している。   “Graphite_6 μm” indicates that graphite (graphite) having an average particle diameter D50 of 6 μm is used as the negative electrode active material, and “SC_6 μm” indicates graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm as the negative electrode active material. (Soft carbon) is used. “HC — 15 μm”, “HC — 9 μm”, “HC — 6 μm”, “HC — 5 μm”, “HC — 3 μm” and “HC — 2 μm” are negative electrode active materials having an average particle diameter D50 of 15 μm, 9 μm, 6 μm, 5 μm, 3 μm and 2 μm, respectively. It shows that non-graphitizable carbon (hard carbon) is used.

つまり、実施例1〜40では、第1の添加剤の添加量は、非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、第2の添加剤の添加量は、第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下であり、負極活物質として、平均粒子径D50が2μm以上6μm以下の難黒鉛化性炭素を用いている。   That is, in Examples 1 to 40, the addition amount of the first additive is 0.3 wt% or more and 1.0 wt% or less of the total weight of the non-aqueous electrolyte, and the addition amount of the second additive Is not less than 0.05 times and not more than 0.3 times the addition amount of the first additive, and non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 2 μm or more and 6 μm or less is used as the negative electrode active material.

(4)評価試験
次に、以下のようにして、評価試験(高温保存後の電池性能試験)を行った。
(4) Evaluation Test Next, an evaluation test (battery performance test after high-temperature storage) was performed as follows.

実施例1〜40及び比較例1〜152の各電池を用いて、以下の方法により初期放電容量確認試験を行った。各電池を、25℃において450mA定電流で4.2Vまで、さらに4.2V定電圧で、合計3時間充電した後、450mA定電流で終止電圧2.5Vの条件で放電を行うことにより初期放電容量を測定した。   Using the batteries of Examples 1 to 40 and Comparative Examples 1 to 152, an initial discharge capacity confirmation test was performed by the following method. Each battery was charged at a constant current of 450 mA up to 4.2 V at 25 ° C. and further charged at a constant voltage of 4.2 V for a total of 3 hours, and then discharged at a constant current of 450 mA at a final voltage of 2.5 V. The capacity was measured.

次に、以下の方法により、初期直流抵抗の測定を行った。各電池を、25℃において450mA定電流で3.73Vまで、さらに3.73V定電圧で、合計3時間充電することにより電池のSOC(State Of Charge)を50%に設定した。各電池を、−20℃で5時間保持した後、90mA(I1)で10秒間放電した時の電圧(E1)、225mA(I2)で10秒間放電した時の電圧(E2)をそれぞれ測定した。上記の測定値を用いて、−20℃における初期直流抵抗値Rを、R=|(E1−E2)/放電電流(I1−I2)|により算出した。ここで、「SOCを50%に」とは、電池の容量に対して、充電電気量が50%であることを表す。 Next, the initial DC resistance was measured by the following method. Each battery was charged to 3.73 V at a constant current of 450 mA at 25 ° C., and further at a constant voltage of 3.73 V for a total of 3 hours, thereby setting the SOC (State Of Charge) of the battery to 50%. After each battery was held at −20 ° C. for 5 hours, the voltage (E1 0 ) when discharged at 90 mA (I1) for 10 seconds and the voltage (E2 0 ) when discharged at 225 mA (I2) for 10 seconds were measured. did. Using the above measured values, the initial DC resistance value R 0 at −20 ° C. was calculated by R 0 = | (E1 0 −E2 0 ) / discharge current (I1−I2) |. Here, “SOC to 50%” indicates that the amount of charged electricity is 50% with respect to the capacity of the battery.

