JP6262432B2 - Method for manufacturing lithium ion capacitor - Google Patents

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Description

本発明は、非水系リチウム型蓄電素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a non-aqueous lithium storage element.

近年、地球環境の保全およ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など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, and power storage systems for electric vehicles have attracted attention from the viewpoint of the effective use of energy aimed at preserving the global environment and conserving resources. Yes.

これらの蓄電システムにおける第一の要求事項は、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電池の有力候補として、リチウムイオン電池の開発が精力的に進められている。   The first requirement in these power storage systems is that the energy density of the power storage elements used is high. As a promising candidate for a high energy density battery capable of meeting such demands, development of a lithium ion battery has been vigorously 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、0.5〜1kW/l程度の出力特性を有する。また、これら電気二重層キャパシタは、耐久性(サイクル特性、高温保存特性)が高く、上記高出力が要求される分野で最適の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。   At present, an electric double layer capacitor using activated carbon as an electrode (hereinafter also simply referred to as “capacitor”) has been developed as a high-power storage element, and has an output characteristic of about 0.5 to 1 kW / l. In addition, these electric double layer capacitors have high durability (cycle characteristics and high temperature storage characteristics) and have been considered to be optimal power storage elements in the field where the high output is required, but the energy density thereof is 1 to 5 Wh. This is only about 1 / l, and the output duration has become a hindrance for practical use.

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、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 achieve 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 enhance 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(満充電を基準として蓄電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(サイクル特性、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使用することができない。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 (a value representing what percentage of the discharge capacity of the storage element is discharged with reference to full charge) 50%. The energy density 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 (cycle characteristics, high temperature storage characteristics) is inferior to that of an electric double layer capacitor. Therefore, in order to give practical durability, the depth of discharge can be used only in a range 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、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 device having high output density, high energy density, and durability. However, the existing power storage device 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、リチウム塩を電解質として含む非水系電解液を使用する蓄電素子(非水系リチウム型蓄電素子)であって、正極においては約3V以上で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 storage element (non-aqueous lithium storage element) that uses a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt as an electrolyte, and the positive electrode adsorbs an anion similar to that of an electric double layer capacitor at about 3 V or more at the positive electrode. A storage element that performs charge and discharge by a non-Faraday reaction by 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、入出力特性に優れる(短時間に大電流を充放電できることをいう)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においては、エネルギー密度に優れるが、入出力特性に劣る。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、優れた入出力特性と高いエネルギー密度の両立を狙う新たな蓄電素子である。   As described above, in an electric double layer capacitor that charges and discharges by a non-Faraday reaction in both the positive electrode and the negative electrode, it has excellent input / output characteristics (that can charge and discharge a large current in a short time) but has a low energy density. On the other hand, 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 input / output characteristics. The lithium ion capacitor is a new power storage element that aims to achieve both excellent input / 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、もしくは人造黒鉛、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、また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または黒鉛を用いた蓄電素子が提案されている(特許文献2、3参照)。   As such a lithium ion capacitor, activated carbon is used as the positive electrode active material, and natural graphite or artificial graphite, graphitized mesophase carbon microspheres, graphitized mesophase carbon fiber, graphite whisker, or graphitized carbon fiber is used as the negative electrode active material. Have 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 Documents 2 and 3).

また、内部抵抗の小さいリチウムイオンキャパシタとして、特定の負極材料と特定の正極材料を用いた蓄電素子が提案されている(特許文献4参照)。
前記負極材料は、活性炭の表面に炭素質材料を有する複合多孔性炭素材料であって、BJH法により算出した直径2nm(20Å)以上50nm(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)とする時、0.01≦Vm1<0.10かつ0.01≦Vm2<0.30である炭素材料からなる。
前記正極材料は、BJH法により算出した直径2nm(20Å)以上50nm(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2nm(20Å)未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とする時、0.3<V1≦0.8かつ0.5≦V2≦1.0であり、BET法により測定される比表面積が1500m/g以上3000m/g以下である活性炭からなる。
In addition, as a lithium ion capacitor having a small internal resistance, a power storage element using a specific negative electrode material and a specific positive electrode material has been proposed (see Patent Document 4).
The negative electrode material is a composite porous carbon material having a carbonaceous material on the surface of activated carbon, and the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 2 nm (20 mm) or more and 50 nm (500 mm) or less calculated by the BJH method is Vm1. (Cc / g), when the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method is Vm2 (cc / g), 0.01 ≦ Vm1 <0.10 and 0.01 ≦ Vm2 < It is made of a carbon material that is 0.30.
The positive electrode material has a mesopore amount derived from pores having a diameter of 2 nm (20 cm) or more and 50 nm (500 cm) or less calculated by the BJH method, V1 (cc / g), and a diameter less than 2 nm (20 cm) calculated by the MP method. When the amount of micropores derived from the pores is V2 (cc / g), 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0, and the specific surface area measured by the BET method is It consists 1500 m 2 / g or more 3000 m 2 / g or less is activated carbon.

一方で、リチウムイオンキャパシタを電気自動車へ搭載するためには高温での耐久性が要求され、中でも非水系電解液の分解に由来すると考えられているガス発生を抑制する技術が求められている。例えば、数平均粒子径D50を0.1〜5μmに制御した黒鉛系負極材料と電解液内に特定のホウ酸系化合物を含有したリチウムイオンキャパシタが提案されており、予備充電(プリドープ)時のガス発生がないことが開示されている(特許文献5参照)。また、1種以上の環状カーボネート化合物から選ばれる1種以上の化合物を含む溶媒と、カテコールカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、プロパンスルトン及びプロペンスルトンからなる群から選ばれる1種以上の物質を含む添加剤と、を含むことができるリチウムイオンキャパシタ用電解液も提案されている(特許文献6参照)。   On the other hand, in order to mount a lithium ion capacitor on an electric vehicle, durability at a high temperature is required, and in particular, a technique for suppressing gas generation that is considered to be derived from decomposition of a non-aqueous electrolyte solution is required. For example, a graphite-based negative electrode material in which the number average particle diameter D50 is controlled to 0.1 to 5 μm and a lithium ion capacitor containing a specific boric acid-based compound in the electrolytic solution have been proposed, and at the time of pre-charging (pre-doping) It is disclosed that there is no gas generation (see Patent Document 5). A solvent containing one or more compounds selected from one or more cyclic carbonate compounds; and an additive containing one or more substances selected from the group consisting of catechol carbonate, fluoroethylene carbonate, propane sultone, and propene sultone; There has also been proposed an electrolytic solution for a lithium ion capacitor that can contain (see Patent Document 6).

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2008−252013号公報JP 2008-252013 A 国際公開2009/063966号パンフレットInternational Publication No. 2009/063966 Pamphlet 特開2012−38900号公報JP 2012-38900 A 特開2012−244171号公報JP 2012-244171 A

リチウムイオン電池の技術分野においては、リチウムイオンと電解液との電気化学反応によりSEI(Solid Electrolyte Interface)と呼ばれる被膜が負極表面に形成され、このSEIにより電解液の分解が抑制され、円滑なリチウムイオンの負極への吸蔵放出が可能となると考えられている。そこで、当該技術分野においては、良好なSEIを形成するために非水系電解液に添加する各種の添加剤が提案されている。   In the technical field of lithium ion batteries, a film called SEI (Solid Electrolyte Interface) is formed on the surface of the negative electrode by an electrochemical reaction between lithium ions and an electrolytic solution. It is believed that ions can be occluded and released to the negative electrode. Therefore, in the technical field, various additives to be added to the nonaqueous electrolytic solution in order to form good SEI have been proposed.

リチウムイオンキャパシタの製造工程で、通常のリチウムイオン電池の製造工程と異なる点としては、負極に予めリチウムイオンをプリドープする工程の存在が挙げられる。   In the manufacturing process of a lithium ion capacitor, the point different from the manufacturing process of a normal lithium ion battery is the presence of a step of pre-doping lithium ions into the negative electrode in advance.

先述の特許文献5に記載のように、予め電解液に特定の化合物を含有させておくことで、プリドープ時のガス発生を抑制できる効果が知られている。しかしながら、自動車のエンジンルーム内等の高温になる条件下で長期保管した場合におけるガス発生を抑制する技術については記載がない。   As described in Patent Document 5 described above, an effect of suppressing gas generation during pre-doping is known by previously containing a specific compound in the electrolytic solution. However, there is no description of a technique for suppressing gas generation when stored for a long period of time under high temperature conditions such as in an automobile engine room.

また、例えば特許文献6に記載されているように、予め電解液に添加剤を含有させてプリドープを行ったリチウムイオンキャパシタについて、本発明者らが検討した結果、保管時にガスが発生することが、加速試験により判明した。   Further, as described in, for example, Patent Document 6, the present inventors have studied a lithium ion capacitor that has been pre-doped by adding an additive to an electrolytic solution, and as a result, gas may be generated during storage. It was revealed by an accelerated test.

そこで本発明が解決しようとする課題は、高出力特性を有し、保管時のガス発生が少ない非水系リチウム型蓄電素子を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a non-aqueous lithium storage element having high output characteristics and low gas generation during storage.

前記課題を解決すべく研究を進めた結果、25℃における負極還元電位が1.0V以上2.0V未満である還元化合物を含まない非水系溶媒からなる非水系電解液中でリチウムイオンをリチウムイオンキャパシタの負極にドープした後、該還元化合物を含んだ非水系溶媒からなる非水系電解液中で該負極を充放電する工程とすることで、リチウムイオンキャパシタの高出力特性を保持したまま、保管時のガス発生が少ない非水系リチウム型蓄電素子を製造できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下のとおりのものである。
As a result of research to solve the above problems, lithium ions are converted into lithium ions in a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent that does not contain a reducing compound whose negative electrode reduction potential at 25 ° C. is 1.0 V or more and less than 2.0 V. After doping into the negative electrode of the capacitor, the step of charging and discharging the negative electrode in a non-aqueous electrolyte composed of a non-aqueous solvent containing the reducing compound allows storage while maintaining the high output characteristics of the lithium ion capacitor. The present inventors have found that a non-aqueous lithium storage element that generates less gas at the time can be manufactured.
That is, the present invention is as follows.

