JP6911545B2 - Negative electrode and non-aqueous electrolyte power storage element - Google Patents

Negative electrode and non-aqueous electrolyte power storage element Download PDF

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Description

本発明は、負極及び非水電解質蓄電素子に関する。 The present invention relates to a negative electrode and a non-aqueous electrolyte power storage device.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density. The non-aqueous electrolyte secondary battery generally has a pair of electrodes electrically separated by a separator and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between the two electrodes. It is configured to charge and discharge. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used as non-aqueous electrolyte storage elements other than non-aqueous electrolyte secondary batteries.

非水電解質蓄電素子の負極に含まれる活物質には、黒鉛等の炭素材料、金属酸化物等が用いられている。蓄電素子の大容量化等のために各種活物質の開発が進められており、非特許文献1においては、GeOを負極に用いたことが記載されている。 A carbon material such as graphite, a metal oxide, or the like is used as the active material contained in the negative electrode of the non-aqueous electrolyte power storage element. Development of various active materials is being promoted in order to increase the capacity of the power storage element, and Non-Patent Document 1 describes that GeO 2 is used as the negative electrode.

Youngsik Kim,Haesuk Hwang,Katherine Lawler,Steve W.Martin,Jaephil Cho,“Electrochimica Acta”,2008年,Volume 53,p5058−5064Youngsik Kim, Haesuk Hwang, Katherine Lawler, Steve W. Martin, Jaefil Cho, "Electrochimica Acta", 2008, Volume 53, p5058-5064

非水電解質蓄電素子には、放電容量が大きいことに加え、その維持率が高いことが求められる。しかし、上記GeOを負極に用いた非水電解質蓄電素子は、ある程度の放電容量を有するものの、容量維持率が高いものではない。 The non-aqueous electrolyte power storage element is required to have a large discharge capacity and a high maintenance rate. However, although the non-aqueous electrolyte power storage element using the above GeO 2 as the negative electrode has a certain discharge capacity, the capacity retention rate is not high.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、非水電解質蓄電素子に用いた場合、この非水電解質蓄電素子が十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備えることができる負極、及びこの負極を有する非水電解質蓄電素子を提供することである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is that when used in a non-aqueous electrolyte storage element, the non-aqueous electrolyte storage element has a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate. It is an object of the present invention to provide a negative electrode capable of combining the above, and a non-aqueous electrolyte power storage element having the negative electrode.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、ゲルマニウムと、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はこれらの組み合わせとを含む複合酸化物を主成分とする負極合材を備え、上記複合酸化物におけるゲルマニウムに対する酸素の原子数比(O/Ge)が、2.1以上3.2以下である非水電解質蓄電素子用の負極である。 One aspect of the present invention made to solve the above problems includes a negative electrode mixture containing germanium and a composite oxide containing an alkali metal, an alkaline earth metal or a combination thereof as a main component, and the above-mentioned composite oxidation. It is a negative electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element in which the atomic number ratio (O / Ge) of oxygen to germanium in an object is 2.1 or more and 3.2 or less.

本発明の他の一態様は、当該負極を有する非水電解質蓄電素子である。 Another aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte power storage device having the negative electrode.

本発明によれば、非水電解質蓄電素子に用いた場合、この非水電解質蓄電素子が十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備えることができる負極、及びこの負極を有する非水電解質蓄電素子を提供することができる。 According to the present invention, when used in a non-aqueous electrolyte storage element, the non-aqueous electrolyte storage element has a negative electrode capable of having a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate, and a non-aqueous electrolyte storage element having the negative electrode. The element can be provided.

図1は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を示す外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view showing a non-aqueous electrolyte power storage element according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a power storage device configured by assembling a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements according to an embodiment of the present invention. 図3は、実施例1〜3及び比較例1〜3の酸化物のX線回折図である。FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern of the oxides of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. 図4は、実施例1の非水電解質蓄電素子の放電曲線である。FIG. 4 is a discharge curve of the non-aqueous electrolyte power storage element of Example 1. 図5は、実施例2の非水電解質蓄電素子の放電曲線である。FIG. 5 is a discharge curve of the non-aqueous electrolyte power storage element of Example 2.