初期放電容量及び初期直流抵抗測定後の各電池について、60℃での放置試験を以下の方法により行った。450mA定電流で4.03Vまで、さらに4.03V定電圧で、合計3時間充電して電池のSOCを80%に設定し、60℃の恒温槽中において30日間(1ヶ月間)保管した。25℃に冷却した後、各電池を、450mA定電流、終止電圧2.5Vの条件で放電した後、上記初期放電容量確認試験と同様の条件で充放電を行った。この60℃での保存試験を6ヶ月間繰り返した。   About each battery after initial stage discharge capacity and initial stage DC resistance measurement, the leaving test at 60 degreeC was done with the following method. The battery was charged at a constant current of 450 mA up to 4.03 V and further at a constant voltage of 4.03 V for a total of 3 hours to set the SOC of the battery to 80%, and stored in a constant temperature bath at 60 ° C. for 30 days (one month). After cooling to 25 ° C., each battery was discharged under conditions of a constant current of 450 mA and a final voltage of 2.5 V, and then charged and discharged under the same conditions as in the initial discharge capacity confirmation test. This storage test at 60 ° C. was repeated for 6 months.

そして、60℃での保存試験を6ヶ月間繰り返した後に、各電池について初期に実施した放電容量の測定と同じ条件で保存後の放電容量を測定した。これにより得られた保存後の放電容量の初期に対する比率を保存後容量保持率とした。   And after repeating the storage test at 60 degreeC for 6 months, the discharge capacity after a preservation | save was measured on the same conditions as the measurement of the discharge capacity implemented initially about each battery. The ratio of the discharge capacity after storage thus obtained to the initial stage was defined as the capacity retention after storage.

次に、各電池について初期に実施した直流抵抗値の測定と同じ条件で保存後の直流抵抗値Rを測定した。これにより得られた保存後の直流抵抗の初期に対する増加率(直流抵抗増加率)を、次式(R−R)/R×100により算出した。 Next, the DC resistance value Rx after storage was measured under the same conditions as the measurement of the DC resistance value performed initially for each battery. The increase rate (DC resistance increase rate) with respect to the initial value of the DC resistance after storage thus obtained was calculated by the following formula (R x −R 0 ) / R 0 × 100.

以上のようにして算出した容量保持率の値を以下の表2に示し、直流抵抗増加率の値を以下の表3に示す。つまり、以下の表2及び表3では、上記の表1に示した実施例1〜40及び比較例1〜152について、第1の添加剤(LiPF(Ox))及び第2の添加剤(LiPF(Ox))の添加量と、負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率及び直流抵抗増加率の値を比較している。 The value of the capacity retention calculated as described above is shown in Table 2 below, and the value of the DC resistance increase rate is shown in Table 3 below. That is, in Table 2 and Table 3 below, the first additive (LiPF 2 (Ox) 2 ) and the second additive for Examples 1 to 40 and Comparative Examples 1 to 152 shown in Table 1 above. The amount of (LiPF 4 (Ox)) added is compared with the capacity retention rate and DC resistance increase rate of the storage element when the type and particle size of the negative electrode active material are changed.

Figure 0005857839
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Figure 0005857839
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また、図3A〜図3Eは、第1の添加剤及び第2の添加剤の添加量と、負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図である。   3A to 3E are diagrams showing the capacity retention rate of the power storage element when the addition amount of the first additive and the second additive, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed. is there.

具体的には、図3Aは、第1の添加剤を0.2重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図であり、比較例2〜4、26〜28、50〜52、74〜76、98〜100、112〜114、126〜128、140〜142における容量保持率の値をグラフ化したものである。   Specifically, FIG. 3A shows a case where the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle size are changed when 0.2 wt% of the first additive is added. It is a figure which shows the capacity | capacitance retention of an element, and the value of capacity | capacitance retention in Comparative Examples 2-4, 26-28, 50-52, 74-76, 98-100, 112-114, 126-128, 140-142 Is a graph.

ここで、同図に示すグラフの横軸は、第1の添加剤(LiPF(Ox))の添加量に対する第2の添加剤(LiPF(Ox))の添加量の比率を示しており、縦軸は、容量保持率を示している。 Here, the horizontal axis of the graph shown in the figure shows the ratio of the added amount of the second additive (LiPF 4 (Ox)) to the added amount of the first additive (LiPF 2 (Ox) 2 ). The vertical axis indicates the capacity retention rate.

