JP6684034B2 - Electrochemical device and method for manufacturing electrochemical device - Google Patents

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Description

本発明は、正極、負極及びセパレータが捲回されて構成された蓄電素子を有する電気化学デバイス及びこの電気化学デバイスの製造方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrochemical device having an electricity storage element formed by winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a method for manufacturing the electrochemical device.

近年、太陽光、風力発電等によるクリーンエネルギの蓄電システムや、自動車、ハイブリッド電気自動車等の主電源又は補助電源として、キャパシタ等の電気化学デバイスが着目されている。ここで、電気二重層キャパシタは、高出力であるが容量が低く、電池は高容量であるが出力が低い。そこで、負極にリチウムを吸蔵可能な材料を使用したリチウムイオンキャパシタは電気二重層キャパシタより容量が高く、電池より長寿命であるため、電池からの置き換え用途が広がりつつある。   2. Description of the Related Art In recent years, electrochemical devices such as capacitors have been attracting attention as main power sources or auxiliary power sources for clean energy storage systems such as solar power and wind power generation, and automobiles and hybrid electric vehicles. Here, the electric double layer capacitor has high output but low capacity, and the battery has high capacity but low output. Therefore, a lithium ion capacitor using a material capable of occluding lithium in the negative electrode has a higher capacity than an electric double layer capacitor and has a longer life than a battery, and therefore replacement applications from the battery are spreading.

一方で、リチウムイオンキャパシタではリチウムイオンを負極にドープするプレドープと呼ばれる工程を必要とする。例えば、特許文献1には、リチウムイオンを吸蔵ないしドープさせるための金属リチウム板を電極群内に捲回配置したリチウムイオンキャパシタが開示されている。   On the other hand, a lithium ion capacitor requires a process called pre-doping in which a negative electrode is doped with lithium ions. For example, Patent Document 1 discloses a lithium ion capacitor in which a metallic lithium plate for occluding or doping lithium ions is wound and arranged in an electrode group.

また、特許文献2には、負極集電体に活物質層を積層したリチウムイオン蓄電素子が開示されており、負極集電体上に活物質層を積層しない領域が形成され、その領域にリチウムが配置され、プレドープがなされている。   Further, Patent Document 2 discloses a lithium-ion power storage element in which an active material layer is laminated on a negative electrode current collector, and a region where the active material layer is not laminated is formed on the negative electrode current collector, and lithium is formed in the region. Are placed and pre-doped.

また、特許文献3には、リチウムイオン供給源であるリチウム金属と隣接する正極と負極との間に少なくとも2枚以上のセパレータを挟装させることにより、短絡等の不具合なく所定量のリチウムイオンを負極にドーピングすることができるリチウムイオンキャパシタが開示されている。   Further, in Patent Document 3, at least two separators are sandwiched between a positive electrode and a negative electrode adjacent to a lithium metal that is a lithium ion supply source, so that a predetermined amount of lithium ions can be generated without a problem such as a short circuit. A lithium ion capacitor is disclosed that can be doped into the negative electrode.

特開2011−139006号公報JP, 2011-139006, A 特開2010−232565号公報JP, 2010-232565, A 特開2009−59732号公報JP, 2009-59732, A

上記のようにリチウムイオンのプレドープが必要な電気化学デバイスにおいて、リチウム源の配置方法には、リチウム用集電体にリチウムを貼付し、リチウム用集電体を負極集電体に接続する方法がある。しかし、リチウム用集電体を別途用意する必要があり、リチウム用集電体を負極集電体に接続する工程も必要となることから生産性が低いという問題がある。   In the electrochemical device that requires pre-doping of lithium ions as described above, the method of arranging the lithium source is to attach lithium to the lithium current collector and connect the lithium current collector to the negative electrode current collector. is there. However, since it is necessary to separately prepare a lithium current collector and a step of connecting the lithium current collector to the negative electrode current collector is also required, there is a problem of low productivity.

また、特許文献1〜3に記載の発明では、リチウムイオンを負極にプレドープする際に発生する微小なリチウム粉が負極と対向する正極に到達し、電圧降下が生じるため、信頼性が確保されないおそれもある。   Further, in the inventions described in Patent Documents 1 to 3, fine lithium powder generated when pre-doping lithium ions into the negative electrode reaches the positive electrode facing the negative electrode, and a voltage drop occurs, so that reliability may not be ensured. There is also.

以上のような事情の鑑み、本発明の目的は、生産性かつ信頼性に優れた電気化学デバイス及びこの電気化学デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an electrochemical device having excellent productivity and reliability, and a method for manufacturing the electrochemical device.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、負極と、正極と、セパレータと、電解液とを有する。
上記負極は、金属箔であり、第1の主面と上記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する負極集電体と、上記第1の主面と上記第2の主面に形成された負極活物質層とを有する。
上記正極は、金属箔であり、第3の主面と上記第3の主面とは反対側の第4の主面を有する正極集電体と、上記第3の主面と上記第4の主面に形成された正極活物質層とを有する。
上記セパレータは、上記正極と上記負極を絶縁する。
上記電解液は、上記正極と上記負極と上記セパレータを浸漬する。
上記電気化学デバイスは、上記正極、上記負極及び上記セパレータが積層され、上記第1の主面及び上記第3の主面が捲回内側となり、上記第2の主面及び上記第4の主面が捲回外側となるように捲回され、上記セパレータが上記正極と上記負極を隔てている電気化学デバイスであって、
上記第1の主面は、上記セパレータを介して上記正極と対向し、
上記第2の主面は、上記セパレータを介して上記正極と対向する第1の領域と、最も捲回外側であって上記正極と対向しない第2の領域とを有し、
上記第2の領域は上記負極活物質層が形成されていない第1の未塗工領域を含み、上記第1の未塗工領域には金属リチウムが接合され、上記電解液に浸漬されることで、上記負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされている
電気化学デバイスである。
To achieve the above object, an electrochemical device according to an aspect of the present invention includes a negative electrode, a positive electrode, a separator, and an electrolytic solution.
The negative electrode is a metal foil, a negative electrode current collector having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, the first main surface and the second main surface. And a negative electrode active material layer formed on the main surface.
The positive electrode is a metal foil, a positive electrode current collector having a third main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface, the third main surface and the fourth main surface. And a positive electrode active material layer formed on the main surface.
The separator insulates the positive electrode and the negative electrode.
The positive electrode, the negative electrode, and the separator are dipped in the electrolytic solution.
In the electrochemical device, the positive electrode, the negative electrode, and the separator are laminated, the first main surface and the third main surface are wound inside, and the second main surface and the fourth main surface are Is an electrochemical device in which the separator is wound so that it is on the outside, and the separator separates the positive electrode and the negative electrode,
The first main surface faces the positive electrode via the separator,
The second main surface has a first region facing the positive electrode via the separator, and a second region that is the outermost wound side and does not face the positive electrode.
The second region includes a first uncoated region in which the negative electrode active material layer is not formed, and metallic lithium is bonded to the first uncoated region and immersed in the electrolytic solution. The electrochemical device in which the negative electrode active material layer is pre-doped with lithium ions.

この構成によれば、金属リチウムが、セパレータを介して正極と対向しない最も捲回外側の第2の主面に接合される。これにより、負極にリチウムイオンがプレドープされる際に、微小なリチウム粉が発生したとしても、当該リチウム粉の正極との接触が抑制される。よって、負極へのプレドープの過程で発生するリチウム粉の影響による不具合が発生しにくくなり、これまでのリチウムイオンキャパシタよりも安定した信頼性を確保することが可能となる。   According to this configuration, metallic lithium is bonded to the outermost second outermost winding main surface that does not face the positive electrode via the separator. Thereby, even if minute lithium powder is generated when the negative electrode is pre-doped with lithium ions, the contact of the lithium powder with the positive electrode is suppressed. Therefore, a defect due to the influence of lithium powder generated in the process of pre-doping the negative electrode is less likely to occur, and stable reliability can be secured as compared with the conventional lithium ion capacitors.

また、上記電気化学デバイスは、負極集電体の第2の主面における第2の領域を金属リチウムの設置面として利用することができる。これにより、負極にリチウムイオンをプレドープするために、リチウム用集電体等の部品を別途準備し、当該部品を負極に接続する工程が不要となるので、生産性を向上させることもできる。従って、本発明により、生産性かつ信頼性に優れた電気化学デバイスを提供することが可能となる。   Further, in the above electrochemical device, the second region on the second main surface of the negative electrode current collector can be used as a mounting surface for metallic lithium. This eliminates the step of separately preparing a component such as a current collector for lithium and preliminarily doping the negative electrode with lithium ions and connecting the component to the negative electrode, so that the productivity can be improved. Therefore, according to the present invention, it becomes possible to provide an electrochemical device having excellent productivity and reliability.

上記第1の未塗工領域は、上記第2の領域の全体に設けられていてもよい。   The first uncoated area may be provided over the entire second area.

この構成によれば、負極集電体の第2の主面における第2の領域の全体に金属リチウムを貼り付けることができる。これにより、負極に十分な量のリチウムイオンをプレドープでき、キャパシタの高容量化を図ることができる。   According to this structure, metallic lithium can be attached to the entire second region of the second main surface of the negative electrode current collector. As a result, the negative electrode can be pre-doped with a sufficient amount of lithium ions, and the capacity of the capacitor can be increased.