本発明の一実施形態に係る負極は、ゲルマニウムと、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はこれらの組み合わせとを含む複合酸化物を主成分とする負極合材を備え、上記複合酸化物におけるゲルマニウムに対する酸素の原子数比(O/Ge)が、2.1以上3.2以下である非水電解質蓄電素子用の負極である。 The negative electrode according to the embodiment of the present invention includes a negative electrode mixture containing germanium and a composite oxide containing an alkali metal, an alkaline earth metal or a combination thereof as a main component, and oxygen for germanium in the composite oxide. It is a negative electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element having an atomic number ratio (O / Ge) of 2.1 or more and 3.2 or less.

当該負極を非水電解質蓄電素子に用いた場合、この非水電解質蓄電素子が十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備えることができる。この理由は定かでは無いが、以下の理由が推測される。当該負極においては、負極合材の主成分である複合酸化物中のゲルマニウムに対する酸素の原子数比(O/Ge)が、2.1以上である。すなわち、GeO(O/Ge=2)等と比べて、充放電時に酸化還元しない酸素原子の含有割合が高い。このため、劣化の原因となる充放電時のゲルマニウムの酸化還元に伴うストレスが緩和され、容量維持率が高まっていると推測される。一方、上記複合酸化物中のゲルマニウムに対する酸素の原子数比(O/Ge)は、3.2以下であり、酸化還元が生じるゲルマニウムが十分な量存在し、リチウム等の拡散可能な経路が十分存在することで、十分な放電容量を有することができると推測される。 When the negative electrode is used for a non-aqueous electrolyte storage element, the non-aqueous electrolyte storage element can have a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate. The reason for this is not clear, but the following reasons can be inferred. In the negative electrode, the atomic number ratio (O / Ge) of oxygen to germanium in the composite oxide which is the main component of the negative electrode mixture is 2.1 or more. That is, the content ratio of oxygen atoms that are not redox during charging / discharging is higher than that of GeO 2 (O / Ge = 2) and the like. Therefore, it is presumed that the stress associated with the redox of germanium during charging and discharging, which causes deterioration, is alleviated and the capacity retention rate is increased. On the other hand, the atomic number ratio (O / Ge) of oxygen to germanium in the composite oxide is 3.2 or less, a sufficient amount of germanium that causes redox is present, and a diffusible pathway such as lithium is sufficient. It is presumed that the presence can have a sufficient discharge capacity.

ここで、負極合材の「主成分」とは、負極合材の中で含有割合の高い主要な成分をいう。例えば、負極合材の「主成分」は、含有割合が10質量%以上の成分であってよく、30質量%以上の成分であってよく、50質量%以上の成分であってよい。あるいは、負極合材の「主成分」は、負極合材の各成分の中で最も質量基準の含有割合が高い成分であってよい。 Here, the "main component" of the negative electrode mixture means a main component having a high content ratio in the negative electrode mixture. For example, the "main component" of the negative electrode mixture may be a component having a content of 10% by mass or more, a component of 30% by mass or more, or a component having a content of 50% by mass or more. Alternatively, the "main component" of the negative electrode mixture may be the component having the highest mass-based content ratio among the components of the negative electrode mixture.

なお、本明細書において、上記複合酸化物は負極活物質として作用するものであり、負極活物質(複合酸化物)に対してリチウムイオン等が吸蔵される還元反応を「充電」、リチウムイオン等が放出される酸化反応を「放電」という。 In the present specification, the composite oxide acts as a negative electrode active material, and "charges" the reduction reaction in which lithium ions or the like are occluded with respect to the negative electrode active material (composite oxide), lithium ions or the like. The oxidation reaction in which is released is called "discharge".