[1] リチウムイオンを吸蔵放出できる炭素材料からなる負極活物質を含む負極活物質層が負極集電体に積層されている単数または複数の負極電極体と、活性炭からなる正極活物質を含む正極活物質層が正極集電体に積層されている単数または複数の正極電極体とを、該負極電極体と該正極電極体の間にセパレータを挟んで積層して成る電極積層体;及び
リチウムイオンを含有した電解質を含み、かつ25℃における負極還元電位が1.0V以上2.0V未満である還元化合物を0.05重量%以上15重量%以下含む非水系電解液;
を外装体に収納して成る非水系リチウム型蓄電素子の製造方法であって、該方法は、以下の工程:
(1)該還元化合物を0.05重量%未満含有する第一の非水系電解液に該負極電極体または該電極積層体を浸漬させた状態で該負極活物質にリチウムイオンを吸蔵させるプリドープ処理工程;及び
(2)該還元化合物を0.05重量%以上15重量%以下含有する第二の非水系電解液に該負極電極体または該電極積層体を浸漬させた状態で該非水系リチウム型蓄電素子を充放電させるエージング処理工程;
を含む、前記方法。
[1] One or more negative electrode bodies in which a negative electrode active material layer including a negative electrode active material made of a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions is laminated on a negative electrode current collector, and a positive electrode including a positive electrode active material made of activated carbon An electrode laminate formed by laminating one or a plurality of positive electrode bodies in which an active material layer is laminated on a positive electrode current collector, with a separator interposed between the negative electrode body and the positive electrode body; and lithium ions A non-aqueous electrolyte solution containing 0.05% by weight or more and 15% by weight or less of a reducing compound that includes an electrolyte containing a negative electrode having a negative electrode reduction potential of 1.0 V or more and less than 2.0 V at 25 ° C.
Is a method for producing a non-aqueous lithium electricity storage element comprising:
(1) A pre-doping treatment in which lithium ions are occluded in the negative electrode active material in a state in which the negative electrode body or the electrode laminate is immersed in a first nonaqueous electrolytic solution containing less than 0.05% by weight of the reducing compound And (2) the non-aqueous lithium-type electricity storage in a state where the negative electrode body or the electrode laminate is immersed in a second non-aqueous electrolyte solution containing 0.05% to 15% by weight of the reducing compound. An aging process for charging and discharging the device;
Said method.

[2] 前記第一又は第二の非水系電解液は、下記(a)及び(b):
(a)メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びジメチルカーボネートからなる第一の群から選択される少なくとも1種の鎖状カーボネートと、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第二の群から選択される少なくとも1種の環状カーボネートとの混合物;及び
(b)プロピレンカーボネート、またはプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの混合物;
の少なくとも1つを非水系溶媒として90重量%以上含む電解液である、[1]に記載の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法。
[2] The first or second non-aqueous electrolyte solution includes the following (a) and (b):
(A) at least one chain carbonate selected from the first group consisting of methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate, and at least one selected from the second group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate A mixture of seed cyclic carbonates; and (b) propylene carbonate or a mixture of propylene carbonate and ethylene carbonate;
The method for producing a non-aqueous lithium storage element according to [1], which is an electrolytic solution containing 90% by weight or more as a non-aqueous solvent.

[3] 前記還元化合物は、二重結合を有する環状カーボネート、環状サルファイト、スルトン、ハロゲン置換環状カーボネート、ハロゲン置換ラクトン、及びリチウムオキサラトボレートからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]または[2]に記載の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法。 [3] The reducing compound is at least one selected from the group consisting of a cyclic carbonate having a double bond, a cyclic sulfite, a sultone, a halogen-substituted cyclic carbonate, a halogen-substituted lactone, and lithium oxalate borate. [1] or [2], the method for producing a non-aqueous lithium storage element.

[4] 前記リチウムイオンを含有した電解質は、LiPF、LiBF、またはLiPFとLiBFの混合塩である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法。 [4] The non-aqueous lithium storage battery according to any one of [1] to [3], wherein the electrolyte containing lithium ions is LiPF 6 , LiBF 4 , or a mixed salt of LiPF 6 and LiBF 4. Device manufacturing method.

[5] 前記負極集電体は、貫通孔を有しており、かつ前記負極電極体は、前記負極活物質層を該負極集電体の両面に形成して、リチウム金属箔を、該負極集電体の片面側に形成された該負極活物質層に積層することにより得られる場合において、
前記プリドープ処理工程は、該負極電極体または前記電極積層体を前記第一の非水系電解液に、40℃〜50℃の温度で10時間〜72時間に亘って、又は40℃未満の温度で10時間〜2週間に亘って、浸漬することにより行なわれる、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法。
[5] The negative electrode current collector has a through hole, and the negative electrode electrode body is formed by forming the negative electrode active material layer on both surfaces of the negative electrode current collector, and forming a lithium metal foil on the negative electrode. In the case of being obtained by laminating the negative electrode active material layer formed on one side of the current collector,
In the pre-doping process, the negative electrode body or the electrode laminate is applied to the first non-aqueous electrolyte at a temperature of 40 ° C. to 50 ° C. for 10 hours to 72 hours, or at a temperature of less than 40 ° C. The method for producing a non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [4], which is performed by immersing for 10 hours to 2 weeks.

[6] 前記負極集電体及び前記正極集電体は、貫通孔を有しており、前記正極活物質層は、該正極集電体の両面または片面に形成されており、前記負極活物質層は、該負極集電体の両面または片面に形成されており、かつ前記プリドープ処理工程前に、該正極活物質層および該負極活物質層から選択される少なくとも一つの層にリチウム金属箔を対向させるとともに、該負極活物質層と該正極活物質層の間に前記セパレータを積層して、被プリドープ積層体を得る場合において、
前記プリドープ処理工程は、該被プリドープ積層体を前記第一の非水系電解液に、40℃〜50℃の温度で10時間〜72時間に亘って、または40℃未満の温度で10時間〜2週間に亘って、浸漬することにより行なわれる、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法。
[6] The negative electrode current collector and the positive electrode current collector have through holes, and the positive electrode active material layer is formed on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector, and the negative electrode active material The layer is formed on both sides or one side of the negative electrode current collector, and before the pre-doping process, a lithium metal foil is applied to at least one layer selected from the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. In the case of stacking the separator between the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer to obtain a pre-doped laminate,
In the pre-doping treatment step, the pre-doped laminate is applied to the first non-aqueous electrolyte solution at a temperature of 40 ° C. to 50 ° C. for 10 hours to 72 hours, or at a temperature of less than 40 ° C. for 10 hours to 2 hours. The method for producing a non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [4], which is performed by immersing over a week.

[7] 前記負極活物質は、活性炭の表面に炭素材料を被着させた複合多孔性材料であり、かつ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)とするとき、
0.010≦Vm1≦0.250、
0.001≦Vm2≦0.200、及び
1.5≦Vm1/Vm2≦20.0を満たす、[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の製造方法。
[7] The negative electrode active material is a composite porous material in which a carbon material is deposited on the surface of activated carbon, and the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is Vm1 ( cc / g), when 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,
The method for producing a non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [6], wherein 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.200 and 1.5 ≦ Vm1 / Vm2 ≦ 20.0 are satisfied.

[8] 前記正極活物質は、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)とするとき、
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1500m/g以上3000m/g以下である活性炭である、[1]〜[7]のいずれか1項に記載の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法。
[8] The positive electrode active material is derived from V1 (cc / g) mesopore amount derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method, and pores having a diameter of less than 20 mm calculated by the MP method. When the micropore amount is V2 (cc / g),
It is activated carbon that satisfies 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0, and has a specific surface area measured by the BET method of 1500 m 2 / g to 3000 m 2 / g. [1] The method for producing a non-aqueous lithium storage element according to any one of [7].

本発明によれば、非水系リチウム型蓄電素子に高出力特性を提供するとともに、非水系リチウム型蓄電素子の保管時のガス発生を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while providing a high output characteristic to a non-aqueous lithium electrical storage element, gas generation at the time of storage of a non-aqueous lithium electrical storage element can be suppressed.

本発明の実施形態におけるリチウム金属箔積層電極積層体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the lithium metal foil laminated electrode laminated body in embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態におけるリチウム金属箔積層電極積層体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the lithium metal foil laminated electrode laminated body in another embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

[1.正極活物質]
正極活物質としては、活性炭を用いることができる。
活性炭の種類及びその原料には特に制限はないが、高容量(すなわち高エネルギー密度)と高入出力特性(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。
[1. Cathode active material]
Activated carbon can be used as the positive electrode active material.
There are no particular restrictions on the type of activated carbon and its raw materials, but in order to achieve both high capacity (ie high energy density) and high input / output characteristics (ie high power density), the pores of the activated carbon should be optimally controlled. Is preferred. 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、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観点から、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観点から、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 is incorporated in the power storage element, and from the viewpoint of suppressing a decrease in the capacity of the power storage element. , 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観点から、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. 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、マイクロ孔量V2に対するメソ孔量V1の比(V1/V2)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観点から、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の割合を大きくするという観点から、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V1/V2の範囲は、0.4≦V1/V2≦0.7、さらに好ましいV1/V2の範囲は、0.55≦V1/V2≦0.7である。   Further, the ratio (V1 / V2) of the mesopore amount V1 to the micropore amount 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 a decrease in output characteristics can be suppressed while obtaining a high capacity. From the viewpoint of increasing the ratio of the micropore amount to the mesopore amount to such an extent that the decrease in capacity can be suppressed while obtaining high output characteristics, V1 / V2 is preferably 0.9 or less. A more preferable range of V1 / V2 is 0.4 ≦ V1 / V2 ≦ 0.7, and a more preferable range of V1 / V2 is 0.55 ≦ V1 / V2 ≦ 0.7.

本発明において、試料のマイクロ孔量及びメソ孔量は以下の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、窒素を吸着質として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 of the sample 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))。   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)).

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 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)).

活性炭の平均細孔径は、出力を最大にするために、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ために、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。   In order to maximize the output, the average pore diameter of the activated carbon is preferably 17 mm or more, more preferably 18 mm or more, and most preferably 20 mm or more. Further, in order to maximize 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.

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、1500m2/g以上2500m2/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が1500m2/g以上の場合には、良好なエネルギー密度が得られ易く、一方、BET比表面積が3000m2/g以下の場合には、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ないので、電極体積当たりの性能が高くなる傾向がある。 BET specific surface area of the activated carbon is preferably from 1500 m 2 / g or more 3000 m 2 / g, more preferably not more than 1500 m 2 / g or more 2500 m 2 / g. When the BET specific surface area is 1500 m 2 / g or more, good energy density is easily obtained. On the other hand, when the BET specific surface area is 3000 m 2 / g or less, a large amount of binder is used to maintain the strength of the electrode. Since it is not necessary to put in, there exists a tendency for the performance per electrode volume to become high.

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.

本発明の実施形態では、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。   In the embodiment of the present invention, the carbon source used as the raw material for the activated carbon is not particularly limited, and for example, plant raw materials such as wood, wood flour, coconut shell, by-products during pulp production, bagasse, and molasses. Fossil materials such as peat, lignite, lignite, bituminous coal, anthracite, petroleum distillation residue components, petroleum pitch, coke, coal tar; phenol resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, urea resin, resorcinol resin, celluloid And various synthetic resins such as epoxy resin, 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既知の方式を採用できる。   As a method of carbonization and activation for making these raw materials into 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 adopted.

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時間程度に亘って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, it is usually possible to activate the gas by firing the carbon material at a temperature below 900 ° C. using an activation gas such as water vapor, carbon dioxide or oxygen.

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、本発明の実施形態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。   By appropriately combining the firing temperature and firing time in the carbonization method, the activation gas supply amount, the heating rate and the maximum activation temperature in the activation method, the activated carbon having the above characteristics, which can be used in the embodiment of the present invention. Can be manufactured.

