JP6786334B2 - Positive electrode precursor - Google Patents

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Description

本発明は正極前駆体に関する。 The present invention relates to a positive electrode precursor.

近年、地球環境の保全及び省資源を目指すエネルギーの有効利用の観点から、風力発電の電力平滑化システム又は深夜電力貯蔵システム、太陽光発電技術に基づく家庭用分散型蓄電システム、電気自動車用の蓄電システム等が注目を集めている。 In recent years, from the viewpoint of effective use of energy aiming at conservation of the global environment and resource saving, power smoothing system or midnight power storage system for wind power generation, distributed power storage system for home use based on solar power generation technology, power storage for electric vehicles Systems and the like are attracting attention.

これらの蓄電システムに用いられる電池の第一の要求事項は、エネルギー密度が高いことである。このよう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 for batteries used in these power storage systems is high energy density. Lithium-ion batteries are being energetically developed as promising candidates for high-energy density batteries that can meet such demands.

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)又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 that the output characteristics are high. For example, in 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), high output discharge characteristics in the power storage system are required during acceleration. There is.

現在、高出力蓄電デバイスとしては、電気二重層キャパシタ、ニッケル水素電池等が開発されている。 Currently, electric double layer capacitors, nickel-metal hydride batteries, and the like are being developed as high-power power storage devices.

電気二重層キャパシタのうち、電極に活性炭を用いたものは、0.5〜1kW/L程度の出力特性を有する。この電気二重層キャパシタは、耐久性(サイクル特性及び高温保存特性)も高く、上記高出力が要求される分野で最適のデバイスと考えられてきた。しかし、そのエネルギー密度は1〜5Wh/L程度に過ぎない。そのため、更なるエネルギー密度の向上が必要である。 Among the electric double layer capacitors, those using activated carbon for the electrodes have an output characteristic of about 0.5 to 1 kW / L. This electric double layer capacitor has high durability (cycle characteristics and high temperature storage characteristics), and has been considered to be the most suitable device in the field where high output is required. However, its energy density is only about 1 to 5 Wh / L. Therefore, it is necessary to further improve the energy density.

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有し、かつ160Wh/L程度のエネルギー密度を有している。しかしながら、そのエネルギー密度及び出力をより一層高めるとともに、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, the nickel-metal hydride battery currently used in hybrid electric vehicles has a high output equivalent to that of an electric double layer capacitor and an energy density of about 160 Wh / L. However, research is being vigorously pursued to further increase its energy density and output and to improve its 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(蓄電素子の放電容量の何%を放電した状態かを示す値)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。しかし、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。その耐久性(サイクル特性及び高温保存特性)については、電気二重層キャパシタに比べ劣る。そのため、実用的な耐久性を持たせるためには、放電深度が0〜100%の範囲よりも狭い範囲での使用となる。実際に使用できる容量は更に小さくなるから、リチウムイオン電池の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 is underway to increase the output of lithium-ion batteries. For example, a lithium ion battery has been developed in which a high output exceeding 3 kW / L can be obtained at a discharge depth (a value indicating what percentage of the discharge capacity of the power storage element is discharged) of 50%. However, its energy density is 100 Wh / L or less, and it is designed to intentionally suppress the high energy density, which is the greatest feature of lithium-ion batteries. Its durability (cycle characteristics and high temperature storage characteristics) is inferior to that of electric double layer capacitors. Therefore, in order to have practical durability, it is used in a range where the discharge depth is narrower than the range of 0 to 100%. Since the capacity that can be actually used becomes smaller, research for further improving the durability of lithium-ion batteries is being vigorously pursued.

上記のように、高エネルギー密度、高出力特性、及び耐久性を兼ね備えた蓄電素子の実用化が強く求められている。しかし、上述した既存の蓄電素子には、それぞれ一長一短がある。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いる。その有力な候補として、リチウムイオンキャパシタと呼ばれる蓄電素子が注目され、開発が盛んに行われている。 As described above, there is a strong demand for practical application of a power storage element having high energy density, high output characteristics, and durability. However, each of the existing power storage elements described above has advantages and disadvantages. Therefore, a new power storage element that satisfies these technical requirements is required. As a promising candidate, a power storage element called a lithium ion capacitor has attracted attention and is being actively developed.

キャパシタのエネルギーは1/2・C・V(式中、Cは静電容量であり、かつVは電圧である)で表される。 The energy of the capacitor is represented by 1/2 · C · V 2 (in the equation, C is the capacitance and V is the voltage).

リチウムイオンキャパシタは、リチウム塩を含む非水系電解液を使用する蓄電素子(非水系ハイブリッドキャパシタ)の一種であって、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及び脱着による非ファラデー反応によって;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及び放出によるファラデー反応によって、充放電を行う蓄電素子である。 A lithium ion capacitor is a type of power storage element (non-aqueous hybrid capacitor) that uses a non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt, and at a positive electrode of about 3 V or more, adsorption and desorption of anions similar to those of an electric double layer capacitor. It is a power storage element that charges and discharges at the negative electrode by a Faraday reaction by storing and releasing lithium ions, which is similar to that of a lithium ion battery.

上述の電極材料とその特徴をまとめると、電極に活性炭等の材料を用い、活性炭表面のイオンの吸着及び脱離(非ファラデー反応)により充放電を行う場合は、高出力かつ高耐久性を実現するが、エネルギー密度が低くなる(例えば1倍とする。)。電極に酸化物や炭素材料を用い、ファラデー反応により充放電を行う場合は、エネルギー密度が高くなる(例えば活性炭を用いた非ファラデー反応の10倍とする。)が、耐久性及び出力特性に課題がある。 To summarize the above-mentioned electrode materials and their characteristics, high output and high durability are achieved when a material such as activated carbon is used for the electrodes and charging / discharging is performed by adsorption and desorption (non-Faraday reaction) of ions on the surface of activated carbon. However, the energy density becomes low (for example, it is multiplied by 1). When an oxide or carbon material is used for the electrode and charging / discharging is performed by a Faraday reaction, the energy density becomes high (for example, 10 times that of a non-Faraday reaction using activated carbon), but there are problems in durability and output characteristics. There is.

これらの電極材料の組合せとして、電気二重層キャパシタは、正極及び負極に活性炭(エネルギー密度1倍)を用い、正負極共に非ファラデー反応により充放電を行うことを特徴とし、高出力かつ高耐久性を有するが、エネルギー密度が低い(正極1倍×負極1倍=1)という特徴がある。 As a combination of these electrode materials, the electric double layer capacitor is characterized by using activated carbon (energy density 1 times) for the positive electrode and the negative electrode and charging / discharging both the positive electrode and the negative electrode by a non-Faraday reaction, and has high output and high durability. However, it is characterized by low energy density (1x positive electrode x 1x negative electrode = 1).

リチウムイオン二次電池は、正極にリチウム遷移金属酸化物(エネルギー密度10倍)、負極に炭素材料(エネルギー密度10倍)を用い、正負極共にファラデー反応により充放電を行うことを特徴とし、高エネルギー密度(正極10倍×負極10倍=100)だが、出力特性及び耐久性に課題がある。ハイブリッド電気自動車等で要求される高耐久性を満足させるためには放電深度を制限しなければならず、リチウムイオン二次電池では、そのエネルギーの10〜50%しか使用できない。 The lithium ion secondary battery is characterized by using a lithium transition metal oxide (energy density 10 times) for the positive electrode and a carbon material (energy density 10 times) for the negative electrode, and charging and discharging both the positive electrode and the negative electrode by a Faraday reaction. Although the energy density (positive electrode 10 times x negative electrode 10 times = 100), there are problems in output characteristics and durability. In order to satisfy the high durability required for hybrid electric vehicles and the like, the discharge depth must be limited, and a lithium ion secondary battery can use only 10 to 50% of its energy.

リチウムイオンキャパシタは、正極に活性炭(エネルギー密度1倍)、負極に炭素材料(エネルギー密度10倍)を用い、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り充放電を行うことを特徴とし、電気二重層キャパシタ及びリチウムイオン二次電池の特徴を兼ね備えた新規の非対称キャパシタである。リチウムイオンキャパシタは、高出力かつ高耐久性でありながら、高エネルギー密度(正極1倍×負極10倍=10)を有し、リチウムイオン二次電池の様に放電深度を制限する必要がないことが特徴である。 Lithium-ion capacitors use activated carbon (1x energy density) for the positive electrode and carbon material (10x energy density) for the negative electrode, and are characterized by performing charging and discharging by a non-Faraday reaction at the positive electrode and a Faraday reaction at the negative electrode. It is a new asymmetric capacitor that combines the characteristics of a multi-layer capacitor and a lithium-ion secondary battery. Lithium-ion capacitors have high energy density (1x positive electrode x 10x negative electrode = 10) while having high output and high durability, and there is no need to limit the discharge depth as in lithium-ion secondary batteries. Is a feature.

上記で説明した蓄電素子(特にリチウムイオン二次電池)の正極について様々な検討が行われている。 Various studies have been conducted on the positive electrodes of the power storage elements (particularly lithium ion secondary batteries) described above.

例えば、特許文献1には、正極中に炭酸リチウムを含有させた正極を用い、電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断機構を有するリチウムイオン二次電池が提案されている。特許文献2には、リチウムマンガン酸等のリチウム複合酸化物を正極に用い、正極に炭酸リチウムを含有させることでマンガンの溶出を抑制したリチウムイオン二次電池が提案されている。特許文献3には、正極で被酸化物としての各種リチウム化合物を酸化し、劣化した蓄電素子の容量を回復させる方法が提案されている。特許文献4には、制酸剤として炭酸塩、水酸化物、又はケイ酸塩を活性炭正極に含有させる方法が提案されている。 For example, Patent Document 1 proposes a lithium ion secondary battery that uses a positive electrode containing lithium carbonate in the positive electrode and has a current cutoff mechanism that operates in response to an increase in battery internal pressure. Patent Document 2 proposes a lithium ion secondary battery in which a lithium composite oxide such as lithium manganic acid is used as a positive electrode and lithium carbonate is contained in the positive electrode to suppress elution of manganese. Patent Document 3 proposes a method of oxidizing various lithium compounds as oxides at a positive electrode to recover the capacity of a deteriorated power storage element. Patent Document 4 proposes a method in which a carbonate, a hydroxide, or a silicate is contained in an activated carbon positive electrode as an antacid.

特開平7−328278号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-328278 特開2001−167767号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-167767 特開2012−174437号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-174437 特開2006−261516号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-261516

しかしながら、特許文献1〜4に記載の方法では、非水系ハイブリッドキャパシタにおける負極へのプレドープについては全く考慮されておらず、プレドープの効率化及び非水系ハイブリッドキャパシタの高エネルギー密度化、低抵抗化について更なる改善の余地があった。 However, in the methods described in Patent Documents 1 to 4, the predoping of the negative electrode in the non-aqueous hybrid capacitor is not considered at all, and the efficiency of the predoping and the high energy density and low resistance of the non-aqueous hybrid capacitor are discussed. There was room for further improvement.

本発明が解決しようとする課題のひとつは、負極へのプレドープを短時間で行うことができ、高エネルギー密度かつ高入出力な非水系ハイブリッドキャパシタ用の正極前駆体を提供することである。 One of the problems to be solved by the present invention is to provide a positive electrode precursor for a non-aqueous hybrid capacitor that can predope the negative electrode in a short time and has high energy density and high input / output.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討し、実験を重ねた。
その結果、正極活物質以外のアルカリ金属化合物を含む正極前駆体において、アルカリ金属化合物の重量比と正極前駆体表面の元素マッピングとを特定の状態に制御することで、正極前駆体を非水系ハイブリッドキャパシタ用に組み込んだときにアルカリ金属化合物の分解を促進することが可能になり、負極へのプレドープを短時間で行うことができ、高エネルギー密度かつ高入出力が得られることを見出した。
すなわち、本発明は、以下のとおりのものである。
〔1〕
正極活物質以外のアルカリ金属化合物と、正極集電体と、上記正極集電体の片面又は両面に正極活物質層とを有し、上記正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質を含有する、正極前駆体であって、
上記正極集電体を除く上記正極前駆体の質量を基準として、上記アルカリ金属化合物の重量比をX質量%とするとき、5≦X≦50であり、
上記正極前駆体表面のSEM−EDXにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対する炭素マッピングの面積重複率をA%とするとき、30≦A≦90である、正極前駆体。
〔2〕
上記正極前駆体表面のSEM−EDXにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率をA%とするとき、1≦A≦50である、項目1に記載の正極前駆体。
〔3〕
BIB加工した上記正極前駆体断面のSEM−EDXにより得られる酸素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングの面積をA%とするとき、5≦A≦60であり、かつ0.5≦A/X≦2.0である、項目1又は2に記載の正極前駆体。
〔4〕
上記アルカリ金属化合物が、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、及び炭酸セシウムからなる群から選択される少なくとも1種である、項目1〜3のいずれか1項に記載の正極前駆体。
〔5〕
上記アルカリ金属化合物は、上記アルカリ金属化合物の総質量を基準として10質量%以上の炭酸リチウムを含む、項目1〜4のいずれか1項に記載の正極前駆体。
〔6〕
上記アルカリ金属化合物の平均粒子径が、0.1μm以上10μm以下である、項目1〜5のいずれか1項に記載の正極前駆体。
〔7〕
上記正極活物質は、上記炭素材料として活性炭を含有する、項目1〜6のいずれか1項に記載の正極前駆体。
〔8〕
上記活性炭は、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V(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V(cc/g)とするとき、0.3<V≦0.8、及び0.5≦V≦1.0を満たし、かつBET法により測定される比表面積が1,500m/g以上3,000m/g以下を示す、項目7に記載の正極前駆体。
〔9〕
上記活性炭は、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V(cc/g)が0.8<V≦2.5を満たし、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V(cc/g)が0.8<V≦3.0を満たし、かつBET法により測定される比表面積が2,300m/g以上4,000m/g以下を示す、項目7に記載の正極前駆体。
The present inventor has diligently studied and repeated experiments in order to solve the above problems.
As a result, in the positive electrode precursor containing an alkali metal compound other than the positive electrode active material, the positive electrode precursor is a non-aqueous hybrid by controlling the weight ratio of the alkali metal compound and the element mapping on the surface of the positive electrode precursor to a specific state. It has been found that it becomes possible to promote the decomposition of alkali metal compounds when incorporated for a capacitor, the negative electrode can be pre-doped in a short time, and high energy density and high input / output can be obtained.
That is, the present invention is as follows.
[1]
It has an alkali metal compound other than the positive electrode active material, a positive electrode current collector, and a positive electrode active material layer on one side or both sides of the positive electrode current collector, and the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material containing a carbon material. Containing, positive electrode precursor,
When the weight ratio of the alkali metal compound is X mass% based on the mass of the positive electrode precursor excluding the positive electrode current collector, 5 ≦ X ≦ 50.
In the element mapping obtained by SEM-EDX on the surface of the positive electrode precursor, when the area overlap ratio of carbon mapping with respect to oxygen mapping binarized based on the average value of brightness is A 1 %, 30 ≤ A 1 ≤ 90, positive electrode precursor.
[2]
In the element mapping obtained by SEM-EDX on the surface of the positive electrode precursor, when the area overlap ratio of fluorine mapping with respect to oxygen mapping binarized based on the average value of brightness is A 2 %, 1 ≦ A 2 ≦ The positive electrode precursor according to item 1, which is 50.
[3]
In the oxygen mapping obtained by SEM-EDX of the cross section of the positive electrode precursor processed by BIB, when the area of the oxygen mapping binarized based on the average value of the brightness is A 3 %, 5 ≤ A 3 ≤ 60. The positive electrode precursor according to item 1 or 2, which is present and 0.5 ≦ A 3 / X ≦ 2.0.
[4]
The positive electrode precursor according to any one of items 1 to 3, wherein the alkali metal compound is at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, and cesium carbonate.
[5]
The positive electrode precursor according to any one of Items 1 to 4, wherein the alkali metal compound contains 10% by mass or more of lithium carbonate based on the total mass of the alkali metal compound.
[6]
The positive electrode precursor according to any one of Items 1 to 5, wherein the alkali metal compound has an average particle size of 0.1 μm or more and 10 μm or less.
[7]
The positive electrode precursor according to any one of items 1 to 6, wherein the positive electrode active material contains activated carbon as the carbon material.
[8]
The activated carbon has a mesopore amount of V 1 (cc / g) derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the BJH method, and a micropore amount derived from pores having a diameter of less than 20 Å calculated by the MP method. When V 2 (cc / g), 0.3 <V 1 ≤ 0.8 and 0.5 ≤ V 2 ≤ 1.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 1,500 m 2. The positive electrode precursor according to item 7, which exhibits 3,000 m 2 / g or less.
[9]
The activated carbon has a mesopore amount V 1 (cc / g) derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the BJH method satisfies 0.8 <V 1 ≤ 2.5, and the diameter calculated by the MP method. The amount of micropores V 2 (cc / g) derived from pores less than 20 Å satisfies 0.8 <V 2 ≤ 3.0, and the specific surface area measured by the BET method is 2,300 m 2 / g or more 4 The positive electrode precursor according to item 7, which shows 000 m 2 / g or less.

本発明によれば、負極へのプレドープを短時間で行うことができ、高エネルギー密度かつ高入出力な非水系ハイブリッドキャパシタを製造することができる正極前駆体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a positive electrode precursor capable of predoping the negative electrode in a short time and producing a non-aqueous hybrid capacitor having high energy density and high input / output.

以下、本発明の実施形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。本実施形態の各数値範囲における上限値及び下限値は任意に組み合わせて任意の数値範囲を構成することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail, but the present invention is not limited to the present embodiment. The upper limit value and the lower limit value in each numerical range of the present embodiment can be arbitrarily combined to form an arbitrary numerical range.

《非水系ハイブリッドキャパシタ》
非水系ハイブリッドキャパシタは一般に、正極と、負極と、セパレータと、電解液とを主な構成要素として有する。電解液としては、アルカリ金属塩等の電解質を溶解させた有機溶媒(以下「非水系電解液」という。)を用いる。
《Non-aqueous hybrid capacitor》
A non-aqueous hybrid capacitor generally has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution as main components. As the electrolytic solution, an organic solvent in which an electrolyte such as an alkali metal salt is dissolved (hereinafter referred to as "non-aqueous electrolytic solution") is used.

本願明細書において、プレドープ前における正極状態のことを「正極前駆体」、プレドープ後における正極状態のことを「正極」と定義する。 In the present specification, the positive electrode state before pre-doping is defined as “positive electrode precursor”, and the positive electrode state after pre-doping is defined as “positive electrode”.

<正極前駆体>
本発明における正極前駆体は、正極活物質以外のアルカリ金属化合物と、正極集電体と、上記正極集電体の片面又は両面に正極活物質層とを有し、上記正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質を含有し、上記正極集電体を除く上記正極前駆体の質量を基準として、上記アルカリ金属化合物の重量比をX質量%とするとき、5≦X≦50であり、上記正極前駆体表面のSEM−EDXにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対する炭素マッピングの面積重複率をA%とするとき、30≦A≦90である。本実施形態に係る正極前駆体は、非水系ハイブリッドキャパシタの所望の構成に応じて、単に、プレドープ前の電極、プレドープ前の片側電極、ハーフセル、塗工電極、乾燥電極等と呼ばれることがある。
<Positive electrode precursor>
The positive electrode precursor in the present invention has an alkali metal compound other than the positive electrode active material, a positive electrode current collector, and a positive electrode active material layer on one side or both sides of the positive electrode current collector. When the weight ratio of the alkali metal compound is X mass% based on the mass of the positive electrode precursor containing the positive electrode active material including the carbon material and excluding the positive electrode current collector, 5 ≦ X ≦ 50. In the element mapping obtained by SEM-EDX on the surface of the positive electrode precursor, when the area overlap ratio of the carbon mapping with respect to the oxygen mapping binarized based on the average value of the brightness is A 1 %, 30 ≦ A 1 ≦ 90. The positive electrode precursor according to the present embodiment may be simply referred to as an electrode before pre-doping, a one-sided electrode before pre-doping, a half cell, a coating electrode, a dry electrode, or the like, depending on the desired configuration of the non-aqueous hybrid capacitor.

本実施形態の正極前駆体は、正極活物質以外のアルカリ金属化合物を含む。本実施形態では蓄電素子を組み立てる際に、負極にアルカリ金属イオンをプレドープすることが好ましい。プレドープ方法としては、上記アルカリ金属化合物を含む正極前駆体と、負極と、セパレータと、非水系電解液とを用いて蓄電素子を組み立てた後に、正極前駆体と負極との間に電圧を印加することが好ましい。上記アルカリ金属化合物は上記正極前駆体の正極集電体上に形成された正極活物質層に含有されることが好ましい。 The positive electrode precursor of the present embodiment contains an alkali metal compound other than the positive electrode active material. In the present embodiment, when assembling the power storage element, it is preferable to pre-dope the negative electrode with alkali metal ions. As a pre-doping method, a voltage is applied between the positive electrode precursor and the negative electrode after assembling the power storage element using the positive electrode precursor containing the alkali metal compound, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte solution. Is preferable. The alkali metal compound is preferably contained in the positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector of the positive electrode precursor.

[正極活物質層]
正極前駆体に含まれる正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質を含有する。正極活物質層は、正極活物質以外に、必要に応じて、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer contained in the positive electrode precursor contains a positive electrode active material containing a carbon material. The positive electrode active material layer may contain an optional component such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer, if necessary, in addition to the positive electrode active material.

正極前駆体の正極活物質層は、正極活物質以外のアルカリ金属化合物を含有することが好ましい。 The positive electrode active material layer of the positive electrode precursor preferably contains an alkali metal compound other than the positive electrode active material.

−正極活物質−
上記正極活物質は炭素材料を含む。炭素材料としては、好ましくは活性炭、カーボンナノチューブ、導電性高分子、及び多孔性の炭素材料等が挙げられ、より好ましくは活性炭である。正極活物質としては、1種の炭素材料を単独で使用してもよく、2種類以上の炭素材料を混合して使用してもよく、炭素材料以外の材料(例えばアルカリ金属と遷移金属との複合酸化物等)を含んでもよい。
-Positive electrode active material-
The positive electrode active material contains a carbon material. Examples of the carbon material include activated carbon, carbon nanotubes, a conductive polymer, a porous carbon material, and the like, and more preferably activated carbon. As the positive electrode active material, one type of carbon material may be used alone, or two or more types of carbon materials may be mixed and used, and materials other than the carbon material (for example, an alkali metal and a transition metal) may be used. (Composite oxide, etc.) may be included.

正極活物質の総質量に対する炭素材料の含有率は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上であり、又は100質量%であってもよい。他の材料との併用による効果を良好に得る観点から、例えば、炭素材料の含有率は、正極活物質の総質量に対して、好ましくは90質量%以下であり、又は80質量%以下であってもよい。 The content of the carbon material with respect to the total mass of the positive electrode active material is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, or may be 100% by mass. From the viewpoint of obtaining a good effect when used in combination with other materials, for example, the content of the carbon material is preferably 90% by mass or less, or 80% by mass or less, based on the total mass of the positive electrode active material. You may.