当該負極においては、0.0V(vs.Li/Li)まで充電した後の放電過程において、0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の範囲で放電される電気量Q(0.0−2.0V)に対する0.0〜1.2V(vs.Li/Li)の範囲で放電される電気量Q(0.0−1.2V)の比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))が、80%以上であることが好ましい。 The In the negative electrode, 0.0 V in the discharge process after charging until (vs.Li/Li +), 0.0~2.0V electric quantity is discharged at a range of (vs.Li/Li +) Q ( the ratio of the quantity of electricity Q (0.0-1.2V) to be discharged in the range of 0.0~1.2V (vs.Li/Li +) for 0.0-2.0V) (Q (0.0 -1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) is preferably 80% or more.

発明者らの知見によれば、約1.2V(vs.Li/Li)よりも高い電位での放電はコンバージョン反応が主体となり、この反応が容量維持率を低下させる要因となっていると推測される。これに対し、上記比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))が高いことは、1.2V(vs.Li/Li)以下の電位での反応が主体となっていることを示す。そのため、上記比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))が80%以上である場合、より容量維持率を高めることができる。 According to the findings of the inventors , the discharge at a potential higher than about 1.2 V (vs. Li / Li +) is mainly a conversion reaction, and this reaction is a factor that lowers the capacity retention rate. Guessed. On the other hand, the high ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) means that the potential is 1.2V (vs. Li / Li +) or less. It shows that the reaction is the main component. Therefore, when the above ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) is 80% or more, the capacity retention rate can be further increased.

当該負極の複合酸化物におけるゲルマニウムに対する遷移金属の原子数比が1未満であることが好ましい。このように遷移金属の含有割合が低く、相対的にゲルマニウムの含有割合が高い場合、より放電容量等が良好になる。また、例えば銅、コバルト、鉄、亜鉛等の遷移金属が含有されている場合、これらの遷移金属に由来するコンバージョン反応が高電位において進行する傾向がある。そのため、遷移金属の含有割合を低くすることで、容量維持率を下げる要因となるコンバージョン反応が生じ難い組成となり、容量維持率をより高めることができる。なお、「遷移金属」とは第3〜12族元素をいう。 The ratio of the number of atoms of the transition metal to germanium in the composite oxide of the negative electrode is preferably less than 1. When the content ratio of the transition metal is low and the content ratio of germanium is relatively high as described above, the discharge capacity and the like become better. Further, when transition metals such as copper, cobalt, iron and zinc are contained, the conversion reaction derived from these transition metals tends to proceed at a high potential. Therefore, by lowering the content ratio of the transition metal, the composition is less likely to cause a conversion reaction that causes a decrease in the capacity retention rate, and the capacity retention rate can be further increased. The "transition metal" refers to a group 3 to 12 element.

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、当該負極を有する非水電解質蓄電素子である。当該非水電解質蓄電素子は、十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備える。 The non-aqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention is a non-aqueous electrolyte storage element having the negative electrode. The non-aqueous electrolyte power storage element has a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate.

以下、本発明の一実施形態に係る負極、及び非水電解質蓄電素子について、順に詳説する。 Hereinafter, the negative electrode and the non-aqueous electrolyte power storage device according to the embodiment of the present invention will be described in detail in order.

<負極>
本発明の一実施形態に係る負極は、非水電解質蓄電素子用の負極である。当該負極は、負極基材、及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極合材層を備える。
<Negative electrode>
The negative electrode according to the embodiment of the present invention is a negative electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element. The negative electrode includes a negative electrode base material and a negative electrode mixture layer arranged directly on the negative electrode base material or via an intermediate layer.

上記負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。また、負極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。 The negative electrode base material has conductivity. As the material of the negative electrode base material, metals such as copper, nickel, stainless steel and nickel-plated steel or alloys thereof are used, and copper or a copper alloy is preferable. Further, as a form of forming the negative electrode base material, a foil, a vapor-deposited film and the like can be mentioned, and the foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, copper foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

上記中間層は、負極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで負極基材と負極合材層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダ及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。なお、「導電性」を有するとは、JIS−H−0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が10Ω・cm超であることを意味する。 The intermediate layer is a coating layer on the surface of the negative electrode base material, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the negative electrode base material and the negative electrode mixture layer. The composition of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed by, for example, a composition containing a resin binder and conductive particles. Incidentally, to have a "conductive" means that the volume resistivity is measured according to JIS-H-0505 (1975 years) is not more than 10 7 Ω · cm, and "non-conductive" means that the volume resistivity is 10 7 Ω · cm greater.