また、同様に、図3Bは、第1の添加剤を0.3重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図であり、実施例1〜3、11〜13、21〜23、31〜33、比較例5〜9、29〜33、53〜57、77〜81、101、102、115、116、129、130、143、144における容量保持率の値をグラフ化したものである。   Similarly, FIG. 3B shows the electricity storage when the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed when 0.3 wt% of the first additive is added. It is a figure which shows the capacity | capacitance retention of an element, Examples 1-3, 11-13, 21-23, 31-33, Comparative Examples 5-9, 29-33, 53-57, 77-81, 101, 102 , 115, 116, 129, 130, 143, 144 are graphs of capacity retention values.

また、図3Cは、第1の添加剤を0.5重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図であり、実施例4〜6、14〜16、24〜26、34〜36、比較例10〜14、34〜38、58〜62、82〜86、103、104、117、118、131、132、145、146における容量保持率の値をグラフ化したものである。   FIG. 3C shows the capacity of the electricity storage element when the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed when the first additive is added by 0.5 wt%. It is a diagram showing the retention rate, Examples 4-6, 14-16, 24-26, 34-36, Comparative Examples 10-14, 34-38, 58-62, 82-86, 103, 104, 117, This is a graph of capacity retention values at 118, 131, 132, 145, and 146.

また、図3Dは、第1の添加剤を1.0重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図であり、実施例7〜10、17〜20、27〜30、37〜40、比較例15〜21、39〜45、63〜69、87〜93、105〜107、119〜121、133〜135、147〜149における容量保持率の値をグラフ化したものである。   FIG. 3D shows the capacity of the electricity storage element when the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed when 1.0 wt% of the first additive is added. It is a figure which shows a retention rate, Examples 7-10, 17-20, 27-30, 37-40, Comparative Examples 15-21, 39-45, 63-69, 87-93, 105-107, 119- 121, 133-135, and 147-149 are graphs of capacity retention values.

また、図3Eは、第1の添加剤を1.2重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の容量保持率を示す図であり、比較例22〜24、46〜48、70〜72、94〜96、108〜110、122〜124、136〜138、150〜152における容量保持率の値をグラフ化したものである。   FIG. 3E shows the capacity of the electricity storage element when the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed when the first additive is added by 1.2% by weight. It is a figure which shows a retention, and graphs the value of the capacity retention in Comparative Examples 22-24, 46-48, 70-72, 94-96, 108-110, 122-124, 136-138, 150-152 It is a thing.

上記の表2とこれらの図に示すように、第1の添加剤の添加量が非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、かつ、第2の添加剤の添加量が第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下であり、負極に、負極活物質として、平均粒子径D50が2μm以上6μm以下の難黒鉛化性炭素を含む場合に、容量保持率が顕著に高い値になっている。これにより、蓄電素子の蓄電容量の低下抑制を図ることができる。   As shown in the above Table 2 and these figures, the amount of the first additive added is 0.3% by weight or more and 1.0% by weight or less of the total weight of the nonaqueous electrolytic solution, and the second Non-graphitizable with an additive addition amount of 0.05 to 0.3 times the addition amount of the first additive, and an average particle diameter D50 of 2 to 6 μm as a negative electrode active material in the negative electrode When carbon is included, the capacity retention rate is remarkably high. Thereby, reduction of the storage capacity of the storage element can be suppressed.

なお、難黒鉛化性炭素の平均粒子径D50が2μmよりも小さい場合には、上述の通り生産性やコストの問題はあるものの、当該平均粒子径D50が2μm以上6μm以下の場合と同様の効果を発揮するものと推認できる。   When the average particle diameter D50 of the non-graphitizable carbon is smaller than 2 μm, the same effects as in the case where the average particle diameter D50 is 2 μm or more and 6 μm or less, although there are problems in productivity and cost as described above. It can be inferred that

また、図4A〜図4Eは、第1の添加剤及び第2の添加剤の添加量と、負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図である。   4A to 4E are diagrams showing the DC resistance increase rate of the electricity storage device when the addition amount of the first additive and the second additive, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed. It is.

具体的には、図4Aは、第1の添加剤を0.2重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図であり、比較例2〜4、26〜28、50〜52、74〜76、98〜100、112〜114、126〜128、140〜142における直流抵抗増加率の値をグラフ化したものである。   Specifically, FIG. 4A shows an electricity storage when the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed when 0.2 wt% of the first additive is added. It is a figure which shows the direct current | flow resistance increase rate of an element, The direct current | flow resistance increase rate in Comparative Examples 2-4, 26-28, 50-52, 74-76, 98-100, 112-114, 126-128, 140-142 Is a graph of the value of.