活性炭を正極活物質として用いる場合、活性炭の種類及びその原料は特に制限されない。しかし、高い入出力特性と、高いエネルギー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V(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V(cc/g)とするとき、
(1)高い入出力特性を得るためには、0.3<V≦0.8、及び0.5≦V≦1.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が1,500m/g以上3,000m/g以下である活性炭(以下「活性炭1」ともいう。)が好ましく、また、
(2)高いエネルギー密度を得るためには、0.8<V≦2.5、及び0.8<V≦3.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が2,300m/g以上4,000m/g以下である活性炭(以下「活性炭2」ともいう。)が好ましい。
When activated carbon is used as the positive electrode active material, the type of activated carbon and its raw material are not particularly limited. However, it is preferable to optimally control the pores of the activated carbon in order to achieve both high input / output characteristics and high energy density. Specifically, the amount of mesopores derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the BJH method is V 1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 Å calculated by the MP method. When is V 2 (cc / g),
(1) In order to obtain high input / output characteristics, 0.3 <V 1 ≤ 0.8 and 0.5 ≤ V 2 ≤ 1.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 1. , 500 m 2 / g or more and 3,000 m 2 / g or less of activated carbon (hereinafter, also referred to as “activated carbon 1”) is preferable.
(2) In order to obtain a high energy density, 0.8 <V 1 ≤ 2.5 and 0.8 <V 2 ≤ 3.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 2, Activated carbon having a thickness of 300 m 2 / g or more and 4,000 m 2 / g or less (hereinafter, also referred to as “activated carbon 2”) is preferable.

以下、上記(1)活性炭1及び上記(2)活性炭2について、個別に順次説明する。 Hereinafter, the above-mentioned (1) activated carbon 1 and the above-mentioned (2) activated carbon 2 will be described individually in sequence.

(活性炭1)
活性炭1のメソ孔量Vは、蓄電素子に組み込んだときの入出力特性を大きくする点で、0.3cc/gより大きい値であることが好ましい。一方で、正極の嵩密度の低下を抑える点から、0.8cc/g以下であることが好ましい。上記Vは、より好ましくは0.35cc/g以上0.7cc/g以下、更に好ましくは0.4cc/g以上0.6cc/g以下である。
(Activated carbon 1)
Meso Anaryou V 1 of the activated carbon 1, in terms of increasing the output characteristics when incorporated in the electric storage element is preferably 0.3 cc / g greater than. On the other hand, it is preferably 0.8 cc / g or less from the viewpoint of suppressing a decrease in the bulk density of the positive electrode. The above V 1 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.

活性炭1のマイクロ孔量V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い。一方で、活性炭の嵩を抑え、電極としての密度を増加させ、単位体積当たりの容量を増加させるという点から、1.0cc/g以下であることが好ましい。上記Vは、より好ましくは0.6cc/g以上1.0cc/g以下、更に好ましくは0.8cc/g以上1.0cc/g以下である。 The micropore amount V 2 of the activated carbon 1 is preferably 0.5 cc / g or more in order to increase the specific surface area and the capacity of the activated carbon. On the other hand, it is preferably 1.0 cc / g or less from the viewpoint of suppressing the bulk of the activated carbon, increasing the density as an electrode, and increasing the capacity per unit volume. The above V 2 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.

活性炭1のマイクロ孔量Vに対するメソ孔量Vの比(V/V)は、0.3≦V/V≦0.9の範囲であることが好ましい。すなわち、高容量を維持しながら入出力特性の低下を抑えることができる程度に、マイクロ孔量に対するメソ孔量の割合を大きくするという点から、V/Vが0.3以上であることが好ましい。一方で、高入出力特性を維持し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点から、V/Vは、好ましくは0.9以下、より好ましくは0.4≦V/V≦0.7、更に好ましくは0.55≦V/V≦0.7である。 The ratio of meso Anaryou V 1 relative to the micropore volume V 2 of activated carbon 1 (V 1 / V 2) is preferably in the range of 0.3 ≦ V 1 / V 2 ≦ 0.9. That is, V 1 / V 2 is 0.3 or more from the viewpoint of increasing the ratio of the mesopore amount to the micropore amount to the extent that the deterioration of the input / output characteristics can be suppressed while maintaining the high capacity. Is preferable. On the other hand, V 1 / V 2 is preferably 0.9 from the viewpoint of increasing the ratio of the amount of micropores to the amount of mesopores to the extent that the decrease in capacitance can be suppressed while maintaining high input / output characteristics. Hereinafter, it is more preferably 0.4 ≦ V 1 / V 2 ≦ 0.7, and even more preferably 0.55 ≦ V 1 / V 2 ≦ 0.7.

活性炭1のV、V及びV/Vについては、それぞれ上記で説明された好適な範囲の上限と下限を、任意に組み合わせることができる。 For V 1 , V 2 and V 1 / V 2 of the activated carbon 1, the upper and lower limits of the suitable ranges described above can be arbitrarily combined.

活性炭1の平均細孔径は、得られる蓄電素子の入出力を高くする点から、17Å以上であることが好ましく、18Å以上であることがより好ましく、20Å以上であることが更に好ましい。容量を高くする点から、活性炭1の平均細孔径は25Å以下であることが好ましい。 The average pore diameter of the activated carbon 1 is preferably 17 Å or more, more preferably 18 Å or more, and even more preferably 20 Å or more, from the viewpoint of increasing the input / output of the obtained power storage element. From the viewpoint of increasing the capacity, the average pore diameter of the activated carbon 1 is preferably 25 Å or less.

活性炭1のBET比表面積は、1,500m/g以上3,000m/g以下であることが好ましく、1,500m/g以上2,500m/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が1,500m/g以上の場合には、良好なエネルギー密度が得られ易く、他方、BET比表面積が3,000m/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。上記BET比表面積の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。 BET specific surface area of the activated carbon 1 is preferably from 1,500 m 2 / g or more 3,000 m 2 / g, more preferably not more than 1,500 m 2 / g or more 2,500 m 2 / g. When the BET specific surface area is 1,500 m 2 / g or more, a good energy density can be easily obtained, while when the BET specific surface area is 3,000 m 2 / g or less, in order to maintain the strength of the electrode. Since it is not necessary to add a large amount of binder, the performance per electrode volume is improved. The upper and lower limits of the BET specific surface area range can be arbitrarily combined.

上記のような特徴を有する活性炭1は、例えば、以下に説明する原料及び処理方法を用いて得ることができる。 Activated carbon 1 having the above characteristics can be obtained, for example, by using the raw materials and treatment methods described below.

本実施形態では、活性炭1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い。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;その他の合成木材、合成パルプ等、及びこれらの炭化物が挙げられる。これらの原料の中でも、量産対応及びコストの観点から、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 present embodiment, the carbon source used as the raw material of the activated carbon 1 is not particularly limited. For example, plant-based raw materials such as wood, wood flour, coconut shells, by-products during pulp production, bagas, waste sugar honey; peat, sub-charcoal, brown charcoal, bituminous charcoal, smokeless charcoal, petroleum distillation residue components, petroleum pitch, coke, coal tar, etc. Fossil raw materials; various synthetic resins such as phenol resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, urea resin, resorcinol resin, celluloid, epoxy resin, polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin; polybutylene, polybutadiene, polychloroprene, etc. Synthetic rubber; other synthetic wood, synthetic pulp, etc., and carbonized products thereof. Among these raw materials, plant-based raw materials such as coconut shell and wood flour and their carbides are preferable, and coconut shell carbide is particularly preferable, from the viewpoint of mass production and cost.

これらの原料から上記活性炭1を得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 carbonization and activation method for obtaining the activated carbon 1 from these raw materials, for example, 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℃において、30分〜10時間程度に亘って焼成する方法が挙げられる。 Examples of the carbonization method for these raw materials include inert gases such as nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, xenone, neon, carbon monoxide, and combustion exhaust gas, or other gases containing these inert gases as main components. Examples thereof include a method of firing at 400 to 700 ° C., preferably 450 to 600 ° C. for about 30 minutes to 10 hours using a mixed gas.

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 above carbonization method, a gas activation method of firing using an activation gas such as steam, carbon dioxide, or oxygen is preferably used. Of these, a method using steam or carbon dioxide as the activating gas is preferable.

この賦活方法では、賦活ガスを好ましくは0.5〜3.0kg/h、より好ましくは0.7〜2.0kg/hの割合で供給しながら、上記炭化物を、好ましくは3〜12時間、より好ましくは5〜11時間、更に好ましくは6〜10時間かけて800〜1,000℃まで昇温して賦活することが好ましい。 In this activation method, the above-mentioned carbide is preferably supplied for 3 to 12 hours while supplying the activation gas at a ratio of preferably 0.5 to 3.0 kg / h, more preferably 0.7 to 2.0 kg / h. It is more preferable to activate by raising the temperature to 800 to 1,000 ° C. over 5 to 11 hours, more preferably 6 to 10 hours.

上記炭化物の賦活処理に先立ち、予め上記炭化物を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方法が好ましい。 Prior to the activation treatment of the carbide, the carbide may be first activated in advance. In this primary activation, a method in which a carbon material is usually fired at a temperature of less than 900 ° C. using an activation gas such as steam, carbon dioxide, or oxygen to activate the gas is preferable.

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、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、上記の特徴を有する活性炭1を製造することができる。 Activated carbon 1 having the above characteristics can be produced by appropriately combining the firing temperature and firing time in the carbonization method with the amount of activated gas supplied, the rate of temperature rise, and the maximum activation temperature in the activation method.

活性炭1の平均粒子径は、2〜20μmであることが好ましい。上記平均粒子径が2μm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。平均粒子径が2μm以上であれば、耐久性が低くなり難い。一方で、平均粒子径が20μm以下であると、非水系ハイブリッドキャパシタの高速充放電に適合し易くなる傾向がある。上記平均粒子径は、より好ましくは2〜15μmであり、更に好ましくは3〜10μmである。上記平均粒子径の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。 The average particle size of the activated carbon 1 is preferably 2 to 20 μm. When the average particle size is 2 μm or more, the capacity per electrode volume tends to be high because the density of the active material layer is high. If the average particle size is 2 μm or more, the durability is unlikely to decrease. On the other hand, when the average particle size is 20 μm or less, it tends to be easily adapted to high-speed charging / discharging of a non-aqueous hybrid capacitor. The average particle size is more preferably 2 to 15 μm, still more preferably 3 to 10 μm. The upper and lower limits of the average particle size range can be arbitrarily combined.

(活性炭2)
活性炭2のメソ孔量Vは、蓄電素子に組み込んだときの入出力特性を大きくする観点から、0.8cc/gより大きい値であることが好ましい。Vは、蓄電素子の容量の低下を抑える観点から、2.5cc/g以下であることが好ましい。上記Vは、より好ましくは1.0cc/g以上2.0cc/g以下、さらに好ましくは、1.2cc/g以上1.8cc/g以下である。
(Activated carbon 2)
Meso Anaryou V 1 of the activated carbon 2, from the viewpoint of increasing the output characteristics when incorporated in the electric storage element is preferably 0.8 cc / g greater than. V 1 is preferably 2.5 cc / g or less from the viewpoint of suppressing a decrease in the capacity of the power storage element. The above V 1 is more preferably 1.0 cc / g or more and 2.0 cc / g or less, and further preferably 1.2 cc / g or more and 1.8 cc / g or less.

他方、活性炭2のマイクロ孔量V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、0.8cc/gより大きい値であることが好ましい。Vは、活性炭の電極としての密度を増加させ、単位体積当たりの容量を増加させるという観点から、3.0cc/g以下であることが好ましい。上記Vは、より好ましくは1.0cc/gより大きく2.5cc/g以下、更に好ましくは1.5cc/g以上2.5cc/g以下である。 On the other hand, the micropore amount V 2 of the activated carbon 2 is preferably a value larger than 0.8 cc / g in order to increase the specific surface area and the capacity of the activated carbon. V 2 is preferably 3.0 cc / g or less from the viewpoint of increasing the density of the activated carbon as an electrode and increasing the capacity per unit volume. The above V 2 is more preferably larger than 1.0 cc / g and 2.5 cc / g or less, and further preferably 1.5 cc / g or more and 2.5 cc / g or less.

上述したメソ孔量及びマイクロ孔量を有する活性炭2は、従来の電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ用として使用されていた活性炭よりもBET比表面積が高いものである。活性炭2のBET比表面積の具体的な値としては、2,300m/g以上4,000m/g以下であることが好ましい。BET比表面積の下限としては、3,000m/g以上であることがより好ましく、3,200m/g以上であることが更に好ましい。BET比表面積の上限としては、3,800m/g以下であることがより好ましい。BET比表面積が2,300m/g以上の場合には、良好なエネルギー密度が得られ易く、他方、BET比表面積が4,000m/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。 The activated carbon 2 having the above-mentioned meso-pore amount and micro-pore amount has a higher BET specific surface area than the activated carbon used for conventional electric double layer capacitors or lithium ion capacitors. The specific value of the BET specific surface area of the activated carbon 2 is preferably 2,300 m 2 / g or more and 4,000 m 2 / g or less. The lower limit of the BET specific surface area is more preferably 3,000 m 2 / g or more, and further preferably 3,200 m 2 / g or more. The upper limit of the BET specific surface area is more preferably 3,800 m 2 / g or less. When the BET specific surface area is 2,300 m 2 / g or more, good energy density can be easily obtained, while when the BET specific surface area is 4,000 m 2 / g or less, in order to maintain the strength of the electrode. Since it is not necessary to add a large amount of binder, the performance per electrode volume is improved.

活性炭2のV、V及びBET比表面積については、それぞれ上記で説明された好適な範囲の上限と下限を、任意に組み合わせることができる。 For the V 1 , V 2 and BET specific surface areas of the activated carbon 2, the upper and lower limits of the suitable ranges described above can be arbitrarily combined.

上記のような特徴を有する活性炭2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。 Activated carbon 2 having the above characteristics can be obtained by using, for example, the raw materials and treatment methods described below.

活性炭2の原料として用いられる炭素源としては、通常活性炭原料として用いられる炭素源であれば特に限定されるものではなく、例えば、木材、木粉、ヤシ殻等の植物系原料;石油ピッチ、コークス等の化石系原料;フェノール樹脂、フラン樹脂、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等の各種合成樹脂等が挙げられる。これらの原料の中でも、フェノール樹脂、及びフラン樹脂は、高比表面積の活性炭を作製するのに適しており特に好ましい。 The carbon source used as a raw material for activated carbon 2 is not particularly limited as long as it is a carbon source normally used as a raw material for activated carbon. For example, plant-based raw materials such as wood, wood flour, and coconut shells; petroleum pitch, coke. Fossil-based raw materials such as, and various synthetic resins such as phenol resin, furan resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, urea resin, and resorcinol resin can be mentioned. Among these raw materials, phenol resin and furan resin are particularly preferable because they are suitable for producing activated carbon having a high specific surface area.

これらの原料を炭化する方式、或いは賦活処理時の加熱方法としては、例えば、固定床方式、移動床方式、流動床方式、スラリー方式、ロータリーキルン方式等の公知の方式が挙げられる。加熱時の雰囲気は窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、又はこれらの不活性ガスを主成分として他のガスとの混合したガスが用いられる。炭化温度は好ましくは400〜700℃、下限は、好ましくは450℃以上、更に好ましくは500℃以上、上限は、好ましくは650℃以下であり、焼成時間は好ましくは0.5〜10時間程度である。 Examples of the method of carbonizing these raw materials or the heating method at the time of activation treatment include known methods such as a fixed bed method, a moving bed method, a fluidized bed method, a slurry method, and a rotary kiln method. As the atmosphere at the time of heating, an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, helium, or argon, or a gas containing these inert gases as a main component and mixed with other gases is used. The carbonization temperature is preferably 400 to 700 ° C., the lower limit is preferably 450 ° C. or higher, further preferably 500 ° C. or higher, the upper limit is preferably 650 ° C. or lower, and the firing time is preferably about 0.5 to 10 hours. is there.

上記炭化処理後の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、及びアルカリ金属化合物と混合した後に加熱処理を行うアルカリ金属賦活法がある。高比表面積の活性炭を作製するにはアルカリ金属賦活法が好ましい。 Examples of the method for activating the carbide after the carbonization treatment include a gas activation method in which the carbide is fired using an activation gas such as steam, carbon dioxide, and oxygen, and an alkali metal activation method in which heat treatment is performed after mixing with an alkali metal compound. An alkali metal activation method is preferable for producing activated carbon having a high specific surface area.

この賦活方法では、炭化物と水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリ金属化合物との質量比が1:1以上(アルカリ金属化合物の量が、炭化物の量と同じかこれよりも多い量)となるように混合した後に、不活性ガス雰囲気下で好ましくは600〜900℃、より好ましくは650℃〜850℃の範囲において、0.5〜5時間加熱を行い、その後アルカリ金属化合物を酸及び水により洗浄除去し、更に乾燥を行う。 In this activation method, the mass ratio of the carbide to the alkali metal compound such as potassium hydroxide (KOH) and sodium hydroxide (NaOH) is 1: 1 or more (the amount of the alkali metal compound is equal to or less than the amount of the carbide). After mixing to a large amount), heating is carried out in an inert gas atmosphere, preferably in the range of 600 to 900 ° C., more preferably 650 ° C. to 850 ° C. for 0.5 to 5 hours, and then the alkali metal. The compound is washed and removed with acid and water, and further dried.

炭化物とアルカリ金属化合物との質量比(=炭化物:アルカリ金属化合物)は好ましくは1:1以上であり、アルカリ金属化合物の量が増えるほどメソ孔量が増え、質量比1:3.5付近を境に急激に細孔量が増える傾向があるので、炭化物とアルカリ金属化合物との質量比は1:3以上であることが好ましい。炭化物とアルカリ金属化合物との質量比は、アルカリ金属化合物が増えるほど細孔量が大きくなるが、その後の洗浄等の処理効率を考慮すると、1:5.5以下であることが好ましい。 The mass ratio of carbide to alkali metal compound (= carbide: alkali metal compound) is preferably 1: 1 or more, and the amount of mesopores increases as the amount of alkali metal compound increases, and the mass ratio is around 1: 3.5. Since the amount of pores tends to increase rapidly at the boundary, the mass ratio of the carbide and the alkali metal compound is preferably 1: 3 or more. The mass ratio of the carbide to the alkali metal compound increases as the amount of the alkali metal compound increases, but it is preferably 1: 5.5 or less in consideration of the treatment efficiency such as subsequent cleaning.

マイクロ孔量を大きくし、メソ孔量を大きくしないためには、賦活する際に炭化物の量を多めにしてKOHと混合するとよい。マイクロ孔量及びメソ孔量の双方を大きくするためには、KOHの量を多めに使用するとよい。主としてメソ孔量を大きくするためには、アルカリ賦活処理を行った後に水蒸気賦活を行うことが好ましい。 In order to increase the amount of micropores and not to increase the amount of mesopores, it is advisable to increase the amount of carbides at the time of activation and mix with KOH. In order to increase both the amount of micropores and the amount of mesopores, it is advisable to use a large amount of KOH. In order to increase the amount of mesopores, it is preferable to perform steam activation after performing alkali activation treatment.

活性炭2の平均粒子径は2μm以上20μm以下であることが好ましく、より好ましくは3μm以上10μm以下である。 The average particle size of the activated carbon 2 is preferably 2 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 3 μm or more and 10 μm or less.

(活性炭の使用態様)
正極活物質に活性炭を使用する場合、活性炭1及び2は、それぞれ、1種の活性炭であってもよいし、2種以上の活性炭の混合物であって上記した各々の特性値を混合物全体として示すものであってもよい。
(Usage mode of activated carbon)
When activated carbon is used as the positive electrode active material, activated carbons 1 and 2 may be one type of activated carbon, respectively, or a mixture of two or more types of activated carbon, and each of the above-mentioned characteristic values is shown as the whole mixture. It may be a thing.

上記の活性炭1及び2は、これらのうちのいずれか一方を選択して使用してもよいし、両者を混合して使用してもよい。 As the activated carbons 1 and 2 described above, either one of them may be selected and used, or both may be mixed and used.

正極活物質は、活性炭1及び2以外の材料(例えば、上記特定のV及び/若しくはVを有さない活性炭、又は活性炭以外の材料(例えば、アルカリ金属と遷移金属との複合酸化物等))を含んでもよい。活性炭1の含有量、又は活性炭2の含有量、又は活性炭1及び2の合計含有量は、それぞれ、全正極活物質の50質量%より多いことが好ましく、70質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましく、100質量%であることがより更に好ましい。 The positive electrode active material is a material other than activated carbon 1 and 2 (for example, activated carbon that does not have the specific V 1 and / or V 2 described above, or a material other than activated carbon (for example, a composite oxide of an alkali metal and a transition metal). )) May be included. The content of activated carbon 1, the content of activated carbon 2, or the total content of activated carbons 1 and 2, is preferably more than 50% by mass, more preferably 70% by mass or more, and 90% by mass, respectively, of the total positive electrode active material. % Or more is more preferable, and 100% by mass is even more preferable.

正極活物質層における正極活物質の含有割合は、正極前駆体における正極活物質層の全質量を基準として、35質量%以上95質量%以下であることが好ましい。正極活物質の含有割合の上限としては、45質量%以上であることがより好ましく、55質量%以上であることがさらに好ましい。正極活物質の含有割合の下限としては、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることが更に好ましい。この範囲の含有割合とすることにより、好適な充放電特性を発揮する。 The content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 35% by mass or more and 95% by mass or less based on the total mass of the positive electrode active material layer in the positive electrode precursor. The upper limit of the content ratio of the positive electrode active material is more preferably 45% by mass or more, and further preferably 55% by mass or more. The lower limit of the content ratio of the positive electrode active material is more preferably 90% by mass or less, and further preferably 80% by mass or less. By setting the content ratio in this range, suitable charge / discharge characteristics are exhibited.

−アルカリ金属化合物−
本実施形態におけるアルカリ金属化合物としては、正極前駆体中で分解して、アルカリ金属イオンを放出することが可能である化合物を用いる。アルカリ金属イオンを陽イオンとする炭酸塩、酸化物、水酸化物、フッ化物、塩化物、シュウ化物、ヨウ化物、窒化物、硫化物、リン化物、硝酸化物、硫酸化物、リン酸化物、シュウ酸化物、ギ酸化物及び酢酸化物からなる群から選択される少なくとも1種が好適に用いられる。中でも、炭酸塩、酸化物、及び水酸化物がより好適であり、空気中での取り扱いが可能であり、吸湿性が低いという観点からアルカリ金属炭酸塩がさらに好適に用いられる。アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、及び炭酸セシウムからなる群から選択される少なくとも1種が好適に用いられ、中でも、単位重量当たりの容量が高いという観点から炭酸リチウムがさらに好適に用いられる。アルカリ金属化合物は、正極前駆体に含有されるアルカリ金属化合物の総質量を基準として、炭酸リチウムを10質量%以上含むことが好ましい。正極前駆体中に含まれるアルカリ金属化合物は1種でもよく、2種以上を含んでいてもよい。
-Alkali metal compound-
As the alkali metal compound in the present embodiment, a compound capable of decomposing in the positive electrode precursor to release alkali metal ions is used. Carbonates, oxides, hydroxides, fluorides, chlorides, oxalates, iodides, nitrides, sulfides, phosphides, glass oxides, sulfates, phosphates, oxalates that use alkali metal ions as cations. At least one selected from the group consisting of oxides, gear oxides and acetates is preferably used. Among them, carbonates, oxides, and hydroxides are more preferable, and alkali metal carbonates are more preferably used from the viewpoint that they can be handled in the air and have low hygroscopicity. As the alkali metal carbonate, at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, and cesium carbonate is preferably used, and among them, from the viewpoint of high capacity per unit weight. Lithium carbonate is more preferably used. The alkali metal compound preferably contains 10% by mass or more of lithium carbonate based on the total mass of the alkali metal compounds contained in the positive electrode precursor. The alkali metal compound contained in the positive electrode precursor may be one kind or two or more kinds.