上記負極は、上記第1の領域に形成された第1の負極活物質層と、上記第2の領域に形成され、上記第1の負極活物質層と離間し、上記負極集電体の端部に形成された第2の負極活物質層とを含み、
上記第1の未塗工領域は、上記第1の負極活物質層と上記第2の負極活物質層との間に設けられていてもよい。
The negative electrode is formed on the first negative electrode active material layer formed on the first region and on the second region, and is separated from the first negative electrode active material layer, and the end of the negative electrode current collector is formed. A second negative electrode active material layer formed in
The first uncoated region may be provided between the first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer.

負極集電体の端部に第2の負極活物質層が設けられることにより、負極集電体の切断辺によるセパレータの破損を防止することができる。   By providing the second negative electrode active material layer at the end portion of the negative electrode current collector, it is possible to prevent the separator from being damaged by the cut side of the negative electrode current collector.

上記第2の主面は、最も捲回内側の上記負極集電体の端部に上記負極活物質層が設けられていない第2の未塗工領域を含んでもよい。   The second main surface may include a second uncoated region where the negative electrode active material layer is not provided at the end of the negative electrode current collector on the innermost winding side.

これにより、キャパシタの充放電に関与しない最も捲回外側の負極活物質層の一部が除去され、蓄電素子のコンパクト化を図ることが可能となる。   As a result, a part of the outermost wound negative electrode active material layer that is not involved in charging / discharging of the capacitor is removed, and the storage element can be made compact.

上記負極集電体は、銅からなるものであってもよい。   The negative electrode current collector may be made of copper.

銅は、薄くても強度があり、柔軟性も高いため、負極集電体の材料として好適である。銅と金属リチウムとを圧着することで、圧着した界面に電解液が入り込むことによる界面側からの金属リチウムの溶融が抑制されると共に、負極集電体と金属リチウムの導通が維持される。これにより、リチウムイオンを適正に負極にプレドープすることができる。   Copper is suitable as a material for the negative electrode current collector because it has high strength and flexibility even if it is thin. By crimping copper and metallic lithium, the melting of metallic lithium from the interface side due to the entry of the electrolytic solution into the crimped interface is suppressed, and conduction between the negative electrode current collector and metallic lithium is maintained. Thereby, the lithium ions can be appropriately pre-doped into the negative electrode.

上記負極集電体は、複数の貫通孔を有してもよい。   The negative electrode current collector may have a plurality of through holes.

負極集電体に貫通孔を形成することにより、負極へのリチウムイオンのプレドープの効率を向上させることができる。   By forming the through holes in the negative electrode current collector, the efficiency of pre-doping lithium ions into the negative electrode can be improved.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスの製造方法は、
金属箔であり第1の主面と上記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する負極集電体の上記第1の主面と上記第2の主面に負極活物質層を形成し、上記第2の主面に上記負極活物質層が設けられていない未塗工領域を形成して負極を作製する工程と、
上記未塗工領域に金属リチウムを接合する工程と、
金属箔であり、第3の主面と上記第3の主面とは反対側の第4の主面を有する正極集電体と、上記第3の主面と上記第4の主面に形成された正極活物質層とを有する正極を準備し、上記正極、セパレータ及び上記負極を積層して積層体を形成する工程と、
上記積層体を上記第1の主面及び上記第3の主面が捲回内側となり、上記第2の主面及び上記第4の主面が捲回外側となるように捲回して、上記セパレータが上記正極と上記負極を隔てている蓄電素子を形成する工程であって、上記第1の主面は上記セパレータを介して上記正極と対向し、上記第2の主面は上記セパレータを介して上記正極と対向する第1の領域と、最も捲回外側であって上記正極と対向しない第2の領域とを有し、上記第2の領域に上記未塗工領域が設けられている蓄電素子を形成する工程と、
上記蓄電素子を電解液に浸漬させ、上記金属リチウムから上記負極活物質層にリチウムイオンをドープさせる工程と
を具備する。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing an electrochemical device according to an aspect of the present invention is
Negative electrode active material on the first main surface and the second main surface of a negative electrode current collector that is a metal foil and has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. A step of forming a layer and forming an uncoated region in which the negative electrode active material layer is not provided on the second main surface to produce a negative electrode;
A step of joining metallic lithium to the uncoated region,
A positive electrode current collector that is a metal foil and has a third main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface, and formed on the third main surface and the fourth main surface. A step of preparing a positive electrode having a positive electrode active material layer is formed, and forming a laminate by laminating the positive electrode, the separator and the negative electrode,
The laminate is wound so that the first main surface and the third main surface are wound inside, and the second main surface and the fourth main surface are wound outside, and the separator is wound. Is a step of forming a power storage element that separates the positive electrode and the negative electrode, the first main surface faces the positive electrode through the separator, and the second main surface through the separator. A power storage element that has a first region facing the positive electrode and a second region that is the outermost wound side and does not face the positive electrode, and the uncoated region is provided in the second region. A step of forming
A step of immersing the power storage element in an electrolytic solution to dope the negative electrode active material layer with lithium ions from the metallic lithium.

上記負極を作製する工程では、第1の主面と上記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する金属箔である負極集電体を準備し、
上記第1の主面の全体に第1の負極活物質層を形成し、上記第2の主面に所定の間隔を空けて複数の第2の負極活物質層を形成し、
第2の負極活物質層の間で上記負極集電体と上記第1の負極活物質層を共に裁断してもよい。
In the step of producing the negative electrode, a negative electrode current collector that is a metal foil having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface is prepared,
A first negative electrode active material layer is formed on the entire first main surface, and a plurality of second negative electrode active material layers are formed on the second main surface at predetermined intervals.
The negative electrode current collector and the first negative electrode active material layer may be cut together between the second negative electrode active material layers.

上記負極を作製する工程では、第1の主面と上記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する金属箔である負極集電体を準備し、
上記第1の主面の全体に第1の負極活物質層を形成し、上記第2の主面に所定の間隔を空けて複数の第2の負極活物質層を形成し、
第2の負極活物質層、上記負極集電体及び上記第1の負極活物質層を共に裁断してもよい。
In the step of producing the negative electrode, a negative electrode current collector that is a metal foil having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface is prepared,
A first negative electrode active material layer is formed on the entire first main surface, and a plurality of second negative electrode active material layers are formed on the second main surface at predetermined intervals.
The second negative electrode active material layer, the negative electrode current collector, and the first negative electrode active material layer may be cut together.

以上のように、本発明によれば生産性かつ信頼性に優れた電気化学デバイス及びこの電気化学デバイスの製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical device excellent in productivity and reliability and a method for manufacturing the electrochemical device.

本実施形態に係る電気化学デバイスの構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the composition of the electrochemical device concerning this embodiment. 同実施形態の蓄電素子の斜視図である。It is a perspective view of the electrical storage element of the same embodiment. 同実施形態の蓄電素子の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the electric storage element of the same embodiment. 同実施形態の捲回前の負極を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the negative electrode before winding of the same embodiment. 同実施形態の捲回前の正極を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positive electrode before winding of the same embodiment. 同実施形態の蓄電素子の断面図である。It is sectional drawing of the electrical storage element of the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態の変形例に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the modification of the embodiment. 同実施形態の変形例に係る蓄電素子の断面図である。It is sectional drawing of the electrical storage element which concerns on the modification of the embodiment. 本発明の実施例及び比較例に係る電気化学デバイスの特性試験の結果を示す表である。It is a table which shows the result of the characteristic test of the electrochemical device which concerns on the Example and comparative example of this invention.

本発明の電気化学デバイスについて説明する。本実施形態に係る電気化学デバイスは、リチウムイオンキャパシタ等の、電荷の輸送にリチウムイオンを利用する電気化学デバイスである。   The electrochemical device of the present invention will be described. The electrochemical device according to the present embodiment is an electrochemical device such as a lithium ion capacitor that uses lithium ions for transporting electric charges.

[電気化学デバイスの構成]
図1は、本実施形態に係る電気化学デバイス100の構成を示す斜視図である。同図に示すように電気化学デバイス100は、蓄電素子110が容器120(蓋及び端子は図示略)に収容されて構成されている。容器120内には、蓄電素子110と共に電解液が収容されている。
[Configuration of electrochemical device]
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an electrochemical device 100 according to this embodiment. As shown in the figure, the electrochemical device 100 is configured by accommodating a storage element 110 in a container 120 (a lid and a terminal are not shown). An electrolytic solution is stored in the container 120 together with the electricity storage device 110.

図2は蓄電素子110の斜視図であり、図3は蓄電素子110の拡大断面図である。図2及び図3に示すように、蓄電素子110は、負極130、正極140及びセパレータ150を有し、これらが積層された積層体が捲回芯Cの回りに捲回されて構成されている。なお、以下の図においてX、Y及びZ方向は相互に直交する3方向である。なお、捲回芯Cは必ずしも設けられなくてもよい   2 is a perspective view of the storage element 110, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the storage element 110. As shown in FIGS. 2 and 3, the electricity storage device 110 includes a negative electrode 130, a positive electrode 140, and a separator 150, and a laminated body in which these are laminated is wound around a winding core C. . In the following figures, the X, Y and Z directions are three directions orthogonal to each other. The winding core C does not necessarily have to be provided.