ここで、同図に示すグラフの横軸は、第1の添加剤(LiPF(Ox))の添加量に対する第2の添加剤(LiPF(Ox))の添加量の比率を示しており、縦軸は、直流抵抗増加率を示している。 Here, the horizontal axis of the graph shown in the figure shows the ratio of the added amount of the second additive (LiPF 4 (Ox)) to the added amount of the first additive (LiPF 2 (Ox) 2 ). The vertical axis indicates the DC resistance increase rate.

また、同様に、図4Bは、第1の添加剤を0.3重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図であり、実施例1〜3、11〜13、21〜23、31〜33、比較例5〜9、29〜33、53〜57、77〜81、101、102、115、116、129、130、143、144における直流抵抗増加率の値をグラフ化したものである。   Similarly, FIG. 4B shows a case where the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle size are changed when 0.3 wt% of the first additive is added. It is a figure which shows the direct current | flow resistance increase rate of an element, Examples 1-3, 11-13, 21-23, 31-33, Comparative Examples 5-9, 29-33, 53-57, 77-81, 101, The DC resistance increase rate values in 102, 115, 116, 129, 130, 143, and 144 are graphed.

また、図4Cは、第1の添加剤を0.5重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図であり、実施例4〜6、14〜16、24〜26、34〜36、比較例10〜14、34〜38、58〜62、82〜86、103、104、117、118、131、132、145、146における直流抵抗増加率の値をグラフ化したものである。   FIG. 4C shows the direct current of the electricity storage device when the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed when the first additive is added by 0.5 wt%. It is a figure which shows a resistance increase rate, Examples 4-6, 14-16, 24-26, 34-36, Comparative Examples 10-14, 34-38, 58-62, 82-86, 103, 104, 117 , 118, 131, 132, 145, and 146 are graphs of DC resistance increase rates.

また、図4Dは、第1の添加剤を1.0重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図であり、実施例7〜10、17〜20、27〜30、37〜40、比較例15〜21、39〜45、63〜69、87〜93、105〜107、119〜121、133〜135、147〜149における直流抵抗増加率の値をグラフ化したものである。   FIG. 4D shows the direct current of the electricity storage element when the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed when 1.0 wt% of the first additive is added. It is a figure which shows resistance increase rate, Examples 7-10, 17-20, 27-30, 37-40, Comparative Examples 15-21, 39-45, 63-69, 87-93, 105-107,119 -121, 133-135, the value of the direct current | flow resistance increase rate in 147-149 is graphed.

また、図4Eは、第1の添加剤を1.2重量%添加した場合に、第2の添加剤の添加量と負極活物質の種類及び粒子径とを変化させた場合の蓄電素子の直流抵抗増加率を示す図であり、比較例22〜24、46〜48、70〜72、94〜96、108〜110、122〜124、136〜138、150〜152における直流抵抗増加率の値をグラフ化したものである。   FIG. 4E shows the direct current of the electricity storage element when the amount of the second additive added, the type of the negative electrode active material, and the particle diameter are changed when the first additive is added by 1.2 wt%. It is a figure which shows resistance increase rate, and shows the value of DC resistance increase rate in Comparative Examples 22-24, 46-48, 70-72, 94-96, 108-110, 122-124, 136-138, 150-152. It is a graph.

上記の表3とこれらの図に示すように、第1の添加剤の添加量が非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、かつ、第2の添加剤の添加量が第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下であり、負極に、負極活物質として、平均粒子径D50が2μm以上6μm以下の難黒鉛化性炭素を含む場合に、直流抵抗増加率が顕著に低い値になっている。これにより、蓄電素子の高出力化を図ることができる。   As shown in the above Table 3 and these figures, the amount of the first additive added is 0.3% by weight or more and 1.0% by weight or less of the total weight of the non-aqueous electrolyte, and the second Non-graphitizable with an additive addition amount of 0.05 to 0.3 times the addition amount of the first additive, and an average particle diameter D50 of 2 to 6 μm as a negative electrode active material in the negative electrode When carbon is included, the DC resistance increase rate is remarkably low. As a result, the output of the power storage element can be increased.