本実施形態の正極前駆体は、アルカリ金属化合物の他に、アルカリ土類金属炭酸塩、例えばBeCO、MgCO、CaCO、SrCO、及びBaCOからなる群から選択される少なくとも一つ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属シュウ酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩を1種以上含んでいてもよい。 The positive electrode precursor of the present embodiment is at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal carbonates such as BeCO 3 , MgCO 3 , CaCO 3 , SrCO 3 , and BaCO 3 , in addition to the alkali metal compound. It may contain one or more alkaline earth metal oxides, alkaline earth metal hydroxides, alkaline earth metal halides, alkaline earth metal oxalates, and alkaline earth metal carboxylates.

本実施形態において、正極集電体を除く正極前駆体の質量を基準として、正極前駆体におけるアルカリ金属化合物の重量比をX質量%とするとき、5≦X≦50であり、好ましくは10≦X≦45、より好ましくは15≦X≦40である。 In the present embodiment, when the weight ratio of the alkali metal compound in the positive electrode precursor is X% by mass based on the mass of the positive electrode precursor excluding the positive electrode current collector, 5 ≦ X ≦ 50, preferably 10 ≦. X ≦ 45, more preferably 15 ≦ X ≦ 40.

Xが5以上であれば、負極へプレドープするアルカリ金属イオンが十分に確保されると共に、正極に適当な程度の多孔性を付与することができ、非水系ハイブリッドキャパシタの入出力特性が高まる。Xが50以下であれば、正極前駆体中の電子伝導性が高まるためにアルカリ金属化合物の分解が促進されることでプレドープが短時間で終了すると共に、高エネルギー密度な非水系ハイブリッドキャパシタが得られる。 When X is 5 or more, the alkali metal ions pre-doped into the negative electrode can be sufficiently secured, and the positive electrode can be provided with an appropriate degree of porosity, so that the input / output characteristics of the non-aqueous hybrid capacitor are enhanced. When X is 50 or less, the electron conductivity in the positive electrode precursor is enhanced, so that the decomposition of the alkali metal compound is promoted, so that predoping is completed in a short time and a high energy density non-aqueous hybrid capacitor is obtained. Be done.

正極前駆体が、アルカリ金属化合物の他に上記アルカリ土類金属化合物を含む場合は、アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物の総質量が、正極集電体を除く正極前駆体の質量を基準として5質量%以上50質量%以下の割合で含まれるように正極前駆体を作製することが好ましい。 When the positive electrode precursor contains the above alkaline earth metal compound in addition to the alkali metal compound, the total mass of the alkali metal compound and the alkaline earth metal compound is based on the mass of the positive electrode precursor excluding the positive electrode current collector. It is preferable to prepare the positive electrode precursor so that it is contained in a proportion of 5% by mass or more and 50% by mass or less.

上記アルカリ金属元素、及びアルカリ土類金属の定量は、ICP−AES、原子吸光分析法、蛍光X線分析法、中性子放射化分析法、ICP−MS等により算出できる。 The quantification of the alkali metal element and the alkaline earth metal can be calculated by ICP-AES, atomic absorption spectrometry, fluorescent X-ray analysis, neutron activation analysis, ICP-MS and the like.

(正極前駆体の元素マッピング)
正極前駆体に含まれるアルカリ金属化合物は、非水系ハイブリッドキャパシタを形成したときに高電圧を印加することで酸化分解してアルカリ金属イオンを放出し、負極で還元することでプレドープが進行する。そのため、酸化反応を促進させることでプレドープを短時間で行うことができる。酸化反応を促進させるためには、絶縁物であるアルカリ金属化合物を正極活物質及び/又は導電性フィラー等の導電部材と接触させて電子伝導性を確保することと、反応して放出される陽イオンを電解液中に拡散させることが重要である。
(Elemental mapping of positive electrode precursor)
The alkali metal compound contained in the positive electrode precursor is oxidatively decomposed by applying a high voltage when a non-aqueous hybrid capacitor is formed to release alkali metal ions, and is reduced at the negative electrode to proceed with predoping. Therefore, pre-doping can be performed in a short time by promoting the oxidation reaction. In order to promote the oxidation reaction, an alkali metal compound, which is an insulator, is brought into contact with a conductive member such as a positive electrode active material and / or a conductive filler to ensure electron conductivity, and the cations released in response to the reaction. It is important to diffuse the ions into the electrolyte.

本実施形態では、正極前駆体表面の走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光法(SEM−EDX)により得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対する炭素マッピングの面積重複率をA%とするとき、30≦A≦90であり、好ましくは35≦A≦85、より好ましくは40≦A≦80である。 In the present embodiment, in the element mapping obtained by the scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) on the surface of the positive electrode precursor, carbon for oxygen mapping binarized based on the average value of brightness. When the area overlap rate of the mapping is A 1 %, it is 30 ≦ A 1 ≦ 90, preferably 35 ≦ A 1 ≦ 85, and more preferably 40 ≦ A 1 ≦ 80.

SEM−EDXでの元素マッピングにおける酸素はアルカリ金属化合物に主に由来し、炭素は正極活物質である炭素材料及び/又は導電性フィラーに主に由来すると推定される。 It is presumed that oxygen in the element mapping in SEM-EDX is mainly derived from the alkali metal compound, and carbon is mainly derived from the carbon material which is the positive electrode active material and / or the conductive filler.

が30%以上であれば、アルカリ金属化合物と正極活物質及び/又は導電性フィラー等の導電部材との電子伝導性が確保されるためにプレドープが促進されると共に、正極に多孔性が付与されることで高入出力な非水系ハイブリッドキャパシタが得られる。Aが90%以下であれば電解液中のアルカリ金属イオンの拡散が促進されるためにプレドープが促進される。 When A 1 is 30% or more, pre-doping is promoted because the electron conductivity between the alkali metal compound and the conductive member such as the positive electrode active material and / or the conductive filler is ensured, and the positive electrode becomes porous. When added, a non-aqueous hybrid capacitor with high input / output can be obtained. When A 1 is 90% or less, diffusion of alkali metal ions in the electrolytic solution is promoted, so that predoping is promoted.

正極前駆体表面のSEM−EDXにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率をA%とするとき、好ましくは1≦A≦50、より好ましくは1.5≦A≦40、さらに好ましくは2≦A≦30である。 In the element mapping obtained by SEM-EDX on the surface of the positive electrode precursor, when the area overlap rate of fluorine mapping with respect to oxygen mapping binarized based on the average value of brightness is A 2 %, preferably 1 ≦ A 2 ≦ 50, more preferably 1.5 ≦ A 2 ≦ 40, still more preferably 2 ≦ A 2 ≦ 30.

SEM−EDXでの元素マッピングにおけるフッ素は結着剤に主に由来すると考えられる。 Fluorine in elemental mapping in SEM-EDX is considered to be mainly derived from the binder.

が1%以上であれば、正極前駆体内でアルカリ金属化合物が十分に固定される。Aが50%以下であれば、アルカリ金属化合物は絶縁物である結着剤に阻害されることなく、電子伝導性が確保されるためにプレドープが促進される。 When A 2 is 1% or more, the alkali metal compound is sufficiently fixed in the positive electrode precursor. When A 2 is 50% or less, the alkali metal compound is not hindered by the binder which is an insulator, and pre-doping is promoted because electron conductivity is ensured.

ブロードイオンビーム(BIB)加工した正極前駆体断面のSEM−EDXにより得られる酸素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングの面積をA%とするとき、好ましくは、5≦A≦60であり、かつ0.5≦A/X≦2.0である。 In broad ion beam (BIB) processing oxygen mapping obtained by SEM-EDX of the positive electrode precursor sectional, when the area of the oxygen mapping binarized on the basis of the average value of the brightness and A 3%, preferably, 5 ≦ A 3 ≦ 60 and 0.5 ≦ A 3 / X ≦ 2.0.

が5%以上であればアルカリ金属化合物と正極活物質及び/又は導電性フィラー等の導電部材との電子伝導性が確保されるためにプレドープが促進される。Aが60%以下であれば電解液中のアルカリ金属イオンの拡散が促進されるためにプレドープが促進される。A/Xが0.5以上であれば正極前駆体中の電解液の拡散が促進されるためにプレドープが促進される。A/Xが2.0以下であればアルカリ金属化合物と正極活物質及び/又は導電性フィラー等の導電部材との電子伝導性が確保されるためにプレドープが促進される。 When A 3 is 5% or more, pre-doping is promoted because the electron conductivity between the alkali metal compound and the conductive member such as the positive electrode active material and / or the conductive filler is ensured. When A 3 is 60% or less, diffusion of alkali metal ions in the electrolytic solution is promoted, so that predoping is promoted. When A 3 / X is 0.5 or more, diffusion of the electrolytic solution in the positive electrode precursor is promoted, so that predoping is promoted. When A 3 / X is 2.0 or less, pre-doping is promoted because the electron conductivity between the alkali metal compound and the conductive member such as the positive electrode active material and / or the conductive filler is ensured.

、A、及びAの測定方法としては、正極前駆体表面及び正極前駆体断面のSEM−EDXにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピング、炭素マッピング、及びフッ素マッピングの面積を求めることで算出される。正極前駆体断面の形成方法については、正極前駆体上部からArビームを照射し、試料直上に設置した遮蔽板の端部に沿って平滑な断面を作製するBIB加工を用いることができる。 As a method for measuring A 1 , A 2 , and A 3 , oxygen mapping obtained by binarizing the average value of brightness in the element mapping obtained by SEM-EDX on the surface of the positive electrode precursor and the cross section of the positive electrode precursor, It is calculated by finding the area of carbon mapping and fluorine mapping. As a method for forming the cross section of the positive electrode precursor, BIB processing can be used in which an Ar beam is irradiated from the upper part of the positive electrode precursor to prepare a smooth cross section along the end portion of the shielding plate installed directly above the sample.

SEM−EDXの元素マッピングの測定条件は、特に限定されないが、画素数は128×128ピクセル〜512×512ピクセルの範囲であることが好ましく、明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度40%〜60%の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整することが好ましい。 The measurement conditions for element mapping of SEM-EDX are not particularly limited, but the number of pixels is preferably in the range of 128 × 128 pixels to 512 × 512 pixels, and the brightness is such that there are no pixels that reach the maximum brightness. It is preferable to adjust the brightness and contrast so that the average value falls within the range of 40% to 60% brightness.

(アルカリ金属化合物の態様)
アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物は粒子状であることが好ましい。正極前駆体に含有されるアルカリ金属化合物の平均粒子径は0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。アルカリ金属化合物の平均粒子径の下限としては、0.3μm以上であることがより好ましく、0.5μm以上であることがさらに好ましい。
(Aspect of alkali metal compound)
The alkali metal compound and the alkaline earth metal compound are preferably in the form of particles. The average particle size of the alkali metal compound contained in the positive electrode precursor is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. The lower limit of the average particle size of the alkali metal compound is more preferably 0.3 μm or more, and further preferably 0.5 μm or more.

アルカリ金属化合物の平均粒子径が0.1μm以上であれば正極前駆体中での分散性に優れる。アルカリ金属化合物の平均粒子径が10μm以下であれば、アルカリ金属化合物の表面積が増えるために分解反応が効率よく進行する。 When the average particle size of the alkali metal compound is 0.1 μm or more, the dispersibility in the positive electrode precursor is excellent. When the average particle size of the alkali metal compound is 10 μm or less, the surface area of the alkali metal compound increases, so that the decomposition reaction proceeds efficiently.

正極前駆体中におけるアルカリ金属化合物の平均粒子径の測定方法については特に限定されないが、正極前駆体断面のSEM画像、及びSEM−EDX画像から算出することができる。 The method for measuring the average particle size of the alkali metal compound in the positive electrode precursor is not particularly limited, but it can be calculated from the SEM image of the cross section of the positive electrode precursor and the SEM-EDX image.

アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物の微粒子化には、様々な方法を用いることができる。例えば、ボールミル、ビーズミル、リングミル、ジェットミル、ロッドミル等の粉砕機を使用することができる。 Various methods can be used for micronizing the alkali metal compound and the alkaline earth metal compound. For example, a crusher such as a ball mill, a bead mill, a ring mill, a jet mill, or a rod mill can be used.

(アルカリ金属化合物と正極活物質の判別方法)
アルカリ金属化合物及び正極活物質は、観察倍率を1000倍〜4000倍にして測定した正極前駆体断面のSEM−EDX画像による酸素マッピングにより判別できる。上記SEM−EDXで得られた酸素マッピングに対し、明るさの平均値を基準に二値化した明部を面積50%以上含む粒子をアルカリ金属化合物と判別できる。
(Method of distinguishing between alkali metal compound and positive electrode active material)
The alkali metal compound and the positive electrode active material can be identified by oxygen mapping using an SEM-EDX image of a cross section of the positive electrode precursor measured at an observation magnification of 1000 to 4000 times. With respect to the oxygen mapping obtained by the SEM-EDX, particles containing 50% or more of bright areas binarized based on the average value of brightness can be discriminated as an alkali metal compound.

(アルカリ金属化合物の平均粒子径の算出方法)
アルカリ金属化合物の平均粒子径は、上記正極前駆体断面SEMと同視野にて測定した断面SEM−EDXから得られた画像を、画像解析することで求めることができる。上記正極前駆体断面のSEM画像にて判別されたアルカリ金属化合物の粒子全てについて、断面積Sを求め、下記式(1)にて算出される粒子径dを求める。(円周率をπとする。)
d=2×(S/π)1/2 式(1)
(Method of calculating the average particle size of alkali metal compounds)
The average particle size of the alkali metal compound can be obtained by image analysis of an image obtained from the cross-section SEM-EDX measured in the same field as the positive electrode precursor cross-section SEM. For all the particles of the alkali metal compound identified by the SEM image of the cross section of the positive electrode precursor, the cross-sectional area S is obtained, and the particle diameter d calculated by the following formula (1) is obtained. (The circumference ratio is π.)
d = 2 × (S / π) 1/2 equation (1)

得られた粒子径dを用いて、下記式(2)において体積平均粒子径Xを求める。
=Σ[4/3π×(d/2)]×d]/Σ[4/3π×(d/2)]] 式(2)
正極前駆体断面の視野を変えて5ヶ所以上測定し、それぞれのXの平均値をもってアルカリ金属化合物の平均粒子径を算出することができる。
Using the obtained particle diameter d, the volume average particle diameter X 0 is obtained by the following formula (2).
X 0 = Σ [4 / 3π × (d / 2)] 3 × d] / Σ [4 / 3π × (d / 2)] 3 ] Equation (2)
By changing the field of view of the positive electrode precursor sectional measured over five locations, it is possible to calculate the average particle size of the alkali metal compound with an average value of the respective X 0.

−正極活物質層の任意成分−
本実施形態における正極前駆体の正極活物質層は、必要に応じて、正極活物質及びアルカリ金属化合物の他に、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
-Arbitrary component of positive electrode active material layer-
The positive electrode active material layer of the positive electrode precursor in the present embodiment may contain optional components such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer in addition to the positive electrode active material and the alkali metal compound, if necessary. Good.

導電性フィラーとしては、特に制限されず、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維、黒鉛、カーボンナノチューブ、これらの混合物等を用いることができる。正極前駆体の正極活物質層における導電性フィラーの使用量は、正極活物質100質量部に対して、好ましくは0質量部超30質量部以下、より好ましくは0.01質量部以上20質量部以下、さらに好ましくは1質量部以上15質量部以下である。導電性フィラーは、上述のように、アルカリ金属化合物と接触させることでプレドープ時の酸化分解を促進し、さらに高入出力特性の観点から、正極活物質層は導電性フィラーを含有することが好ましい。導電性フィラーの使用量が30質量部以下であれば、正極活物質層における正極活物質の含有割合が多くなるために、正極活物質層体積当たりのエネルギー密度を確保することができる。 The conductive filler is not particularly limited, and for example, acetylene black, ketjen black, vapor-grown carbon fibers, graphite, carbon nanotubes, a mixture thereof, and the like can be used. The amount of the conductive filler used in the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor is preferably more than 0 parts by mass and 30 parts by mass or less, more preferably 0.01 parts by mass or more and 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. Hereinafter, it is more preferably 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less. As described above, the conductive filler promotes oxidative decomposition during pre-doping by contacting with the alkali metal compound, and from the viewpoint of high input / output characteristics, the positive electrode active material layer preferably contains the conductive filler. .. When the amount of the conductive filler used is 30 parts by mass or less, the content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer increases, so that the energy density per volume of the positive electrode active material layer can be secured.

結着剤としては、特に制限されるものではないが、例えばPVdF(ポリフッ化ビニリデン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、ラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、アクリル共重合体等を用いることができる。正極活物質層に使用するにあたって、耐酸化性と電極強度の観点から、PVdF又はPTFEを用いることが好ましく、高入出力の観点から、PVdFを用いることがより好ましい。 The binder is not particularly limited, but for example, PVdF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), polyimide, latex, styrene-butadiene copolymer, fluororubber, acrylic copolymer and the like. Can be used. When used in the positive electrode active material layer, it is preferable to use PVdF or PTFE from the viewpoint of oxidation resistance and electrode strength, and it is more preferable to use PVdF from the viewpoint of high input / output.

結着剤の使用量は、正極活物質100質量部に対して、好ましくは1質量部以上30質量部以下、より好ましくは3質量部以上27質量部以下、さらに好ましくは5質量部以上25質量部以下である。結着剤の使用量が1質量部以上であれば、十分な電極強度が発現される。一方で結着剤の使用量が30質量部以下であれば、正極活物質へのイオンの出入り及び拡散を阻害せず、高い入出力特性が発現される。 The amount of the binder used is preferably 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or more and 27 parts by mass or less, and further preferably 5 parts by mass or more and 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. It is less than a part. When the amount of the binder used is 1 part by mass or more, sufficient electrode strength is exhibited. On the other hand, when the amount of the binder used is 30 parts by mass or less, high input / output characteristics are exhibited without inhibiting the ingress and egress and diffusion of ions into the positive electrode active material.

分散安定剤としては、特に制限されず、例えばPVP(ポリビニルピロリドン)、PVA(ポリビニルアルコール)、セルロース誘導体等を用いることができる。分散安定剤の使用量は、正極活物質100質量部に対して、好ましくは、0質量部又は0.1質量部以上、10質量部以下である。分散安定剤の使用量が10質量部以下であれば、正極活物質へのイオンの出入り及び拡散を阻害せず、高い入出力特性が発現される。 The dispersion stabilizer is not particularly limited, and for example, PVP (polyvinylpyrrolidone), PVA (polyvinyl alcohol), a cellulose derivative and the like can be used. The amount of the dispersion stabilizer used is preferably 0 parts by mass or 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. When the amount of the dispersion stabilizer used is 10 parts by mass or less, high input / output characteristics are exhibited without inhibiting the entry / exit and diffusion of ions into the positive electrode active material.

[正極集電体]
本実施形態における正極集電体を構成する材料としては、電子伝導性が高く、電解液への溶出及び電解質又はイオンとの反応等による劣化が起こりにくい材料であれば特に制限されず、金属箔が好ましい。正極集電体としての金属箔は、アルミニウム箔が特に好ましい。
[Positive current collector]
The material constituting the positive electrode current collector in the present embodiment is not particularly limited as long as it is a material having high electron conductivity and less likely to deteriorate due to elution into an electrolytic solution and reaction with an electrolyte or ions, and is not particularly limited. Is preferable. As the metal foil as the positive electrode current collector, an aluminum foil is particularly preferable.

正極集電体は凹凸や貫通孔を持たない金属箔でもよいし、エンボス加工、ケミカルエッチング、電解析出法、ブラスト加工等を施した凹凸を有する金属箔でもよいし、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等の貫通孔を有する金属箔でもよい。
その中でも、正極集電体は貫通孔を持たない金属箔が好ましい。貫通孔を持たない方が、製造コストが安価であり、薄膜化が容易であるため高エネルギー密度化にも寄与でき、集電抵抗も低くできるため高入出力特性が得られる。
The positive electrode current collector may be a metal foil having no irregularities or through holes, a metal foil having irregularities subjected to embossing, chemical etching, electrolytic precipitation, blasting, etc., expanded metal, punching metal, etc. A metal foil having through holes such as an etching foil may be used.
Among them, the positive electrode current collector is preferably a metal foil having no through hole. If there is no through hole, the manufacturing cost is low, the thin film can be easily formed, which contributes to high energy density, and the current collecting resistance can be lowered, so that high input / output characteristics can be obtained.

正極集電体の厚みは、正極の形状及び強度を十分に保持できれば特に制限されず、例えば、1〜100μmが好ましい。 The thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as the shape and strength of the positive electrode can be sufficiently maintained, and is preferably 1 to 100 μm, for example.

[正極前駆体の製造]
本実施形態において、非水系ハイブリッドキャパシタの正極となる正極前駆体は、既知のリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等における電極の製造技術によって製造することが可能である。例えば、正極活物質及びアルカリ金属化合物、並びに必要に応じて使用されるその他の任意成分を、水又は有機溶剤中に分散又は溶解してスラリー状の塗工液を調製し、この塗工液を正極集電体上の片面又は両面に塗工して塗膜を形成し、これを乾燥することにより正極前駆体を得ることができる。得られた正極前駆体をプレスして、正極活物質層の厚み又は嵩密度を調整してもよい。代替的には、溶剤を使用せずに、正極活物質及びアルカリ金属化合物、並びに必要に応じて使用されるその他の任意成分を乾式で混合し、得られた混合物をプレス成型して正極シートを作成した後、導電性接着剤(「導電性ペースト」ともいう)を用いて正極集電体に貼り付ける方法も可能である。
[Manufacturing of positive electrode precursor]
In the present embodiment, the positive electrode precursor serving as the positive electrode of the non-aqueous hybrid capacitor can be manufactured by a known electrode manufacturing technique in a lithium ion battery, an electric double layer capacitor, or the like. For example, a positive electrode active material, an alkali metal compound, and other optional components used as necessary are dispersed or dissolved in water or an organic solvent to prepare a slurry coating solution, and this coating solution is used. A positive electrode precursor can be obtained by coating one side or both sides of the positive electrode current collector to form a coating film and drying the coating. The obtained positive electrode precursor may be pressed to adjust the thickness or bulk density of the positive electrode active material layer. Alternatively, without the use of a solvent, the positive electrode active material and the alkali metal compound, as well as other optional components used as needed, are mixed dry and the resulting mixture is press molded to form a positive electrode sheet. After the production, it is also possible to attach it to the positive electrode current collector using a conductive adhesive (also referred to as "conductive paste").