活性炭の平均粒径は、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 size of the activated carbon 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以上であると、活物質層の密度が高いために電極体積当たりの容量が高くなる傾向がある。また、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。一方で、平均粒径が20μm以下であると、高速充放電には適合し易くなる傾向がある。さらに、上記平均粒径は、好ましくは2〜15μmであり、更に好ましくは3〜10μmである。   When the average particle size is 1 μm or more, the capacity per electrode volume tends to increase because the density of the active material layer is high. In addition, a small average particle size may lead to a drawback of low durability. On the other hand, when the average particle size is 20 μm or less, it tends to be suitable for high-speed charge / discharge. Furthermore, the average particle diameter is preferably 2 to 15 μm, more preferably 3 to 10 μm.

[2.負極活物質]
負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵放出できる炭素材料である。
[2. Negative electrode active material]
The negative electrode active material is a carbon material that can occlude and release lithium ions.

該炭素材料としては、例えば、難黒鉛性カーボン、易黒鉛性カーボン、複合多孔性材料等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材料を被着させて成る複合多孔性材料である。また、負極活物質層には、この炭素材料に加えて、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炭素材料以外の材料を含有させることもできる。   Examples of the carbon material include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and composite porous material. More preferably, the negative electrode active material is a composite porous material formed by depositing a carbon material on the surface of activated carbon. In addition to this carbon material, the negative electrode active material layer can also contain materials other than carbon materials that occlude and release lithium ions, such as lithium titanium composite oxides and conductive polymers.

上記負極活物質は、1種類のみで使用するか、又は2種以上を混合して使用してもよい。上記複合多孔性材料は、例えば、活性炭と炭素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 negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more. The composite porous material can be obtained, for example, by heat-treating activated carbon and a carbon 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を得るための原料は、得られる複合多孔性材料が所望の特性を発揮する限り、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10μm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6μm以下である。なお上記平均粒径の測定方法は、上述の正極活物質である活性炭の平均粒径に用いる測定方法と同様である。   The raw material for obtaining the activated carbon used for the raw material of the composite porous material is not particularly limited as long as the obtained composite porous material exhibits desired characteristics, and is petroleum-based, coal-based, plant-based, polymer-based. Commercial products obtained from various raw materials such as can be used. In particular, it is preferable to use activated carbon powder having an average particle size of 1 μm or more and 10 μm or less. The average particle diameter is more preferably 2 μm or more and 6 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 activated carbon which is the above-mentioned positive electrode active material.

一方、上記の複合多孔性材料の原料に用いる炭素材料前駆体とは、熱処理することにより、活性炭に炭素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材料である。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に由来するボトム油、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 carbon 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 that can be applied to activated carbon by heat treatment. . Examples thereof include synthetic resins such as pitch, mesocarbon microbeads, coke, and phenol resin. Among these carbon 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 derived 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時間に亘って熱処理する場合、活性炭表面に被着している炭素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 carbon material on the activated carbon by thermally reacting the volatile component or 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 carbon materials proceeds. . 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 the heat treatment is performed for 2 hours to 5 hours at a peak temperature of about 500 to 800 ° C., the carbon 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、気相で炭素材料を被着させる方法が挙げられる。また、活性炭と炭素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 a hydrocarbon gas volatilized from a carbon material precursor, and the carbon material is deposited in a gas phase. In addition, a method in which activated carbon and a carbon material precursor are mixed and heat-treated in advance, or a method in which a carbon material precursor dissolved in a solvent is applied to activated carbon and dried and then heat-treated is also possible.

複合多孔性材料は、活性炭の表面に炭素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 carbon material on the surface of activated carbon, but the pore distribution after the carbon material is deposited inside the pores of activated carbon is important. It can be defined by the amount of pores. 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一定量以上の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抑制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, in the mesopores with a large pore diameter, the ion conductivity is higher than that of the micropores, so in order to obtain high output characteristics, a mesopore amount of a certain amount or more is necessary, while in the micropores with a small pore size, It is considered that it is necessary to suppress the amount of micropores in order to obtain high durability because impurities such as moisture, which are considered to adversely affect the durability of the storage element, are difficult to desorb. 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 carbon material adheres more to the micropores than the mesopores of 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、上記のメソ孔量Vm1及びマイクロ孔量Vm2の測定方法は、先述した正極活物質における測定方法と同様である。   In the present invention, the method for measuring the mesopore volume Vm1 and the micropore volume Vm2 is the same as that for the positive electrode active 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 carbon 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原料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 the raw material of 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), and 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。活性炭のメソ孔量V1が0.500以下である場合及びマイクロ孔量V2が1.000以下である場合、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適量の炭素材料を被着させれば足りるので、細孔構造を制御し易くなる傾向がある。一方、活性炭のメソ孔量V1が0.050以上である場合及びマイクロ孔量V2が0.005以上である場合、V1/V2が0.2以上である場合、及びV1/V2が20.0以下である場合は、該活性炭の細孔分布から上記本発明の一態様の複合多孔性材料の細孔構造が容易に得られる傾向がある。   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 mesopore volume V1 of the activated carbon is 0.500 or less and when the micropore volume V2 is 1.000 or less, an appropriate amount is required to obtain the pore structure of the composite porous material of one embodiment of the present invention. Since it is sufficient to deposit a carbon material, the pore structure tends to be easily controlled. On the other hand, when the mesopore amount V1 of the activated carbon is 0.050 or more, when the micropore amount V2 is 0.005 or more, when V1 / V2 is 0.2 or more, and V1 / V2 is 20.0. In the following cases, the pore structure of the composite porous material of one embodiment of the present invention tends to be easily obtained 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、上述の正極活物質の活性炭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 said composite porous material is the same as the measurement method used for the average particle diameter of the activated carbon of the above-mentioned positive electrode active 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0.35以下である場合には、活性炭表面に被着している炭素材料の構造(典型的には多環芳香族系共役構造)が十分に発達するので、容量(エネルギー密度)及び充放電効率が高くなるため好ましい。一方、H/Cが0.05以上である場合には、炭素化が過度に進行することはないため十分なエネルギー密度を得られる。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 is 0.35 or less, the structure (typically polycyclic aromatic conjugated structure) of the carbon material deposited on the activated carbon surface is sufficiently developed, so the capacity (energy density) ) And charging / discharging efficiency is high. On the other hand, when H / C is 0.05 or more, since carbonization does not proceed excessively, a sufficient energy density can 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。 In addition, the composite porous material usually has an amorphous structure derived from the activated carbon as a raw material and a crystal structure mainly derived from the deposited carbon 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.

[3.非水系電解液]
本発明の製造方法における非水系電解液には、負極へのプリドープ処理工程で使用する第一の非水系電解液と、その後のエージング処理工程で使用する第二の非水系電解液がある。
[3. Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte in the production method of the present invention includes a first non-aqueous electrolyte used in the pre-doping process for the negative electrode and a second non-aqueous electrolyte used in the subsequent aging process.

第一の非水系電解液は、25℃における負極還元電位が1.0V以上2.0V未満である還元化合物を0.05重量%未満含み、さらに有機溶媒と、リチウムイオンを含有した電解質(以下「リチウム塩」ともいう。)とを含む。好ましくは、第一の非水系電解液は、前記還元化合物を含まない。   The first non-aqueous electrolyte contains less than 0.05% by weight of a reducing compound having a negative electrode reduction potential of 1.0 V or more and less than 2.0 V at 25 ° C., and further contains an organic solvent and an electrolyte containing lithium ions (hereinafter, Also referred to as “lithium salt”). Preferably, the first nonaqueous electrolytic solution does not contain the reducing compound.

第二の非水系電解液は、25℃における負極還元電位が1.0V以上2.0V未満である還元化合物を0.05重量%以上15重量%以下含み、さらに有機溶媒及びリチウム塩を含む。好ましくは、第二の非水系電解液中の前記還元化合物の含有量は、0.2重量%以上10重量%未満である。   The second nonaqueous electrolytic solution contains 0.05% by weight to 15% by weight of a reducing compound having a negative electrode reduction potential at 25 ° C. of 1.0 V or more and less than 2.0 V, and further contains an organic solvent and a lithium salt. Preferably, the content of the reducing compound in the second non-aqueous electrolyte is 0.2 wt% or more and less than 10 wt%.

非水系リチウム型蓄電素子に含まれる非水系電解液中の前記還元化合物の含有量が0.05重量%以上であれば、負極活物質を十分に被覆することができ、非水系溶媒の分解を抑制できる。また、この含有量が、15重量%以下であれば、被膜によるイオン拡散抵抗の上昇を抑えることができ、十分な出力特性を得ることができるので好ましい。   If the content of the reducing compound in the non-aqueous electrolyte contained in the non-aqueous lithium storage element is 0.05% by weight or more, the negative electrode active material can be sufficiently covered, and the non-aqueous solvent is decomposed. Can be suppressed. Moreover, if this content is 15% by weight or less, an increase in ion diffusion resistance due to the coating film can be suppressed, and sufficient output characteristics can be obtained, which is preferable.

第一の非水系電解液と第二の非水系電解液とは、プリドープ処理工程とエージング処理工程とで電解液を入れ替えてもよいし、プリドープ処理工程で使用した第一の非水系電解液に必要量の前記還元化合物を添加することでエージング処理工程で使用する第二の非水系電解液としてもよい。   The first non-aqueous electrolyte solution and the second non-aqueous electrolyte solution may replace the electrolyte solution in the pre-dope treatment step and the aging treatment step, or the first non-aqueous electrolyte solution used in the pre-dope treatment step. It is good also as a 2nd non-aqueous electrolyte solution used at an aging process process by adding a required amount of the said reducing compound.

[3−1.還元化合物]
本発明において、25℃における負極還元電位が1.0V以上2.0V未満である還元化合物とは、下記(1)の条件を満たす化合物である。
(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1:2の体積比で混合してなる溶媒にLiPFを1M/Lの濃度となるように溶解させてなる非水系電解液に、該還元化合物を溶解させ、銅金属からなる作用極、並びにリチウム金属からなる対極及び参照極、を有する三極セルを作製したときに、該作用極における該還元化合物の還元分解電位が、25℃において1.0V〜2.0V(vsLi/Li)であること。」
[3-1. Reduced compound]
In the present invention, the reduced compound having a negative electrode reduction potential at 25 ° C. of 1.0 V or more and less than 2.0 V is a compound that satisfies the following condition (1).
(1) “The reducing compound is added to a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving LiPF 6 in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate at a volume ratio of 1: 2 so as to have a concentration of 1 M / L. When a triode cell having a working electrode made of copper metal and a counter electrode and a reference electrode made of lithium metal was produced, the reductive decomposition potential of the reducing compound at the working electrode was 1. 0V to 2.0V (vsLi / Li + ). "

25℃における還元分解電位は、好ましくは1.05V以上1.60V以下、更に好ましくは1.10V以上1.50V以下である。還元分解電位が1.0V以上であれば、非水系リチウム型蓄電素子の非水系電解液を構成する溶媒である、環状カーボネートおよび鎖状カーボネートよりも先に還元分解されることが可能であるため、溶媒分解よりも先に該還元化合物が分解した被膜を形成することができる。また、2.0V以下であれば、該還元化合物が正極側で酸化分解されることなく、負極に選択的に被膜を形成することができる。   The reductive decomposition potential at 25 ° C. is preferably 1.05 V or more and 1.60 V or less, more preferably 1.10 V or more and 1.50 V or less. If the reductive decomposition potential is 1.0 V or more, it can be reductively decomposed before the cyclic carbonate and the chain carbonate, which are the solvents constituting the nonaqueous electrolyte solution of the nonaqueous lithium storage element. A film in which the reducing compound is decomposed prior to solvent decomposition can be formed. Moreover, if it is 2.0 V or less, a film can be selectively formed in a negative electrode, without this reducing compound being oxidatively decomposed on the positive electrode side.