上記負極合材層は、ゲルマニウムと、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はこれらの組み合わせ(以下、「アルカリ金属、アルカリ土類金属又はこれらの組み合わせ」を「特定金属元素」ともいう。)と含む複合酸化物を主成分とするいわゆる負極合材から形成される層である。上記複合酸化物は、負極活物質として機能する。上記負極合材は、必要に応じて、他の負極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含むことができる。上記負極合材層は、負極合材のスラリーを塗工することなどによって形成される。 The negative electrode mixture layer is a composite containing germanium and an alkali metal, an alkaline earth metal or a combination thereof (hereinafter, "alkali metal, alkaline earth metal or a combination thereof" is also referred to as a "specific metal element"). It is a layer formed from a so-called negative electrode mixture containing an oxide as a main component. The composite oxide functions as a negative electrode active material. The negative electrode mixture may contain other optional components such as a negative electrode active material, a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, if necessary. The negative electrode mixture layer is formed by applying a slurry of the negative electrode mixture.

上記複合酸化物は、構成元素として、ゲルマニウムと特定金属元素と酸素とを含む。この複合酸化物におけるゲルマニウムに対する酸素の原子数比(O/Ge)の下限は、2.1であり、2.2が好ましく、2.25がより好ましく、2.5がさらに好ましいこともある。この原子数比を上記下限以上とすることで、容量維持率を高めることができる。一方、上記原子数比(O/Ge)の上限は、3.2であり、3が好ましく、2.5がより好ましいこともある。この原子数比を上記上限以下とすることで、放電容量を大きくすることができる。 The composite oxide contains germanium, a specific metal element, and oxygen as constituent elements. The lower limit of the atomic number ratio (O / Ge) of oxygen to germanium in this composite oxide is 2.1, preferably 2.2, more preferably 2.25, and even more preferably 2.5. By setting this atomic number ratio to the above lower limit or higher, the capacity retention rate can be increased. On the other hand, the upper limit of the atomic number ratio (O / Ge) is 3.2, preferably 3 and more preferably 2.5. By setting this atomic number ratio to the above upper limit or less, the discharge capacity can be increased.

上記複合酸化物に含まれる特定金属元素としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム等のアルカリ金属、及びマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等アルカリ土類金属である。これらは、1種のみ含有されていてもよいし、2種以上含有されていてもよい。上記特定金属元素としては、アルカリ金属が好ましく、リチウムがより好ましい。また、上記特定金属元素がアルカリ土類金属である場合、アルカリ土類金属としては、マグネシウムが好ましい。 Specific metal elements contained in the composite oxide include alkali metals such as lithium, sodium, potassium and rubidium, and alkaline earth metals such as magnesium, calcium and strontium. These may be contained in only one kind, or may be contained in two or more kinds. As the specific metal element, an alkali metal is preferable, and lithium is more preferable. When the specific metal element is an alkaline earth metal, magnesium is preferable as the alkaline earth metal.