上記正極前駆体の塗工液は、正極活物質を含む各種材料粉末の一部若しくは全部をドライブレンドし、次いで水若しくは有機溶媒を追加してもよく、及び/又はそれらに結着剤若しくは分散安定剤が溶解若しくは分散した液状若しくはスラリー状の物質を追加して調製してもよい。水又は有機溶媒に結着剤又は分散安定剤が溶解又は分散した液状又はスラリー状の物質の中に、正極活物質を含む各種材料粉末を追加して、塗工液を調製してもよい。ドライブレンドする方法として、例えばボールミル等を使用して正極活物質及びアルカリ金属化合物、並びに必要に応じて導電性フィラーを予備混合して、導電性の低いアルカリ金属化合物に導電性フィラーをコーティングさせる予備混合をしてもよい。予備混合により、後述のプレドープにおいて正極前駆体でアルカリ金属化合物が分解し易くなる。上記塗工液の溶媒に水を使用する場合には、アルカリ金属化合物を加えることで塗工液がアルカリ性になることもあるため、必要に応じてpH調整剤を添加してもよい。 The coating liquid of the positive electrode precursor may be a dry blend of some or all of various material powders containing the positive electrode active material, and then water or an organic solvent may be added and / or a binder or dispersion thereof. A liquid or slurry-like substance in which a stabilizer is dissolved or dispersed may be added and prepared. A coating liquid may be prepared by adding various material powders containing a positive electrode active material to a liquid or slurry substance in which a binder or a dispersion stabilizer is dissolved or dispersed in water or an organic solvent. As a method of dry blending, for example, a positive electrode active material and an alkali metal compound are premixed using a ball mill or the like, and if necessary, a conductive filler is premixed to coat a low conductive alkali metal compound with the conductive filler. You may mix. Premixing facilitates decomposition of the alkali metal compound in the positive electrode precursor in the predoping described below. When water is used as the solvent of the coating liquid, the coating liquid may become alkaline by adding an alkali metal compound, and therefore a pH adjuster may be added if necessary.

上記正極前駆体の塗工液の分散方法としては、特に制限されず、好適にはホモディスパーや多軸分散機、プラネタリーミキサー、薄膜旋回型高速ミキサー等の分散機等を用いることができる。良好な分散状態の塗工液を得るためには、周速1m/s以上50m/s以下で分散することが好ましい。周速が1m/s以上であれば、各種材料が良好に溶解又は分散するため好ましい。周速が50m/s以下であれば、分散による熱又はせん断力により各種材料が破壊されるにくく、再凝集が生じにくくなるため好ましい。 The method for dispersing the coating liquid of the positive electrode precursor is not particularly limited, and a homodisper, a multi-axis disperser, a planetary mixer, a disperser such as a thin film swirl type high-speed mixer, or the like can be preferably used. In order to obtain a coating liquid in a good dispersed state, it is preferable to disperse at a peripheral speed of 1 m / s or more and 50 m / s or less. When the peripheral speed is 1 m / s or more, various materials are preferably dissolved or dispersed. When the peripheral speed is 50 m / s or less, various materials are less likely to be destroyed by heat or shearing force due to dispersion, and reaggregation is less likely to occur, which is preferable.

上記塗工液の分散度は、粒ゲージで測定した粒度が0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。分散度の上限としては、より好ましくは粒度が80μm以下、さらに好ましくは粒度が50μm以下である。粒度が0.1μm未満では、正極活物質を含む各種材料粉末の粒子径以下のサイズとなり、塗工液作製時に材料を破砕していることになり好ましくない。粒度が100μm以下であれば、塗工液吐出時の詰まりや塗膜のスジ発生等が少なく、安定に塗工ができる。 The dispersity of the coating liquid is preferably such that the particle size measured by the grain gauge is 0.1 μm or more and 100 μm or less. The upper limit of the dispersity is more preferably a particle size of 80 μm or less, and further preferably a particle size of 50 μm or less. If the particle size is less than 0.1 μm, the size is smaller than the particle size of various material powders containing the positive electrode active material, and the material is crushed during the preparation of the coating liquid, which is not preferable. When the particle size is 100 μm or less, clogging at the time of discharging the coating liquid and streaks of the coating film are less likely to occur, and stable coating can be performed.

上記正極前駆体の塗工液の粘度(ηb)は、好ましくは1,000mPa・s以上20,000mPa・s以下、より好ましくは1,500mPa・s以上10,000mPa・s以下、さらに好ましくは1,700mPa・s以上5,000mPa・s以下である。粘度(ηb)が1,000mPa・s以上であれば、塗膜形成時の液ダレが抑制され、塗膜幅及び厚みが良好に制御できる。粘度(ηb)が20,000mPa・s以下であれば、塗工機を用いた際の塗工液の流路における圧力損失が少なく安定に塗工でき、また所望の塗膜厚み以下に制御できる。 The viscosity (ηb) of the coating liquid of the positive electrode precursor is preferably 1,000 mPa · s or more and 20,000 mPa · s or less, more preferably 1,500 mPa · s or more and 10,000 mPa · s or less, and further preferably 1. , 700 mPa · s or more and 5,000 mPa · s or less. When the viscosity (ηb) is 1,000 mPa · s or more, liquid dripping during coating film formation is suppressed, and the coating film width and thickness can be satisfactorily controlled. When the viscosity (ηb) is 20,000 mPa · s or less, the pressure loss in the flow path of the coating liquid when using the coating machine is small and stable coating can be performed, and the coating film thickness can be controlled to be less than the desired coating film thickness. ..

塗工液のTI値(チクソトロピーインデックス値)は、1.1以上が好ましく、より好ましくは1.2以上、さらに好ましくは1.5以上である。TI値が1.1以上であれば、塗膜幅及び厚みが良好に制御できる。 The TI value (thixotropy index value) of the coating liquid is preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more, and further preferably 1.5 or more. When the TI value is 1.1 or more, the coating film width and thickness can be satisfactorily controlled.

上記正極前駆体の塗膜の形成方法は特に制限されず、好適にはダイコーターやコンマコーター、ナイフコーター、グラビア塗工機等の塗工機を用いることができる。塗膜は単層塗工で形成してもよいし、多層塗工で形成してもよい。多層塗工の場合には、塗膜各層内のアルカリ金属化合物の含有量が異なるように塗工液組成を調整してもよい。塗工速度は、好ましくは0.1m/分以上100m/分以下、より好ましくは0.5m/分以上70m/分以下、さらに好ましくは1m/分以上50m/分以下である。塗工速度が0.1m/分以上であれば、安定に塗工できる。塗工速度が100m/分以下であれば、塗工精度を十分に確保できる。 The method for forming the coating film of the positive electrode precursor is not particularly limited, and a coating machine such as a die coater, a comma coater, a knife coater, or a gravure coating machine can be preferably used. The coating film may be formed by a single-layer coating or a multi-layer coating. In the case of multi-layer coating, the coating liquid composition may be adjusted so that the content of the alkali metal compound in each layer of the coating film is different. The coating speed is preferably 0.1 m / min or more and 100 m / min or less, more preferably 0.5 m / min or more and 70 m / min or less, and further preferably 1 m / min or more and 50 m / min or less. If the coating speed is 0.1 m / min or more, stable coating can be performed. If the coating speed is 100 m / min or less, sufficient coating accuracy can be ensured.

上記正極前駆体の塗膜の乾燥方法は、特に制限されず、好適には熱風乾燥や赤外線(IR)乾燥等の乾燥方法を用いることができる。塗膜の乾燥は、単一の温度で乾燥させてもよいし、多段的に温度を変えて乾燥させてもよい。複数の乾燥方法を組み合わせて塗膜を乾燥させてもよい。乾燥温度は、好ましくは25℃以上200℃以下、より好ましくは40℃以上180℃以下、さらに好ましくは50℃以上160℃以下である。乾燥温度が25℃以上であれば、塗膜中の溶媒を十分に揮発させることができる。乾燥温度が200℃以下であれば、急激な溶媒の揮発による塗膜のヒビ割れやマイグレーションによる結着剤の偏在、及び正極集電体や正極活物質層の酸化を抑制できる。 The method for drying the coating film of the positive electrode precursor is not particularly limited, and a drying method such as hot air drying or infrared (IR) drying can be preferably used. The coating film may be dried at a single temperature, or may be dried at different temperatures in multiple stages. The coating film may be dried by combining a plurality of drying methods. The drying temperature is preferably 25 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and further preferably 50 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. When the drying temperature is 25 ° C. or higher, the solvent in the coating film can be sufficiently volatilized. When the drying temperature is 200 ° C. or lower, cracks in the coating film due to rapid volatilization of the solvent, uneven distribution of the binder due to migration, and oxidation of the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer can be suppressed.

上記正極前駆体のプレス方法としては、特に制限されず、好適には油圧プレス機、真空プレス機等のプレス機を用いることができる。正極活物質層の厚み、嵩密度及び電極強度は、後述するプレス圧力、隙間、及びプレス部の表面温度により調整できる。 The method for pressing the positive electrode precursor is not particularly limited, and a press machine such as a hydraulic press machine or a vacuum press machine can be preferably used. The thickness, bulk density, and electrode strength of the positive electrode active material layer can be adjusted by the press pressure, the gap, and the surface temperature of the press portion, which will be described later.

プレス圧力は、好ましくは0.5kN/cm以上20kN/cm以下、より好ましくは1kN/cm以上10kN/cm以下、さらに好ましくは2kN/cm以上7kN/cm以下である。プレス圧力が0.5kN/cm以上であれば、電極強度を十分に高くできる。プレス圧力が20kN/cm以下であれば、正極前駆体に撓みやシワが生じることがなく、所望の正極活物質層厚みや嵩密度に調整できる。 The press pressure is preferably 0.5 kN / cm or more and 20 kN / cm or less, more preferably 1 kN / cm or more and 10 kN / cm or less, and further preferably 2 kN / cm or more and 7 kN / cm or less. When the press pressure is 0.5 kN / cm or more, the electrode strength can be sufficiently increased. When the press pressure is 20 kN / cm or less, the positive electrode precursor does not bend or wrinkle, and the desired positive electrode active material layer thickness and bulk density can be adjusted.

当業者であれば、プレスロール同士の隙間は、所望の正極活物質層の厚みや嵩密度となるように乾燥後の正極前駆体厚みに応じて任意の値を設定できる。当業者であれば、プレス速度は、正極前駆体に撓みやシワが生じにくい任意の速度に設定できる。 A person skilled in the art can set an arbitrary value for the gap between the press rolls according to the thickness of the positive electrode precursor after drying so as to have a desired thickness and bulk density of the positive electrode active material layer. Those skilled in the art can set the press speed to any speed at which the positive electrode precursor is less likely to bend or wrinkle.

プレス部の表面温度は室温でもよいし、必要によりプレス部を加熱してもよい。加熱する場合のプレス部の表面温度の下限は、使用する結着剤の融点マイナス60℃以上が好ましく、より好ましくは融点マイナス45℃以上、さらに好ましくは融点マイナス30℃以上である。加熱する場合のプレス部の表面温度の上限は、好ましくは使用する結着剤の融点プラス50℃以下、より好ましくは融点プラス30℃以下、さらに好ましくは融点プラス20℃以下である。例えば、結着剤にPVdF(ポリフッ化ビニリデン:融点150℃)を用いた場合、プレス部の表面温度は、好ましくは90℃以上200℃以下、より好ましく105℃以上180℃以下、さらに好ましくは120℃以上170℃以下である。結着剤にスチレン−ブタジエン共重合体(融点100℃)を用いた場合、プレス部の表面温度は、好ましくは40℃以上150℃以下、より好ましくは55℃以上130℃以下、さらに好ましくは70℃以上120℃以下である。 The surface temperature of the pressed portion may be room temperature, or the pressed portion may be heated if necessary. The lower limit of the surface temperature of the pressed portion at the time of heating is preferably a melting point of minus 60 ° C. or higher, more preferably minus 45 ° C. or higher, and even more preferably minus 30 ° C. or higher of the melting point of the binder to be used. The upper limit of the surface temperature of the pressed portion at the time of heating is preferably the melting point of the binder used plus 50 ° C. or lower, more preferably the melting point plus 30 ° C. or lower, and further preferably the melting point plus 20 ° C. or lower. For example, when PVdF (polyvinylidene fluoride: melting point 150 ° C.) is used as the binder, the surface temperature of the pressed portion is preferably 90 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 105 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and further preferably 120 ° C. It is ℃ or more and 170 ℃ or less. When a styrene-butadiene copolymer (melting point 100 ° C.) is used as the binder, the surface temperature of the pressed portion is preferably 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 55 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, and further preferably 70 ° C. It is ℃ or more and 120 ℃ or less.

結着剤の融点は、DSC(Differential Scanning Calorimetry、示差走査熱量分析)の吸熱ピーク位置で求めることができる。例えば、パーキンエルマー社製の示差走査熱量計「DSC7」を用いて、試料樹脂10mgを測定セルにセットし、窒素ガス雰囲気中で、温度30℃から10℃/分の昇温速度で250℃まで昇温し、昇温過程における吸熱ピーク温度が融点となる。 The melting point of the binder can be determined from the endothermic peak position of DSC (Differential Scanning Calorimetry, differential scanning calorimetry). For example, using a differential scanning calorimeter "DSC7" manufactured by PerkinElmer, 10 mg of sample resin is set in a measurement cell, and the temperature rises from 30 ° C. to 250 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in a nitrogen gas atmosphere. The temperature is raised, and the endothermic peak temperature in the temperature raising process becomes the melting point.

プレス圧力、隙間、速度、及びプレス部の表面温度の条件を変えながら複数回プレスを実施してもよい。 The press may be performed a plurality of times while changing the conditions of the press pressure, the gap, the speed, and the surface temperature of the press portion.

上記正極活物質層の厚みは、正極集電体の片面当たり、好ましくは20μm以上200μm以下、より好ましくは片面当たり25μm以上100μm以下、更に好ましくは30μm以上80μm以下である。正極活物質層の厚みが20μm以上であれば、十分な充放電容量を発現することができる。正極活物質層の厚みが200μm以下であれば、電極内のイオン拡散抵抗を低く維持することができる。そのため、十分な入出力特性が得られるとともに、セル体積を縮小することができ、従ってエネルギー密度を高めることができる。上記正極活物質層の厚みの範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。本明細書において、集電体が貫通孔や凹凸を有する場合における正極活物質層の厚みとは、集電体の貫通孔や凹凸を有していない部分の片面当たりの厚みの平均値をいう。 The thickness of the positive electrode active material layer is preferably 20 μm or more and 200 μm or less, more preferably 25 μm or more and 100 μm or less, and further preferably 30 μm or more and 80 μm or less per one side of the positive electrode current collector. When the thickness of the positive electrode active material layer is 20 μm or more, sufficient charge / discharge capacity can be exhibited. When the thickness of the positive electrode active material layer is 200 μm or less, the ion diffusion resistance in the electrode can be kept low. Therefore, sufficient input / output characteristics can be obtained, the cell volume can be reduced, and therefore the energy density can be increased. The upper and lower limits of the thickness range of the positive electrode active material layer can be arbitrarily combined. In the present specification, the thickness of the positive electrode active material layer when the current collector has through holes or irregularities means the average value of the thickness per side of the portion of the current collector that does not have through holes or irregularities. ..

<負極>
負極は、一般的に、負極集電体と、前記負極集電体の片面又は両面に存在する負極活物質層と、を有する。
<Negative electrode>
The negative electrode generally has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer existing on one side or both sides of the negative electrode current collector.

[負極活物質層]
負極活物質層は、アルカリ金属イオンを吸蔵及び放出できる負極活物質を含むことが好ましい。負極活物質層は、負極活物質以外に、必要に応じて、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer preferably contains a negative electrode active material capable of occluding and releasing alkali metal ions. The negative electrode active material layer may contain an optional component such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer, if necessary, in addition to the negative electrode active material.

−負極活物質−
上記負極活物質は、アルカリ金属イオンを吸蔵及び放出することが可能な物質を用いることができる。負極活物質としては、具体的には、炭素材料、チタン酸化物、ケイ素、ケイ素酸化物、ケイ素合金、ケイ素化合物、錫及び錫化合物等が例示される。負極活物質の総質量に対する炭素材料の含有率は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、又は100質量%であってもよい。他の材料の併用による効果を良好に得る観点から、炭素材料の含有率は、例えば、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であってもよい。上記炭素材料の含有率の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
-Negative electrode active material-
As the negative electrode active material, a substance capable of occluding and releasing alkali metal ions can be used. Specific examples of the negative electrode active material include carbon materials, titanium oxides, silicon, silicon oxides, silicon alloys, silicon compounds, tin and tin compounds. The content of the carbon material with respect to the total mass of the negative electrode active material may be preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, or 100% by mass. From the viewpoint of obtaining a good effect by using other materials in combination, the content of the carbon material is preferably, for example, 90% by mass or less, and may be 80% by mass or less. The upper and lower limits of the carbon material content range can be arbitrarily combined.

上記炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素材料;易黒鉛化性炭素材料;カーボンブラック;カーボンナノ粒子;活性炭;人造黒鉛;天然黒鉛;黒鉛化メソフェーズカーボン小球体;黒鉛ウイスカ;ポリアセン系物質等のアモルファス炭素質材料;炭素質材料前駆体を熱処理して得られる炭素質材料;フルフリルアルコール樹脂又はノボラック樹脂の熱分解物;フラーレン;カーボンナノフォーン;及びこれらの複合炭素材料を挙げることができる。上記炭素質材料前駆体としては、熱処理により炭素質材料となるものであれば特に制限されず、例えば、石油系のピッチ、石炭系のピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークス、並びに合成樹脂(例えばフェノール樹脂等)が挙げられる。 Examples of the carbon material include non-graphitizable carbon materials; easily graphitizable carbon materials; carbon black; carbon nanoparticles; activated carbon; artificial graphite; natural graphite; graphitized mesophase carbon globules; graphite whiskers; polyacene-based substances. Amorphous carbonaceous materials such as; carbonaceous materials obtained by heat-treating a carbonaceous material precursor; thermal decomposition products of furfuryl alcohol resin or novolak resin; fullerene; carbon nanophones; and composite carbon materials thereof. it can. The carbonaceous material precursor is not particularly limited as long as it becomes a carbonic material by heat treatment, for example, petroleum-based pitch, coal-based pitch, mesocarbon microbeads, coke, and synthetic resin (for example, phenol). Resin, etc.).

−負極活物質層の任意成分−
負極活物質層は、必要に応じて、負極活物質の他に、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
-Arbitrary component of negative electrode active material layer-
If necessary, the negative electrode active material layer may contain optional components such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer in addition to the negative electrode active material.

導電性フィラーの種類は特に制限されず、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維等が例示される。導電性フィラーの使用量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは0質量部超30質量部以下、より好ましくは0.01質量部以上20質量部以下、さらに好ましくは0.1質量部以上15質量部以下である。 The type of the conductive filler is not particularly limited, and examples thereof include acetylene black, ketjen black, and vapor-grown carbon fiber. The amount of the conductive filler used is preferably more than 0 parts by mass and 30 parts by mass or less, more preferably 0.01 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, and further preferably 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. More than 15 parts by mass or less.

結着剤としては、特に制限されず、例えばPVdF(ポリフッ化ビニリデン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、ラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、アクリル共重合体等を用いることができる。結着剤の使用量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは1質量部以上30質量部以下、より好ましくは2質量部以上27質量部以下、さらに好ましくは3質量部以上25質量部以下である。結着剤の使用量が1質量部以上であれば、十分な電極強度が発現される。一方で結着剤の使用量が30質量部以下であれば、負極活物質へのアルカリ金属イオンの出入りを阻害せず、高い入出力特性が発現される。 The binder is not particularly limited, and for example, PVdF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), polyimide, latex, styrene-butadiene copolymer, fluororubber, acrylic copolymer and the like can be used. it can. The amount of the binder used is preferably 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 27 parts by mass or less, and further preferably 3 parts by mass or more and 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. It is less than a part. When the amount of the binder used is 1 part by mass or more, sufficient electrode strength is exhibited. On the other hand, when the amount of the binder used is 30 parts by mass or less, high input / output characteristics are exhibited without inhibiting the entry and exit of alkali metal ions into the negative electrode active material.

分散安定剤としては、特に制限されるものではないが、例えばPVP(ポリビニルピロリドン)、PVA(ポリビニルアルコール)、セルロース誘導体等を用いることができる。分散安定剤の使用量は、負極活物質100質量部に対して、好ましくは、0質量部超又は0.1質量部以上、10質量部以下である。分散安定剤の使用量が10質量部以下であれば、負極活物質へのアルカリ金属イオンの出入りを阻害せず、高い入出力特性が発現される。 The dispersion stabilizer is not particularly limited, but for example, PVP (polyvinylpyrrolidone), PVA (polyvinyl alcohol), a cellulose derivative and the like can be used. The amount of the dispersion stabilizer used is preferably more than 0 parts by mass or 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. When the amount of the dispersion stabilizer used is 10 parts by mass or less, high input / output characteristics are exhibited without inhibiting the entry and exit of alkali metal ions into the negative electrode active material.

[負極集電体]
負極集電体を構成する材料としては、電子伝導性が高く、電解液への溶出及び電解質又はイオンとの反応等による劣化がおこりにくい金属箔であることが好ましい。このような金属箔としては、特に制限はなく、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス鋼箔等が挙げられる。非水系ハイブリッドキャパシタにおける負極集電体としては、銅箔が好ましい。
[Negative electrode current collector]
The material constituting the negative electrode current collector is preferably a metal foil having high electron conductivity and less likely to deteriorate due to elution into an electrolytic solution and reaction with an electrolyte or ions. Such metal foil is not particularly limited, and examples thereof include aluminum foil, copper foil, nickel foil, and stainless steel foil. Copper foil is preferable as the negative electrode current collector in the non-aqueous hybrid capacitor.

上記金属箔は凹凸や貫通孔を持たない金属箔でもよいし、エンボス加工、ケミカルエッチング、電解析出法、ブラスト加工等を施した凹凸を有する金属箔でもよいし、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等の貫通孔を有する金属箔でもよい。
その中でも、負極集電体は貫通孔を持たない金属箔が好ましい。貫通孔を持たない方が、製造コストが安価であり、薄膜化が容易であるため高エネルギー密度化にも寄与でき、集電抵抗も低くできるため高入出力特性が得られる。
The metal foil may be a metal foil having no irregularities or through holes, or a metal foil having irregularities subjected to embossing, chemical etching, electrolytic precipitation, blasting, etc., expanded metal, punching metal, etching, etc. A metal foil having through holes such as a foil may be used.
Among them, the negative electrode current collector is preferably a metal foil having no through hole. If there is no through hole, the manufacturing cost is low, the thin film can be easily formed, which contributes to high energy density, and the current collecting resistance can be lowered, so that high input / output characteristics can be obtained.