なお、難黒鉛化性炭素の平均粒子径D50が2μmよりも小さい場合には、上述の通り生産性やコストの問題はあるものの、当該平均粒子径D50が2μm以上6μm以下の場合と同様の効果を発揮するものと推認できる。   When the average particle diameter D50 of the non-graphitizable carbon is smaller than 2 μm, the same effects as in the case where the average particle diameter D50 is 2 μm or more and 6 μm or less, although there are problems in productivity and cost as described above. It can be inferred that

以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子1によれば、非水電解液6は、化学式(5)で表される第1の添加剤と、化学式(6)で表される第2の添加剤とを含み、第1の添加剤の添加量は、非水電解液6の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、かつ、第2の添加剤の添加量は、第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下である。また、蓄電素子1の負極は、負極活物質として、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含んでいる。   As described above, according to the electricity storage device 1 according to the embodiment of the present invention, the nonaqueous electrolytic solution 6 is represented by the first additive represented by the chemical formula (5) and the chemical formula (6). A second additive, and the amount of the first additive added is 0.3 wt% or more and 1.0 wt% or less of the total weight of the non-aqueous electrolyte 6, and the second additive The addition amount of is 0.05 to 0.3 times the addition amount of the first additive. Moreover, the negative electrode of the electrical storage element 1 contains non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less as a negative electrode active material.

ここで、蓄電素子の高出力化のために粒子径が小さい負極活物質を用いた場合には、負極活物質と非水電解液との接触面積が大きくなるため、非水電解液の還元分解などの副反応によって、負極活物質が劣化する。つまり、粒子径が小さい負極活物質においては、活物質そのものの劣化と当該副反応による劣化とが同時に進行する。   Here, when a negative electrode active material having a small particle size is used for increasing the output of the electricity storage device, the contact area between the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte increases, so the reductive decomposition of the non-aqueous electrolyte The negative electrode active material deteriorates due to side reactions such as these. That is, in the negative electrode active material having a small particle size, the deterioration of the active material itself and the deterioration due to the side reaction proceed simultaneously.

そこで、本願発明者らは、鋭意研究と検討の結果、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含んだ負極活物質において、上記の第1の添加剤と第2の添加剤とを、上記の所定の量、非水電解液6に添加することで、非水電解液6の副反応を顕著に抑制することができることを見出した。このように、本願発明者らは、蓄電素子1において、負極活物質の当該副反応による劣化を大きく抑制することで、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができることを見出した。このため、蓄電素子1は、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含んだ負極活物質を負極に有し、上記の第1の添加剤と第2の添加剤とを、上記の所定の量、非水電解液6に添加することで、高出力化を図るとともに、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができる。   Therefore, as a result of intensive studies and examinations, the inventors of the present application, in a negative electrode active material containing non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less, include the first additive and the second additive. It was found that the side reaction of the nonaqueous electrolytic solution 6 can be remarkably suppressed by adding the above-described predetermined amount to the nonaqueous electrolytic solution 6. Thus, the inventors of the present application have found that, in the electricity storage device 1, performance such as high-temperature storage characteristics can be effectively improved by largely suppressing deterioration due to the side reaction of the negative electrode active material. For this reason, the electricity storage device 1 has a negative electrode active material containing non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less in the negative electrode, and the first additive and the second additive described above are included in the negative electrode active material. By adding the predetermined amount to the non-aqueous electrolyte 6, it is possible to increase the output and effectively improve the performance such as high-temperature storage characteristics.