蓄電素子110を構成する負極130、正極140、セパレータ150の積層順は、図2に示すように、捲回芯C側に向かって(捲回外側から)セパレータ150、負極130、セパレータ150、正極140の順となる。また、蓄電素子110は、図2に示すように負極端子131と正極端子141を有する。負極端子131は負極、正極端子141は正極に接続され、図2に示すように、それぞれ蓄電素子110の外部に引き出されている。   As shown in FIG. 2, the negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 150 that form the power storage element 110 are stacked in the order from the winding core C side (from the winding outer side) to the separator 150, the negative electrode 130, the separator 150, and the positive electrode. The order is 140. In addition, the power storage element 110 has a negative electrode terminal 131 and a positive electrode terminal 141 as shown in FIG. The negative electrode terminal 131 is connected to the negative electrode, and the positive electrode terminal 141 is connected to the positive electrode, and as shown in FIG.

負極130は、図3に示すように、負極集電体132及び負極活物質層133を有する。負極集電体132は、導電性材料からなり、銅箔等の金属箔であるものとすることができる。負極集電体132は表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔や、貫通孔が形成された金属箔であってもよく、本実施形態では典型的には貫通孔が形成された金属箔が採用される。   As shown in FIG. 3, the negative electrode 130 has a negative electrode current collector 132 and a negative electrode active material layer 133. The negative electrode current collector 132 is made of a conductive material and may be a metal foil such as a copper foil. The negative electrode current collector 132 may be a metal foil whose surface is chemically or mechanically roughened, or a metal foil having a through hole formed therein. In the present embodiment, the through hole is typically formed. Adopted metal foil.

負極活物質層133は、負極集電体132上に形成されている。負極活物質層133の材料は、負極活物質がバインダ樹脂と混合されたものとすることができ、さらに導電助材を含んでもよい。負極活物質は、電解液中のリチウムイオンが吸着可能な材料であり、例えば難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、グラファイトやソフトカーボン等の炭素系材料を用いることができる。   The negative electrode active material layer 133 is formed on the negative electrode current collector 132. The material of the negative electrode active material layer 133 may be a material in which the negative electrode active material is mixed with a binder resin, and may further include a conductive auxiliary material. The negative electrode active material is a material capable of adsorbing lithium ions in the electrolytic solution, and for example, a carbon material such as non-graphitizable carbon (hard carbon), graphite or soft carbon can be used.

バインダ樹脂は、負極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばスチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。   The binder resin is a synthetic resin that joins the negative electrode active material, and includes, for example, styrene butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, carboxymethyl cellulose, fluorine rubber, polyvinylidene fluoride, isoprene rubber, butadiene rubber and ethylene. Propylene rubber or the like may be used.

導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、負極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。   The conduction aid is particles made of a conductive material and improves the conductivity between the negative electrode active materials. Examples of the conductive aid include carbon materials such as graphite and carbon black. These may be used alone or as a mixture of plural kinds. The conductive additive may be a metal material, a conductive polymer, or the like as long as it has conductivity.

図4は捲回前の負極130を示す模式図であり、図4(a)は側面図、図4(b)はZ方向から見た図である。本実施形態に係る負極130は、図4(a)に示すように、負極集電体132の第1主面132a及び第2主面132bの両面に負極活物質層133が形成されている。   4A and 4B are schematic views showing the negative electrode 130 before winding, FIG. 4A is a side view, and FIG. 4B is a view seen from the Z direction. As shown in FIG. 4A, in the negative electrode 130 according to the present embodiment, the negative electrode active material layer 133 is formed on both surfaces of the first main surface 132a and the second main surface 132b of the negative electrode current collector 132.

ここで、負極130は、図4(a)に示すように、第2主面132bに負極活物質層133が形成されていない第1及び第2未塗工領域130a,130bと、剥離領域130cが設けられている。   Here, in the negative electrode 130, as shown in FIG. 4A, the first and second uncoated regions 130a and 130b in which the negative electrode active material layer 133 is not formed on the second main surface 132b, and the peeled region 130c. Is provided.

第1未塗工領域130a内の負極集電体132には、図4(b)に示すように、リチウムイオンの供給源となる金属リチウムMが接合される。金属リチウムMの形状は特に限定されないが、蓄電素子110の厚みを低減するため、箔状が好適である。金属リチウムMは、後述するリチウムイオンのプレドープにおいて負極活物質層133にドープ可能な程度の量とすることができる。   As shown in FIG. 4B, metallic lithium M serving as a supply source of lithium ions is bonded to the negative electrode current collector 132 in the first uncoated region 130a. The shape of the metallic lithium M is not particularly limited, but a foil shape is preferable in order to reduce the thickness of the electricity storage element 110. The amount of metallic lithium M can be set to such an amount that the negative electrode active material layer 133 can be doped by pre-doping with lithium ions described below.

第1未塗工領域130aと第2未塗工領域130bのX方向の長さは特に限定されないが、第2未塗工領域130bのX方向の長さは、好適には捲回芯Cの直径に対して1/2π倍程度の長さである。   The length of the first uncoated region 130a and the second uncoated region 130b in the X direction is not particularly limited, but the length of the second uncoated region 130b in the X direction is preferably that of the winding core C. The length is about 1 / 2π times the diameter.

剥離領域130c内の負極集電体132には、図4(a)に示すように、負極端子131が接続され、負極130の外部に引き出されている。また、本実施形態に係る剥離領域130cは、剥離領域130c内の負極集電体132が露出しないように、図4(a)に示すように、テープTにより封止されている。テープTの種類は特に限定されず、好適には耐熱性かつ電解液の溶剤に対して耐溶剤性を有するものが採用される。負極端子131は、例えば、銅端子である。   As shown in FIG. 4A, the negative electrode terminal 131 is connected to the negative electrode current collector 132 in the peeled region 130 c and is drawn out of the negative electrode 130. In addition, the peeling region 130c according to the present embodiment is sealed with a tape T as shown in FIG. 4A so that the negative electrode current collector 132 in the peeling region 130c is not exposed. The type of the tape T is not particularly limited, and a tape having heat resistance and solvent resistance to the solvent of the electrolytic solution is preferably used. The negative electrode terminal 131 is, for example, a copper terminal.

正極140は、図3に示すように、正極集電体142及び正極活物質層143を有する。正極集電体142は、導電性材料からなり、アルミニウム箔等の金属箔であるものとすることができる。正極集電体142は表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔や、貫通孔が形成された金属箔であってもよい。   As shown in FIG. 3, the positive electrode 140 has a positive electrode current collector 142 and a positive electrode active material layer 143. The positive electrode current collector 142 is made of a conductive material and may be a metal foil such as an aluminum foil. The positive electrode current collector 142 may be a metal foil whose surface is chemically or mechanically roughened, or a metal foil having through holes.

正極活物質層143は、正極集電体142上に形成されている。正極活物質層143の材料は、正極活物質がバインダ樹脂と混合されたものとすることができ、さらに導電助材を含んでもよい。正極活物質は、電解液中のリチウムイオン及びアニオンが吸着可能な材料であり、例えば活性炭やポリアセン炭化物等を利用することができる。   The positive electrode active material layer 143 is formed on the positive electrode current collector 142. The material of the positive electrode active material layer 143 may be a material in which the positive electrode active material is mixed with a binder resin, and may further include a conductive auxiliary material. The positive electrode active material is a material capable of adsorbing lithium ions and anions in the electrolytic solution, and, for example, activated carbon or polyacene carbide can be used.

バインダ樹脂は、正極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばスチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。   The binder resin is a synthetic resin that joins the positive electrode active material, and includes, for example, styrene-butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, carboxymethyl cellulose, fluorocarbon rubber, polyvinylidene fluoride, isoprene rubber, butadiene rubber and ethylene. Propylene rubber or the like may be used.

導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、正極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。   The conduction aid is particles made of a conductive material and improves the conductivity between the positive electrode active materials. Examples of the conductive aid include carbon materials such as graphite and carbon black. These may be used alone or as a mixture of plural kinds. The conductive additive may be a metal material, a conductive polymer, or the like as long as it has conductivity.

図5は捲回前の正極140を示す模式図であり、図5(a)は側面図、図5(b)は平面図である。本実施形態に係る正極140は、図5(a)に示すように、正極集電体142の第3主面142aと第4主面142bの両面に正極活物質層143が形成され、第3主面142aに正極活物質層143が形成されていない剥離領域140aが設けられている。   FIG. 5 is a schematic view showing the positive electrode 140 before winding, FIG. 5 (a) is a side view, and FIG. 5 (b) is a plan view. As shown in FIG. 5A, in the positive electrode 140 according to the present embodiment, the positive electrode active material layer 143 is formed on both surfaces of the third main surface 142a and the fourth main surface 142b of the positive electrode current collector 142, and A peeling region 140a in which the positive electrode active material layer 143 is not formed is provided on the main surface 142a.

ここで、剥離領域140a内の正極集電体142には、図5に示すように、正極端子141が接続され、正極140の外部に引き出されている。なお、正極140において、正極端子141が配置される剥離領域140aは第4主面142bに形成されてもよい。また、剥離領域140aは、テープ等で封止されていてもよい。正極端子141は、例えば、アルミ端子である。   Here, as shown in FIG. 5, a positive electrode terminal 141 is connected to the positive electrode current collector 142 in the peeled region 140 a and is drawn out of the positive electrode 140. In addition, in the positive electrode 140, the peeling area 140a in which the positive electrode terminal 141 is disposed may be formed on the fourth main surface 142b. The peeling area 140a may be sealed with a tape or the like. The positive electrode terminal 141 is, for example, an aluminum terminal.

セパレータ150は負極130と正極140を絶縁し、図3に示すように、第1セパレータ151及び第2セパレータ152を有する。   The separator 150 insulates the negative electrode 130 and the positive electrode 140, and has a first separator 151 and a second separator 152 as shown in FIG.