上記複合酸化物における特定金属元素の含有量としては、特に限定されない。充放電によってリチウム等特定金属元素の組成比率が大きく変動すること、放電末状態では合成時よりも特定金属元素の組成比率が大きくなる可能性があること、合成の際に特定金属元素原料を理論組成比率よりも過剰に加えることが一般的に行われることなどから、上記複合酸化物における特定金属元素の含有量は、負極活物質としての性能等に大きな影響を与えるものでは無い。例えば、上記複合酸化物におけるゲルマニウムに対する特定金属元素(A)の原子数比(A/Ge)の下限としては、0.1であってよく、0.5であってもよい。また、この原子数比(A/Ge)の上限としては、5であってよく、2であってもよい。 The content of the specific metal element in the composite oxide is not particularly limited. The composition ratio of specific metal elements such as lithium fluctuates greatly due to charging and discharging, the composition ratio of specific metal elements may be larger than that at the time of synthesis at the end of discharge, and the theory of the raw material of specific metal elements at the time of synthesis Since it is generally added in excess of the composition ratio, the content of the specific metal element in the composite oxide does not have a great influence on the performance as a negative electrode active material. For example, the lower limit of the atomic number ratio (A / Ge) of the specific metal element (A) to germanium in the composite oxide may be 0.1 or 0.5. Further, the upper limit of the atomic number ratio (A / Ge) may be 5 or 2.

上記複合酸化物は、ゲルマニウム、特定金属元素及び酸素以外の他の元素が、本発明の作用効果に影響を与えない範囲で含有されていてもよい。このような他の任意元素としては、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、等の金属元素(半金属元素を含む)、窒素、フッ素、臭素等の非金属元素が挙げられる。上記複合酸化物の全原子数に占めるこれらの任意元素の原子数比の上限としては、0.5が好ましく、0.2がより好ましく、0.1がさらに好ましく、0.01がよりさらに好ましく、0.001が特に好ましい。この任意元素は、実質的に含有されていなくてもよい。 The composite oxide may contain germanium, a specific metal element, and an element other than oxygen as long as it does not affect the action and effect of the present invention. Such other optional elements include metal elements (including metalloid elements) such as aluminum, silicon, titanium, vanadium, manganese, iron, cobalt, nickel and copper, and non-metal elements such as nitrogen, fluorine and bromine. Can be mentioned. The upper limit of the atomic number ratio of these arbitrary elements to the total number of atoms of the composite oxide is preferably 0.5, more preferably 0.2, further preferably 0.1, and even more preferably 0.01. , 0.001 is particularly preferable. This optional element may not be substantially contained.

上記複合酸化物におけるゲルマニウムに対する遷移金属の原子数比が1未満であることが好ましい。上記複合酸化物におけるゲルマニウムに対する遷移金属の原子数比の上限は、さらに0.5が好ましく、0.1がより好ましく、0.01がさらに好ましい。上記複合酸化物においては、実質的に遷移金属が含有されていないことがより好ましい。このように遷移金属の含有割合が低い場合、より放電容量や容量維持率が良好になる。 The ratio of the number of atoms of the transition metal to germanium in the composite oxide is preferably less than 1. The upper limit of the atomic number ratio of the transition metal to germanium in the composite oxide is more preferably 0.5, more preferably 0.1, and even more preferably 0.01. It is more preferable that the composite oxide contains substantially no transition metal. When the content ratio of the transition metal is low as described above, the discharge capacity and the capacity retention rate become better.

上記複合酸化物は、好適には下記式(1)で表すことができる。
Ge ・・・(1)
式(1)中、Aは、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はこれらの組み合わせである。0<x、0<y、0<z、2.1≦z/y≦3.2である。)
The composite oxide can be preferably represented by the following formula (1).
A x G y Oz ... (1)
In formula (1), A is an alkali metal, an alkaline earth metal, or a combination thereof. 0 <x, 0 <y, 0 <z, 2.1 ≦ z / y ≦ 3.2. )

上記式(1)中のAとしては、アルカリ金属が好ましく、リチウム(Li)がより好ましい。Aは、1種又は2種以上であってよい。 As A in the above formula (1), an alkali metal is preferable, and lithium (Li) is more preferable. A may be one kind or two or more kinds.

上記式(1)中のx及びyに関し、x/yの下限は、0.1であってよく、0.5であってもよい。一方、x/yの上限は、5であってよく、2であってもよい。 Regarding x and y in the above formula (1), the lower limit of x / y may be 0.1 or 0.5. On the other hand, the upper limit of x / y may be 5 or 2.