本発明の製造方法が効果を奏する理由は定かではないが、非水系溶媒とリチウムイオンからなる被膜が負極表面に少量形成された状態でプリドープ処理工程を行うことでリチウムイオンが負極に十分にプリドープされ、その後の充放電時には還元性化合物と非水系溶媒とリチウムイオンからなるより緻密な被膜が十分に形成されることで溶媒分解によるガス発生が抑制されるものと推定している。   The reason why the production method of the present invention is effective is not clear, but the lithium ion is sufficiently pre-doped in the negative electrode by performing the pre-doping process step in a state where a small amount of a film made of a non-aqueous solvent and lithium ion is formed on the negative electrode surface. It is presumed that gas generation due to solvent decomposition is suppressed by sufficiently forming a denser film composed of a reducing compound, a non-aqueous solvent and lithium ions during subsequent charging and discharging.

該還元化合物としては、上記の負極還元電位を満たすものであれば特に制限はないが、例えば以下のものが挙げられる。
ビニレンカーボネート、及びビニルエチレンカーボネートに代表される二重結合を有する環状カーボネート類、エチレンサルファイト、及びプロピレンサルファイトに代表される環状サルファイト類、1,3−プロパンスルトン、及び1,4−プロパンスルトンに代表されるスルトン類、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、及びトリフルオロプロピレンカーボネートに代表されるハロゲン置換環状カーボネート類、ブロモガンマ−ブチロラクトン、及びフルオロガンマ−ブチロラクトンに代表されるハロゲン置換ラクトン類、並びにリチウムビス(オキサラト)ボレート、及びリチウムオキサラトジフルオロボレートに代表されるリチウムオキサラトボレート類である。
The reducing compound is not particularly limited as long as it satisfies the above-described negative electrode reduction potential, and examples thereof include the following.
Vinylene carbonate, cyclic carbonates having a double bond represented by vinyl ethylene carbonate, ethylene sulfite, and cyclic sulfites represented by propylene sulfite, 1,3-propane sultone, and 1,4-propane Sultone typified by sultone, halogen-substituted cyclic carbonates typified by chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate, bromogamma-butyrolactone, and halogen-substituted lactones typified by fluorogamma-butyrolactone, and Lithium oxalate borates represented by lithium bis (oxalato) borate and lithium oxalatodifluoroborate.

中でも還元分解性と負極上での被膜形成能に優れるといった観点から、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ブロモガンマ−ブチロラクトン、フルオロガンマ−ブチロラクトン、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムオキサラトジフルオロボレートが好ましい。   Among these, vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, bromogamma-butyrolactone, fluorogamma-butyrolactone, lithium bis (oxalato) borate, and lithium oxalatodifluoroborate are preferred from the viewpoint of excellent reductive decomposability and film forming ability on the negative electrode.

また、負極被膜用還元化合物は1種でもよいし、2種以上を混合してもよい。   Moreover, the reducing compound for negative electrode films may be 1 type, and may mix 2 or more types.

[3−2.有機溶媒]
有機溶媒としては、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という観点から、下記(a)及び(b):
(a)メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びジメチルカーボネートからなる第一の群から選択される少なくとも1種の鎖状カーボネートと、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第二の群から選択される少なくとも1種の環状カーボネートとを混合した非水系溶媒;及び
(b)プロピレンカーボネート単独、またはプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとを混合した非水系溶媒;
の少なくとも1つを含むものが好ましい。また、同じ観点から、上記第一又は第二の非水系電解液中の上記(a)及び/又は(2)の有機溶媒の含有量が、90重量%以上であることも好ましい。
[3-2. Organic solvent]
As the organic solvent, the following (a) and (b): from the viewpoint that a non-aqueous electrolytic solution having both high dielectric constant and low viscosity can be obtained.
(A) at least one chain carbonate selected from the first group consisting of methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate, and at least one selected from the second group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate A non-aqueous solvent mixed with a seed cyclic carbonate; and (b) a non-aqueous solvent mixed with propylene carbonate alone or with propylene carbonate and ethylene carbonate;
Those containing at least one of these are preferred. From the same viewpoint, the content of the organic solvent (a) and / or (2) in the first or second non-aqueous electrolyte is preferably 90% by weight or more.

[3−3.リチウムイオンを含有した電解質]
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、LiBF、LiPF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiN(SOCF)(SOH)及びこれらの混合塩を挙げることができる。これらの中でも、LiPF、LiBF、またはLiPFとLiBFの混合塩が好ましい。
[3-3. Electrolyte containing lithium ion]
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. Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , or a mixed salt of LiPF 6 and LiBF 4 is preferable.

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.

[4.その他の構成要素]
本発明の実施形態では、非水系リチウム型蓄電素子は、上述の電解液、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、電極体、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。
[4. Other components]
In an embodiment of the present invention, the nonaqueous lithium-type energy storage device includes a current collector, a component other than the active material in the active material layer, an electrode body, and a separator in addition to the above-described electrolyte solution, positive electrode active material, and negative electrode active material. Including exterior bodies. Hereinafter, these components will be described.

(4−1.集電体)
集電体(正極集電体と負極集電体とを総称していう。)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る。この金属箔としては、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。
(4-1. Current collector)
A current collector (collectively referred to as a positive electrode current collector and a negative electrode current collector) is usually a metal foil that does not undergo degradation such as elution and reaction in a power storage element. There is no restriction | limiting in particular as this metal foil, For example, copper foil, aluminum foil, etc. are mentioned. 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よいし、貫通孔を有する金属箔でもよい。後述する負極へのリチウムのプリドープ処理工程を行い易くするためには、貫通孔を有する金属箔であることが好ましい。正極集電体と負極集電体の双方が貫通孔を有する金属箔であってもよく、負極集電体は貫通孔を有する金属箔であって正極集電体は貫通孔を有さない金属箔であってもよい。   Further, the current collector may be a normal metal foil having no through hole or a metal foil having a through hole. In order to facilitate the pre-doping process of lithium to the negative electrode described later, a metal foil having a through hole is preferable. Both the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be a metal foil having a through hole, and the negative electrode current collector is a metal foil having a through hole, and the positive electrode current collector is a metal having no through hole. It may be a foil.

集電体の厚みは、1〜100μmが好ましい。集電体の厚みが1μm以上であると、活物質層を集電体に固着させて成る正極電極体及び負極電極体の形状及び強度を保持できるため好ましい。一方で、集電体の厚みが100μm以下であると、蓄電素子としての重量及び体積が適度になり、そして重量及び体積当たりの性能が高い傾向があるため好ましい。   The thickness of the current collector is preferably 1 to 100 μm. A thickness of the current collector of 1 μm or more is preferable because the shape and strength of the positive electrode body and the negative electrode body formed by fixing the active material layer to the current collector can be maintained. On the other hand, it is preferable that the current collector has a thickness of 100 μm or less because the weight and volume of the electricity storage element are appropriate and the performance per weight and volume tends to be high.

(4−2.活物質層における活物質以外の成分)
活物質層(正極活物質層と負極活物質層とを総称していう。)には、既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既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、既知の成分、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。
(4-2. Components other than the active material in the active material layer)
For the active material layer (collectively referred to as the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer), known components contained in the active material layer in known lithium ion batteries, capacitors, and 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ことが好ましいが、上記使用量が30質量部以下であると、活物質層に占める活物質の量の割合が高くなり、そして体積当たりの出力密度が多くなる傾向があるため好ましい。   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 power density, but when the amount used is 30 parts by mass or less, the proportion of the amount of the active material in the active material layer is high, and the output per volume is high. This is preferable because the density tends to increase.

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質量部以下であるとき、活物質の表面をバインダーが完全には覆わないので、イオンの出入りが速くなり、高出力密度が得られ易い傾向があるため好ましい。一方で、バインダーの上記使用量が3質量部以上であるとき、活物質粒子間を互いに結合した活物質層として集電体上に固着し易くなる傾向があるため好ましい。   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 20 parts by mass or less, since the binder does not completely cover the surface of the active material, ions enter and exit faster, and high power density tends to be obtained, which is preferable. On the other hand, when the amount of the binder used is 3 parts by mass or more, it is preferable because the active material layer tends to adhere to the current collector as an active material layer in which the active material particles are bonded to each other.

(4−3.電極体)
本発明における電極体(正極電極体と負極電極体とを総称していう。)は、活物質層を集電体の上面(片面)のみに形成したもの、又は上下面(両面)に形成したものをいう。
(4-3. Electrode body)
In the present invention, the electrode body (collectively referred to as the positive electrode body and the negative electrode body) is formed by forming the active material layer only on the upper surface (one surface) of the current collector, or formed on the upper and lower surfaces (both surfaces). Say.

電極体は、活物質層を集電体に固着させて成る。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以上であると、蓄電素子全体に対する活物質量の割合が多くなり、エネルギー密度も多くなる傾向があるため好ましい。一方で、活物質層の厚みが200μm以下であると、電極内部の抵抗が小さくなり、出力密度が上がる傾向があるため好ましい。   The electrode body is formed by fixing an active material layer to a current collector. In the electrode body, the thickness of the active material layer is usually preferably about 30 to 200 μm. It is preferable that the thickness of the active material layer be 30 μm or more because the ratio of the amount of active material to the entire power storage element increases and the energy density tends to increase. On the other hand, it is preferable that the thickness of the active material layer is 200 μm or less because the resistance inside the electrode is reduced and the output density tends to increase.

電極体は、既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る。例えば、活物質、バインダー、導電性フィラーを含む材料を水又は有機溶剤と混合してスラリー状にし、該スラリー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活物質層とすることで得られる。また、溶剤を使用せずに、活物質、バインダー、導電性フィラーを含む材料を乾式で混合してプレス成型した後、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, a material containing an active material, a binder, and a conductive filler is mixed with water or an organic solvent to form a slurry, and the slurry is applied onto a current collector, dried, and pressed as necessary to obtain an active material. Obtained by forming a layer. In addition, without using a solvent, a material containing an active material, a binder, and a conductive filler can be dry-mixed and press-molded, and then attached to a current collector using a conductive adhesive.

後述する電極タブ取り付けのために、集電体の一部に活物質層を塗布しない(貼り付けない)領域(以下「未塗布領域」ともいう。)を設けることが好ましい。なお、全領域に塗布した後に一部領域の活物質層を除去することによって未塗布領域を設けてもよい。   In order to attach an electrode tab to be described later, it is preferable to provide a region (hereinafter also referred to as “uncoated region”) where the active material layer is not applied (attached) to a part of the current collector. In addition, after apply | coating to the whole area | region, you may provide an uncoated area | region by removing the active material layer of one part area | region.