第1セパレータ151と第2セパレータ152は、負極130と正極140を隔て、後述する電解液中に含まれるイオンを透過する。具体的には、第1セパレータ151及び第2セパレータ152は、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等であるものとすることができる。また、第1セパレータ151及び第2セパレータ152は連続した一枚のセパレータであってもよい。   The first separator 151 and the second separator 152 separate the negative electrode 130 and the positive electrode 140 and allow ions contained in an electrolytic solution described later to pass therethrough. Specifically, the first separator 151 and the second separator 152 may be woven cloth, non-woven cloth, synthetic resin microporous film, or the like. Further, the first separator 151 and the second separator 152 may be one continuous separator.

図6は蓄電素子110の断面図である(負極端子131及び正極端子141は図示略)。本実施形態に係る蓄電素子110は、図6に示すように、第1セパレータ151及び第2セパレータ152を介して負極130と正極140が積層され、捲回されている。具体的には、負極集電体132の第1主面132aと正極集電体142の第3主面142aが捲回内側となり、負極集電体132の第2主面132bと正極集電体142の第4主面142bが捲回外側となるように構成されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the storage element 110 (the negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 141 are not shown). As shown in FIG. 6, the electricity storage device 110 according to the present embodiment has a negative electrode 130 and a positive electrode 140 laminated and wound via a first separator 151 and a second separator 152. Specifically, the first main surface 132a of the negative electrode current collector 132 and the third main surface 142a of the positive electrode current collector 142 are wound inside, and the second main surface 132b of the negative electrode current collector 132 and the positive electrode current collector. The fourth main surface 142b of 142 is configured to be on the winding outer side.

ここで、蓄電素子110は最も捲回外側(最外周)の電極が負極130となる構成であり、図6に示すように、最も捲回外側の負極集電体132の第2主面132bに第1未塗工領域130aが設けられ、最も捲回内側の負極集電体132の端部に第2未塗工領域130bが設けられる。   Here, the storage element 110 has a configuration in which the outermost wound (outermost) electrode is the negative electrode 130, and as shown in FIG. 6, the second outer surface 132b of the outermost wound negative electrode current collector 132 is formed. The first uncoated region 130a is provided, and the second uncoated region 130b is provided at the end of the negative electrode current collector 132 which is the innermost wound side.

また、負極集電体132の第1主面132aは、図6に示すように、第1セパレータ151を介して正極140(正極活物質層143)と対向している。第2主面132bは、同図に示すように、第2セパレータ152を介して正極140(正極活物質層143)と対向する第1領域132cと、最も捲回外側となり第2セパレータ152を介して正極140(正極活物質層143)と対向しない第2領域132dとを有する。   Further, as shown in FIG. 6, the first main surface 132a of the negative electrode current collector 132 faces the positive electrode 140 (positive electrode active material layer 143) via the first separator 151. As shown in the figure, the second main surface 132b is a first region 132c facing the positive electrode 140 (the positive electrode active material layer 143) via the second separator 152 and the outermost winding outer side, and the second separator 152 is interposed therebetween. And a second region 132d that does not face the positive electrode 140 (positive electrode active material layer 143).

第2主面132bは図6に示すように第2未塗工領域130bを含み、第2領域132dは第1未塗工領域130aを含む。本実施形態に係る第1未塗工領域130aは、図6に示すように第2領域132dの全体に設けられ、金属リチウムMが配置される。なお、第1未塗工領域130aは、必ずしも第2領域132dの全体に設けられなくてもよく、第2領域132dの一部に設けられてもよい。   As shown in FIG. 6, the second main surface 132b includes the second uncoated area 130b, and the second area 132d includes the first uncoated area 130a. The first uncoated region 130a according to the present embodiment is provided on the entire second region 132d as shown in FIG. 6, and the metallic lithium M is arranged therein. The first uncoated area 130a does not necessarily have to be provided in the entire second area 132d, and may be provided in a part of the second area 132d.

容器120は、蓄電素子110を収容する。容器120の上面及び下面は図示しない蓋によって閉塞されるものとすることができる。容器120の材質は、特に限定されず、例えばアルミニウム、チタン、ニッケル、鉄を主成分とする金属又はステンレス等からなるものとすることができる。   The container 120 houses the power storage element 110. The upper surface and the lower surface of the container 120 may be closed by a lid (not shown). The material of the container 120 is not particularly limited, and may be, for example, a metal containing aluminum, titanium, nickel, iron as a main component, stainless steel, or the like.

電気化学デバイス100は以上のように構成されている。蓄電素子110と共に容器120に収容される電解液は、リチウムイオンとアニオンを含む液体、例えばLiBFやLiPFを電解質として溶剤(炭酸エステル等)に溶解させた液体とすることができる。 The electrochemical device 100 is configured as described above. The electrolytic solution accommodated in the container 120 together with the electricity storage device 110 can be a liquid containing lithium ions and anions, for example, a liquid in which LiBF 4 or LiPF 6 is dissolved as an electrolyte in a solvent (carbonic acid ester or the like).

[電気化学デバイスの効果]
次に、電気化学デバイス100の効果について説明する。本実施形態に係る電気化学デバイス100は、金属リチウムMが接合された蓄電素子110が電解液と接触すると、金属リチウムMが酸化溶解し、金属リチウムMからリチウムイオン(Li+)と電子(e−)が生じる。これにより、リチウムイオンが電解液中に拡散し、負極活物質層133に含まれる負極活物質にドーピングされ、電子が負極130に流れる。この状態でエージングされることにより、負極130(負極活物質層133)にリチウムイオンのプレドープが施される。
[Effects of electrochemical devices]
Next, effects of the electrochemical device 100 will be described. In the electrochemical device 100 according to the present embodiment, when the electricity storage element 110 to which the metallic lithium M is bonded comes into contact with the electrolytic solution, the metallic lithium M is oxidized and dissolved, and the metallic lithium M is converted into lithium ions (Li +) and electrons (e−). ) Occurs. As a result, lithium ions diffuse into the electrolytic solution, are doped in the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 133, and electrons flow into the negative electrode 130. By aging in this state, the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133) is pre-doped with lithium ions.

ここで、これまでの一般的なリチウムイオンキャパシタでは、負極にリチウムイオンをプレドープする方法として、金属リチウムが貼付けられたリチウム用集電体が負極に接続された蓄電素子を電解液に浸漬させる方法が広く行われている。しかしながら、このような方法では、リチウム用集電体を別途用意する必要があり、リチウム用集電体を負極集電体に接続する工程も必要となることから生産性が低いという問題がある。   Here, in the conventional lithium-ion capacitor so far, as a method of pre-doping lithium ions in the negative electrode, a method in which a lithium current collector to which metallic lithium is pasted is immersed in an electrolyte solution with a storage element connected to the negative electrode. Is widely practiced. However, in such a method, it is necessary to separately prepare a lithium current collector, and a step of connecting the lithium current collector to the negative electrode current collector is also required, which causes a problem of low productivity.

また、上記のようなリチウムイオンキャパシタでは、負極にリチウムイオンをプレドープする際に、プレドープの過程で発生する微小なリチウム粉によって電圧低下等の不具合が生じ、キャパシタの信頼性が確保されないおそれもある。   Further, in the lithium ion capacitor as described above, when pre-doping the lithium ions in the negative electrode, problems such as voltage drop may occur due to minute lithium powder generated in the pre-doping process, and the reliability of the capacitor may not be ensured. .

これに対し、本実施形態に係る電気化学デバイス100は、図6に示すように、リチウムイオンの供給源となる金属リチウムMが、セパレータ150を介して正極140と対向しない最も捲回外側の第2主面132bに接合される。   On the other hand, in the electrochemical device 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the metallic lithium M, which is the supply source of lithium ions, does not face the positive electrode 140 via the separator 150, and is the outermost wound outermost. It is joined to the second main surface 132b.

これにより、負極130にリチウムイオンがプレドープされる際に、微小なリチウム粉が発生したとしても、当該リチウム粉の正極140との接触が抑制される。従って、負極130へのプレドープの過程で発生するリチウム粉の影響による不具合が発生しにくくなり、これまでのリチウムイオンキャパシタよりも安定した信頼性を確保することが可能となる。   As a result, even if minute lithium powder is generated when the negative electrode 130 is pre-doped with lithium ions, contact of the lithium powder with the positive electrode 140 is suppressed. Therefore, problems due to the influence of lithium powder generated in the process of pre-doping the negative electrode 130 are less likely to occur, and it is possible to ensure more stable reliability than conventional lithium ion capacitors.

また、本実施形態に係る電気化学デバイス100は、図6に示すように、第2主面132bにおける最も捲回外側の第2領域132dの全体に金属リチウムMを貼り付けることができるので、負極130に十分な量のリチウムイオンをプレドープでき、キャパシタの高容量化を図ることもできる。特に、最も捲回外側の第2領域132dは、セパレータを介して正極140と対向しない領域であるので、この領域を第1未塗工領域130aとして利用することにより、蓄電素子110の容量を減少させることなく、金属リチウムMを配置することができる。   Further, in the electrochemical device 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the metallic lithium M can be attached to the entire second region 132d on the outermost winding outer side of the second main surface 132b, so that the negative electrode A sufficient amount of lithium ions can be pre-doped in 130, and the capacity of the capacitor can be increased. In particular, since the second region 132d on the outermost winding side is a region that does not face the positive electrode 140 via the separator, by using this region as the first uncoated region 130a, the capacity of the storage element 110 is reduced. It is possible to dispose the metallic lithium M without doing so.