上記式(1)中のy及びzに関し、z/yの下限は、2.2が好ましく、2.25がより好ましく、2.5がさらに好ましいこともある。一方、z/yの上限は、3が好ましく、2.5がより好ましいこともある。 Regarding y and z in the above formula (1), the lower limit of z / y is preferably 2.2, more preferably 2.25, and even more preferably 2.5. On the other hand, the upper limit of z / y is preferably 3 and more preferably 2.5.

上記複合酸化物としては、LiGe、LiGe12、LiGeO、NaGe、NaGeO、KGe17、KGe、KGeO、MgGeO、MgGe、MgGeO、CaGe、CaGe、CaGeO、SrGe、SrGe、SrGeO、CaMgGe、BaMgGe、SrMgGe等を挙げることができる。これらは、上記式(1)で表される複合酸化物である。 Examples of the composite oxide include Li 2 Ge 4 O 9 , Li 4 Ge 5 O 12 , Li 2 GeO 3 , Na 2 Ge 4 O 9 , Na 2 GeO 3 , K 2 Ge 8 O 17 , and K 2 Ge 4 O. 9, K 2 GeO 3, MgGeO 3, MgGe 4 O 9, Mg 2 GeO 3, CaGe 2 O 5, CaGe 4 O 9, CaGeO 3, SrGe 4 O 9, SrGe 4 O 9, SrGeO 3, CaMgGe 2 O 6 , BaMgGe 2 O 6 , SrMgGe 2 O 6 and the like. These are composite oxides represented by the above formula (1).

上記式(1)で表される複合酸化物以外の上記複合酸化物としては、LiCoGe、KGaGe、KTiGe、CsTiGe、RbTiGe、BaTiGe、RbNbGe、KTaGe、RbTaGe、CaZnGe、SrZnGe、KSnGe、CsSnGe、BaSnGe、CaCuGe12等を挙げることができる。 Examples of the composite oxide other than the composite oxide represented by the above formula (1) include Li 2 CoGe 3 O 8 , KGaGe 3 O 8 , K 2 TiGe 3 O 9 , Cs 2 TiGe 3 O 9 , and Rb 2 TiGe. 3 O 9, BaTiGe 3 O 9 , RbNbGe 3 O 9, KTaGe 3 O 9, RbTaGe 3 O 9, CaZnGe 2 O 6, SrZnGe 2 O 6, K 2 SnGe 3 O 9, Cs 2 SnGe 3 O 9, BaSnGe 3 O 9 , CaCu 3 Ge 4 O 12 and the like can be mentioned.

上記複合酸化物は、結晶質であってもよく、非結晶質であってもよい。上記複合酸化物が結晶質である場合の結晶構造も特に限定されるものではない。上記複合酸化物は、例えばCMC21、Pcca、PBCA等の結晶構造を有するものであってよい。これらの中でも、上記複合酸化物は、CMC21又はPccaの結晶構造を有することが好ましい。但し、充放電の繰り返しによって、結晶構造は維持されない場合がある。従って、充放電を行う前の結晶構造が、上記空間群に帰属するものであることが好ましい。 The composite oxide may be crystalline or amorphous. The crystal structure when the composite oxide is crystalline is not particularly limited. The composite oxide may have a crystal structure such as CMC21, Pcca, PBCA or the like. Among these, the composite oxide preferably has a crystal structure of CMC21 or Pcca. However, the crystal structure may not be maintained due to repeated charging and discharging. Therefore, it is preferable that the crystal structure before charging / discharging belongs to the space group.