(4−4.セパレータ)
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、又は電気二重層キャパシタ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。
(4-4. Separator)
As the separator, a polyethylene microporous film used for a lithium ion secondary battery, a polypropylene microporous film, a cellulose nonwoven paper used for 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以上の厚みでは、内部のマイクロショートによる自己放電が小さくなる傾向があるため好ましい。一方で、50μm以下の厚みでは、蓄電素子の出力特性が高くなる傾向があるため好ましい。   The thickness of the separator is preferably 10 μm or more and 50 μm or less. A thickness of 10 μm or more is preferable because self-discharge due to internal micro-shorts tends to be small. On the other hand, a thickness of 50 μm or less is preferable because the output characteristics of the storage element tend to be high.

(4−5.電極端子・電極タブ)
積層型の蓄電素子とする場合は、電極体とセパレータとを蓄電素子の形状に合致したシート状に整形し、正極集電体の未塗布領域に正極端子の一端、負極集電体の未塗布領域に負極端子の一端を電気的に接続する。もちろん、電極端子(正極端子と負極端子とを総称していう。)と集電体の未塗布領域の間に別の金属部品を介して接続してもよい。
(4-5. Electrode terminal / electrode tab)
In the case of a stacked type storage element, the electrode body and the separator are shaped into a sheet shape that matches the shape of the storage element, and one end of the positive electrode terminal and the negative electrode current collector are not applied to the uncoated area of the positive electrode current collector. One end of the negative electrode terminal is electrically connected to the region. Of course, the electrode terminal (collectively referred to as the positive electrode terminal and the negative electrode terminal) and an uncoated region of the current collector may be connected via another metal component.

正極端子の材質はアルミニウムであることが好ましく、負極端子の材質がニッケルメッキされた銅であることが好ましい。電極端子は、一般的には略四辺形をしており、その一端は電極の集電体領域と電気的に接続され、他端は使用時に外部の負荷(放電の場合)又は電源(充電の場合)と電気的に接続される。   The material of the positive terminal is preferably aluminum, and the material of the negative terminal is preferably nickel-plated copper. The electrode terminal generally has a substantially quadrilateral shape, one end of which is electrically connected to the current collector region of the electrode, and the other end is connected to an external load (in the case of discharging) or a power source (charging). Electrically connected).

前述した電極体と電極端子との電気的な接続方法は、例えば、超音波溶接法が一般的であるが、抵抗溶接、レーザー溶接、はんだや銀ロウによる接合でもよく、特に限定されない。   For example, an ultrasonic welding method is generally used as an electrical connection method between the electrode body and the electrode terminal described above, but resistance welding, laser welding, joining by solder or silver brazing may be used, and there is no particular limitation.

捲回型の蓄電素子とする場合は、電極体とセパレータとを長尺シート状に整形し、正極集電体の未塗布領域に正極タブの一端、負極集電体の未塗布領域に負極タブの一端を電気的に接続する。   In the case of a winding type power storage element, the electrode body and the separator are shaped into a long sheet, and one end of the positive electrode tab is formed in the uncoated area of the positive electrode current collector, and the negative electrode tab is formed in the uncoated area of the negative electrode current collector. Electrically connect one end of the.

(4−6.電極積層体)
正極電極体及び負極電極体がシート状の場合は、正極電極体及び負極電極体は、シート状のセパレータを介して積層され、電極積層体となる。また、正極電極体及び負極電極体が長尺状の場合は、これらは、長尺状のセパレータを介して捲廻積層され、電極積層体となる。
(4-6. Electrode laminate)
When the positive electrode body and the negative electrode body are sheet-like, the positive electrode body and the negative electrode body are laminated via a sheet-like separator to form an electrode laminate. In addition, when the positive electrode body and the negative electrode body are long, they are wound and laminated through a long separator to form an electrode laminate.

また、リチウムイオンのプリドープのために、上記の電極積層体にリチウム金属箔を積層して、リチウム金属箔積層電極体としてもよい。   Further, for lithium ion pre-doping, a lithium metal foil laminated electrode body may be formed by laminating a lithium metal foil on the above electrode laminate.

負極集電体は貫通孔を有する金属箔であって正極集電体は貫通孔を有さない金属箔である場合のリチウム金属箔積層電極体の例を図1に示す。この場合は、負極電極体(3A)一枚ごとにリチウム金属箔(3c)一枚が必要になるが、プリドープ処理に必要な時間が短く均一性が向上するという長所を有する。   An example of a lithium metal foil laminated electrode body in the case where the negative electrode current collector is a metal foil having a through hole and the positive electrode current collector is a metal foil having no through hole is shown in FIG. In this case, one lithium metal foil (3c) is required for each negative electrode body (3A), but this has the advantage that the time required for the pre-doping treatment is short and the uniformity is improved.

正極集電体と負極集電体の双方が貫通孔を有する金属箔である場合のリチウム金属箔積層電極体の例を図2に示す。この場合は、一枚または二枚のリチウム金属箔(7)で複数枚の負極電極体(3B)の負極活物質層(3b)を同時にプリドープ処理することが可能になるという長所を有する。リチウム金属箔(7)の枚数と厚さは、負極の活物質量と必要なプリドープ量に応じて定めればよい。   FIG. 2 shows an example of a lithium metal foil laminated electrode body when both the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are metal foils having through holes. This case has an advantage that the negative electrode active material layers (3b) of the plurality of negative electrode bodies (3B) can be simultaneously pre-doped with one or two lithium metal foils (7). The number and thickness of the lithium metal foil (7) may be determined according to the amount of the negative electrode active material and the required amount of pre-doping.

(4−7.外装体)
電極積層体は、非水系電解液とともに、外装体内に挿入される。
外装体としては、金属缶、ラミネートフィルムなどを使用できる。金属缶としては、アルミニウム製のものが好ましい。この場合は、例えば、該金属缶を負極端子とし、絶縁体をはさんで該金属缶にかしめられた金属ふたを正極端子とする。電極タブ(正極タブと負極タブとを総称していう。)によって電極体と端子(正極端子と負極端子とを総称していう。)とを電気的に接続する。
(4-7. Exterior body)
The electrode laminate is inserted into the exterior body together with the non-aqueous electrolyte.
A metal can, a laminate film, or the like can be used as the exterior body. The metal can is preferably made of aluminum. In this case, for example, the metal can is used as a negative electrode terminal, and a metal lid caulked on the metal can with an insulator interposed therebetween is used as a positive electrode terminal. The electrode body and the terminal (collectively referred to as the positive electrode terminal and the negative electrode terminal) are electrically connected by the electrode tab (collectively referred to as the positive electrode tab and the negative electrode tab).

また、この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成る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。   Moreover, as this laminate film, the film which laminated | stacked metal foil and the resin film is preferable, and the thing of the 3 layer structure which consists of an outer layer resin film / metal foil / interior resin film is illustrated. 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.

ラミネートフィルム外装体を使用する場合は、電極端子の端部を外装体の外部空間に引き出した状態でラミネートフィルムの周縁部をシールする。シール方法はヒートシールが好ましい。   When using a laminate film exterior body, the periphery of the laminate film is sealed in a state where the end of the electrode terminal is drawn out to the external space of the exterior body. The sealing method is preferably heat sealing.

[5.製造工程]
本実施態様の非水系リチウム型蓄電素子の製造方法は、プリドープ処理工程と、エージング処理工程とに特徴を有する。すなわち、前記の第一の非水系電解液中で負極電極体の負極活物質にリチウムイオンをプリドープ処理した後、前記第二の非水系電解液中で充放電させてエージング処理することで負極表面に被膜を形成させる非水系リチウム型蓄電素子の製造方法である。
[5. Manufacturing process]
The manufacturing method of the non-aqueous lithium storage element of this embodiment is characterized by a pre-doping process and an aging process. That is, after the lithium ion is pre-doped in the negative electrode active material of the negative electrode body in the first non-aqueous electrolyte, the surface of the negative electrode is charged and discharged in the second non-aqueous electrolyte and subjected to an aging treatment. It is a manufacturing method of the nonaqueous lithium electrical storage element in which a film is formed.

(リチウムイオンのプリドープ処理工程)
負極電極体には、あらかじめリチウムイオンをプリドープ処理しておく。プリドープ処理の方法としては、既知の方法、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てリチウム金属箔積層電極体とし、これを第一の非水系電解液に入れる方法を使用することができる。リチウムイオンをプリドープ処理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。
(Lithium ion pre-doping process)
The negative electrode body is pre-doped with lithium ions in advance. As a pre-doping method, a known method, for example, a negative electrode body is assembled in a state where a lithium metal foil is laminated on a negative electrode active material layer to form a lithium metal foil laminated electrode body, which is used as a first non-aqueous electrolyte solution. You can use the putting method. By pre-doping with lithium ions, the capacity and operating voltage of the power storage element can be controlled.

プリドープ処理の条件としては、温度は常温以上50℃以下が好ましい。常温以上とすることでプリドープ処理の時間をできるだけ短時間とすることができる。また50℃以下とすることで、電極への負荷を低減し劣化を抑制することができる。   As conditions for the pre-doping treatment, the temperature is preferably from room temperature to 50 ° C. By setting the temperature to room temperature or higher, the pre-doping time can be as short as possible. Moreover, by setting it as 50 degrees C or less, the load to an electrode can be reduced and deterioration can be suppressed.

また、プリドープ処理の時間については、プリドープ処理温度が40℃未満の場合は10時間以上2週間以下が好ましく、プリドープ処理温度が40℃以上の場合は10時間以上72時間以下が好ましく、15時間以上48時間以下がより好ましい。40℃未満の場合、10時間以上とすることでリチウムイオンのプリドープ量の不足を避けることができ、2週間以下とすることで、電極への負荷を低減し劣化を抑制することができる。更に40℃以上の場合、特に電極への負荷を低減し劣化を抑制するためにも、時間上限は72時間以下が好ましい。   The pre-doping time is preferably 10 hours or more and 2 weeks or less when the pre-doping temperature is less than 40 ° C., preferably 10 hours or more and 72 hours or less when the pre-doping temperature is 40 ° C. or more, and 15 hours or more. 48 hours or less is more preferable. When the temperature is lower than 40 ° C., the shortage of the lithium ion pre-doping amount can be avoided by setting the time to 10 hours or longer, and the load on the electrode can be reduced and the deterioration can be suppressed by setting the time to 2 weeks or shorter. Further, in the case of 40 ° C. or higher, the upper limit of time is preferably 72 hours or shorter in order to reduce the load on the electrode and suppress deterioration.

例えば、図1に示されるように、貫通孔を有する負極集電体を用いて、負極活物質層を負極集電体の両面に形成して、リチウム金属箔を、負極集電体の片面側に形成された負極活物質層に積層することにより、負極電極体を得る場合には、プリドープ処理工程は、負極電極体または電極積層体を前記第一の非水系電解液に、40℃〜50℃の温度で10時間〜72時間に亘って、又は40℃未満の温度で10時間〜2週間に亘って、浸漬することにより行なわれることが好ましい。   For example, as shown in FIG. 1, using a negative electrode current collector having a through hole, a negative electrode active material layer is formed on both sides of the negative electrode current collector, and a lithium metal foil is formed on one side of the negative electrode current collector. When the negative electrode body is obtained by laminating the negative electrode active material layer formed on the negative electrode active material layer, the pre-doping treatment step is performed by applying the negative electrode body or the electrode stack body to the first non-aqueous electrolyte solution at 40 ° C. to 50 ° C. It is preferably performed by dipping at a temperature of 10 ° C. for 10 hours to 72 hours, or at a temperature of less than 40 ° C. for 10 hours to 2 weeks.