さらに、負極130にリチウムイオンをプレドープするために、これまでのリチウムイオンキャパシタのように、リチウム用集電体を別途用意する必要もなく、リチウム用集電体を負極集電体132に接続する工程も不要となることから生産性を確保することもできる。   Furthermore, since the negative electrode 130 is pre-doped with lithium ions, it is not necessary to separately prepare a lithium current collector unlike the conventional lithium ion capacitors, and the lithium current collector is connected to the negative electrode current collector 132. Since the process is not necessary, productivity can be secured.

[電気化学デバイスの製造方法]
本実施形態に係る電気化学デバイス100の製造方法について説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、電気化学デバイス100は、以下に示す製造方法とは異なる製造方法によって製造することも可能である。図7〜図11は、電気化学デバイス100の製造プロセスを示す模式図である。
[Method for manufacturing electrochemical device]
A method for manufacturing the electrochemical device 100 according to this embodiment will be described. The manufacturing method shown below is an example, and the electrochemical device 100 can be manufactured by a manufacturing method different from the manufacturing method shown below. 7 to 11 are schematic views showing the manufacturing process of the electrochemical device 100.

図7(a)は、負極集電体132の元となる貫通孔が形成された金属箔232である。金属箔232は、例えば、銅箔である。金属箔232の厚みは特に限定されないが、例えば、数十μm〜数百μmとすることができる。   FIG. 7A shows a metal foil 232 in which a through hole serving as a source of the negative electrode current collector 132 is formed. The metal foil 232 is, for example, a copper foil. The thickness of the metal foil 232 is not particularly limited, but may be, for example, several tens μm to several hundreds μm.

次いで、金属箔232の裏面232bに負極活物質、導電助剤及びバインダ等を含む負極ペーストを塗布し、乾燥又は硬化させる。これにより、図7(b)に示すように、金属箔232の裏面232bに負極活物質層233が形成される。   Next, the back surface 232b of the metal foil 232 is coated with a negative electrode paste containing a negative electrode active material, a conductive additive, a binder, etc., and dried or cured. As a result, as shown in FIG. 7B, the negative electrode active material layer 233 is formed on the back surface 232b of the metal foil 232.

続いて、図7(c)に示すように、金属箔232の表面232aに、X方向に沿って、等間隔にマスキングテープMTを貼り付ける。そして、マスキングテープMTが貼り付けられた金属箔232の表面232aに、上記負極ペーストを再度塗布し、乾燥又は硬化させて、図8(a)に示すように、金属箔232の表面232aに負極活物質層233を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 7C, masking tape MT is attached to the surface 232a of the metal foil 232 at equal intervals along the X direction. Then, the above-mentioned negative electrode paste is applied again to the surface 232a of the metal foil 232 to which the masking tape MT is attached, and dried or cured to form a negative electrode on the surface 232a of the metal foil 232 as shown in FIG. The active material layer 233 is formed.

次いで、金属箔232の表面232aに形成された負極活物質層233を、マスキングテープMTを剥離することにより部分的に除去して、図8(b)に示すように、金属箔232が露出している剥離領域230aが形成された電極層230を得る。これにより、同図に示すように、金属箔232の表面232aに所定の間隔を空けて複数の負極活物質層233が形成される。負極活物質層233は、マスキング以外の方法を利用して形成してもよい。   Next, the negative electrode active material layer 233 formed on the surface 232a of the metal foil 232 is partially removed by peeling off the masking tape MT, and the metal foil 232 is exposed as shown in FIG. 8B. The electrode layer 230 in which the peeling area 230a is formed is obtained. As a result, as shown in the figure, a plurality of negative electrode active material layers 233 are formed on the surface 232a of the metal foil 232 at predetermined intervals. The negative electrode active material layer 233 may be formed using a method other than masking.

次いで、図8(c)に示すように、金属箔232の表面232aに所定の間隔を空けて形成された負極活物質層233の間で(図8(c)に示す点線R1に沿って)、金属箔232と裏面232b上の負極活物質層233を共に裁断する。これにより、図9(a)に示すように、金属箔232の表面232aに第1未塗工領域130aと第2未塗工領域130bが形成される。   Then, as shown in FIG. 8C, between the negative electrode active material layers 233 formed on the surface 232a of the metal foil 232 with a predetermined space (along the dotted line R1 shown in FIG. 8C). The metal foil 232 and the negative electrode active material layer 233 on the back surface 232b are cut together. As a result, as shown in FIG. 9A, the first uncoated region 130a and the second uncoated region 130b are formed on the surface 232a of the metal foil 232.

次いで、金属箔232の表面232aに形成された負極活物質層233を部分的に剥離して、図9(b)に示すように、金属箔232が露出している剥離領域230bを形成する。そして、同図に示すように、剥離領域230b内の金属箔232に負極端子231を接続し、テープTで剥離領域230bを封止して負極130を得る。   Next, the negative electrode active material layer 233 formed on the surface 232a of the metal foil 232 is partially peeled off to form a peeled region 230b where the metal foil 232 is exposed, as shown in FIG. 9B. Then, as shown in the figure, the negative electrode terminal 231 is connected to the metal foil 232 in the peeling region 230b, and the peeling region 230b is sealed with the tape T to obtain the negative electrode 130.

続いて、図10(a)に示すように、正極集電体142の元となる貫通孔が形成された金属箔242を準備する。金属箔242は、例えば、アルミウム箔である。金属箔242の厚みは特に限定されないが、例えば、数十μm〜数百μmとすることができる。   Subsequently, as shown in FIG. 10A, a metal foil 242 having a through hole which is a source of the positive electrode current collector 142 is prepared. The metal foil 242 is, for example, an aluminum foil. The thickness of the metal foil 242 is not particularly limited, but can be, for example, several tens μm to several hundreds μm.

次に、金属箔242の表面242a及び裏面242bに正極活物質、導電助剤及びバインダ等を含む正極ペーストを塗布し、乾燥又は硬化させる。これにより、図10(b)に示すように、金属箔242上に正極活物質層243が形成された電極層240を得る。   Next, a positive electrode paste containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder and the like is applied to the front surface 242a and the back surface 242b of the metal foil 242, and dried or cured. Thus, as shown in FIG. 10B, the electrode layer 240 in which the positive electrode active material layer 243 is formed on the metal foil 242 is obtained.

次いで、電極層240を裁断し、金属箔242の表面242a及び裏面242bのうちどちらか一方に形成された正極活物質層243を部分的に剥離して、図10(c)に示すように、金属箔242が露出している剥離領域240aを形成する。そして、同図に示すように、剥離領域240a内の金属箔242に正極端子241を接続して正極140を得る。   Next, the electrode layer 240 is cut, and the positive electrode active material layer 243 formed on one of the front surface 242a and the back surface 242b of the metal foil 242 is partially peeled off, and as shown in FIG. A peeling area 240a where the metal foil 242 is exposed is formed. Then, as shown in the figure, the positive electrode terminal 241 is connected to the metal foil 242 in the peeled region 240a to obtain the positive electrode 140.

続いて、負極130、正極140、第1セパレータ251及び第2セパレータ252を積層させ、図11(a)及び図11(b)に示すように、積層体310を得る。この際、図11(a)に示すように、負極130が捲回内側、正極140が捲回外側となり、負極130の第2未塗工領域130bが捲回芯C側となるように、積層体310を配置する。なお、図11(b)は、図11(a)の積層体310の平面図である。   Then, the negative electrode 130, the positive electrode 140, the 1st separator 251, and the 2nd separator 252 are laminated | stacked, and the laminated body 310 is obtained as shown in FIG.11 (a) and FIG.11 (b). At this time, as shown in FIG. 11A, the negative electrode 130 is wound inside, the positive electrode 140 is wound outside, and the second uncoated region 130b of the negative electrode 130 is wound on the winding core C side. The body 310 is placed. Note that FIG. 11B is a plan view of the laminated body 310 of FIG. 11A.

次に、図11(c)に示すように、正極140が第2未塗工領域130bと第2セパレータ252を介して対向しないように、正極140をX方向に所定量ずらす。そして、同図に示すように、第2未塗工領域130b内の金属箔232と負極活物質層233を捲回芯Cに挟持させ、積層体310を第1未塗工領域130aが最も捲回外側となるように捲回芯Cに時計周りに捲き付けて、捲回する。   Next, as shown in FIG. 11C, the positive electrode 140 is shifted in the X direction by a predetermined amount so that the positive electrode 140 does not face the second uncoated region 130b via the second separator 252. Then, as shown in the figure, the metal foil 232 and the negative electrode active material layer 233 in the second uncoated region 130b are sandwiched between the winding cores C, and the laminated body 310 is wound most in the first uncoated region 130a. The winding core C is wound clockwise so as to be on the outside of the gyration and wound.

これにより、金属箔232の裏面232bと金属箔242の表面242aが捲回内側、金属箔232の表面232aと金属箔242の裏面242bが捲回外側である捲回体(図2及び図6参照)を得る。   Thus, the wound body in which the back surface 232b of the metal foil 232 and the front surface 242a of the metal foil 242 are wound inside, and the front surface 232a of the metal foil 232 and the back surface 242b of the metal foil 242 are wound outside (see FIGS. 2 and 6). ) Get.