負極集電体の厚みは、負極の形状及び強度を十分に保持できれば特に制限はないが、例えば、1〜100μmが好ましい。 The thickness of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as the shape and strength of the negative electrode can be sufficiently maintained, but is preferably 1 to 100 μm, for example.

[負極の製造]
負極は、負極集電体の片面上又は両面上に負極活物質層を有して成る。典型的な態様において負極活物質層は負極集電体に固着している。
[Manufacturing of negative electrode]
The negative electrode has a negative electrode active material layer on one side or both sides of the negative electrode current collector. In a typical embodiment, the negative electrode active material layer is fixed to the negative electrode current collector.

負極は、既知のリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等における電極の製造技術によって製造することが可能である。例えば、負極活物質を含む各種材料を水又は有機溶剤中に分散又は溶解してスラリー状の塗工液を調製し、この塗工液を負極集電体上の片面又は両面に塗工して塗膜を形成し、これを乾燥することにより負極を得ることができる。さらに得られた負極にプレスを施して、負極活物質層の膜厚や嵩密度を調整してもよい。 The negative electrode can be manufactured by a technique for manufacturing electrodes in known lithium ion batteries, electric double layer capacitors and the like. For example, various materials including a negative electrode active material are dispersed or dissolved in water or an organic solvent to prepare a slurry coating liquid, and this coating liquid is applied to one or both sides of a negative electrode current collector. A negative electrode can be obtained by forming a coating film and drying it. Further, the obtained negative electrode may be pressed to adjust the film thickness and bulk density of the negative electrode active material layer.

負極活物質層の厚みは、片面当たり、5μm以上100μm以下が好ましい。この厚みが5μm以上であれば、負極活物質層を塗工した際にスジ等が発生せず塗工性に優れる。この厚みが100μm以下であれば、セル体積を縮小することによって高いエネルギー密度を発現できる。負極活物質層の厚みの範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。集電体が貫通孔や凹凸を有する場合における負極活物質層の厚みとは、集電体の貫通孔や凹凸を有していない部分の片面当たりの厚みの平均値をいう。 The thickness of the negative electrode active material layer is preferably 5 μm or more and 100 μm or less per side. When this thickness is 5 μm or more, no streaks or the like are generated when the negative electrode active material layer is applied, and the coatability is excellent. When this thickness is 100 μm or less, high energy density can be developed by reducing the cell volume. The upper and lower limits of the thickness range of the negative electrode active material layer can be arbitrarily combined. The thickness of the negative electrode active material layer when the current collector has through holes or irregularities means the average value of the thickness per side of the portion of the current collector that does not have through holes or irregularities.

負極活物質層の嵩密度は、好ましくは0.30g/cm以上1.8g/cm以下である。嵩密度が0.30g/cm以上であれば、十分な強度を保つことができるとともに、負極活物質間の十分な導電性を発現することができる。嵩密度が1.8g/cm以下であれば、負極活物質層内でイオンが十分に拡散できる空孔が確保できる。 The bulk density of the negative electrode active material layer is preferably 0.30 g / cm 3 or more and 1.8 g / cm 3 or less. When the bulk density is 0.30 g / cm 3 or more, sufficient strength can be maintained and sufficient conductivity between the negative electrode active materials can be exhibited. When the bulk density is 1.8 g / cm 3 or less, pores capable of sufficiently diffusing ions can be secured in the negative electrode active material layer.

<セパレータ>
正極前駆体及び負極は、セパレータを介して積層され、又は積層及び捲回され、正極前駆体、セパレータ、及び負極を有する電極積層体又は電極捲回体を形成することができる。
<Separator>
The positive electrode precursor and the negative electrode can be laminated, laminated and wound through a separator to form an electrode laminate or an electrode wound body having a positive electrode precursor, a separator, and a negative electrode.

上記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。これらのセパレータの片面または両面に、有機または無機の微粒子から構成される膜が積層されていてもよい。セパレータの内部に有機または無機の微粒子が含まれていてもよい。 As the separator, a polyethylene microporous membrane or polypropylene microporous membrane used in a lithium ion secondary battery, a cellulose non-woven paper used in an electric double layer capacitor, or the like can be used. A film composed of organic or inorganic fine particles may be laminated on one side or both sides of these separators. Organic or inorganic fine particles may be contained inside the separator.

セパレータの厚みは5μm以上35μm以下が好ましい。5μm以上の厚みとすることにより、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。35μm以下の厚みとすることにより、蓄電素子の入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 5 μm or more and 35 μm or less. A thickness of 5 μm or more is preferable because self-discharge due to internal microshorts tends to be small. A thickness of 35 μm or less is preferable because the input / output characteristics of the power storage element tend to be improved.

有機または無機の微粒子から構成される膜の厚みは、1μm以上10μm以下が好ましい。1μm以上の厚みとすることにより、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。10μm以下の厚みとすることにより、蓄電素子の入出力特性が高くなる傾向があるため好ましい。 The thickness of the film composed of organic or inorganic fine particles is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. A thickness of 1 μm or more is preferable because self-discharge due to internal microshorts tends to be small. A thickness of 10 μm or less is preferable because the input / output characteristics of the power storage element tend to be improved.

<外装体>
外装体としては、金属缶、ラミネートフィルム等を使用できる。金属缶としては、アルミニウム製のものが好ましい。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/内層樹脂フィルムから構成される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。内層樹脂フィルムは、内部に収納する電解液から金属箔を保護するとともに、外装体の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。
<Exterior body>
As the exterior body, a metal can, a laminated film, or the like can be used. The metal can is preferably made of aluminum. As the laminated film, a film in which a metal foil and a resin film are laminated is preferable, and a three-layer structure composed of an outer layer resin film / metal foil / inner layer resin film is exemplified. The outer layer resin film is for preventing the metal foil from being damaged by contact or the like, and a resin such as nylon or polyester can be preferably used. The metal foil is for preventing the permeation of moisture and gas, and foils such as copper, aluminum, and stainless steel can be preferably used. The inner layer resin film protects the metal foil from the electrolytic solution stored inside and melts and seals the outer body at the time of heat sealing, and polyolefins, acid-modified polyolefins and the like can be preferably used.

<非水系電解液>
非水系ハイブリッドキャパシタに用いる電解液は非水系電解液が好ましい。すなわち電解液は、非水溶媒を含む。上記非水系電解液は、上記非水系電解液の総量を基準として、0.5mol/L以上のアルカリ金属塩を含有する。すなわち、非水系電解液は、アルカリ金属塩を電解質として含む。非水系電解液に含まれる非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等に代表される環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等に代表される鎖状カーボネートが挙げられる。
<Non-aqueous electrolyte>
The electrolytic solution used for the non-aqueous hybrid capacitor is preferably a non-aqueous electrolytic solution. That is, the electrolytic solution contains a non-aqueous solvent. The non-aqueous electrolyte solution contains an alkali metal salt of 0.5 mol / L or more based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. That is, the non-aqueous electrolyte solution contains an alkali metal salt as an electrolyte. Examples of the non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte solution include cyclic carbonates typified by ethylene carbonate and propylene carbonate, and chain carbonates typified by dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and the like.

《非水系ハイブリッドキャパシタの製造方法》
<組立>
典型的には、枚葉の形状にカットした正極前駆体及び負極を、セパレータを介して積層して電極積層体を得て、電極積層体に正極端子および負極端子を接続する。あるいは、正極前駆体及び負極を、セパレータを介して積層及び捲回して電極捲回体を得て、電極捲回体に正極端子及び負極端子を接続する。電極捲回体の形状は円筒型であっても、扁平型であってもよい。
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<Assembly>
Typically, the positive electrode precursor and the negative electrode cut into a single-wafer shape are laminated via a separator to obtain an electrode laminate, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are connected to the electrode laminate. Alternatively, the positive electrode precursor and the negative electrode are laminated and wound via a separator to obtain an electrode wound body, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are connected to the electrode wound body. The shape of the electrode winding body may be cylindrical or flat.

正極端子及び負極端子の接続の方法は特に限定されず、抵抗溶接や超音波溶接などの方法を用いることができる。 The method of connecting the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is not particularly limited, and a method such as resistance welding or ultrasonic welding can be used.

端子を接続した電極積層体または電極捲回体は、乾燥することで残存溶媒を除去することが好ましい。乾燥方法に限定されず、真空乾燥などにより乾燥する。残存溶媒は、正極活物質層または負極活物質層の重量あたり、1.5質量%以下が好ましい。残存溶媒が1.5質量%より多いと、系内に溶媒が残存し、自己放電特性を悪化させるため、好ましくない。 It is preferable that the electrode laminate or the electrode wound body to which the terminals are connected is dried to remove the residual solvent. It is not limited to the drying method, and is dried by vacuum drying or the like. The residual solvent is preferably 1.5% by mass or less per weight of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. If the residual solvent is more than 1.5% by mass, the solvent remains in the system and the self-discharge characteristics are deteriorated, which is not preferable.

乾燥した電極積層体または電極捲回体は、好ましくは露点−40℃以下のドライ環境下にて、金属缶やラミネートフィルムに代表される外装体の中に収納し、開口部を1方だけ残した状態で封止することが好ましい。露点−40℃より高いと、電極積層体または電極捲回体に水分が付着してしまい、系内に水が残存し、自己放電特性を悪化させることがある。外装体の封止方法は特に限定されず、ヒートシールやインパルスシールなどの方法を用いることができる。 The dried electrode laminate or electrode wound body is preferably stored in an exterior body typified by a metal can or a laminate film in a dry environment with a dew point of -40 ° C or less, leaving only one opening. It is preferable to seal it in a fresh state. If the dew point is higher than −40 ° C., water may adhere to the electrode laminate or the electrode winding body, and water may remain in the system, deteriorating the self-discharge characteristics. The sealing method of the outer body is not particularly limited, and a method such as heat sealing or impulse sealing can be used.

<注液、含浸、封止>
組立の後に、外装体の中に収納された電極積層体または電極捲回体に、非水系電解液を注液する。注液した後に、正極前駆体、負極、及びセパレータを非水系電解液で十分に含浸することが望ましい。正極前駆体、負極、及びセパレータのうちの少なくとも一部に電解液が浸っていない状態では、後述するプレドープにおいて、ドープが不均一に進むため、得られる非水系ハイブリッドキャパシタの抵抗が上昇したり、耐久性が低下したりする。上記含浸の方法としては、特に制限されず、例えば、注液後の非水系ハイブリッドキャパシタを、外装体が開口した状態で、減圧チャンバーに設置し、真空ポンプを用いてチャンバー内を減圧状態にし、再度大気圧に戻す方法等を用いることができる。含浸後には、外装体が開口した状態の非水系ハイブリッドキャパシタを減圧しながら封止することで密閉する。
<Liquid injection, impregnation, sealing>
After assembly, the non-aqueous electrolyte solution is injected into the electrode laminate or electrode winding body housed in the exterior body. After pouring, it is desirable to sufficiently impregnate the positive electrode precursor, negative electrode, and separator with a non-aqueous electrolytic solution. When the electrolytic solution is not immersed in at least a part of the positive electrode precursor, the negative electrode, and the separator, the doping proceeds non-uniformly in the pre-doping described later, so that the resistance of the obtained non-aqueous hybrid capacitor increases or the resistance of the obtained non-aqueous hybrid capacitor increases. Durability is reduced. The impregnation method is not particularly limited. For example, a non-aqueous hybrid capacitor after injection is installed in a decompression chamber with the exterior body open, and the inside of the chamber is decompressed using a vacuum pump. A method of returning to atmospheric pressure or the like can be used. After impregnation, the non-aqueous hybrid capacitor with the outer body open is sealed while reducing the pressure.

<プレドープ>
好ましいプレドープ方法としては、上記正極前駆体と負極との間に電圧を印加して、正極前駆体中のアルカリ金属化合物を分解してアルカリ金属イオンを放出し、負極でアルカリ金属イオンを還元することにより負極活物質層にアルカリ金属イオンをプレドープする方法が挙げられる。
<Pre-dope>
As a preferable predoping method, a voltage is applied between the positive electrode precursor and the negative electrode to decompose the alkali metal compound in the positive electrode precursor to release alkali metal ions, and the alkali metal ions are reduced at the negative electrode. A method of pre-doping the negative electrode active material layer with alkali metal ions can be mentioned.

プレドープにおいて、正極前駆体中のアルカリ金属化合物の酸化分解に伴い、CO等のガスが発生する。そのため、電圧を印加する際には、発生したガスを外装体の外部に放出する手段を講ずることが好ましい。この手段としては、例えば、外装体の一部を開口させた状態で電圧を印加する方法;外装体の一部に予めガス抜き弁、ガス透過フィルム等の適宜のガス放出手段を設置した状態で電圧を印加する方法;等を挙げることができる。 In pre-doping, gas such as CO 2 is generated due to oxidative decomposition of the alkali metal compound in the positive electrode precursor. Therefore, when applying a voltage, it is preferable to take measures to release the generated gas to the outside of the exterior body. As this means, for example, a method of applying a voltage with a part of the exterior body opened; a state in which an appropriate gas release means such as a gas vent valve or a gas permeable film is installed in advance on a part of the exterior body. A method of applying a voltage; etc. can be mentioned.

<エージング>
プレドープの終了後に、非水系ハイブリッドキャパシタにエージングを行うことが好ましい。エージングにおいて電解液中の溶媒が負極で分解し、負極表面にアルカリ金蔵イオン透過性の固体高分子被膜が形成される。
<Aging>
After completion of pre-doping, it is preferable to age the non-aqueous hybrid capacitor. During aging, the solvent in the electrolytic solution is decomposed at the negative electrode, and an alkali gold ion permeable solid polymer film is formed on the surface of the negative electrode.

上記エージングの方法としては、特に制限されないが、例えば高温環境下で電解液中の溶媒を反応させる方法等を用いることができる。 The aging method is not particularly limited, but for example, a method of reacting the solvent in the electrolytic solution in a high temperature environment can be used.

<ガス抜き>
エージングの終了後に、更にガス抜きを行い、電解液、正極、及び負極中に残存しているガスを確実に除去することが好ましい。電解液、正極、及び負極の少なくとも一部にガスが残存している状態では、イオン伝導が阻害されるため、得られる非水系ハイブリッドキャパシタの抵抗が上昇してしまう。
<Degassing>
After the aging is completed, it is preferable to further degas to surely remove the gas remaining in the electrolytic solution, the positive electrode, and the negative electrode. In a state where gas remains in at least a part of the electrolytic solution, the positive electrode, and the negative electrode, ionic conduction is inhibited, so that the resistance of the obtained non-aqueous hybrid capacitor increases.

上記ガス抜きの方法としては、特に制限されず、例えば、上記外装体を開口した状態で非水系ハイブリッドキャパシタを減圧チャンバーに設置し、真空ポンプを用いてチャンバー内を減圧状態にする方法等を用いることができる。 The degassing method is not particularly limited, and for example, a method of installing a non-aqueous hybrid capacitor in a decompression chamber with the exterior body open and depressurizing the inside of the chamber using a vacuum pump is used. be able to.

<蓄電素子の特性評価>
(静電容量)
本明細書では、静電容量F(F)とは、以下の方法によって得られる値である。
先ず、非水系ハイブリッドキャパシタと対応するセルを25℃に設定した恒温槽内で、2Cの電流値で3.8Vに到達するまで定電流充電を行い、続いて3.8Vの定電圧を印加する定電圧充電を合計で30分行う。その後、2.2Vまで2Cの電流値で定電流放電を施した際の容量をQとする。ここで得られたQを用いて、F=Q/(3.8−2.2)により算出される値をいう。
<Characteristic evaluation of power storage element>
(Capacitance)
In the present specification, the capacitance F (F) is a value obtained by the following method.
First, in a constant temperature bath in which the cell corresponding to the non-aqueous hybrid capacitor is set to 25 ° C., constant current charging is performed until the current value of 2C reaches 3.8V, and then a constant voltage of 3.8V is applied. Constant voltage charging is performed for a total of 30 minutes. After that, let Q be the capacitance when constant current discharge is performed with a current value of 2C up to 2.2V. It means a value calculated by F = Q / (3.8-2.2) using the Q obtained here.

ここで電流のCレートとは、上限電圧から下限電圧まで定電流放電を行う際、1時間で放電が完了する電流値のことを1Cという。本明細書では、上限電圧3.8Vから下限電圧2.2Vまで定電流放電を行う際に1時間で放電が完了する電流値のことを1Cとする。 Here, the C rate of the current is the current value at which the discharge is completed in one hour when the constant current discharge is performed from the upper limit voltage to the lower limit voltage, and is referred to as 1C. In the present specification, 1C is the current value at which the discharge is completed in 1 hour when the constant current discharge is performed from the upper limit voltage of 3.8 V to the lower limit voltage of 2.2 V.

(内部抵抗)
本明細書では、内部抵抗Ra(Ω)とは、以下の方法によって得られる値である。
先ず、非水系ハイブリッドキャパシタを25℃に設定した恒温槽内で、20Cの電流値で3.8Vに到達するまで定電流充電し、続いて3.8Vの定電圧を印加する定電圧充電を合計で30分間行う。続いて、20Cの電流値で2.2Vまで定電流放電を行って、放電カーブ(時間−電圧)を得る。この放電カーブにおいて、放電時間2秒及び4秒の時点における電圧値から、直線近似にて外挿して得られる放電時間=0秒における電圧をVoとしたときに、降下電圧ΔV=3.8−Vo、及びRa=ΔV/(20Cの電流値)により算出される値である。
(Internal resistance)
In the present specification, the internal resistance Ra (Ω) is a value obtained by the following method.
First, a non-aqueous hybrid capacitor is charged with a constant current in a constant temperature bath set at 25 ° C. until it reaches 3.8 V with a current value of 20 C, and then a constant voltage charge with a constant voltage of 3.8 V is applied. For 30 minutes. Subsequently, a constant current discharge is performed up to 2.2 V with a current value of 20 C to obtain a discharge curve (time-voltage). In this discharge curve, when the voltage at the discharge time = 0 seconds obtained by extrapolating from the voltage values at the discharge times of 2 seconds and 4 seconds is set to Vo, the drop voltage ΔV = 3.8- It is a value calculated by Vo and Ra = ΔV / (current value of 20C).

(電力量)
本明細書では、電力量E(Wh)とは、以下の方法によって得られる値である。
先に述べた方法で算出された静電容量F(F)を用いて、
F×(3.8−2.2)/2/3600により算出される値をいう。
(Electric energy)
In the present specification, the electric energy E (Wh) is a value obtained by the following method.
Using the capacitance F (F) calculated by the method described above,
It refers to the value calculated by F × (3.8 2 -2.2 2 ) / 2/3600.

(体積)
蓄電素子の体積V(L)は、電極積層体又は電極捲回体のうち、正極活物質層および負極活物質層が積重された領域が、外装体によって収納された部分の体積を指す。
(volume)
The volume V (L) of the power storage element refers to the volume of the portion of the electrode laminate or the electrode wound body in which the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are stacked and is housed by the exterior body.

例えば、ラミネートフィルムによって収納された電極積層体又は電極捲回体の場合は、電極積層体又は電極捲回体のうち、正極活物質層および負極活物質層が存在する領域が、カップ成形されたラミネートフィルムの中に収納されるが、この蓄電素子の体積(V)は、このカップ成形部分の外寸長さ(l)と外寸幅(w)、およびラミネートフィルムを含めた蓄電素子の厚み(t)により、V=l×w×tで計算される。 For example, in the case of an electrode laminate or an electrode wound body housed by a laminate film, a region of the electrode laminate or the electrode wound body in which the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are present is cup-molded. Although it is housed in the laminated film, the volume (V x ) of this power storage element is the outer dimension length (l x ) and outer dimension width (w x ) of the cup molded portion, and the storage including the laminated film. It is calculated by V x = l x x w x x t x according to the thickness of the element (t x ).

角型の金属缶に収納された電極積層体又は電極捲回体の場合は、蓄電素子の体積としては、単にその金属缶の外寸での体積を用いる。すなわち、この蓄電素子の体積(V)は、角型の金属缶の外寸長さ(l)と外寸幅(w)、外寸厚み(t)により、V=l×w×tで計算される。 In the case of an electrode laminate or an electrode winding body housed in a square metal can, the volume of the power storage element is simply the volume of the outer dimension of the metal can. That is, the volume of the storage element (V y), the outer dimensions length of the square of the metal can (l y) to the outer dimension width (w y), the outer dimensions thickness (t y), V y = l y It is calculated by × w y × t y .

円筒型の金属缶に収納された電極捲回体の場合においても、蓄電素子の体積としては、その金属缶の外寸での体積を用いる。すなわち、この蓄電素子の体積(V)は、円筒型の金属缶の底面または上面の外寸半径(r)、外寸長さ(l)により、V=3.14×r×r×lで計算される。 Even in the case of an electrode winding body housed in a cylindrical metal can, the volume of the power storage element in the outer dimensions of the metal can is used. That is, the volume (V z ) of this power storage element depends on the outer radius (r) and the outer dimension length (l z ) of the bottom surface or the upper surface of the cylindrical metal can, and V z = 3.14 × r × r. It is calculated by × l z .

《測定方法》
<BET比表面積及びメソ孔量、マイクロ孔量、平均細孔径>
本実施形態におけるBET比表面積及びメソ孔量、マイクロ孔量、及び平均細孔径は、それぞれ以下の方法によって求められる値である。試料を200℃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。ここで得られる吸着側の等温線を用いて、BET比表面積はBET多点法又はBET1点法により、メソ孔量はBJH法により、マイクロ孔量はMP法により、それぞれ算出される。
"Measuring method"
<BET specific surface area, mesopore amount, micropore amount, average pore diameter>
The BET specific surface area, the amount of mesopores, the amount of micropores, and the average pore diameter in the present embodiment are values obtained by the following methods, respectively. The sample is vacuum-dried at 200 ° C. for 24 hours, and the isotherms of adsorption and desorption are measured using nitrogen as an adsorbent. Using the adsorption-side isotherms obtained here, the BET specific surface area is calculated by the BET multipoint method or the BET1 point method, the mesopore amount is calculated by the BJH method, and the micropore amount is calculated by the MP method.

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. Am. Chem. Soc., 73, 373(1951))。 The BJH method is a calculation method generally used for the analysis of mesopores, and was proposed by Barrett, Joiner, Hallenda et al. (E.P. Barrett, L.G. Joiner and P. Hallenda, J. Am. Chem. Soc., 73, 373 (1951)).

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、R.S.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 is a micropore volume, a micropore area, and a micropore using the "t-plot method" (BC Lippens, JH de Boer, J. Catalysis, 4319 (1965)). It means a method for obtaining the distribution of R. S. It is a method devised by Mikhair, Brunauer, and Bodor (RS Mikhair, S. Brunauer, EE Bodor, J. Colloid Interface Sci., 26, 45 (1968)).