また、蓄電素子1の負極活物質には、平均粒子径D50が2μm以上の難黒鉛化性炭素を用いる。つまり、平均粒子径D50が2μmよりも小さい難黒鉛化性炭素は、粒子径が小さ過ぎるため取り扱いが困難であり、製造コストも高くなる。また、当該難黒鉛化性炭素を負極に塗布する際に、安定して塗布できないなどの生産性の問題も生じる。このため、平均粒子径D50が2μm以上の難黒鉛化性炭素を用いることで、生産性向上やコスト低減を図ることができる。   Further, non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 2 μm or more is used for the negative electrode active material of the electricity storage device 1. That is, non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 smaller than 2 μm is difficult to handle because the particle diameter is too small, and the production cost is increased. In addition, when the non-graphitizable carbon is applied to the negative electrode, productivity problems such as inability to apply stably occur. For this reason, productivity improvement and cost reduction can be aimed at by using the non-graphitizable carbon whose average particle diameter D50 is 2 micrometers or more.

また、本発明の実施の形態に係る蓄電素子1の製造方法によれば、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含む蓄電素子1に、所定量の第1の添加剤及び第2の添加剤が添加された非水電解液6を注入し、封止前に1回以上の予備充電を行う。ここで、本願発明者らは、蓄電素子1に非水電解液6を注入した状態で、電解液注入孔31を封止する前に1回以上の予備充電を行うことにより、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができることを見出した。このため、蓄電素子1の製造方法によれば、封止前に1回以上の予備充電を行うことで、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができる蓄電素子1を製造することができる。   In addition, according to the method for manufacturing power storage device 1 according to the embodiment of the present invention, a predetermined amount of the first additive and the first additive are added to power storage device 1 including non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less. The nonaqueous electrolyte solution 6 to which the additive 2 is added is injected, and one or more preliminary chargings are performed before sealing. Here, the inventors of the present application perform high-temperature storage characteristics and the like by performing one or more precharges before sealing the electrolyte injection hole 31 in a state where the nonaqueous electrolyte 6 is injected into the power storage element 1. It has been found that the performance of can be effectively improved. For this reason, according to the manufacturing method of the electrical storage element 1, manufacturing the electrical storage element 1 which can improve performance, such as a high-temperature storage characteristic, effectively by performing one or more preliminary chargings before sealing. Can do.

なお、本発明は、このような蓄電素子1または蓄電素子1の製造方法として実現することができるだけでなく、当該第1の添加剤及び第2の添加剤が添加され、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を負極活物質として含む負極を有する蓄電素子1に使用される非水電解液6としても実現することができる。   In addition, this invention can not only be implement | achieved as such an electrical storage element 1 or the manufacturing method of the electrical storage element 1, but the said 1st additive and a 2nd additive are added, and average particle diameter D50 is 6 micrometers. It can also be realized as a non-aqueous electrolyte 6 used in the electricity storage element 1 having a negative electrode containing the following non-graphitizable carbon as a negative electrode active material.

以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子1及びその製造方法について説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されるものではない。   The power storage device 1 and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment and examples.

つまり、今回開示された実施の形態及び実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   That is, the embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、高出力化を図るとともに、高温保存特性などの性能を効果的に向上させることができる非水電解質二次電池などの蓄電素子などに適用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to power storage elements such as non-aqueous electrolyte secondary batteries that can achieve high output and effectively improve performance such as high-temperature storage characteristics.

1 蓄電素子
2 電極体
3 容器
4 正極端子
5 負極端子
6 非水電解液
31 電解液注入孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power storage element 2 Electrode body 3 Container 4 Positive electrode terminal 5 Negative electrode terminal 6 Nonaqueous electrolyte 31 Electrolyte injection hole

Claims (4)