続いて、上記工程により得られた捲回体の最も捲回外側に配置された第1未塗工領域130aに、金属リチウムMを接合し(図6参照)、蓄電素子110を得る。次いで、金属リチウムMが接合された蓄電素子110を電解液が入っている容器120に収容して、封口する。これにより、金属リチウムMから負極活物質層233にリチウムイオンがドープされる。   Subsequently, the lithium metal M is bonded to the first uncoated region 130a arranged on the outermost winding outer side of the wound body obtained by the above process (see FIG. 6) to obtain the electricity storage device 110. Next, the electricity storage device 110 to which the metallic lithium M is bonded is housed in the container 120 containing the electrolytic solution and sealed. As a result, lithium ions are doped into the negative electrode active material layer 233 from the metallic lithium M.

以上のようにして、電気化学デバイス100を製造することが可能である。なお、負極端子231は負極端子131に、正極端子241は正極端子141に対応する。また、剥離領域230bは剥離領域130cに、剥離領域240aは剥離領域140aに対応する。   The electrochemical device 100 can be manufactured as described above. The negative electrode terminal 231 corresponds to the negative electrode terminal 131, and the positive electrode terminal 241 corresponds to the positive electrode terminal 141. The peeling area 230b corresponds to the peeling area 130c, and the peeling area 240a corresponds to the peeling area 140a.

さらに、金属箔232は負極集電体132に、金属箔242は正極集電体142に対応し、負極活物質層233は負極活物質層133に、正極活物質層243は正極活物質層143に対応する。   Further, the metal foil 232 corresponds to the negative electrode current collector 132, the metal foil 242 corresponds to the positive electrode current collector 142, the negative electrode active material layer 233 is the negative electrode active material layer 133, and the positive electrode active material layer 243 is the positive electrode active material layer 143. Corresponding to.

加えて、表面232a,242aは第2主面132b,第3主面142aにそれぞれ対応し、裏面232b,242bは第1主面132a,第4主面142bにそれぞれ対応する。また、第1セパレータ251は第1セパレータ151に、第2セパレータ252は第2セパレータ152に対応する。   In addition, the front surfaces 232a and 242a correspond to the second main surface 132b and the third main surface 142a, respectively, and the back surfaces 232b and 242b correspond to the first main surface 132a and the fourth main surface 142b, respectively. The first separator 251 corresponds to the first separator 151 and the second separator 252 corresponds to the second separator 152.

[変形例]
電気化学デバイス100の構成及び製造方法は上述のものに限られない。図12は変形例に係る電気化学デバイス100の製造プロセスを示す模式図であり、図13は変形例に係る蓄電素子110の断面図である。
[Modification]
The configuration and manufacturing method of the electrochemical device 100 are not limited to those described above. FIG. 12 is a schematic view showing the manufacturing process of the electrochemical device 100 according to the modification, and FIG. 13 is a cross-sectional view of the electricity storage device 110 according to the modification.

上記実施形態では、電極層230を裁断する際に、金属箔232の表面232aに所定の間隔を空けて形成された負極活物質層233の間で、金属箔232と裏面232bの全体に形成された負極活物質層233を共に裁断するが(図8(c)参照)、これに限られず、図12に示すように、金属箔232の表面232aに形成された負極活物質層233と、裏面232bの全体に形成された負極活物質層233と、金属箔232を共に裁断してもよい(図12に示す点線R2に沿って裁断してもよい)。   In the above embodiment, when the electrode layer 230 is cut, the metal foil 232 and the back surface 232b are entirely formed between the negative electrode active material layers 233 formed on the front surface 232a of the metal foil 232 with a predetermined gap. The negative electrode active material layer 233 is cut together (see FIG. 8C), but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 12, the negative electrode active material layer 233 formed on the front surface 232 a of the metal foil 232 and the back surface are cut. The negative electrode active material layer 233 formed on the entire 232b and the metal foil 232 may be cut together (may be cut along the dotted line R2 shown in FIG. 12).

電極層230をこのように裁断することにより、負極130は、図13に示すように、第2主面132bの第1領域132cに形成された第1負極活物質層133aと、第2領域132dに形成され、第1負極活物質層133aと離間し、負極集電体132の端部に形成された第2負極活物質層133bとを含む。そして、負極130は、同図に示すように、第1負極活物質層133aと第2負極活物質層133bとの間で、第2主面132b上に第1未塗工領域130aを有する構成となる。   By cutting the electrode layer 230 in this way, the negative electrode 130 may have the first negative electrode active material layer 133a formed in the first region 132c of the second main surface 132b and the second region 132d, as shown in FIG. And a second negative electrode active material layer 133b formed at the end of the negative electrode current collector 132 and separated from the first negative electrode active material layer 133a. The negative electrode 130 has a first uncoated region 130a on the second main surface 132b between the first negative electrode active material layer 133a and the second negative electrode active material layer 133b, as shown in FIG. Becomes

これにより、図13に示すように、第2負極活物質層133bが負極集電体132の端部に設けられている。負極集電体132の切断辺は、鋭利になる場合もあるが、この構成によれば、第2負極活物質層133bが負極集電体132の切断辺上にあるため、切断辺による第2セパレータ152の破損を防止することが可能となる。   Thus, as shown in FIG. 13, the second negative electrode active material layer 133b is provided at the end of the negative electrode current collector 132. The cutting edge of the negative electrode current collector 132 may be sharp, but according to this configuration, since the second negative electrode active material layer 133b is on the cutting edge of the negative electrode current collector 132, the second edge by the cutting edge is formed. It is possible to prevent damage to the separator 152.

本発明の実施例及び比較例に係る電気化学デバイスを作製し、特性試験を行った。   Electrochemical devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention were manufactured and characteristic tests were conducted.

[電気化学デバイスの作製]
(実施例)
電気化学デバイスは、以下のように作製した。まず、難黒鉛化炭素、導電助剤、バインダ及び増粘剤を混合し、水の中で混練することで負極ペーストを作製した。そして、エッチングにより形成された直径が100μmの貫通孔を主面の面積に対して30%の割合で有し、厚みが15μmの銅箔を負極集電体として、その一方の面に負極ペーストを塗布し、180℃、1kPa以下の減圧環境下で12時間乾燥させることで、厚みが50μmの負極活物質層を銅箔の裏面に形成した(図7(b)参照)。
[Fabrication of electrochemical device]
(Example)
The electrochemical device was produced as follows. First, non-graphitizable carbon, a conductive additive, a binder and a thickener were mixed and kneaded in water to prepare a negative electrode paste. Then, a through hole having a diameter of 100 μm formed by etching is provided at a ratio of 30% with respect to the area of the main surface, and a copper foil having a thickness of 15 μm is used as a negative electrode current collector. The negative electrode active material layer having a thickness of 50 μm was formed on the back surface of the copper foil by applying and drying for 12 hours under a reduced pressure environment of 180 ° C. and 1 kPa or less (see FIG. 7B).

次いで、銅箔の表面に、銅箔の長手方向に沿って210mm間隔で、幅が30mmであるマスキングテープを貼り付けた。次に、マスキングテープが貼付けられた銅箔の表面に負極ペーストを塗布し、80℃雰囲気で乾燥した。乾燥後にマスキングテープを剥離することにより、銅箔の表面に負極活物質層が形成されていない剥離領域を有する電極層を形成した(図8(b)参照)。剥離領域を有する電極を180℃、1kPa以下の減圧環境下で12時間乾燥させた。   Then, a masking tape having a width of 30 mm was attached to the surface of the copper foil at intervals of 210 mm along the longitudinal direction of the copper foil. Next, the negative electrode paste was applied to the surface of the copper foil to which the masking tape was attached, and dried in an atmosphere of 80 ° C. After drying, the masking tape was peeled off to form an electrode layer having a peeled region where the negative electrode active material layer was not formed on the surface of the copper foil (see FIG. 8B). The electrode having the peeled region was dried for 12 hours under a reduced pressure environment of 180 ° C. and 1 kPa or less.

続いて、当該電極層を裁断し、銅箔の表面に形成されている負極活物質層を部分的に剥離して剥離部を形成した。そして、当該剥離部に銅端子を針かしめし、剥離部を銅端子ごとテープで封止することで、幅が27mm、長さが210mmの負極を作製した(図9(b)参照)。   Subsequently, the electrode layer was cut, and the negative electrode active material layer formed on the surface of the copper foil was partially peeled off to form a peeled portion. Then, a copper terminal was crimped on the peeled portion, and the peeled portion was sealed together with the copper terminal with a tape to fabricate a negative electrode having a width of 27 mm and a length of 210 mm (see FIG. 9B).

次に、活性炭、導電助剤、バインダ及び増粘剤を混合し、水の中で混練することで正極ペーストを作製した。そして、エッチングにより貫通孔が形成されることにより気体透過性が付与された厚みが30μmのアルミニウム箔を正極集電体として、その表裏両面に正極ペーストを塗布し、180℃、1kPa以下の減圧環境下で12時間乾燥させることで、厚みが約100μmの正極活物質層を表裏両面に有する電極層を作製した(図10(b)参照)。   Next, activated carbon, a conductive additive, a binder and a thickener were mixed and kneaded in water to prepare a positive electrode paste. Then, an aluminum foil having a thickness of 30 μm, which is provided with gas permeability by forming through holes by etching, is used as a positive electrode current collector, and a positive electrode paste is applied on both front and back surfaces thereof, and a reduced pressure environment of 180 ° C. and 1 kPa or less is applied. An electrode layer having a positive electrode active material layer having a thickness of about 100 μm on both front and back surfaces was prepared by drying the layer for 12 hours (see FIG. 10B).