平均細孔径とは、液体窒素温度下で、各相対圧力下における窒素ガスの各平衡吸着量を測定して得られる、試料の質量あたりの全細孔容積を上記BET比表面積で除して求めたものを指す。 The average pore diameter is obtained by dividing the total pore volume per mass of the sample obtained by measuring each equilibrium adsorption amount of nitrogen gas under each relative pressure under the liquid nitrogen temperature by the BET specific surface area. Refers to the thing.

<平均粒子径>
本実施形態における活物質の平均粒子径は、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。この平均粒子径は市販のレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
<Average particle size>
The average particle size of the active material in the present embodiment is a particle at a point where the cumulative curve is 50% when the cumulative curve is obtained with the total product as 100% when the particle size distribution is measured using a particle size distribution measuring device. Refers to the diameter (ie, 50% diameter (Median diameter)). This average particle size can be measured using a commercially available laser diffraction type particle size distribution measuring device.

<分散度>
本実施形態における分散度は、JIS K5600に規定された粒ゲージによる分散度評価試験により求められる値である。すなわち、粒のサイズに応じた所望の深さの溝を有する粒ゲージに対して、溝の深い方の先端に十分な量の試料を流し込み、溝から僅かに溢れさせる。スクレーパーの長辺がゲージの幅方向と平行になり、粒ゲージの溝の深い先端に刃先が接触するように置き、スクレーパーをゲージの表面になるように保持しながら、溝の長辺方向に対して直角に、ゲージの表面を均等な速度で、溝の深さ0まで1〜2秒間かけて引き、引き終わってから3秒以内に20°以上30°以下の角度で光を当てて観察し、粒ゲージの溝に粒が現れる深さを読み取る。
<Dispersity>
The degree of dispersion in this embodiment is a value obtained by a degree of dispersion evaluation test using a grain gauge specified in JIS K5600. That is, a sufficient amount of sample is poured into the tip of the deeper groove of the grain gauge having a groove having a desired depth according to the size of the grain, and the sample is slightly overflowed from the groove. Place the scraper so that the long side of the scraper is parallel to the width direction of the gauge and the cutting edge is in contact with the deep tip of the groove of the grain gauge, and hold the scraper so that it is on the surface of the gauge, with respect to the long side direction of the groove. At right angles, pull the surface of the gauge at a uniform speed to a groove depth of 0 for 1 to 2 seconds, and within 3 seconds after the end of pulling, shine light at an angle of 20 ° to 30 ° to observe. , Read the depth at which the grain appears in the groove of the grain gauge.

<粘度及びTI値>
本実施形態における粘度(ηb)及びTI値は、それぞれ以下の方法により求められる値である。まず、E型粘度計を用いて温度25℃、ずり速度2s−1の条件で2分以上測定した後の安定した粘度(ηa)を取得する。ずり速度を20s−1に変更した他は上記と同様の条件で測定した粘度(ηb)を取得する。上記で得た粘度の値を用いて、TI値は、TI値=ηa/ηbの式により、算出される。ずり速度を2s−1から20s−1へ上昇させる際は、1段階で上昇させてもよいし、上記の範囲で多段的にずり速度を上昇させ、適宜そのずり速度における粘度を取得しながら上昇させてもよい。
<Viscosity and TI value>
The viscosity (ηb) and TI value in the present embodiment are values obtained by the following methods, respectively. First, a stable viscosity (ηa) is obtained after measuring for 2 minutes or more under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 2s- 1 using an E-type viscometer. The viscosity (ηb) measured under the same conditions as above is obtained except that the shear rate is changed to 20s -1 . Using the viscosity value obtained above, the TI value is calculated by the formula TI value = ηa / ηb. When increasing the shear rate from 2s -1 to 20s -1 , the shear rate may be increased in one step, or the shear rate may be increased in multiple steps within the above range, and the viscosity at the shear rate may be appropriately obtained. You may let me.

<電極中のアルカリ金属化合物の同定方法>
正極前駆体中に含まれるアルカリ金属化合物の同定方法は特に限定されず、例えば下記のSEM−EDX、ラマン、及びX線光電子分光(XPS)により同定することができる。アルカリ金属化合物の同定には、以下に記載する複数の解析手法を組み合わせて同定することが好ましい。
<Method of identifying alkali metal compounds in electrodes>
The method for identifying the alkali metal compound contained in the positive electrode precursor is not particularly limited, and can be identified by, for example, SEM-EDX, Raman, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) described below. For the identification of the alkali metal compound, it is preferable to identify by combining a plurality of analysis methods described below.

イオンクロマトグラフィーでは、正極前駆体を蒸留水で洗浄した後の水を解析することにより陰イオンを同定することができる。 In ion chromatography, anions can be identified by analyzing the water after washing the positive electrode precursor with distilled water.

上記解析手法にてアルカリ金属化合物を同定できなかった場合、その他の解析手法として、Li−固体NMR、XRD(X線回折)、TOF−SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析)、AES(オージェ電子分光)、TPD/MS(加熱発生ガス質量分析)、DSC(示差走査熱量分析)等を用いることにより、アルカリ金属化合物を同定することもできる。 If the alkali metal compound cannot be identified by the above analysis method, 7 Li-solid NMR, XRD (X-ray diffraction), TOF-SIMS (time-of-flight secondary ion mass spectrometry), AES ( Alkali metal compounds can also be identified by using Auger electron spectroscopy), TPD / MS (heat generation gas mass spectrometry), DSC (differential scanning calorific value analysis) and the like.

(SEM−EDX)
アルカリ金属化合物及び正極活物質は、観察倍率を1000倍〜4000倍にして測定した正極前駆体表面のSEM−EDX画像による酸素マッピングにより判別できる。SEM−EDX画像の測定例として、加速電圧を10kV、エミッション電流を1μA、測定画素数を256×256ピクセル、積算回数を50回として測定できる。試料の帯電を防止するために、真空蒸着やスパッタリング等の方法により金、白金、オスミウム等を表面処理することもできる。SEM−EDX画像の測定条件としては、明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度40%〜60%の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整することが好ましい。得られた酸素マッピングに対し、明るさの平均値を基準に二値化した明部を面積50%以上含む粒子をアルカリ金属化合物とする。
(SEM-EDX)
The alkali metal compound and the positive electrode active material can be identified by oxygen mapping using an SEM-EDX image on the surface of the positive electrode precursor measured at an observation magnification of 1000 to 4000 times. As a measurement example of the SEM-EDX image, the acceleration voltage is 10 kV, the emission current is 1 μA, the number of measurement pixels is 256 × 256 pixels, and the number of integrations is 50. In order to prevent the sample from being charged, gold, platinum, osmium or the like can be surface-treated by a method such as vacuum deposition or sputtering. As the measurement conditions for the SEM-EDX image, it is preferable to adjust the brightness and contrast so that the brightness does not reach the maximum brightness and the average value of the brightness falls within the range of 40% to 60%. Particles containing 50% or more of bright areas that are binarized based on the average value of brightness with respect to the obtained oxygen mapping are designated as alkali metal compounds.

(ラマン)
炭酸イオンから構成されるアルカリ金属化合物及び正極活物質は、観察倍率を1000倍〜4000倍にして測定した正極前駆体表面の炭酸イオンのラマンイメージングにより判別できる。測定条件の例として、励起光を532nm、励起光強度を1%、対物レンズの長作動を50倍、回折格子を1800gr/mm、マッピング方式を点走査(スリット65mm、ビニング5pix)、1mmステップ、1点当たりの露光時間を3秒、積算回数を1回、ノイズフィルター有りの条件にて測定することができる。測定したラマンスペクトルについて、1071〜1104cm−1の範囲で直線のベースラインを設定し、ベースラインより正の値を炭酸イオンのピークとして面積を算出し、頻度を積算するが、この時にノイズ成分をガウス型関数で近似した炭酸イオンピーク面積に対する頻度を上記炭酸イオンの頻度分布から差し引く。
(Raman)
The alkali metal compound composed of carbonate ions and the positive electrode active material can be discriminated by Raman imaging of carbonate ions on the surface of the positive electrode precursor measured at an observation magnification of 1000 to 4000 times. As an example of measurement conditions, the excitation light is 532 nm, the excitation light intensity is 1%, the long operation of the objective lens is 50 times, the diffraction grating is 1800 gr / mm, the mapping method is point scanning (slit 65 mm, binning 5 pix), 1 mm step, The exposure time per point can be measured for 3 seconds, the number of integrations can be measured once, and the measurement can be performed under the condition of having a noise filter. For the measured Raman spectrum, a straight baseline is set in the range of 1071-1104 cm -1 , the area is calculated with a positive value from the baseline as the peak of carbonate ion, and the frequency is integrated. At this time, the noise component is added. The frequency for the bicarbonate peak area approximated by the Gaussian function is subtracted from the above frequency distribution of bicarbonate.

(XPS)
正極前駆体の電子状態をXPSにより解析することにより、正極前駆体中に含まれる化合物の結合状態を判別することができる。
(XPS)
By analyzing the electronic state of the positive electrode precursor by XPS, the binding state of the compound contained in the positive electrode precursor can be determined.

測定条件の例として、X線源を単色化AlKα、X線ビーム径を100μmφ(25W、15kV)、パスエネルギーをナロースキャン:58.70eV、帯電中和を有り、スイープ数をナロースキャン:10回(炭素、酸素)20回(フッ素)30回(リン)40回(アルカリ金属)50回(ケイ素)、エネルギーステップをナロースキャン:0.25eVの条件にて測定できる。 As an example of measurement conditions, the X-ray source is monochromatic AlKα, the X-ray beam diameter is 100 μmφ (25 W, 15 kV), the path energy is narrow scan: 58.70 eV, there is charge neutralization, and the number of sweeps is narrow scan: 10 times. (Carbon, oxygen) 20 times (fluorine) 30 times (phosphorus) 40 times (alkali metal) 50 times (silicon), energy steps can be measured under the conditions of narrow scan: 0.25 eV.

XPSの測定前に正極前駆体の表面をスパッタリングにてクリーニングすることが好ましい。スパッタリングの条件として、例えば、加速電圧1.0kV、2mm×2mmの範囲を1分間(SiO換算で1.25nm/min)の条件にて正極前駆体の表面をクリーニングすることができる。 It is preferable to clean the surface of the positive electrode precursor by sputtering before measuring XPS. As the sputtering conditions, for example, the surface of the positive electrode precursor can be cleaned under the condition of an accelerating voltage of 1.0 kV, 2 mm × 2 mm for 1 minute (1.25 nm / min in terms of SiO 2 ).

得られたXPSスペクトルについて、
Li1sの結合エネルギー50〜54eVのピークをLiOまたはLi−C結合、
55〜60eVのピークをLiF、LiCO
LiPO(式中、x、y、zは1〜6の整数である)、
C1sの結合エネルギー285eVのピークをC−C結合、
286eVのピークをC−O結合、
288eVのピークをCOO、
290〜292eVのピークをCO 2−、C−F結合、
O1sの結合エネルギー527〜530eVのピークをO2−(LiO)、
531〜532eVのピークをCO、CO、OH、PO(式中、xは1〜4の整数である)、SiO(式中、xは1〜4の整数である)、
533eVのピークをC−O、SiO(式中、xは1〜4の整数である)、
F1sの結合エネルギー685eVのピークをLiF、
687eVのピークをC−F結合、LiPO(式中、x、y、zは1〜6の整数である)、PF
さらにP2pの結合エネルギーについて、
133eVのピークをPO(式中、xは1〜4の整数である)、
134〜136eVのピークをPF(式中、xは1〜6の整数である)、
Si2pの結合エネルギー99eVのピークをSi、シリサイド、
101〜107eVのピークをSi(式中、x、yは任意の整数である)
として帰属することができる。
About the obtained XPS spectrum
The peak of the binding energy of Li1s of 50 to 54 eV is LiO 2 or Li-C bond,
Peaks of 55-60 eV are LiF, Li 2 CO 3 ,
Li x PO y F z (in the formula, x, y, z are integers 1 to 6),
The peak of the binding energy of 285 eV of C1s is CC-bonded,
286eV peak is C—O bonded,
COO at the peak of 288eV,
The peak of 290 to 292 eV is CO 3 2- , CF bond,
The peak of the binding energy of O1s of 527 to 530 eV is O 2- (Li 2 O),
Peaks of 531 to 532 eV are CO, CO 3 , OH, PO x (in the formula, x is an integer of 1 to 4), SiO x (in the formula, x is an integer of 1 to 4),
The peak of 533 eV is CO, SiO x (in the formula, x is an integer of 1 to 4),
The peak of the binding energy of F1s of 685 eV is LiF.
The peak of 687 eV C-F bond, Li x PO y F z (wherein, x, y, z are an integer of 1 to 6), PF 6 -,
Furthermore, regarding the binding energy of P2p,
The peak of 133 eV is PO x (in the formula, x is an integer of 1 to 4),
Peaks of 134 to 136 eV are PF x (in the formula, x is an integer of 1 to 6),
The peak of the binding energy 99eV of Si2p is Si, Silicide,
Peaks of 101-107 eV are Si x O y (in the formula, x and y are arbitrary integers)
Can be attributed as.

得られたスペクトルについて、ピークが重なる場合には、ガウス関数又はローレンツ関数を仮定してピーク分離し、スペクトルを帰属することが好ましい。上記で得られた電子状態の測定結果及び存在元素比の結果から、存在するアルカリ金属化合物を同定することができる。 When the peaks of the obtained spectrum overlap, it is preferable to separate the peaks assuming a Gaussian function or a Lorentz function and assign the spectra. The existing alkali metal compound can be identified from the measurement result of the electronic state and the result of the existing element ratio obtained above.

(イオンクロマトグラフィー)
正極前駆体の蒸留水洗浄液をイオンクロマトグラフィーで解析することにより、水中に溶出したアニオン種を同定することができる。使用するカラムとしては、イオン交換型、イオン排除型、逆相イオン対型を使用することができる。検出器としては、電気伝導度検出器、紫外可視吸光光度検出器、電気化学検出器等を使用することができ、検出器の前にサプレッサーを設置するサプレッサー方式、またはサプレッサーを配置せずに電気伝導度の低い溶液を溶離液に用いるノンサプレッサー方式を用いることができる。質量分析計や荷電化粒子検出を検出器と組み合わせて測定することもできる。
(Ion chromatography)
By analyzing the distilled water washing solution of the positive electrode precursor by ion chromatography, the anion species eluted in water can be identified. As the column to be used, an ion exchange type, an ion exclusion type, and a reverse phase ion pair type can be used. As the detector, an electric conductivity detector, an ultraviolet visible absorptiometry detector, an electrochemical detector, etc. can be used, and a suppressor method in which a suppressor is installed in front of the detector, or electricity without a suppressor. A non-suppressor method using a solution having low conductivity as an eluent can be used. Mass spectrometers and charged particle detection can also be measured in combination with detectors.

サンプルの保持時間は、使用するカラムや溶離液等の条件が決まれば、イオン種成分毎に一定であり、またピークのレスポンスの大きさはイオン種毎に異なるが濃度に比例する。トレーサビリティーが確保された既知濃度の標準液を予め測定しておくことでイオン種成分の定性と定量が可能となる。 The retention time of the sample is constant for each ion species component if conditions such as the column to be used and the eluent are determined, and the magnitude of the peak response differs for each ion species but is proportional to the concentration. By measuring in advance a standard solution having a known concentration that ensures traceability, it is possible to qualitatively and quantify the ionic species components.

<アルカリ金属化合物の定量方法 Xの算出>
正極前駆体中に含まれるアルカリ金属化合物の定量方法を以下に記載する。正極前駆体を蒸留水で洗浄し、蒸留水による洗浄前後の正極重量変化からアルカリ金属化合物を定量することができる。測定する正極前駆体の面積は特に制限されないが、測定のばらつきを軽減するという観点から5cm以上200cm以下であることが好ましく、更に好ましくは25cm以上150cm以下である。面積が5cm以上あれば測定の再現性が確保される。面積が200cm以下であればサンプルの取扱い性に優れる。測定する正極前駆体の面積範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
<Calculation method of alkali metal compound X>
The method for quantifying the alkali metal compound contained in the positive electrode precursor is described below. The positive electrode precursor is washed with distilled water, and the alkali metal compound can be quantified from the change in the weight of the positive electrode before and after washing with distilled water. Although area measurement is the cathode precursor is not particularly limited, it is preferably, more preferably 25 cm 2 or more 150 cm 2 or less from the viewpoint of reducing the variation in measurement is 5 cm 2 or more 200 cm 2 or less. If the area is 5 cm 2 or more, the reproducibility of measurement is ensured. If the area is 200 cm 2 or less, the handling of the sample is excellent. The upper and lower limits of the area range of the positive electrode precursor to be measured can be arbitrarily combined.

以下、正極前駆体の正極活物質層中におけるアルカリ金属化合物の定量方法を記載する。切断した正極前駆体について重量を測定しM[g]とする。続いて、25℃環境下、正極前駆体の重量の100倍(100M[g])の蒸留水に正極を3日間以上十分に浸漬させ、アルカリ金属化合物を水中に溶出させる。この時、蒸留水が揮発しないよう容器に蓋をする等の対策を施すことが好ましい。3日間以上浸漬させた後、蒸留水から正極前駆体を取り出し(上記イオンクロマトグラフィーを測定する場合は、蒸留水の量が100M[g]になるように液量を調整する。)、真空乾燥する。真空乾燥の条件としては、例えば、温度:100〜200℃、圧力:0〜10kPa、時間:5〜20時間の範囲で正極前駆体中の残存水分量が1質量%以下になる条件が好ましい。水分の残存量については、カールフィッシャー法により定量することができる。真空乾燥後の正極前駆体の重量をM[g]とし、続いて、得られた正極前駆体の集電体の重量を測定するため、スパチュラ、ブラシ、刷毛等を用いて集電体上の正極活物質層を取り除く。得られた正極集電体の重量をM[g]とすると、正極前駆体の活物質層中に含まれるアルカリ金属化合物の重量比X[質量%]は、式(3)にて算出できる。
X=100×(M−M)/(M−M) 式(3)
Hereinafter, a method for quantifying an alkali metal compound in the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor will be described. The weight of the cut positive electrode precursor is measured and set to M 0 [g]. Subsequently, in an environment of 25 ° C., the positive electrode is sufficiently immersed in distilled water 100 times the weight of the positive electrode precursor (100 M 0 [g]) for 3 days or more, and the alkali metal compound is eluted in the water. At this time, it is preferable to take measures such as covering the container so that the distilled water does not volatilize. After soaking for 3 days or more, the positive electrode precursor is taken out from the distilled water (when the above ion chromatography is measured, the amount of the liquid is adjusted so that the amount of the distilled water becomes 100M 0 [g]), and vacuum is vacuumed. dry. As the conditions for vacuum drying, for example, it is preferable that the residual water content in the positive electrode precursor is 1% by mass or less in the range of temperature: 100 to 200 ° C., pressure: 0 to 10 kPa, and time: 5 to 20 hours. The residual amount of water can be quantified by the Karl Fischer method. The weight of the positive electrode precursor after vacuum drying is set to M 1 [g], and then, in order to measure the weight of the current collector of the obtained positive electrode precursor, a spatula, a brush, a brush, or the like is used on the current collector. Remove the positive electrode active material layer of. Assuming that the weight of the obtained positive electrode current collector is M 2 [g], the weight ratio X [mass%] of the alkali metal compound contained in the active material layer of the positive electrode precursor can be calculated by the formula (3). ..
X = 100 × (M 0- M 1 ) / (M 0- M 2 ) Equation (3)

<アルカリ金属元素の定量方法 ICP−MS>
正極前駆体について、濃硝酸、濃塩酸、王水等の強酸を用いて酸分解し、得られた溶液を2%〜3%の酸濃度になるように純水で希釈する。酸分解については、適宜加熱、加圧し分解することもできる。得られた希釈液をICP−MSにより解析するがこの際に内部標準として既知量の元素を加えておくことが好ましい。測定対象のアルカリ金属元素が測定上限濃度以上になる場合には、上記希釈液を酸濃度を維持したまま更に希釈することが好ましい。得られた測定結果に対し、化学分析用の標準液を用いて予め作成した検量線を基に、各元素を定量することができる。
<Method for quantifying alkali metal elements ICP-MS>
The positive electrode precursor is acid-decomposed with a strong acid such as concentrated nitric acid, concentrated hydrochloric acid, and aqua regia, and the obtained solution is diluted with pure water to an acid concentration of 2% to 3%. As for acid decomposition, it can be decomposed by heating and pressurizing as appropriate. The obtained diluent is analyzed by ICP-MS, and it is preferable to add a known amount of elements as an internal standard at this time. When the alkali metal element to be measured exceeds the upper limit concentration for measurement, it is preferable to further dilute the diluted solution while maintaining the acid concentration. With respect to the obtained measurement results, each element can be quantified based on a calibration curve prepared in advance using a standard solution for chemical analysis.

以下、実施例及び比較例を示して本発明の実施形態を具体的に説明するが、しかしながら、本発明は、以下の実施例及び比較例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, however, the present invention is not limited to the following Examples and Comparative Examples.

<正極活物質の調製>
[活性炭1の調製]
破砕したヤシ殻炭化物を、小型炭化炉において窒素中、500℃において3時間炭化処理して炭化物を得た。得られた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上記賦活炉内へ導入し、900℃まで8時間かけて昇温して賦活した。賦活後の炭化物を取り出し、窒素雰囲気下で冷却して、賦活された活性炭を得た。得られた活性炭を10時間通水洗浄した後に水切りした。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時間粉砕を行うことにより、活性炭1を得た。
<Preparation of positive electrode active material>
[Preparation of activated carbon 1]
The crushed coconut shell carbide was carbonized in nitrogen at 500 ° C. for 3 hours in a small carbonization furnace to obtain carbonized material. The obtained carbide was put into an activation furnace, and 1 kg / h of steam was introduced into the above-mentioned activation furnace in a state of being heated in the preheating furnace, and the temperature was raised to 900 ° C. over 8 hours for activation. The activated carbon was taken out and cooled in a nitrogen atmosphere to obtain activated activated carbon. The obtained activated carbon was washed with water for 10 hours and then drained. Activated carbon 1 was obtained by drying in an electric dryer maintained at 115 ° C. for 10 hours and then pulverizing with a ball mill for 1 hour.

この活性炭1について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−2000J)を用いて平均粒子径を測定した結果、4.2μmであった。ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)を用いて細孔分布を測定した。その結果、BET比表面積が2360m/g、メソ孔量(V)が0.52cc/g、マイクロ孔量(V)が0.88cc/g、V/V=0.59であった。 As a result of measuring the average particle size of this activated carbon 1 using a laser diffraction type particle size distribution measuring device (SALD-2000J) manufactured by Shimadzu Corporation, it was 4.2 μm. The pore distribution was measured using a pore distribution measuring device (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics. As a result, the BET specific surface area was 2360 m 2 / g, the mesopore amount (V 1 ) was 0.52 cc / g, the micro hole amount (V 2 ) was 0.88 cc / g, and V 1 / V 2 = 0.59. there were.