複合酸化物のX線回折測定は、X線回折装置(Rigaku社の「MiniFlex II」)を用いた粉末X線回折測定によって、線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとして行う。このとき、回折X線は、厚み30μmのKβフィルターを通り、高速一次元検出器(D/teX Ultra 2)にて検出される。また、サンプリング幅は0.01°、スキャンスピードは5°/min、発散スリット幅は0.625°、受光スリット幅は13mm(OPEN)、散乱スリット幅は8mmとする。得られるX線回折データに基づいて、「RIETAN2000」プログラム(F.Izumi and T.Ikeda,Mater.Sci.Forum,198(2000).)を用いたリートベルト解析により、結晶構造を解析することができる。空間群は、総合粉末X線解析ソフトウェア「PDXL」(Rigaku社製)を用いても同じ結果が得られる。 The X-ray diffraction measurement of the composite oxide is performed by powder X-ray diffraction measurement using an X-ray diffractometer (“MiniFlex II” manufactured by Rigaku Co., Ltd.) with a CuKα ray as the radiation source, a tube voltage of 30 kV, and a tube current of 15 mA. .. At this time, the diffracted X-rays pass through a Kβ filter having a thickness of 30 μm and are detected by a high-speed one-dimensional detector (D / teX Ultra 2). The sampling width is 0.01 °, the scan speed is 5 ° / min, the divergent slit width is 0.625 °, the light receiving slit width is 13 mm (OPEN), and the scattering slit width is 8 mm. Based on the obtained X-ray diffraction data, the crystal structure can be analyzed by Rietveld analysis using the "RIETAN2000" program (F. Izumi and T. Ikeda, Matter. Sci. Forum, 198 (2000).). can. For the space group, the same result can be obtained by using the comprehensive powder X-ray analysis software "PDXL" (manufactured by Rigaku).

上記複合酸化物を得る方法については、限定されない。具体的には、例えばゲルマニウムを含む酸化物(GeO等)と特定金属元素を含む化合物(LiCO等)とを所定比率で混合し、焼成法、メカノケミカル法等によって処理することによって得ることができる。このような処理を経て得られる複合酸化物は、通常、粉末状である。 The method for obtaining the composite oxide is not limited. Specifically, for example, an oxide containing germanium (GeO 2, etc.) and a compound containing a specific metal element (Li 2 CO 3, etc.) are mixed at a predetermined ratio and treated by a firing method, a mechanochemical method, or the like. Obtainable. The composite oxide obtained through such treatment is usually in the form of powder.

上記負極合材層(負極合材)における上記複合酸化物の含有量の下限としては、例えば10質量%であり、30質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、60質量%がさらに好ましく、65質量%がよりさらに好ましい。上記複合酸化物の含有量を上記下限以上とすることで、放電容量をより大きくすることなどができる。一方、この含有量の上限としては、例えば95質量%であってよく、80質量%であってもよい。上記複合酸化物の含有量を上記上限以下とすることで、十分な量の導電剤を含有させることなどができ、十分な導電性等を確保することなどができる。 The lower limit of the content of the composite oxide in the negative electrode mixture layer (negative electrode mixture) is, for example, 10% by mass, preferably 30% by mass, more preferably 50% by mass, still more preferably 60% by mass. 65% by mass is even more preferable. By setting the content of the composite oxide to the above lower limit or more, the discharge capacity can be further increased. On the other hand, the upper limit of this content may be, for example, 95% by mass or 80% by mass. By setting the content of the composite oxide to the above upper limit or less, it is possible to contain a sufficient amount of the conductive agent, and it is possible to secure sufficient conductivity and the like.

上記負極合材層(負極合材)に含有されていてもよい他の負極活物質としては特に限定されず、従来公知の負極活物質を挙げることができる。 The other negative electrode active material that may be contained in the negative electrode mixture layer (negative electrode mixture) is not particularly limited, and conventionally known negative electrode active materials can be mentioned.