続いて、当該電極層を裁断し、アルミニウム箔の表裏両面に形成されている正極活物質層のどちらか一方の正極活物質層を部分的に剥離して、剥離部を形成した。そして、当該剥離部にアルミ端子を針かしめすることにより、幅が24mm、長さが170mmの正極を作製した(図10(c)参照)。   Subsequently, the electrode layer was cut, and one of the positive electrode active material layers formed on the front and back surfaces of the aluminum foil was partially peeled off to form a peeled portion. Then, a positive electrode having a width of 24 mm and a length of 170 mm was manufactured by crimping an aluminum terminal on the peeled portion (see FIG. 10C).

次いで、密度が45%、厚みが35μmのセルロース製セパレータを長さ30mmで等幅に裁断し、セパレータを作製した。なお、上記セパレータの作製する際の乾燥条件は、160℃、1kPa以下の減圧環境下で12時間とした。   Next, a separator made of cellulose having a density of 45% and a thickness of 35 μm was cut into a uniform width with a length of 30 mm to prepare a separator. The drying conditions for producing the separator were 160 ° C. and a reduced pressure environment of 1 kPa or less for 12 hours.

次に上記で得られた正極、負極及びセパレータを積層して積層体を得た後、この積層体を銅箔の裏面が捲回内側となり、表面が捲回外側となるように捲回した(図11(c)参照)。これにより、銅箔の表面に形成されている一方の未塗工領域が捲回内側に配置され、他方の未塗工領域が最も捲回外側に配置された捲回体を得た(図6参照)。   Next, the positive electrode, the negative electrode, and the separator obtained above were laminated to obtain a laminated body, and then the laminated body was wound so that the back surface of the copper foil was the winding inner side and the surface was the winding outer side ( (See FIG. 11C). As a result, a wound body was formed in which one uncoated region formed on the surface of the copper foil was arranged inside the winding and the other uncoated region was arranged most outside the winding (FIG. 6). reference).

続いて、上記で得られた捲回体の最も捲回外側に配置された未塗工領域に、厚みが0.1mm、幅が25mm、長さが25mmである金属リチウムを接合した。次いで、セパレータ同士をテープで固定し、アルミ端子及び銅端子に封口のためのゴムをはめ込み蓄電素子を得た。   Subsequently, metallic lithium having a thickness of 0.1 mm, a width of 25 mm, and a length of 25 mm was bonded to the uncoated region arranged on the outermost winding side of the wound body obtained above. Next, the separators were fixed to each other with tape, and rubber for sealing was fitted to the aluminum terminal and the copper terminal to obtain a power storage element.

次に、電解液が収容されている開口径が12.5mmのアルミニウム製のケースに上記蓄電素子を挿入して、封口することにより本実施例の電気化学デバイスを作製した。電解液はLiPFを溶質とするプロピレンカーボネート溶液(1mol/L)を採用した。 Next, the above-mentioned electricity storage device was inserted into a case made of aluminum having an opening diameter of 12.5 mm in which an electrolytic solution was stored, and the case was sealed to manufacture an electrochemical device of this example. As the electrolytic solution, a propylene carbonate solution (1 mol / L) containing LiPF 6 as a solute was adopted.

(比較例)
続いて、比較例1〜3に係る電気化学デバイスを作製した。比較例1に係る電気化学デバイスはリチウム金属が負極活物質層とセパレータとの間に挿入されていることを除いて、実施例に係る電気化学デバイスと同様に作製した。
(Comparative example)
Subsequently, electrochemical devices according to Comparative Examples 1 to 3 were produced. The electrochemical device according to Comparative Example 1 was produced in the same manner as the electrochemical device according to the example, except that lithium metal was inserted between the negative electrode active material layer and the separator.

比較例2に係る電気化学デバイスは、負極の最も捲回外側を正極の端部よりも突出させ、正極の端部より突出した箇所の負極活物質層にリチウム金属が貼り付けられる以外は、実施例に係る電気化学デバイスと同様に作製した。ここで、リチウム金属の量は、比較例2に係る電気化学デバイスの容量が実施例1の電気化学デバイスの容量と同等になる量とした。   The electrochemical device according to Comparative Example 2 was carried out except that the outermost wound outer side of the negative electrode was made to protrude beyond the end of the positive electrode, and lithium metal was attached to the negative electrode active material layer at the part protruding from the end of the positive electrode. It was prepared in the same manner as the electrochemical device according to the example. Here, the amount of lithium metal was set to an amount such that the capacity of the electrochemical device according to Comparative Example 2 becomes equivalent to the capacity of the electrochemical device of Example 1.

比較例3に係る電気化学デバイスは、充放電に関与しない負極活物質層が除去される以外は、比較例2に係る電気化学デバイスと同様に作成した。   The electrochemical device according to Comparative Example 3 was prepared in the same manner as the electrochemical device according to Comparative Example 2 except that the negative electrode active material layer that was not involved in charging / discharging was removed.

[特性評価]
次に、実施例及び比較例に係る電気化学デバイスを20個ずつ準備し、60℃環境で1週間保管した各デバイスの特性を調べた。具体的には各デバイスの容量と、電圧低下の有無と、金属リチウムの残存を調べた。図14はその結果を示す表である。なお、図14に記載されている「取得容量」は、各デバイスのそれぞれから得られた取得容量の平均値である。
[Characteristic evaluation]
Next, 20 electrochemical devices according to Examples and Comparative Examples were prepared, and the characteristics of each device stored in a 60 ° C. environment for 1 week were examined. Specifically, the capacity of each device, the presence or absence of voltage drop, and the remaining metallic lithium were examined. FIG. 14 is a table showing the results. The “acquisition capacity” shown in FIG. 14 is the average value of the acquisition capacities obtained from each device.

容量測定の測定条件は、充電電圧=3.8V、充電電流=0.5A、CV(constant voltage)時間=10分(電圧が3.8Vになるまでは0.5Aを流し、3.8Vに達したら3.8Vを10分間保持する)、放電電流を0.05Aとして2.2Vカットオフの条件で各デバイスを充放電させることにより測定した。また、電圧低下の有無は、上記と同じ条件で1000回充放電サイクル試験を行うことによって、20個のうち電圧が低下しているものがあるか調べた。   The measurement conditions for the capacity measurement are as follows: charging voltage = 3.8V, charging current = 0.5A, CV (constant voltage) time = 10 minutes (0.5A is flown until the voltage reaches 3.8V, and 3.8V is reached). After reaching 3.8V, the voltage is maintained for 10 minutes), the discharge current was set to 0.05A, and each device was charged and discharged under the condition of 2.2V cutoff. In addition, the presence or absence of voltage drop was checked by conducting a 1000-time charge / discharge cycle test under the same conditions as above to see if any of the 20 had a voltage drop.

図14に示すように、実施例に係る電気化学デバイスは、20個のうち全てのデバイスにおいて金属リチウムの残存は確認されず、全量がプレドープされていた。また、電圧が低下しているデバイスもなく、高容量であることが確認された。   As shown in FIG. 14, in the electrochemical devices according to the examples, no metallic lithium remained in any of the 20 devices, and the entire amount was pre-doped. In addition, it was confirmed that there was no device in which the voltage dropped, and the device had a high capacity.

これに対し、比較例1に係る電気化学デバイスは、図14に示すように、リチウム金属が残存しているデバイスが多く確認され、容量も実施例の電気化学デバイスと比較して低いことが確認された。   On the other hand, in the electrochemical device according to Comparative Example 1, as shown in FIG. 14, many devices in which lithium metal remained were confirmed, and the capacity was confirmed to be lower than that of the electrochemical devices of Examples. Was done.

また、比較例2に係る電気化学デバイスは、図14に示すように、リチウム金属の残存と電圧の低下が確認されず、容量も実施例の電気化学デバイスと同等であるが、実施例の電気化学デバイスよりもリチウム金属の使用量が多かった。これにより、比較例2に係る電気化学デバイスは、実施例の電気化学デバイスと同等な容量を蓄電するために多くのリチウム金属が必要となるため、製造コストが高くなるおそれがある。   Further, in the electrochemical device according to Comparative Example 2, as shown in FIG. 14, no remaining lithium metal and no decrease in voltage were confirmed, and the capacity was the same as that of the electrochemical device of Example. Lithium metal was used more than chemical devices. As a result, the electrochemical device according to Comparative Example 2 requires a large amount of lithium metal in order to store the same capacity as the electrochemical device of the example, which may increase the manufacturing cost.

さらに、比較例3に係る電気化学デバイスは、図14に示すように、充放電サイクル試験後に電圧が低下しているデバイスが確認された。これは、リチウム金属を負極にプレドープする過程が発生した微小のリチウム粉が影響しているものと推察される。以上のことから、上記実施形態に係る電気化学デバイスは、金属リチウムのプレドープが良好に進行し、電圧低下等の特性劣化が生じにくい構造であるといえる。   Further, in the electrochemical device according to Comparative Example 3, as shown in FIG. 14, it was confirmed that the voltage dropped after the charge / discharge cycle test. It is speculated that this is due to the small amount of lithium powder generated during the process of pre-doping lithium metal into the negative electrode. From the above, it can be said that the electrochemical device according to the above-mentioned embodiment has a structure in which pre-doping of metallic lithium is favorably progressed and characteristic deterioration such as voltage drop is less likely to occur.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加えることは勿論である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications are made.