リチウムイオンを吸蔵及び放出する物質を含む正極及び負極と、非水電解液とを有する蓄電素子であって、
前記非水電解液は、
下記の化学式(1)で表される第1の添加剤であるリチウムジフルオロビスオキサレートホスフェートと、
下記の化学式(2)で表される第2の添加剤であるリチウムテトラフルオロオキサレートホスフェートとを含み、
前記第1の添加剤の添加量は、前記非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、かつ、前記第2の添加剤の添加量は、前記第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下であり、
前記負極は、負極活物質として、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を含む
蓄電素子。
Figure 0005857839
Figure 0005857839
A power storage device having a positive electrode and a negative electrode containing a substance that absorbs and releases lithium ions, and a non-aqueous electrolyte,
The non-aqueous electrolyte is
Lithium difluorobisoxalate phosphate as a first additive represented by the following chemical formula (1);
Lithium tetrafluorooxalate phosphate as a second additive represented by the following chemical formula (2),
The addition amount of the first additive is 0.3 wt% or more and 1.0 wt% or less of the total weight of the non-aqueous electrolyte, and the addition amount of the second additive is the first addition amount. 0.05 to 0.3 times the additive amount of 1 additive,
The negative electrode includes a non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less as a negative electrode active material.
Figure 0005857839
Figure 0005857839
前記難黒鉛化性炭素の平均粒子径D50は、2μm以上である
請求項1に記載の蓄電素子。
The power storage element according to claim 1, wherein the non-graphitizable carbon has an average particle diameter D50 of 2 μm or more.
リチウムイオンを吸蔵及び放出する物質を含む正極及び負極と、非水電解液とを有する蓄電素子の製造方法であって、
下記の化学式(3)で表される第1の添加剤であるリチウムジフルオロビスオキサレートホスフェートと下記の化学式(4)で表される第2の添加剤であるリチウムテトラフルオロオキサレートホスフェートとが添加された非水電解液を前記蓄電素子に注入する電解液注入工程と、
前記電解液注入工程において非水電解液が注入された前記蓄電素子に対して、封止前に1回以上の予備充電を行う予備充電工程とを含み、
前記電解液注入工程では、平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を負極活物質として含む前記負極を有する前記蓄電素子に、前記非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下の前記第1の添加剤と、前記第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下の前記第2の添加剤とが添加された非水電解液を注入する
蓄電素子の製造方法。
Figure 0005857839
Figure 0005857839
A method for producing an electricity storage device having a positive electrode and a negative electrode containing a substance that absorbs and releases lithium ions, and a non-aqueous electrolyte,
Lithium difluorobisoxalate phosphate which is the first additive represented by the following chemical formula (3) and lithium tetrafluorooxalate phosphate which is the second additive represented by the following chemical formula (4) are added. An electrolyte injection step of injecting the nonaqueous electrolyte solution into the electricity storage element;
A preliminary charging step of performing at least one preliminary charging before sealing the storage element into which the nonaqueous electrolytic solution has been injected in the electrolytic solution injection step,
In the electrolytic solution injection step, the electric storage element having the negative electrode containing non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less as a negative electrode active material is 0.3% by weight or more of the total weight of the nonaqueous electrolytic solution. Non-aqueous electrolysis in which 1.0 wt% or less of the first additive and 0.05 to 0.3 times or less of the second additive are added. A method for manufacturing a power storage device for injecting liquid.
Figure 0005857839
Figure 0005857839
リチウムイオンを吸蔵及び放出する物質を含む正極及び負極を有する蓄電素子用の非水電解液であって、
下記の化学式(5)で表される第1の添加剤であるリチウムジフルオロビスオキサレートホスフェートと、
下記の化学式(6)で表される第2の添加剤であるリチウムテトラフルオロオキサレートホスフェートとを含み、
前記第1の添加剤の添加量は、前記非水電解液の総重量の0.3重量%以上1.0重量%以下であり、かつ、前記第2の添加剤の添加量は、前記第1の添加剤の添加量の0.05倍以上0.3倍以下であり、
平均粒子径D50が6μm以下の難黒鉛化性炭素を負極活物質として含む前記負極を有する前記蓄電素子に使用される
非水電解液。
Figure 0005857839
Figure 0005857839
A non-aqueous electrolyte for a storage element having a positive electrode and a negative electrode containing a substance that absorbs and releases lithium ions,
Lithium difluorobisoxalate phosphate as a first additive represented by the following chemical formula (5);
Lithium tetrafluorooxalate phosphate as a second additive represented by the following chemical formula (6),
The addition amount of the first additive is 0.3 wt% or more and 1.0 wt% or less of the total weight of the non-aqueous electrolyte, and the addition amount of the second additive is the first addition amount. 0.05 to 0.3 times the additive amount of 1 additive,
A nonaqueous electrolytic solution used for the electricity storage device having the negative electrode containing non-graphitizable carbon having an average particle diameter D50 of 6 μm or less as a negative electrode active material.
Figure 0005857839
Figure 0005857839
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