例えば、図2に示されるように、共に貫通孔を有する負極集電体及び正極集電体を用いて、正極集電体の両面または片面に正極活物質層を形成し、負極集電体の両面または片面に負極活物質層を形成し、かつ前記プリドープ処理工程前に、正極活物質層および負極活物質層から選択される少なくとも一つの層にリチウム金属箔を対向させるとともに、負極活物質層と正極活物質層の間にセパレータを積層して、被プリドープ積層体を得る場合には、プリドープ処理工程は、被プリドープ積層体を前記第一の非水系電解液に、40℃〜50℃の温度で10時間〜72時間に亘って、または40℃未満の温度で10時間〜2週間に亘って、浸漬することにより行なわれることが好ましい。   For example, as shown in FIG. 2, a positive electrode active material layer is formed on both surfaces or one surface of a positive electrode current collector using a negative electrode current collector and a positive electrode current collector both having through-holes. A negative electrode active material layer is formed on both sides or one side, and a lithium metal foil is opposed to at least one layer selected from the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer before the pre-doping treatment step, and the negative electrode active material layer When a separator is laminated between the positive electrode active material layer and a pre-doped stacked body to obtain a pre-doped stacked body, the pre-doping treatment step is performed by applying the pre-doped stacked body to the first non-aqueous electrolyte at 40 ° C. to 50 ° C. It is preferably carried out by dipping at a temperature for 10 hours to 72 hours or at a temperature of less than 40 ° C. for 10 hours to 2 weeks.

(外装体のシール工程)
前記のリチウムイオンのプリドープ処理工程の後、第一の非水系電解液を第二の非水系電解液と入れ替えて外装体をシールする。または、第一の非水系電解液に前述した還元化合物を添加して第二の非水系電解液の条件を満たす電解液として、外装体をシールしてもよい。
(Sealing process for exterior body)
After the lithium ion pre-doping treatment step, the first non-aqueous electrolyte is replaced with the second non-aqueous electrolyte to seal the outer package. Alternatively, the exterior body may be sealed as an electrolyte that satisfies the conditions of the second non-aqueous electrolyte by adding the above-described reducing compound to the first non-aqueous electrolyte.

リチウムイオンのプリドープ処理工程の時には前記の還元化合物を含まないことにより、リチウムイオンと還元化合物による不要な副反応を抑制することができ、その後のエージング処理工程で負極の最表面上に還元化合物由来の被膜が形成されることから電解液溶媒の分解を効率的に抑制でき、ガス発生を抑制できると考えられる。   By eliminating the above-mentioned reducing compound during the lithium ion pre-doping treatment step, unnecessary side reactions due to the lithium ion and the reducing compound can be suppressed, and in the subsequent aging treatment step, the reducing compound originates on the outermost surface of the negative electrode. Therefore, it is considered that decomposition of the electrolyte solvent can be efficiently suppressed and gas generation can be suppressed.

(エージング処理工程)
エージング処理工程は、主に負極電極表面の被膜を形成させ最適な充放電効率を発現できる状態で素子を完成することを目的とする。具体的には、使用前に、特定の条件下での充電や放電を適数回繰り返すことでエージング処理工程が成り立つ。
(Aging process)
The purpose of the aging treatment step is to complete the device mainly in a state where a film on the surface of the negative electrode is formed and optimum charge / discharge efficiency can be exhibited. Specifically, an aging process step is established by repeating charging and discharging under specific conditions an appropriate number of times before use.

本実施態様では、0.1〜10Cの電流値で充電と放電を適数回繰り返すことが好ましい。0.5〜2Cがより好ましく、1Cが最も好ましい。0.1C以上であれば、エージング処理に要する時間が短くなり、10C以下であれば被膜が充分に形成されると考えられる。   In this embodiment, it is preferable to repeat charging and discharging an appropriate number of times with a current value of 0.1 to 10C. 0.5-2C is more preferable, and 1C is most preferable. If it is 0.1 C or more, the time required for the aging treatment is shortened, and if it is 10 C or less, it is considered that a coating film is sufficiently formed.

まず、蓄電素子の使用電圧範囲の上限値をEmax(V)、下限値をEmin(V)とするとき、電圧がE(V)であるときの充電状態(SOC)を{(E−Emin)/(Emax−Emin)}×100(%)で表す。リチウムイオンキャパシタの使用電圧は主に負極材料の種類によって異なり、典型的なメーカー推奨値は上限3.8〜4.0V、下限2.0〜2.2V程度である。そこで、共通範囲を取って、リチウムイオンキャパシタの使用電圧範囲の上限値Emaxを3.8V、下限値Eminを2.2Vとすると、電圧が2.2〜3.8Vの間の任意の値E(V)であるときの充電状態SOC(%)を{(E−2.2)/(3.8−2.2)}×100で表すものとする。   First, when the upper limit value of the operating voltage range of the storage element is Emax (V) and the lower limit value is Emin (V), the state of charge (SOC) when the voltage is E (V) is {(E−Emin). / (Emax−Emin)} × 100 (%). The working voltage of the lithium ion capacitor mainly varies depending on the type of the negative electrode material, and typical manufacturer recommended values are an upper limit of 3.8 to 4.0 V and a lower limit of about 2.0 to 2.2 V. Therefore, taking a common range, assuming that the upper limit value Emax of the working voltage range of the lithium ion capacitor is 3.8 V and the lower limit value Emin is 2.2 V, an arbitrary value E between 2.2 and 3.8 V is assumed. The state of charge SOC (%) when (V) is represented by {(E-2.2) / (3.8-2.2)} × 100.

次に、好ましいエージング処理工程の条件を示す。   Next, preferable conditions for the aging treatment step are shown.

充電工程は、1Cの電流値で定電流定電圧でSOC=85〜130%へ充電することであり、好ましくはSOC=100〜125%である。また充電時間は、好ましくは定電圧充電時間が1時間〜2時間である。更に充電する環境は20〜85℃であり、好ましくは25〜60℃である。   The charging step is to charge SOC = 85 to 130% at a constant current and constant voltage with a current value of 1C, and preferably SOC = 100 to 125%. The charging time is preferably a constant voltage charging time of 1 hour to 2 hours. Furthermore, the environment to charge is 20-85 degreeC, Preferably it is 25-60 degreeC.

放電工程は、1Cの電流値で定電流でSOC=−12.5%〜20%へ放電することであり、好ましくはSOC=0〜15%である。また、放電する環境は20〜85℃であり、好ましくは25〜60℃である。   The discharging step is to discharge SOC = -12.5% to 20% at a constant current at a current value of 1C, and preferably SOC = 0 to 15%. Moreover, the environment to discharge is 20-85 degreeC, Preferably it is 25-60 degreeC.

充電1回放電1回(またはその逆)を施すことを1サイクルとした際、サイクル数は、好ましくは20〜400サイクル、更に好ましくは50〜200サイクルである。20サイクル以上とすることで、SEI形成不足を避けることができ、400サイクル以下とすることで、電極への負荷を低減し劣化を抑制することができる。   When one cycle is defined as one charge and one discharge (or vice versa), the number of cycles is preferably 20 to 400 cycles, more preferably 50 to 200 cycles. By setting it to 20 cycles or more, insufficient formation of SEI can be avoided, and by setting it to 400 cycles or less, the load on the electrode can be reduced and deterioration can be suppressed.

また、エージング処理工程では必要に応じて発生したガスを抜く工程を施した方が好ましい。エージング処理で発生するガスは蓄電素子の抵抗成分となり、特性を落とすからである。このガスは溶媒や材料に吸着されていた水分が電気化学反応により分解して生成したものと考えられる。なお、ガスを抜く工程は、シールした外装体の一部を開けて行い、再度シールすることによって行う。   In the aging treatment step, it is preferable to perform a step of removing the generated gas as necessary. This is because the gas generated by the aging process becomes a resistance component of the power storage element and deteriorates the characteristics. This gas is thought to be generated by the decomposition of moisture adsorbed by the solvent or material by an electrochemical reaction. Note that the step of degassing is performed by opening a part of the sealed outer package and sealing again.

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>
[正極活物質・正極電極体の作製]
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、活性炭1を得た。
<Example 1>
[Preparation of positive electrode active material / positive electrode body]
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 1.

島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−2000J)を用いて活性炭1の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、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、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。活性炭1の細孔分布を測定した結果、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。 It was 4.2 micrometers as a result of measuring the average particle diameter of the activated carbon 1 using the Shimadzu Corporation laser diffraction type particle size distribution analyzer (SALD-2000J). Further, the pore distribution was measured with a pore distribution measuring device (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd. using nitrogen as an adsorbate. The specific surface area was determined by the BET single point method. Further, using the desorption side isotherm, the mesopore amount was determined by the BJH method, and the micropore amount was determined by the MP method. As a result of measuring the pore distribution of the activated carbon 1, 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.

活性炭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のアルミニウム箔からなる集電体の片面、または両面に塗布し、乾燥し、プレスして、正極活物質層の厚さが55μmの正極電極体を得た。   80.8 parts by mass of activated carbon 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) Mixing to obtain a slurry. Next, the obtained slurry was applied to one or both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried and pressed to obtain a positive electrode body having a positive electrode active material layer thickness of 55 μm. .

[負極活物質・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 active material / 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を上記活性炭1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 activated carbon 1, 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 0.00. 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エキスパンド銅箔の両面に塗布し、乾燥し、プレスして、負極活物質層の厚さが60μmの負極電極体を得た。   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 both sides of the expanded copper foil, dried, and pressed to obtain a negative electrode body having a negative electrode active material layer thickness of 60 μm.

この両面負極電極体の片面に、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金属箔を貼り付けた。   A lithium metal foil corresponding to 760 mAh / g per unit weight of the composite porous material 1 was attached to one side of the double-sided negative electrode body.

[第一の非水系電解液の調製]
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)を体積比率で1:2となる非水系溶媒に、1mol/lの濃度となるようにLiPF6を溶解して得た溶液を第一の非水系電解液として使用した。
[Preparation of first non-aqueous electrolyte]
A solution obtained by dissolving LiPF 6 to a concentration of 1 mol / l in a non-aqueous solvent in which ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) are in a volume ratio of 1: 2 is a first non-aqueous system. Used as electrolyte.

[蓄電素子の組立と性能]
得られた電極体を100mm×100mmにカットして、最上面と最下面は片面正極電極体を用い、最上面と最下面の間に両面負極電極体18枚及び両面正極電極体17枚を配置するとともに、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36枚を積層した後、負極電極体と正極電極体に電極端子を接続して電極積層体とした。この積層体をラミネートフィルムからなる外装体内に挿入し、上記第一の非水系電解液100g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。
[Assembly and performance of storage element]
The obtained electrode body is cut into 100 mm × 100 mm, the single-sided positive electrode body is used for the top and bottom surfaces, and 18 double-sided negative electrode bodies and 17 double-sided positive electrode bodies are placed between the top and bottom surfaces. In addition, after laminating 36 non-woven cellulose separators between the negative electrode body and the positive electrode body, electrode terminals were connected to the negative electrode body and the positive electrode body to obtain an electrode laminate. This laminated body was inserted into an outer package made of a laminate film, 100 g of the first non-aqueous electrolyte solution was injected, the outer package was sealed, and a non-aqueous lithium storage element was assembled.