100・・・電気化学デバイス
110・・・蓄電素子
120・・・容器
130・・・負極
130a・・第1未塗工領域
130b・・第2未塗工領域
131・・・負極端子
132・・・負極集電体
132a・・第1主面
132b・・第2主面
132c・・第1領域
132d・・第2領域
133・・・負極活物質層
140・・・正極
141・・・正極端子
142・・・正極集電体
142a・・第3主面
142b・・第4主面
143・・・正極活物質層
151・・・第1セパレータ
152・・・第2セパレータ
M・・・・・金属リチウム
100 ... Electrochemical device 110 ... Electric storage element 120 ... Container 130 ... Negative electrode 130a ... First uncoated region 130b ... Second uncoated region 131 ... Negative electrode terminal 132 ... -Negative electrode current collector 132a-First main surface 132b-Second main surface 132c-First region 132d-Second region 133 ... Negative electrode active material layer 140 ... Positive electrode 141 ... Positive electrode terminal 142 ... Positive electrode current collector 142a ... Third main surface 142b ... Fourth main surface 143 ... Positive electrode active material layer 151 ... First separator 152 ... Second separator M ... Metallic lithium

Claims (9)

金属箔であり、第1の主面と前記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する負極集電体と、前記第1の主面と前記第2の主面に形成された負極活物質層とを有する負極と、
金属箔であり、第3の主面と前記第3の主面とは反対側の第4の主面を有する正極集電体と、前記第3の主面と前記第4の主面に形成された正極活物質層とを有する正極と、
前記正極と前記負極を絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極と前記セパレータを浸漬する電解液と
を有し、
前記正極、前記負極及び前記セパレータは積層され、前記第1の主面及び前記第3の主面が捲回内側となり、前記第2の主面及び前記第4の主面が捲回外側となるように捲回され、前記セパレータが前記正極と前記負極を隔てている電気化学デバイスであって、
前記第1の主面は、前記セパレータを介して前記正極と対向し、
前記第2の主面は、前記セパレータを介して前記正極と対向する第1の領域と、最も捲回外側であって前記正極と対向しない第2の領域とを有し、
前記第2の領域は前記第1の主面に前記負極活物質層が形成され、かつ前記第2の主面に前記負極活物質層が形成されていない第1の未塗工領域を含み、前記第1の未塗工領域の前記第2の主面には前記負極集電体を介して前記第1の主面に形成された負極活物質層と対向するように金属リチウムが接合され、前記電解液に浸漬されることで、前記負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされている
電気化学デバイス。
A negative electrode current collector that is a metal foil and has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and is formed on the first main surface and the second main surface. A negative electrode having a negative electrode active material layer formed,
A positive electrode current collector that is a metal foil and has a third main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface, and is formed on the third main surface and the fourth main surface. A positive electrode having a positive electrode active material layer
A separator for insulating the positive electrode and the negative electrode,
An electrolytic solution for immersing the positive electrode, the negative electrode, and the separator,
The positive electrode, the negative electrode, and the separator are laminated, the first main surface and the third main surface are wound inside, and the second main surface and the fourth main surface are wound outside. An electrochemical device wound in such a manner that the separator separates the positive electrode and the negative electrode from each other,
The first main surface faces the positive electrode via the separator,
The second main surface has a first region facing the positive electrode through the separator, and a second region that is the outermost wound side and does not face the positive electrode.
The second region includes a first uncoated region in which the negative electrode active material layer is formed on the first main surface, and the negative electrode active material layer is not formed on the second main surface, Metal lithium is bonded to the second main surface of the first uncoated region so as to face the negative electrode active material layer formed on the first main surface via the negative electrode current collector, An electrochemical device in which the negative electrode active material layer is pre-doped with lithium ions by being immersed in the electrolytic solution.
請求項1に記載の電気化学デバイスであって、
前記第1の未塗工領域は、前記第2の領域の全体に設けられている
電気化学デバイス。
The electrochemical device according to claim 1, wherein
An electrochemical device in which the first uncoated region is provided over the entire second region.
請求項1に記載の電気化学デバイスであって、
前記負極は、前記第1の領域に形成された第1の負極活物質層と、前記第2の領域に形成され、前記第1の負極活物質層と離間し、前記負極集電体の端部に形成された第2の負極活物質層とを含み、
前記第1の未塗工領域は、前記第1の負極活物質層と前記第2の負極活物質層との間に設けられている
電気化学デバイス。
The electrochemical device according to claim 1, wherein
The negative electrode has a first negative electrode active material layer formed in the first region and a second region formed in the second region, and is spaced apart from the first negative electrode active material layer to form an end of the negative electrode current collector. A second negative electrode active material layer formed in
The first uncoated region is an electrochemical device provided between the first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer.
請求項1から3のいずれか一つに記載の電気化学デバイスであって、
前記第2の主面は、最も捲回内側の前記負極集電体の端部に前記負極活物質層が設けられていない第2の未塗工領域を含む
電気化学デバイス。
An electrochemical device according to any one of claims 1 to 3,
The said 2nd main surface is an electrochemical device containing the 2nd uncoated area | region in which the said negative electrode active material layer is not provided in the edge part of the said negative electrode electrical power collector of the winding innermost side.
請求項1から4のいずれか一つに記載の電気化学デバイスであって、
前記負極集電体は、銅からなる
電気化学デバイス。
The electrochemical device according to any one of claims 1 to 4,
The negative electrode current collector is an electrochemical device made of copper.
請求項1から5のいずれか一つに記載の電気化学デバイスであって、
前記負極集電体は、複数の貫通孔を有する
電気化学デバイス。
An electrochemical device according to any one of claims 1 to 5,
The negative electrode current collector is an electrochemical device having a plurality of through holes.
金属箔であり第1の主面と前記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する負極集電体の前記第1の主面と前記第2の主面に負極活物質層を形成し、前記第1の主面に前記負極活物質層が設けられ、前記第2の主面に前記負極活物質層が設けられていない未塗工領域を形成して負極を作製する工程と、
前記未塗工領域の前記第2の主面に金属リチウムを接合する工程と、
金属箔であり、第3の主面と前記第3の主面とは反対側の第4の主面を有する正極集電体と、前記第3の主面と前記第4の主面に形成された正極活物質層とを有する正極を準備し、前記正極、セパレータ及び前記負極を積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を前記第1の主面及び前記第3の主面が捲回内側となり、前記第2の主面及び前記第4の主面が捲回外側となるように捲回して、前記セパレータが前記正極と前記負極を隔てている蓄電素子を形成する工程であって、前記第1の主面は前記セパレータを介して前記正極と対向し、前記第2の主面は前記セパレータを介して前記正極と対向する第1の領域と、最も捲回外側であって前記正極と対向しない第2の領域とを有し、前記第2の領域に前記未塗工領域が設けられている蓄電素子を形成する工程と、
前記蓄電素子を電解液に浸漬させ、前記金属リチウムから前記負極活物質層にリチウムイオンをドープさせる工程と
を具備する電気化学デバイスの製造方法。
A negative electrode active material on the first main surface and the second main surface of a negative electrode current collector that is a metal foil and has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. A layer is formed, and the negative electrode active material layer is provided on the first main surface, and an uncoated region where the negative electrode active material layer is not provided is formed on the second main surface to form a negative electrode. Process,
Joining metallic lithium to the second major surface of the uncoated region;
A positive electrode current collector that is a metal foil and has a third main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface, and is formed on the third main surface and the fourth main surface. A positive electrode having a positive electrode active material layer is prepared, a step of forming the laminate by laminating the positive electrode, the separator and the negative electrode,
The laminate is wound such that the first main surface and the third main surface are wound inside and the second main surface and the fourth main surface are wound outside, and the separator is wound. Is a step of forming a storage element that separates the positive electrode and the negative electrode, the first main surface is opposed to the positive electrode through the separator, the second main surface is through the separator A power storage element having a first region facing the positive electrode and a second region that is the outermost winding and does not face the positive electrode, and the uncoated region is provided in the second region. A step of forming
A step of immersing the electricity storage element in an electrolytic solution to dope the negative electrode active material layer with lithium ions from the metallic lithium.
請求項7に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記負極を作製する工程では、第1の主面と前記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する金属箔である負極集電体を準備し、
前記第1の主面の全体に第1の負極活物質層を形成し、前記第2の主面に所定の間隔を空けて複数の第2の負極活物質層を形成し、
第2の負極活物質層の間で前記負極集電体と前記第1の負極活物質層を共に裁断する
電気化学デバイスの製造方法。
A method of manufacturing an electrochemical device according to claim 7, wherein
In the step of producing the negative electrode, a negative electrode current collector, which is a metal foil having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, is prepared.
A first negative electrode active material layer is formed on the entire first main surface, and a plurality of second negative electrode active material layers are formed on the second main surface at predetermined intervals.
A method of manufacturing an electrochemical device, wherein both the negative electrode current collector and the first negative electrode active material layer are cut between the second negative electrode active material layers.
請求項7に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記負極を作製する工程では、第1の主面と前記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する金属箔である負極集電体を準備し、
前記第1の主面の全体に第1の負極活物質層を形成し、前記第2の主面に所定の間隔を空けて複数の第2の負極活物質層を形成し、
第2の負極活物質層、前記負極集電体及び前記第1の負極活物質層を共に裁断する
電気化学デバイスの製造方法。
A method of manufacturing an electrochemical device according to claim 7, wherein
In the step of producing the negative electrode, a negative electrode current collector, which is a metal foil having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, is prepared.
A first negative electrode active material layer is formed on the entire first main surface, and a plurality of second negative electrode active material layers are formed on the second main surface at predetermined intervals.
A method of manufacturing an electrochemical device, comprising cutting the second negative electrode active material layer, the negative electrode current collector, and the first negative electrode active material layer together.
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