[活性炭2の調製]
フェノール樹脂を、窒素雰囲気下、焼成炉中580℃において2時間炭化処理した後、ボールミルにて粉砕し、分級を行って平均粒子径6.8μmの炭化物を得た。この炭化物とKOHとを、質量比1:5で混合し、窒素雰囲下、焼成炉中800℃において1時間加熱して賦活化を行い、賦活された活性炭を得た。得られた活性炭を、濃度2mol/Lに調整した希塩酸中で1時間撹拌洗浄した後、蒸留水でpH5〜6の間で安定するまで煮沸洗浄し、乾燥を行うことにより、活性炭2を得た。
[Preparation of activated carbon 2]
The phenol resin was carbonized in a firing furnace at 580 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere, then pulverized with a ball mill and classified to obtain a carbide having an average particle size of 6.8 μm. This carbide and KOH were mixed at a mass ratio of 1: 5 and activated by heating in a firing furnace at 800 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain activated activated carbon. The obtained activated carbon was washed with stirring in dilute hydrochloric acid adjusted to a concentration of 2 mol / L for 1 hour, then boiled and washed with distilled water until it became stable between pH 5 and 6, and dried to obtain activated carbon 2. ..

この活性炭2について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−2000J)を用いて平均粒子径を測定した結果、6.7μmであった。ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置(AUTOSORB−1 AS−1−MP)を用いて細孔分布を測定した。その結果、BET比表面積が3328m/g、メソ孔量(V)が1.55cc/g、マイクロ孔量(V)が2.01cc/g、V/V=0.77であった。 The average particle size of this activated carbon 2 was 6.7 μm as a result of measuring the average particle size using a laser diffraction type particle size distribution measuring device (SALD-2000J) manufactured by Shimadzu Corporation. The pore distribution was measured using a pore distribution measuring device (AUTOSORB-1 AS-1-MP) manufactured by Yuasa Ionics. As a result, the BET specific surface area was 3328 m 2 / g, the mesopore amount (V 1 ) was 1.55 cc / g, the micro hole amount (V 2 ) was 2.01 cc / g, and V 1 / V 2 = 0.77. there were.

<正極前駆体の製造> <Manufacturing of positive electrode precursor>

[正極前駆体(組成a)の製造]
上記で得た活性炭1〜2のいずれか1つを正極活物質として用いて、下記方法で正極前駆体(組成a)を製造した。
[Manufacturing of positive electrode precursor (composition a)]
Using any one of the activated carbons 1 and 2 obtained above as the positive electrode active material, a positive electrode precursor (composition a) was produced by the following method.

活性炭1〜2のいずれか1つを55.5質量部、アルカリ金属化合物として、表1に示す平均粒子径を有する炭酸リチウム等を32.0質量部、ケッチェンブラックを3.0質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)をFritsch社製の遊星型ボールミルで予備混合した。その混合物に、PVP(ポリビニルピロリドン)を1.5質量部、及びPVdF(ポリフッ化ビニリデン)を8.0質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を加え、PRIMIX社製の薄膜旋回型高速ミキサーフィルミックスを用いて、周速17.0m/sの条件で分散して塗工液を得た。上記塗工液を、東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、厚み15μmのアルミニウム箔の片面又は両面に塗工速度1m/sの条件で塗工し、乾燥温度100℃で乾燥して正極前駆体(組成a)を得た。得られた正極前駆体を、ロールプレス機を用いて圧力4kN/cm、プレス部の表面温度25℃の条件でプレスを実施して、正極前駆体(組成a)を得た。 Any one of activated carbons 1 and 2 is 55.5 parts by mass, lithium carbonate or the like having an average particle size shown in Table 1 is 32.0 parts by mass, and Ketjen Black is 3.0 parts by mass as an alkali metal compound. In addition, NMP (N-methylpyrrolidone) was premixed with a planetary ball mill manufactured by Frisch. To the mixture, 1.5 parts by mass of PVP (polyvinylidene fluoride), 8.0 parts by mass of PVdF (vinylidene fluoride), and NMP (N-methylpyrrolidone) were added, and a thin film swirling high-speed mixer manufactured by PRIMIX Corporation was added. A coating liquid was obtained by dispersing using a fill mix under the condition of a peripheral speed of 17.0 m / s. The above coating liquid is applied to one or both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm using a die coater manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. at a coating speed of 1 m / s, dried at a drying temperature of 100 ° C., and a positive electrode precursor. A body (composition a) was obtained. The obtained positive electrode precursor was pressed using a roll press machine under the conditions of a pressure of 4 kN / cm and a surface temperature of the pressed portion of 25 ° C. to obtain a positive electrode precursor (composition a).

[正極前駆体(組成b)の製造]
活性炭1〜2のいずれか1つを64.4質量部、炭酸リチウムを21.1質量部、ケッチェンブラックを3.5質量部、PVPを1.7質量部、及びPVdFを9.3質量部とした以外は、正極前駆体(組成a)と同様の方法で、正極前駆体(組成b)を得た。
[Manufacturing of positive electrode precursor (composition b)]
Any one of activated carbons 1 and 2 is 64.4 parts by mass, lithium carbonate is 21.1 parts by mass, Ketjen Black is 3.5 parts by mass, PVP is 1.7 parts by mass, and PVdF is 9.3 parts by mass. A positive electrode precursor (composition b) was obtained in the same manner as the positive electrode precursor (composition a) except for the portion.

[正極前駆体(組成c)の製造]
活性炭1〜2のいずれか1つを71.7質量部、炭酸リチウムを12.2質量部、ケッチェンブラックを3.9質量部、PVPを1.9質量部、及びPVdFを10.3質量部とした以外は、正極前駆体(組成a)と同様の方法で、正極前駆体(組成c)を得た。
[Manufacturing of positive electrode precursor (composition c)]
Any one of activated carbons 1 and 2 is 71.7 parts by mass, lithium carbonate is 12.2 parts by mass, Ketjen Black is 3.9 parts by mass, PVP is 1.9 parts by mass, and PVdF is 10.3 parts by mass. A positive electrode precursor (composition c) was obtained in the same manner as the positive electrode precursor (composition a) except for the portion.

[正極前駆体(組成d)の製造]
活性炭1〜2のいずれか1つを74.4質量部、炭酸リチウムを8.9質量部、ケッチェンブラックを4.0質量部、PVPを2.0質量部、及びPVdFを10.7質量部とした以外は、正極前駆体(組成a)と同様の方法で、正極前駆体(組成d)を得た。
[Manufacturing of positive electrode precursor (composition d)]
Any one of activated carbons 1 and 2 is 74.4 parts by mass, lithium carbonate is 8.9 parts by mass, Ketjen Black is 4.0 parts by mass, PVP is 2.0 parts by mass, and PVdF is 10.7 parts by mass. A positive electrode precursor (composition d) was obtained in the same manner as the positive electrode precursor (composition a) except for the portion.

[正極前駆体(組成e)の製造]
活性炭1〜2のいずれか1つを76.5質量部、炭酸リチウムを6.3質量部、ケッチェンブラックを4.1質量部、PVPを2.1質量部、及びPVdFを11.0質量部とした以外は、正極前駆体(組成a)と同様の方法で、正極前駆体(組成e)を得た。
[Manufacturing of positive electrode precursor (composition e)]
Any one of activated carbons 1 and 2 is 76.5 parts by mass, lithium carbonate is 6.3 parts by mass, Ketjen Black is 4.1 parts by mass, PVP is 2.1 parts by mass, and PVdF is 11.0 parts by mass. A positive electrode precursor (composition e) was obtained in the same manner as the positive electrode precursor (composition a) except for the portion.

[正極前駆体(組成f)の製造]
活性炭1〜2のいずれか1つを43.1質量部、炭酸リチウムを47.2質量部、ケッチェンブラックを2.3質量部、PVPを1.2質量部、及びPVdFを6.2質量部とした以外は、正極前駆体(組成a)と同様の方法で、正極前駆体(組成f)を得た。
[Manufacturing of positive electrode precursor (composition f)]
Any one of activated carbons 1 and 2 is 43.1 parts by mass, lithium carbonate is 47.2 parts by mass, Ketjen Black is 2.3 parts by mass, PVP is 1.2 parts by mass, and PVdF is 6.2 parts by mass. A positive electrode precursor (composition f) was obtained in the same manner as the positive electrode precursor (composition a) except for the portion.

[正極前駆体(組成g)の製造]
活性炭1〜2のいずれか1つを78.5質量部、炭酸リチウムを3.9質量部、ケッチェンブラックを4.2質量部、PVPを2.1質量部、及びPVdFを11.3質量部とした以外は、正極前駆体(組成a)と同様の方法で、正極前駆体(組成g)を得た。
[Manufacturing of positive electrode precursor (composition g)]
Any one of activated carbons 1 and 2 is 78.5 parts by mass, lithium carbonate is 3.9 parts by mass, Ketjen Black is 4.2 parts by mass, PVP is 2.1 parts by mass, and PVdF is 11.3 parts by mass. A positive electrode precursor (composition g) was obtained in the same manner as the positive electrode precursor (composition a) except that the portion was used.

[正極前駆体(組成h)の製造]
活性炭1〜2のいずれか1つを30.8質量部、炭酸リチウムを62.3質量部、ケッチェンブラックを1.7質量部、PVPを0.8質量部、及びPVdFを4.4質量部とした以外は、正極前駆体(組成a)と同様の方法で、正極前駆体(組成h)を得た。
《実施例1》
<正極前駆体の製造>
活性炭2を用い、上記の組成aにて、両面正極前駆体1及び片面正極前駆体1を得た。得られた両面及び片面正極前駆体1の正極活物質層の厚みを小野計器社製膜厚計Linear Gauge Sensor GS−551を用いて、両面及び片面正極前駆体1の任意の10か所で測定した厚みの平均値から、アルミニウム箔の厚みを引いて求めた。その結果、両面及び片面正極前駆体1の正極活物質層の厚みは、片面あたり60μmであった。
[Manufacturing of positive electrode precursor (composition h)]
Any one of activated carbons 1 and 2 is 30.8 parts by mass, lithium carbonate is 62.3 parts by mass, Ketjen Black is 1.7 parts by mass, PVP is 0.8 parts by mass, and PVdF is 4.4 parts by mass. A positive electrode precursor (composition h) was obtained in the same manner as the positive electrode precursor (composition a) except for the portion.
<< Example 1 >>
<Manufacturing of positive electrode precursor>
Using activated carbon 2, a double-sided positive electrode precursor 1 and a single-sided positive electrode precursor 1 were obtained with the above composition a. The thickness of the positive electrode active material layer of the obtained double-sided and single-sided positive electrode precursor 1 was measured at any 10 locations of the double-sided and single-sided positive electrode precursor 1 using a film thickness meter Liner Gauge Sensor GS-551 manufactured by Ono Keiki Co., Ltd. It was obtained by subtracting the thickness of the aluminum foil from the average value of the thickness. As a result, the thickness of the positive electrode active material layer of the double-sided and single-sided positive electrode precursor 1 was 60 μm per one side.

<Xの算出>
上記両面正極前駆体1を10cm×5cmの大きさに切断して試料1とし、重量Mを測定した。試料1を31.0gの蒸留水に含浸させ、25℃環境下3日間経過するまで維持することで、試料1中の炭酸リチウムを蒸留水中に溶出させた。試料1を取り出し、150℃、3kPaの条件にて12時間真空乾燥した。この時の重量Mを測定した。スパチュラ、ブラシ、刷毛を用いて正極集電体上の活物質層を取り除き、正極集電体の重量Mを測定した。以上のM、M及びMから上記式(3)に従いXを算出した。得られた結果を表1に示す。
<Calculation of X>
The double-sided positive electrode precursor 1 was cut into a size of 10 cm × 5 cm to obtain a sample 1, and the weight M 0 was measured. The lithium carbonate in the sample 1 was eluted into the distilled water by impregnating the sample 1 with 31.0 g of distilled water and maintaining the sample 1 in an environment of 25 ° C. for 3 days. Sample 1 was taken out and vacuum dried at 150 ° C. and 3 kPa for 12 hours. The weight M 1 at this time was measured. The active material layer on the positive electrode current collector was removed using a spatula, a brush, and a brush, and the weight M 2 of the positive electrode current collector was measured. X was calculated from the above M 0 , M 1 and M 2 according to the above equation (3). The results obtained are shown in Table 1.

<A、A及びAの算出>
[試料の調製]
両面正極前駆体1から1cm×1cmの小片を切り出し、10Paの真空中にてスパッタリングにより表面に金をコーティングした。
<A 1 ,A 2 OyobiA 3 Nosanshutsu_>
[Sample preparation]
A small piece of 1 cm × 1 cm was cut out from the double-sided positive electrode precursor 1, and the surface was coated with gold by sputtering in a vacuum of 10 Pa.

[表面SEM及びEDX測定]
上記作製した試料について、大気暴露下で正極前駆体表面のSEM、及びEDXを測定した。測定条件を以下に記す。
(SEM−EDX測定条件)
・測定装置:日立ハイテクノロジー製、電解放出型走査型電子顕微鏡 FE−SEM S−4700
・加速電圧:10kV
・エミッション電流:1μA
・測定倍率:2000倍
・電子線入射角度:90°
・X線取出角度:30°
・デッドタイム:15%
・マッピング元素:C,O,F
・測定画素数:256×256ピクセル
・測定時間:60sec.
・積算回数:50回
・明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度40%〜60%の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整した。
(SEM−EDXの解析)
上記測定した表面SEM及びEDXから得られた画像を、画像解析ソフト(ImageJ)を用いて上述した方法で画像解析することでA及びAを算出した。その結果を表1に示す。
[Surface SEM and EDX measurement]
For the prepared sample, SEM and EDX on the surface of the positive electrode precursor were measured under atmospheric exposure. The measurement conditions are described below.
(SEM-EDX measurement conditions)
-Measuring device: Electron emission scanning electron microscope FE-SEM S-4700 manufactured by Hitachi High-Technology
・ Acceleration voltage: 10kV
・ Emission current: 1 μA
・ Measurement magnification: 2000 times ・ Electron beam incident angle: 90 °
・ X-ray extraction angle: 30 °
・ Dead time: 15%
-Mapping elements: C, O, F
-Number of measurement pixels: 256 x 256 pixels-Measurement time: 60 sec.
-Number of integrations: 50 times-The brightness and contrast were adjusted so that there were no pixels that reached the maximum brightness and the average value of the brightness was within the range of 40% to 60%.
(Analysis of SEM-EDX)
Images obtained from the measured surface SEM and EDX were image-analyzed by the method described above using image analysis software (ImageJ) to calculate A 1 and A 2 . The results are shown in Table 1.

[断面SEM及びEDX測定]
両面正極前駆体1から1cm×1cmの小片を切り出し、日本電子製のSM−09020CPを用い、アルゴンガスを使用し、加速電圧4kV、ビーム径500μmの条件にて両面正極前駆体1の面方向に垂直な断面を作製した。上述の方法により断面SEM及びEDXを測定した。
[Cross-section SEM and EDX measurement]
A small piece of 1 cm × 1 cm was cut out from the double-sided positive electrode precursor 1, and using SM-09020CP manufactured by JEOL Ltd., using argon gas, the acceleration voltage was 4 kV, and the beam diameter was 500 μm in the plane direction of the double-sided positive electrode precursor 1. A vertical cross section was made. Cross sections SEM and EDX were measured by the method described above.

測定した断面SEM及びEDXから得られた画像を、画像解析ソフト(ImageJ)を用いて上述した方法で画像解析することでA及びA/Xを算出した。その結果を表1に示す。 The images obtained from the measured cross-sectional SEM and EDX, were calculated A 3 and A 3 / X by image analysis in the manner described above using an image analysis software (ImageJ). The results are shown in Table 1.

<負極活物質の調製>
BET比表面積が3.1m/g、平均粒子径が4.8μmの市販の人造黒鉛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℃)15gを入れたステンレス製バットの上に置き、両者を電気炉(炉内有効寸法300mm×300mm×300mm)内に設置した。窒素雰囲気下、1000℃まで8時間かけて昇温し、同温度で4時間保持することにより、両者を熱反応させ、複合炭素材料1を得た。続いて自然冷却により60℃まで冷却した後、複合炭素材料1を炉から取り出した。
<Preparation of negative electrode active material>
Made of stainless steel containing 150 g of commercially available artificial graphite with a BET specific surface area of 3.1 m 2 / g and an average particle size of 4.8 μm in a stainless steel mesh cage and 15 g of coal-based pitch (softening point: 50 ° C.). They were placed on a bat and both were installed in an electric furnace (effective size in the furnace 300 mm × 300 mm × 300 mm). The temperature was raised to 1000 ° C. over 8 hours under a nitrogen atmosphere, and the temperature was maintained at the same temperature for 4 hours to cause a thermal reaction between the two to obtain a composite carbon material 1. Subsequently, after cooling to 60 ° C. by natural cooling, the composite carbon material 1 was taken out from the furnace.

得られた複合炭素材料1について、上記と同様の方法で平均粒子径及びBET比表面積を測定した。その結果、平均粒子径は4.9μm、BET比表面積は6.1m/gであった。石炭系ピッチ由来の炭素質材料の人造黒鉛に対する質量比率は2%であった。 For the obtained composite carbon material 1, the average particle size and the BET specific surface area were measured by the same method as described above. As a result, the average particle size was 4.9 μm and the BET specific surface area was 6.1 m 2 / g. The mass ratio of the carbonaceous material derived from the carbonaceous pitch to artificial graphite was 2%.

<負極の製造> <Manufacturing of negative electrode>

複合炭素材料1を負極活物質として用いて、以下のように負極1を製造した。
複合炭素材料1を80質量部、アセチレンブラックを8質量部、及びPVdF(ポリフッ化ビニリデン)を12質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を混合し、その混合物をPRIMIX社製の薄膜旋回型高速ミキサーフィルミックスを用いて、周速15m/sの条件で分散して塗工液を得た。得られた塗工液の粘度(ηb)及びTI値を東機産業社のE型粘度計TVE−35Hを用いて測定した。その結果、粘度(ηb)は2,798mPa・s、TI値は2.7であった。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて厚み10μmの電解銅箔の両面に塗工速度1m/sの条件で塗工し、乾燥温度85℃で乾燥して負極1を得た。得られた負極1を、ロールプレス機を用いて圧力4kN/cm、プレス部の表面温度25℃の条件でプレスした。上記で得られた負極1の負極活物質層の厚みを小野計器社製膜厚計Linear Gauge Sensor GS−551を用いて、負極1の任意の10か所で測定した厚みの平均値から、銅箔の厚みを引いて求めた。その結果、負極1の負極活物質層の厚みは、片面あたり30μmであった。
Using the composite carbon material 1 as the negative electrode active material, the negative electrode 1 was manufactured as follows.
80 parts by mass of composite carbon material 1, 8 parts by mass of acetylene black, 12 parts by mass of PVdF (polyvinylidene fluoride), and NMP (N-methylpyrrolidone) are mixed, and the mixture is a thin film swirl type manufactured by PRIMIX Corporation. A coating liquid was obtained by dispersing under the condition of a peripheral speed of 15 m / s using a high-speed mixer fill mix. The viscosity (ηb) and TI value of the obtained coating liquid were measured using an E-type viscometer TVE-35H manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. As a result, the viscosity (ηb) was 2,798 mPa · s, and the TI value was 2.7. The above coating liquid was applied to both sides of an electrolytic copper foil having a thickness of 10 μm using a die coater manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. at a coating speed of 1 m / s, and dried at a drying temperature of 85 ° C. to obtain a negative electrode 1. .. The obtained negative electrode 1 was pressed using a roll press machine under the conditions of a pressure of 4 kN / cm and a surface temperature of the pressed portion of 25 ° C. The thickness of the negative electrode active material layer of the negative electrode 1 obtained above was measured from the average value of the thickness measured at any 10 points of the negative electrode 1 using a film thickness meter Linear Gauge Sensor GS-551 manufactured by Ono Keiki Co., Ltd. It was calculated by subtracting the thickness of the foil. As a result, the thickness of the negative electrode active material layer of the negative electrode 1 was 30 μm per one side.

<非水系電解液の調製>
有機溶媒として、エチレンカーボネート(EC):メチルエチルカーボネート(EMC)=33:67(体積比)の混合溶媒を用い、得られる非水系電解液に対してLiN(SOF)及びLiPFの濃度比が75:25(モル比)であり、かつLiN(SOF)及びLiPFの濃度の和が1.2mol/Lとなるようにそれぞれの電解質塩を混合溶媒中に溶解して非水系電解液を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
As the organic solvent, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC): methyl ethyl carbonate (EMC) = 33: 67 (volume ratio) was used, and LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 were added to the obtained non-aqueous electrolyte solution. Each electrolyte salt is dissolved in a mixed solvent so that the concentration ratio is 75:25 (molar ratio) and the sum of the concentrations of LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 is 1.2 mol / L. A non-aqueous electrolyte solution was obtained.

得られた非水系電解液におけるLiN(SOF)及びLiPFの濃度は、それぞれ、0.9mol/L及び0.3mol/Lであった。 The concentrations of LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 in the obtained non-aqueous electrolyte solution were 0.9 mol / L and 0.3 mol / L, respectively.

<非水系ハイブリッドキャパシタの作製>
[蓄電素子の組立、乾燥]
得られた両面正極前駆体1、両面負極1、及び片面正極前駆体1を10cm×10cm(100cm)にカットした。最上面と最下面は片面正極前駆体1を用い、更に両面負極1を21枚と両面正極前駆体1を20枚とを用い、負極と正極前駆体との間に、厚み15μmの微多孔膜セパレータを挟んで積層した。負極と正極前駆体とに、それぞれ負極端子と正極端子を超音波溶接にて接続して電極積層体とした。この電極積層体を、温度80℃、圧力50Paで、乾燥時間60hrの条件で真空乾燥した。乾燥した電極積層体を露点−45℃のドライ環境下にて、アルミラミネート包材から構成される外装体内に収納し、電極端子部およびボトム部の外装体3方を、温度180℃、シール時間20sec、シール圧1.0MPaの条件でヒートシールした。
<Manufacturing of non-aqueous hybrid capacitors>
[Assembly and drying of power storage element]
The obtained double-sided positive electrode precursor 1, double-sided negative electrode 1, and single-sided positive electrode precursor 1 were cut into 10 cm × 10 cm (100 cm 2 ). A single-sided positive electrode precursor 1 is used for the uppermost surface and the lowermost surface, 21 double-sided negative electrode 1s and 20 double-sided positive electrode precursors 1 are used, and a microporous film having a thickness of 15 μm is used between the negative electrode and the positive electrode precursor. Laminated with a separator in between. The negative electrode terminal and the positive electrode terminal were connected to the negative electrode and the positive electrode precursor by ultrasonic welding, respectively, to form an electrode laminate. This electrode laminate was vacuum dried at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 50 Pa under the conditions of a drying time of 60 hr. The dried electrode laminate is housed in an exterior body made of aluminum laminate packaging material under a dry environment with a dew point of −45 ° C., and the electrode terminal portion and the bottom exterior body are placed at a temperature of 180 ° C. and a sealing time. Heat sealing was performed under the conditions of 20 sec and a sealing pressure of 1.0 MPa.