上記非水系リチウム型蓄電素子を、45℃環境下で24時間保存することでリチウムイオンを負極にプリドープ処理した。引き続き、一度セルを開封し、還元化合物としてビニレンカーボネートを第一の電解液100重量部に対する割合で2.0重量部を添加して第二の非水系電解液とした後、外装体をシールした。   The non-aqueous lithium storage element was stored in a 45 ° C. environment for 24 hours, so that lithium ions were pre-doped on the negative electrode. Subsequently, the cell was once opened, and 2.0 parts by weight of vinylene carbonate as a reducing compound in a ratio with respect to 100 parts by weight of the first electrolyte was added to obtain a second non-aqueous electrolyte, and then the outer package was sealed. .

蓄電素子のエージング処理として、25℃環境下で、1Cの電流値で4.0Vまで定電流充電し、次いで4.0V定電圧充電を1時間行った後、1Cの電流値で2.0Vまで定電流放電を行った。これを60サイクル行い、一度外装体を開封してガス抜きし、再度シールすることで蓄電素子を完成させた。   As an aging process of the storage element, in a 25 ° C. environment, a constant current charge to 4.0 V is performed at a current value of 1 C, and then a 4.0 V constant voltage charge is performed for 1 hour, and then a current value of 1 C is increased to 2.0 V. A constant current discharge was performed. This was performed for 60 cycles, and the exterior body was once opened, degassed, and sealed again to complete the electricity storage device.

作製した蓄電素子を25℃の環境下で特性評価を行った。   The produced power storage device was evaluated in a 25 ° C. environment.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は67.5%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 67.5%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、2.5ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, when the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method, it was 2.5 cc.

<実施例2>
還元化合物としてプロピレンサルファイトを第一の非水系電解液に対する割合で1.5重量部を添加すること以外は、実施例1と同様の蓄電素子を準備した。
<Example 2>
A power storage element similar to that of Example 1 was prepared except that 1.5 parts by weight of propylene sulfite as a reducing compound in a ratio with respect to the first nonaqueous electrolytic solution was added.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は66.3%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 66.3%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、2.8ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method, and it was 2.8 cc.

<実施例3>
還元化合物としてフルオロエチレンカーボネートを第一の非水系電解液に対する割合で2.0重量部を添加すること以外は、実施例1と同様の蓄電素子を準備した。
<Example 3>
A power storage device similar to that of Example 1 was prepared except that 2.0 parts by weight of fluoroethylene carbonate as a reducing compound in a ratio with respect to the first nonaqueous electrolytic solution was added.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は68.1%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 68.1%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、2.7ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method, and it was 2.7 cc.

<実施例4>
還元化合物としてリチウムビス(オキサラト)ボレートを第一の非水系電解液に対する割合で0.3重量部を添加すること以外は、実施例1と同様の蓄電素子を準備した。
<Example 4>
A power storage device similar to that of Example 1 was prepared except that 0.3 part by weight of lithium bis (oxalato) borate as a reducing compound was added in a ratio with respect to the first nonaqueous electrolytic solution.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は67.1%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 67.1%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、3.1ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method and found to be 3.1 cc.

<実施例5>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)を体積比率で1:2となる非水系溶媒に、1mol/l濃度のLiPF6と0.1mol/l濃度のLiBFを溶解して得た溶液を第一の非水系電解液として使用し、還元化合物としてビニレンカーボネートを第一の非水系電解液に対する割合で2.5重量部を添加すること以外は、実施例1と同様の蓄電素子を準備した。
<Example 5>
A solution obtained by dissolving 1 mol / l concentration of LiPF 6 and 0.1 mol / l concentration of LiBF 4 in a non-aqueous solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) in a volume ratio of 1: 2. Was prepared as a first non-aqueous electrolyte solution, and a storage element similar to that of Example 1 was prepared except that 2.5 parts by weight of vinylene carbonate as a reducing compound was added in a ratio to the first non-aqueous electrolyte solution. did.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は66.5%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 66.5%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、2.6ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method and found to be 2.6 cc.

<実施例6>
プロピレンカーボネート(PC)とメチルエチルカーボネート(MEC)を体積比率で1:2となる非水系溶媒に、1mol/l濃度のLiPF6を溶解して得た溶液を第一の非水系電解液として使用すること以外は、実施例1と同様の蓄電素子を準備した。
<Example 6>
A solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / l in a non-aqueous solvent of propylene carbonate (PC) and methyl ethyl carbonate (MEC) in a volume ratio of 1: 2 is used as the first non-aqueous electrolyte. A power storage element similar to that in Example 1 was prepared except that.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は63.1%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 63.1%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、1.4ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, when the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method, it was 1.4 cc.

<実施例7>
還元化合物としてビニレンカーボネートを第一の非水系電解液に対する割合で10重量部を添加すること以外は、実施例1と同様の蓄電素子を準備した。
<Example 7>
A power storage device similar to that of Example 1 was prepared except that vinylene carbonate as a reducing compound was added in an amount of 10 parts by weight relative to the first nonaqueous electrolytic solution.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は61.5%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 61.5%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、0.9ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method, and it was 0.9 cc.

<実施例8>
[正極活物質・正極電極体の作製]
実施例1と同様に作製した。
<Example 8>
[Preparation of positive electrode active material / positive electrode body]
It was produced in the same manner as in Example 1.

[負極活物質・負極電極体の作製]
石炭系ピッチを空気雰囲気下250℃で約2時間酸化処理を行った後、真空下1100
℃で1時間熱処理を行った。得られた材料を、ボールミル粉砕機で約4時間粉砕すること
により、負極材料となる難黒鉛化性炭素材料1を得た。上記難黒鉛化性炭素材料1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4.1m/g、メソ孔量(V
m1)が0.0081cc/g、マイクロ孔量(Vm2)が0.0012cc/g、Vm
1/Vm2=6.75であった。
[Preparation of negative electrode active material / negative electrode body]
After oxidizing the coal-based pitch at 250 ° C. for about 2 hours in an air atmosphere,
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 1 hour. The obtained material was pulverized for about 4 hours by a ball mill pulverizer to obtain a non-graphitizable carbon material 1 serving as a negative electrode material. Evaluation of physical properties of the non-graphitizable carbon material 1 was performed in the same manner as in Example 1. BET specific surface area is 4.1 m 2 / g, mesopore volume (V
m1) is 0.0081 cc / g, micropore volume (Vm2) is 0.0012 cc / g, Vm
It was 1 / Vm2 = 6.75.

上記難黒鉛化性炭素材料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エキスパンド銅箔の両面
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。
83.4 parts by mass of the non-graphitizable carbon 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, A slurry was obtained. Next, the obtained slurry was applied to both sides of the expanded copper foil, dried and pressed to obtain a negative electrode body having an active material layer thickness of 60 μm.

この両面負極電極体の片面に、難黒鉛化性炭素材料1の単位重量あたり400mAh/gに相当するリチウム金属箔を貼り付けた。   A lithium metal foil corresponding to 400 mAh / g per unit weight of the non-graphitizable carbon material 1 was attached to one side of the double-sided negative electrode body.

[第一の非水系電解液の調製]
実施例1と同様に作製した。
[Preparation of first non-aqueous electrolyte]
It was produced in the same manner as in Example 1.

[蓄電素子の組立と性能]
実施例1と同様に作製した。
[Assembly and performance of storage element]
It was produced in the same manner as in Example 1.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は63.7%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 63.7%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、2.0ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method and found to be 2.0 cc.

<比較例1>
還元化合物を使用せずに、第一の非水系電解液のままで、実施例1と同様の蓄電素子を準備した。
<Comparative Example 1>
A storage element similar to that of Example 1 was prepared without using the reducing compound, and with the first non-aqueous electrolyte.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は70.8%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 70.8%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、10ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, when the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method, it was 10 cc.

<比較例2>
[正極活物質・正極電極体の作製]
実施例1と同様に作製した。
<Comparative example 2>
[Preparation of positive electrode active material / positive electrode body]
It was produced in the same manner as in Example 1.

[負極活物質・負極電極体の作製]
実施例1と同様に作製した。
[Preparation of negative electrode active material / negative electrode body]
It was produced in the same manner as in Example 1.

[非水系電解液の調製]
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)を体積比率で1:2となる非水系溶媒に、1mol/l濃度のLiPF6と電解液に対して2.0重量部のビニレンカーボネート(VC)溶解して得た溶液を非水系電解液として使用した。
[Preparation of non-aqueous electrolyte]
In a non-aqueous solvent in which ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) are in a volume ratio of 1: 2, 2.0 parts by weight of vinylene carbonate (VC) with respect to 1 mol / l concentration of LiPF 6 and the electrolytic solution. The solution obtained by dissolution was used as a non-aqueous electrolyte.

[蓄電素子の組立と性能]
得られた電極体を100mm×100mmにカットして、最上面と最下面は片面正極体を用い、最上面と最下面の間に両面負極電極体18枚及び両面正極電極体17枚を配置するとともに、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36枚を積層した後、負極電極体と正極電極体に電極端子を接続して電極積層体とした。この積層体をラミネートフィルムからなる外装体内に挿入し、上記非水系電解液100g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。
[Assembly and performance of storage element]
The obtained electrode body is cut into 100 mm × 100 mm, the single-sided positive electrode body is used for the top and bottom surfaces, and 18 double-sided negative electrode bodies and 17 double-sided positive electrode bodies are placed between the top and bottom surfaces. In addition, after laminating 36 non-woven cellulose separators between the negative electrode body and the positive electrode body, electrode terminals were connected to the negative electrode body and the positive electrode body to form an electrode laminate. This laminated body was inserted into an outer package made of a laminate film, 100 g of the non-aqueous electrolyte solution was injected to seal the outer package, and a non-aqueous lithium storage element was assembled.

上記非水系リチウム型蓄電素子を、45℃環境下で24時間保存することでリチウムイオンを負極にドープ処理した。次に、蓄電素子のエージング処理として、25℃環境下で、1Cの電流値で4.0Vまで定電流充電し、次いで4.0V定電圧充電を1時間行った後、1Cの電流値で2.0Vまで定電流放電を行った。これを60サイクル行い、開封してガス抜きし、再度外装体をシールすることで蓄電素子を完成させた。   The non-aqueous lithium storage element was stored in a 45 ° C. environment for 24 hours to dope lithium ions into the negative electrode. Next, as an aging process of the storage element, in a 25 ° C. environment, a constant current charge is performed up to 4.0 V with a current value of 1 C, and then a 4.0 V constant voltage charge is performed for 1 hour. A constant current discharge was performed up to 0.0V. This was performed for 60 cycles, opened and degassed, and the exterior body was sealed again to complete the electricity storage device.