[蓄電素子の注液、含浸、封止]
アルミラミネート包材の中に収納された電極積層体に、温度25℃、露点−40℃以下のドライエアー環境下にて、上記非水系電解液約80gを大気圧下で注入して、プレドープ処理前の非水系ハイブリッドキャパシタを形成した。続いて、減圧チャンバーの中に上記非水系ハイブリッドキャパシタを入れ、常圧から−87kPaまで減圧した後、大気圧に戻し、5分間静置した。常圧から−87kPaまで減圧した後、大気圧に戻す操作を4回繰り返したのち、蓄電素子を15分間静置した。常圧から−91kPaまで減圧した後、大気圧に戻した。同様に減圧し、大気圧に戻す操作を合計7回繰り返した。(常圧から、それぞれ−95、−96、−97、−81、−97、−97、及び−97kPaまで減圧した)。以上の手順により、非水系電解液を電極積層体に含浸させた。
[Liquid injection, impregnation, sealing of power storage elements]
Approximately 80 g of the non-aqueous electrolyte solution is injected under atmospheric pressure into the electrode laminate housed in the aluminum laminate packaging material in a dry air environment with a temperature of 25 ° C and a dew point of -40 ° C or less, and pre-doped treatment is performed. The previous non-aqueous hybrid capacitor was formed. Subsequently, the non-aqueous hybrid capacitor was placed in the decompression chamber, the pressure was reduced from normal pressure to −87 kPa, the pressure was returned to atmospheric pressure, and the mixture was allowed to stand for 5 minutes. After reducing the pressure from normal pressure to −87 kPa, the operation of returning to atmospheric pressure was repeated four times, and then the power storage element was allowed to stand for 15 minutes. After reducing the pressure from normal pressure to -91 kPa, the pressure was returned to atmospheric pressure. Similarly, the operation of reducing the pressure and returning to the atmospheric pressure was repeated 7 times in total. (The pressure was reduced from normal pressure to -95, -96, -97, -81, -97, -97, and -97 kPa, respectively). By the above procedure, the electrode laminate was impregnated with the non-aqueous electrolyte solution.

非水系電解液を含浸させた電極積層体が収納された外装体を減圧シール機に入れ、−95kPaに減圧した状態で、180℃で10秒間、0.1MPaの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止し、非水系ハイブリッドキャパシタを得た。 The exterior body containing the electrode laminate impregnated with the non-aqueous electrolyte solution is placed in a decompression sealing machine, and the pressure is reduced to -95 kPa, and the aluminum laminate is sealed at 180 ° C. for 10 seconds at a pressure of 0.1 MPa. The packaging material was sealed to obtain a non-aqueous hybrid capacitor.

[プレドープ]
得られた非水系ハイブリッドキャパシタに対して、東洋システム社製の充放電装置(TOSCAT−3100U)を用いて、25℃環境下、電流値0.5Aで電圧4.5Vに到達するまで定電流充電を行った後、続けて4.5V定電圧充電を2時間継続する手法により初期充電を行い、負極にプレドープを行った。
[Pre-dope]
The obtained non-aqueous hybrid capacitor is constantly charged using a charging / discharging device (TOSCAT-3100U) manufactured by Toyo Systems Co., Ltd. in a 25 ° C environment at a current value of 0.5 A until a voltage of 4.5 V is reached. After that, the initial charge was continuously performed by a method of continuing 4.5 V constant voltage charging for 2 hours, and the negative electrode was pre-doped.

[エージング]
プレドープ後の非水系ハイブリッドキャパシタを25℃環境下、0.5Aで電圧3.0Vに到達するまで定電流放電を行った後、3.0V定電流放電を1時間行うことにより電圧を3.0Vに調整した。続いて、非水系ハイブリッドキャパシタを60℃の恒温槽に12時間保管した。
[aging]
After pre-doping the non-aqueous hybrid capacitor in a 25 ° C environment, constant current discharge is performed at 0.5 A until the voltage reaches 3.0 V, and then 3.0 V constant current discharge is performed for 1 hour to increase the voltage to 3.0 V. Adjusted to. Subsequently, the non-aqueous hybrid capacitor was stored in a constant temperature bath at 60 ° C. for 12 hours.

[ガス抜き]
温度25℃、露点−40℃のドライエアー環境下で、エージング後の非水系ハイブリッドキャパシタのアルミラミネート包材の一部を開封した。続いて、減圧チャンバーの中に上記非水系ハイブリッドキャパシタを入れ、KNF社製のダイヤフラムポンプ(N816.3KT.45.18)を用いて大気圧から−80kPaまで3分間かけて減圧した後、3分間かけて大気圧に戻す操作を合計3回繰り返した。減圧シール機に非水系ハイブリッドキャパシタを入れ、−90kPaに減圧した後、200℃で10秒間、0.1MPaの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止した。
[gas releasing]
A part of the aluminum laminate packaging material of the non-aqueous hybrid capacitor after aging was opened in a dry air environment at a temperature of 25 ° C. and a dew point of −40 ° C. Subsequently, the non-aqueous hybrid capacitor was placed in the decompression chamber, and the pressure was reduced from atmospheric pressure to -80 kPa for 3 minutes using a diaphragm pump (N816.3KT.45.18) manufactured by KNF. The operation of returning to atmospheric pressure was repeated three times in total. A non-aqueous hybrid capacitor was placed in a vacuum sealing machine, the pressure was reduced to −90 kPa, and then the aluminum laminate packaging material was sealed by sealing at 200 ° C. for 10 seconds at a pressure of 0.1 MPa.

以上の手順により、非水系ハイブリッドキャパシタを完成させた。 Through the above procedure, a non-aqueous hybrid capacitor was completed.

<非水系ハイブリッドキャパシタの評価>
[静電容量、Ra・Fの測定]
得られた非水系ハイブリッドキャパシタについて、25℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置(5V,360A)を用いて、上述した方法により、静電容量Fと25℃における内部抵抗Raを算出し、Ra・Fとエネルギー密度E/Vとを得た。得られた結果を表1に示す。
<Evaluation of non-aqueous hybrid capacitors>
[Measurement of capacitance and Ra / F]
With respect to the obtained non-aqueous hybrid capacitor, the capacitance F and 25 were obtained by the above-mentioned method using a charging / discharging device (5V, 360A) manufactured by Fujitsu Telecom Networks Limited in a constant temperature bath set at 25 ° C. The internal resistance Ra at ° C. was calculated, and Ra · F and energy density E / V were obtained. The results obtained are shown in Table 1.

《実施例2〜21及び24〜27、参考例22及び23、並びに比較例1〜8》
正極前駆体の正極活物質、アルカリ金属化合物の種類、配合比及びその平均粒子径、組成、予備混合の有無を、それぞれ表1に示すとおりとした他は実施例1と同様にして実施例2〜21及び24〜27、参考例22及び23、並びに比較例1〜8の正極前駆体及び非水系ハイブリッドキャパシタをそれぞれ作製し、各種の評価を行った。得られた評価結果を表1に示す。
<< Examples 2 to 21 and 24 to 27, Reference Examples 22 and 23, and Comparative Examples 1 to 8 >>
Example 2 is the same as in Example 1 except that the positive electrode active material of the positive electrode precursor, the type of alkali metal compound, the compounding ratio and the average particle size thereof, the composition, and the presence or absence of premixing are as shown in Table 1, respectively. ~ 21 and 24 to 27, Reference Examples 22 and 23, and positive electrode precursors and non-aqueous hybrid capacitors of Comparative Examples 1 to 8, respectively, were prepared and evaluated in various ways. The obtained evaluation results are shown in Table 1.

《比較例9》
<正極前駆体(組成i)の製造>
活性炭2を87.5質量部、ケッチェンブラックを3.0質量部、PVP(ポリビニルピロリドン)を1.5質量部、及びPVdF(ポリフッ化ビニリデン)を8.0質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を混合し、その混合物をPRIMIX社製の薄膜旋回型高速ミキサーフィルミックスを用いて、周速17m/sの条件で分散して塗工液を得た。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて厚み15μmのアルミニウム箔の片面又は両面に塗工速度1m/sの条件で塗工し、乾燥温度100℃で乾燥して正極前駆体(組成i)を得た。得られた正極前駆体を、ロールプレス機を用いて圧力4kN/cm、プレス部の表面温度25℃の条件でプレスした。得られた正極前駆体(組成i)について、実施例1と同様にして評価を行った。その結果を表1に示す。
<< Comparative Example 9 >>
<Manufacturing of positive electrode precursor (composition i)>
Activated carbon 2 is 87.5 parts by mass, Ketchen Black is 3.0 parts by mass, PVP (polyvinylpyrrolidone) is 1.5 parts by mass, PVdF (polyvinylidene fluoride) is 8.0 parts by mass, and NMP (N-). Methylpyrrolidone) was mixed, and the mixture was dispersed under the condition of a peripheral speed of 17 m / s using a thin film swirl type high-speed mixer fill mix manufactured by PRIMIX to obtain a coating liquid. The above coating liquid is applied to one or both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm using a die coater manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. at a coating speed of 1 m / s, dried at a drying temperature of 100 ° C., and a positive electrode precursor (positive electrode precursor). Composition i) was obtained. The obtained positive electrode precursor was pressed using a roll press machine under the conditions of a pressure of 4 kN / cm and a surface temperature of the pressed portion of 25 ° C. The obtained positive electrode precursor (composition i) was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<非水系ハイブリッドキャパシタの製造、評価>
得られた正極前駆体(組成i)と負極活物質単位質量当たり211mAh/gに相当する金属リチウム箔を負極1の負極活物質層表面に貼り付けた負極を用いた他は実施例1と同様にして非水系ハイブリッドキャパシタの組立及び注液、含浸、封止を実施した。
<Manufacturing and evaluation of non-aqueous hybrid capacitors>
Same as in Example 1 except that the obtained positive electrode precursor (composition i) and a negative electrode in which a metallic lithium foil corresponding to 211 mAh / g per unit mass of the negative electrode active material is attached to the surface of the negative electrode active material layer of the negative electrode 1 are used. Then, the non-aqueous hybrid capacitor was assembled, injected, impregnated, and sealed.

次いで、プレドープとして、上記で得た非水系ハイブリッドキャパシタを環境温度45℃の恒温槽の中で72時間保管し、金属リチウムをイオン化させて負極1にドープした。得られた非水系ハイブリッドキャパシタについて、実施例1と同様にしてエージング、ガス抜きを実施して非水系ハイブリッドキャパシタを製造し、評価を行った。その結果を表1に示す。
《比較例10》
正極活物質を活性炭1とした他は比較例9と同様にして比較例10の正極前駆体及び非水系ハイブリッドキャパシタを作製し、各種の評価を行った。その結果を表1に示す。
Next, as a pre-dope, the non-aqueous hybrid capacitor obtained above was stored in a constant temperature bath at an environmental temperature of 45 ° C. for 72 hours, and metallic lithium was ionized to dope the negative electrode 1. The obtained non-aqueous hybrid capacitor was aged and degassed in the same manner as in Example 1 to produce a non-aqueous hybrid capacitor, which was evaluated. The results are shown in Table 1.
<< Comparative Example 10 >>
The positive electrode precursor and the non-aqueous hybrid capacitor of Comparative Example 10 were prepared in the same manner as in Comparative Example 9 except that the positive electrode active material was activated carbon 1, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 1.

Figure 0006786334
Figure 0006786334

上記で説明したとおり、正極前駆体に含まれるアルカリ金属化合物が分解し、充放電に関与できるアルカリ金属イオンが負極にプレドープされること、または電解液中に放出されることで、非水系ハイブリッドキャパシタの充放電が進行するようになる。 As described above, the alkali metal compound contained in the positive electrode precursor is decomposed, and the alkali metal ion that can participate in charging and discharging is pre-doped into the negative electrode or released into the electrolytic solution, thereby causing a non-aqueous hybrid capacitor. Charging and discharging will proceed.

実施例1〜21及び24〜27、参考例22及び23、並びに比較例1〜10の対比から分かるように、正極前駆体のアルカリ金属化合物の重量比X[質量%]が5≦X≦50であり、正極前駆体表面のSEM−EDXにより得られる酸素マッピングに対する炭素マッピングの面積重複率A[%]が、30≦A≦90であれば、正極前駆体を非水系ハイブリッドキャパシタに組み込んだときにRa・Fが小さく(内部抵抗が低い、すなわち入出力特性が高い)、かつエネルギー密度E/Vが高い特性を持つ非水系ハイブリッドキャパシタが得られることが分かる。
As can be seen from the comparison of Examples 1 to 21 and 24 to 27, Reference Examples 22 and 23, and Comparative Examples 1 to 10, the weight ratio X [mass%] of the alkali metal compound of the positive electrode precursor is 5 ≦ X ≦ 50. If the area overlap ratio A 1 [%] of the carbon mapping with respect to the oxygen mapping obtained by SEM-EDX on the surface of the positive electrode precursor is 30 ≦ A 1 ≦ 90, the positive electrode precursor is incorporated into the non-aqueous hybrid capacitor. At that time, it can be seen that a non-aqueous hybrid capacitor having characteristics of low Ra / F (low internal resistance, that is, high input / output characteristics) and high energy density E / V can be obtained.

理論に限定されないが、これらは、Xが5以上であれば、正極前駆体を非水系ハイブリッドキャパシタに組み込んだ時に充放電に関与できるアルカリ金属イオンが十分に確保されるために静電容量Fが高く、高いエネルギー密度を示す非水系ハイブリッドキャパシタが得られると考えられる。また、アルカリ金属化合物が酸化分解した後に残る適度な空孔が正極中に形成されることで、高い入出力特性を示す非水系ハイブリッドキャパシタが得られると考えられる。Xが50以下であれば、正極前駆体中の電子伝導性が高まるためにアルカリ金属化合物の分解が促進されることでプレドープが十分に進行すると共に、正極中の正極活物質比率を十分に確保できるため、高エネルギー密度な非水系ハイブリッドキャパシタが得られると考えられる。 Although not limited to the theory, when X is 5 or more, the capacitance F is increased because sufficient alkali metal ions that can participate in charging / discharging are secured when the positive electrode precursor is incorporated into the non-aqueous hybrid capacitor. It is considered that a non-aqueous hybrid capacitor showing high energy density and high energy density can be obtained. Further, it is considered that a non-aqueous hybrid capacitor exhibiting high input / output characteristics can be obtained by forming appropriate pores remaining in the positive electrode after the alkali metal compound is oxidatively decomposed. When X is 50 or less, the electron conductivity in the positive electrode precursor is enhanced, so that the decomposition of the alkali metal compound is promoted, so that predoping proceeds sufficiently and the ratio of the positive electrode active material in the positive electrode is sufficiently secured. Therefore, it is considered that a non-aqueous hybrid capacitor with high energy density can be obtained.

が30以上であれば、アルカリ金属化合物と正極活物質及び/又は導電性フィラー等の導電部材との電子伝導性が確保されるためにプレドープが促進されると共に、正極に多孔性が付与されることで高入出力な非水系ハイブリッドキャパシタが得られると考えられる。Aが90以下であれば電解液中のアルカリ金属イオンの拡散が促進されるためにプレドープが促進されると推測される。 When A 1 is 30 or more, pre-doping is promoted in order to secure electron conductivity between the alkali metal compound and the conductive member such as the positive electrode active material and / or the conductive filler, and the positive electrode is imparted with porosity. It is considered that a non-aqueous hybrid capacitor with high input / output can be obtained. If A 1 is 90 or less, it is presumed that pre-doping is promoted because the diffusion of alkali metal ions in the electrolytic solution is promoted.

本発明の正極前駆体は、例えば、自動車のハイブリット駆動システムの分野、瞬間電力ピークのアシスト用途等における非水系ハイブリッドキャパシタの正極前駆体として好適に利用できる。本発明の非水系ハイブリッドキャパシタは、リチウムイオンキャパシタとして適用したときに、本発明の効果が最大限に発揮されるため好ましい。 The positive electrode precursor of the present invention can be suitably used as a positive electrode precursor of a non-aqueous hybrid capacitor in, for example, in the field of hybrid drive systems for automobiles, assist applications for instantaneous power peaks, and the like. The non-aqueous hybrid capacitor of the present invention is preferable because the effect of the present invention is maximized when applied as a lithium ion capacitor.

Claims (9)

正極活物質以外のアルカリ金属化合物と、正極集電体と、前記正極集電体の片面又は両面に正極活物質層とを有し、前記正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質を含有する、正極前駆体であって、
前記アルカリ金属化合物は、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムからなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記正極集電体を除く前記正極前駆体の質量を基準として、前記アルカリ金属化合物の重量比をX質量%とするとき、5≦X≦50であり、
前記正極前駆体表面のSEM−EDXにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対する炭素マッピングの面積重複率をA%とするとき、30≦A≦90である、非水系ハイブリッドキャパシタ用の正極前駆体。
It has an alkali metal compound other than the positive electrode active material, a positive electrode current collector, and a positive electrode active material layer on one side or both sides of the positive electrode current collector, and the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material containing a carbon material. Containing, positive electrode precursor,
The alkali metal compound is at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate.
When the weight ratio of the alkali metal compound is X mass% based on the mass of the positive electrode precursor excluding the positive electrode current collector, 5 ≦ X ≦ 50.
In the element mapping obtained by SEM-EDX on the surface of the positive electrode precursor, when the area overlap ratio of the carbon mapping with respect to the oxygen mapping binarized based on the average value of the brightness is A 1 %, 30 ≤ A 1 ≤ 90, positive electrode precursor for non-aqueous hybrid capacitors .
前記正極前駆体表面のSEM−EDXにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率をA%とするとき、1≦A≦50である、請求項1に記載の非水系ハイブリッドキャパシタ用の正極前駆体。 In the element mapping obtained by SEM-EDX on the surface of the positive electrode precursor, when the area overlap ratio of fluorine mapping with respect to oxygen mapping binarized based on the average value of brightness is A 2 %, 1 ≦ A 2The positive electrode precursor for a non-aqueous hybrid capacitor according to claim 1, which is 50. BIB加工した前記正極前駆体断面のSEM−EDXにより得られる酸素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングの面積をA%とするとき、5≦A≦60であり、かつ0.5≦A/X≦2.0である、請求項1又は2に記載の非水系ハイブリッドキャパシタ用の正極前駆体。 In the oxygen mapping obtained by SEM-EDX of the BIB-processed positive electrode precursor cross section, when the area of the oxygen mapping binarized based on the average value of brightness is A 3 %, 5 ≤ A 3 ≤ 60. The positive electrode precursor for a non-aqueous hybrid capacitor according to claim 1 or 2, which is present and has 0.5 ≦ A 3 / X ≦ 2.0. 前記正極活物質の前記炭素材料は、活性炭である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の非水系ハイブリッドキャパシタ用の正極前駆体。The positive electrode precursor for a non-aqueous hybrid capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon material of the positive electrode active material is activated carbon. 前記活性炭は、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VThe activated carbon has a mesopore amount derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the BJH method. 1 (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V(Cc / g), V is the amount of micropores derived from pores with a diameter of less than 20 Å calculated by the MP method. 2 (cc/g)とするとき、0.3<VWhen (cc / g), 0.3 <V 1 ≦0.8、及び0.5≦V≤0.8 and 0.5≤V 2 ≦1.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が1,500mSatisfying ≤1.0 and measuring the specific surface area by the BET method is 1,500 m. 2 /g以上3,000m/ G or more 3,000m 2 /g以下である、請求項4に記載の非水系ハイブリッドキャパシタ用の正極前駆体。The positive electrode precursor for a non-aqueous hybrid capacitor according to claim 4, which is / g or less. 前記活性炭は、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The activated carbon is derived from pores having a diameter of 20 Å or more and 500 Å or less calculated by the BJH method.
メソ孔量VMeso hole amount V 1 (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V(Cc / g), V is the amount of micropores derived from pores with a diameter of less than 20 Å calculated by the MP method. 2 (cc/g)とするとき、0.8<VWhen (cc / g), 0.8 <V 1 ≦2.5、及び0.8<V≤2.5 and 0.8 <V 2 ≦3.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が2,300mSatisfying ≤3.0 and measuring the specific surface area by the BET method is 2,300 m. 2 /g以上4,000m/ G or more 4,000m 2 /g以下である、請求項4に記載の非水系ハイブリッドキャパシタ用の正極前駆体。The positive electrode precursor for a non-aqueous hybrid capacitor according to claim 4, which is / g or less.
前記活性炭の平均粒子径が2〜20μmである、請求項4〜6のいずれか一項に記載の非水系ハイブリッドキャパシタ用の正極前駆体。The positive electrode precursor for a non-aqueous hybrid capacitor according to any one of claims 4 to 6, wherein the activated carbon has an average particle size of 2 to 20 μm. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の正極前駆体及び負極が、セパレータを介して積層された構造を有する、非水系ハイブリッドキャパシタ用の電極積層体であって、前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体の片面又は両面に負極活物質層とを有し、前記負極活物質層は、アルカリ金属イオンを吸蔵及び放出できる負極活物質を含有し、前記負極活物質は、人造黒鉛又は天然黒鉛と、炭素質材料前駆体を熱処理して得られる炭素質材料との複合炭素材料を含有する、非水系ハイブリッドキャパシタ用の電極積層体。The positive electrode precursor and the negative electrode according to any one of claims 1 to 7 are an electrode laminate for a non-aqueous hybrid capacitor having a structure in which the positive electrode precursor and the negative electrode are laminated via a separator, and the negative electrode is a negative electrode collection. The negative electrode active material has a negative electrode active material layer on one side or both sides of the negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material capable of storing and releasing alkali metal ions. , An electrode laminate for a non-aqueous hybrid capacitor, which contains a composite carbon material of artificial graphite or natural graphite and a carbonaceous material obtained by heat-treating a carbonaceous material precursor. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の正極前駆体及び負極が、セパレータを介して積層及び捲回された構造を有する、非水系ハイブリッドキャパシタ用の電極捲回体であって、前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体の片面又は両面に負極活物質層とを有し、前記負極活物質層は、アルカリ金属イオンを吸蔵及び放出できる負極活物質を含有し、前記負極活物質は、人造黒鉛又は天然黒鉛と、炭素質材料前駆体を熱処理して得られる炭素質材料との複合炭素材料を含有する、非水系ハイブリッドキャパシタ用の電極捲回体。The electrode wound body for a non-aqueous hybrid capacitor having a structure in which the positive electrode precursor and the negative electrode according to any one of claims 1 to 7 are laminated and wound via a separator, and the negative electrode Has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer on one side or both sides of the negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material capable of storing and releasing alkali metal ions. The negative electrode active material is an electrode wound body for a non-aqueous hybrid capacitor containing a composite carbon material of artificial graphite or natural graphite and a carbonaceous material obtained by heat-treating a carbonaceous material precursor.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4597727B2 (en) * 2005-03-18 2010-12-15 本田技研工業株式会社 Electric double layer capacitor
JP2007266064A (en) * 2006-03-27 2007-10-11 Honda Motor Co Ltd Electric double layer capacitor
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