作製した蓄電素子を25℃の環境下で特性評価を行った。   The produced power storage device was evaluated in a 25 ° C. environment.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は61.3%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 61.3%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、8.8ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, when the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method, it was 8.8 cc.

<比較例3>
還元化合物としてビニレンカーボネートを第一の非水系電解液に対する割合で18重量部を添加すること以外は、実施例1と同様の蓄電素子を準備した。
<Comparative Example 3>
A power storage element similar to that in Example 1 was prepared except that 18 parts by weight of vinylene carbonate as a reducing compound was added in a proportion relative to the first nonaqueous electrolytic solution.

[出力特性および保存発生ガスの測定]
作製した蓄電素子を、1Cの電流で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、1Cの定電流で2.0Vまで放電することで、1Cの出力容量を得た。次に同様の充電を行い300Cの電流値で2.0Vまで放電することで、300Cの出力容量が得られた。すなわち、1Cでの放電容量に対する300Cでの放電容量の比は48.9%であった。
[Measurement of output characteristics and stored gas]
The produced power storage element was charged to 4.0 V with a current of 1 C, and thereafter, constant current and constant voltage charging in which a constant voltage of 4.0 V was applied was performed for 2 hours. Subsequently, by discharging to 2.0 V with a constant current of 1 C, an output capacity of 1 C was obtained. Next, the same charge was performed and the battery was discharged to 2.0 V at a current value of 300 C, whereby an output capacity of 300 C was obtained. That is, the ratio of the discharge capacity at 300 C to the discharge capacity at 1 C was 48.9%.

また、1C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時間行った後、60℃恒温槽内にて1か月保存した。次に、アルキメデス法により保存後の発生ガス量を測定したところ、1.7ccであった。   Moreover, after charging to 4.0V by 1C and performing constant current constant voltage charge which applies a constant voltage of 4.0V for 2 hours after that, it preserve | saved for one month in a 60 degreeC thermostat. Next, the amount of gas generated after storage was measured by the Archimedes method, and it was 1.7 cc.

以上の結果を以下の表1にまとめて示す。   The above results are summarized in Table 1 below.

Figure 0006262432
Figure 0006262432

表1に示す結果から、本発明の製造方法によって、高出力特性、及びガス発生が少ない優れた高温耐久性を兼ね揃えた非水系リチウム型蓄電素子を提供することができる。   From the results shown in Table 1, it is possible to provide a non-aqueous lithium storage element having both high output characteristics and excellent high temperature durability with less gas generation by the production method of the present invention.

本発明の蓄電素子は、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、さらには瞬間電力ピークのアシスト用途などで好適に利用できる。   The power storage device of the present invention can be suitably used in automobiles, in the field of hybrid drive systems in which an internal combustion engine or a fuel cell, a motor, and a power storage device are combined, and for assisting instantaneous power peaks.

1 リチウム金属箔積層電極積層体
2A 正極電極体
2B 正極電極体
2C 正極電極体
2a 正極集電体(貫通孔なし)
2b 正極活物質層
2c 正極活物質層
2d 正極集電体(貫通孔あり)
3A 負極電極体
3B 負極電極体
3a 負極集電体(貫通孔あり)
3b 負極活物質層
3c リチウム金属箔
4 セパレータ
5 リチウム金属箔積層電極積層体
6 担体
7 リチウム金属箔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium metal foil laminated electrode laminated body 2A Positive electrode body 2B Positive electrode body 2C Positive electrode body 2a Positive electrode collector (no through-hole)
2b Cathode active material layer 2c Cathode active material layer 2d Cathode current collector (with through hole)
3A Negative electrode body 3B Negative electrode body 3a Negative electrode current collector (with through hole)
3b Negative electrode active material layer 3c Lithium metal foil 4 Separator 5 Lithium metal foil laminated electrode laminate 6 Carrier 7 Lithium metal foil

Claims (8)

リチウムイオンを吸蔵放出できる炭素材料からなる負極活物質を含む負極活物質層が負極集電体に積層されている単数または複数の負極電極体と、活性炭からなる正極活物質を含む正極活物質層が正極集電体に積層されている単数または複数の正極電極体とを、該負極電極体と該正極電極体の間にセパレータを挟んで積層して成る電極積層体;及び
リチウムイオンを含有した電解質を含み、かつ25℃における負極還元電位が1.0V以上2.0V未満である還元化合物を0.05重量%以上15重量%以下含む非水系電解液;
を外装体に収納して成るリチウムイオンキャパシタの製造方法であって、該方法は、以下の工程:
(1)該還元化合物を含まない第一の非水系電解液に該負極電極体または該電極積層体を浸漬させた状態で該負極活物質にリチウムイオンを吸蔵させるプリドープ処理工程;及び
(2)該還元化合物を0.05重量%以上15重量%以下含有する第二の非水系電解液に該負極電極体または該電極積層体を浸漬させた状態でリチウムイオンキャパシタを充放電させるエージング処理工程;
を記載の順に経る、前記方法。
A negative electrode active material layer including a negative electrode active material layer including a negative electrode active material made of a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, and a positive electrode active material layer including a positive electrode active material made of activated carbon. An electrode laminate formed by laminating one or a plurality of positive electrode bodies stacked on a positive electrode current collector with a separator interposed between the negative electrode body and the positive electrode body; and containing lithium ions A non-aqueous electrolyte solution containing 0.05% by weight to 15% by weight of a reducing compound containing an electrolyte and having a negative electrode reduction potential at 25 ° C. of 1.0 V or more and less than 2.0 V;
Is a method for producing a lithium ion capacitor, which is housed in an exterior body, the method comprising the following steps:
(1) a pre-dope treatment step of occluding lithium ions in the negative electrode active material in a state where the negative electrode body or the electrode laminate is immersed in a first non-aqueous electrolyte solution not containing the reducing compound; and (2) An aging treatment step of charging and discharging a lithium ion capacitor in a state where the negative electrode body or the electrode laminate is immersed in a second non-aqueous electrolyte solution containing 0.05% by weight or more and 15% by weight or less of the reducing compound;
The method according to the order described.
前記第一又は第二の非水系電解液は、下記(a)及び(b):
(a)メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びジメチルカーボネートからなる第一の群から選択される少なくとも1種の鎖状カーボネートと、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第二の群から選択される少なくとも1種の環状カーボネートとの混合物;及び
(b)プロピレンカーボネート、またはプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの混合物;
の少なくとも1つを非水系溶媒として90重量%以上含む電解液である、請求項1に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
Said 1st or 2nd non-aqueous electrolyte solution is the following (a) and (b):
(A) at least one chain carbonate selected from the first group consisting of methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate, and at least one selected from the second group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate A mixture of seed cyclic carbonates; and (b) propylene carbonate or a mixture of propylene carbonate and ethylene carbonate;
The method for producing a lithium ion capacitor according to claim 1, wherein the electrolytic solution contains 90% by weight or more as a non-aqueous solvent.
前記還元化合物は、二重結合を有する環状カーボネート、環状サルファイト、スルトン、ハロゲン置換環状カーボネート、ハロゲン置換ラクトン、及びリチウムオキサラトボレートからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1または2に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   The reduced compound is at least one selected from the group consisting of a cyclic carbonate having a double bond, a cyclic sulfite, a sultone, a halogen-substituted cyclic carbonate, a halogen-substituted lactone, and lithium oxalate borate. 3. A method for producing a lithium ion capacitor according to 2. 前記リチウムイオンを含有した電解質は、LiPF、LiBF、またはLiPFとLiBFの混合塩である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。 The method for producing a lithium ion capacitor according to claim 1, wherein the electrolyte containing lithium ions is LiPF 6 , LiBF 4 , or a mixed salt of LiPF 6 and LiBF 4 . 前記負極集電体は、貫通孔を有しており、かつ前記負極電極体は、前記負極活物質層を該負極集電体の両面に形成して、リチウム金属箔を、該負極集電体の片面側に形成された該負極活物質層に積層することにより得られる場合において、
前記プリドープ処理工程は、該負極電極体または前記電極積層体を前記第一の非水系電解液に、40℃〜50℃の温度で10時間〜72時間に亘って、又は40℃未満の温度で10時間〜2週間に亘って、浸漬することにより行なわれる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
The negative electrode current collector has a through hole, and the negative electrode electrode body has the negative electrode active material layer formed on both surfaces of the negative electrode current collector, and the lithium metal foil is formed on the negative electrode current collector. In the case of being obtained by laminating on the negative electrode active material layer formed on one side of
In the pre-doping process, the negative electrode body or the electrode laminate is applied to the first non-aqueous electrolyte at a temperature of 40 ° C. to 50 ° C. for 10 hours to 72 hours, or at a temperature of less than 40 ° C. The manufacturing method of the lithium ion capacitor of any one of Claims 1-4 performed by being immersed over 10 hours-2 weeks.
前記負極集電体及び前記正極集電体は、貫通孔を有しており、前記正極活物質層は、該正極集電体の両面または片面に形成されており、前記負極活物質層は、該負極集電体の両面または片面に形成されており、かつ前記プリドープ処理工程前に、該正極活物質層および該負極活物質層から選択される少なくとも一つの層にリチウム金属箔を対向させるとともに、該負極活物質層と該正極活物質層の間に前記セパレータを積層して、被プリドープ積層体を得る場合において、
前記プリドープ処理工程は、該被プリドープ積層体を前記第一の非水系電解液に、40℃〜50℃の温度で10時間〜72時間に亘って、または40℃未満の温度で10時間〜2週間に亘って、浸漬することにより行なわれる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
The negative electrode current collector and the positive electrode current collector have through holes, the positive electrode active material layer is formed on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector, and the negative electrode active material layer is The negative electrode current collector is formed on both sides or one side, and before the pre-doping process, a lithium metal foil is opposed to at least one layer selected from the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer In the case of obtaining the pre-doped laminate by laminating the separator between the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer,
In the pre-doping treatment step, the pre-doped laminate is applied to the first non-aqueous electrolyte solution at a temperature of 40 ° C. to 50 ° C. for 10 hours to 72 hours, or at a temperature of less than 40 ° C. for 10 hours to 2 hours. The manufacturing method of the lithium ion capacitor of any one of Claims 1-4 performed by immersing over a week.
前記負極活物質は、活性炭の表面に炭素材料を被着させた複合多孔性材料であり、かつ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)とするとき、
0.010≦Vm1≦0.250、
0.001≦Vm2≦0.200、及び
1.5≦Vm1/Vm2≦20.0を満たす、請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
The negative electrode active material is a composite porous material in which a carbon material is deposited on the surface of activated carbon, and the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 to 500 mm calculated by the BJH method is Vm1 (cc / g ), When 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,
The method for manufacturing a lithium ion capacitor according to claim 1, wherein 0.001 ≦ Vm2 ≦ 0.200 and 1.5 ≦ Vm1 / Vm2 ≦ 20.0 are satisfied.
前記正極活物質は、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)とするとき、
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1500m/g以上3000m/g以下である活性炭である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
In the positive electrode active material, 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 V2 (cc / g),
It is activated carbon that satisfies 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0, and has a specific surface area measured by the BET method of 1500 m 2 / g or more and 3000 m 2 / g or less. Item 8. The method for producing a lithium ion capacitor according to any one of Items 1 to 7.
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