上記導電剤は、導電性を有する物質である。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。上記導電剤としては、蓄電素子性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックス等が挙げられ、アセチレンブラックが好ましい。この理由は、以下の通りである。黒鉛やカーボンブラックは、負極活物質としても機能するが、これらの放電容量は上記複合酸化物の放電容量よりも小さい。そのため、放電容量を大きくするためには、これらの導電剤は、可能な限り少なくすることが好ましい。一方、アセチレンブラックは、粒子間が連結したネットワーク構造を形成できるといった性質を有する。これに対し、黒鉛は、通常このようなネットワーク構造を形成する性質を有さない。このため、アセチレンブラックを用いることで、少量であっても良好な導電パスを形成することができる。従って、アセチレンブラックを用いた場合、上記複合酸化物の含有量を十分に増やすことができ、良好な導電性を確保しつつ、放電容量をさらに大きくすることができる。 The conductive agent is a substance having conductivity. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fibrous. The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect the performance of the power storage element. Examples of such a conductive agent include natural or artificial graphite, carbon black such as furnace black, acetylene black, and Ketjen black, metals, conductive ceramics, and the like, and acetylene black is preferable. The reason for this is as follows. Graphite and carbon black also function as negative electrode active materials, but their discharge capacities are smaller than the discharge capacities of the composite oxide. Therefore, in order to increase the discharge capacity, it is preferable to reduce the amount of these conductive agents as much as possible. On the other hand, acetylene black has the property of being able to form a network structure in which particles are connected. Graphite, on the other hand, usually does not have the property of forming such a network structure. Therefore, by using acetylene black, a good conductive path can be formed even in a small amount. Therefore, when acetylene black is used, the content of the composite oxide can be sufficiently increased, and the discharge capacity can be further increased while ensuring good conductivity.

上記負極合材層(負極合材)における上記導電剤の含有量の下限としては、例えば5質量%であり、10質量%が好ましい。上記導電剤の含有量を上記下限以上とすることで、十分な導電性を発揮することができる。一方、この含有量の上限としては、例えば30質量%であり、25質量%が好ましい。上記導電剤の含有量を上記上限以下とすることで、十分な量の複合酸化物を含有させることなどができ、放電容量をより大きくすることなどができる。 The lower limit of the content of the conductive agent in the negative electrode mixture layer (negative electrode mixture) is, for example, 5% by mass, preferably 10% by mass. Sufficient conductivity can be exhibited by setting the content of the conductive agent to be equal to or higher than the above lower limit. On the other hand, the upper limit of this content is, for example, 30% by mass, preferably 25% by mass. By setting the content of the conductive agent to the above upper limit or less, a sufficient amount of the composite oxide can be contained, and the discharge capacity can be further increased.

上記バインダ(結着剤)としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。 Examples of the binder (binding agent) include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide; and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). Elastomers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), and fluororubber; and thermoplastic polymers can be mentioned.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate the functional group by methylation or the like in advance.

上記フィラーとしては、蓄電素子性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス等が挙げられる。 The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect the performance of the power storage element. Examples of the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, and glass.

当該負極においては、0.0V(vs.Li/Li)まで充電した後の放電過程において、以下の関係を満たすことが好ましい。0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の範囲で放電される電気量をQ(0.0−2.0V)とする。このうち、0.0〜1.2V(vs.Li/Li)の範囲で放電される電気量をQ(0.0−1.2V)とする。上記電気量Q(0.0−2.0V)に対する上記電気量Q(0.0−1.2V)、すなわち比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))の下限が、80%であることが好ましく、90%であることがより好ましく、95%であることがさらに好ましい。比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))が上記下限以上であることで、コンバージョン反応が少ない充放電を行うことができ、容量維持率をより高めることができる。この比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))の上限は、100%であってよく、99%であってもよい。なお、上記の電位は、当該負極を負極として用いた蓄電素子の充放電過程における負極電位である。 It is preferable that the negative electrode satisfies the following relationship in the discharge process after charging to 0.0 V (vs. Li / Li +). Let Q (0.0-2.0V) be the amount of electricity discharged in the range of 0.0 to 2.0V (vs. Li / Li + ). Of these, the amount of electricity discharged in the range of 0.0 to 1.2 V (vs. Li / Li + ) is defined as Q (0.0-1.2 V) . The electric energy Q (0.0-1.2V) with respect to the electric energy Q (0.0-2.0V) , that is, the ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.). The lower limit of 0V) ) is preferably 80%, more preferably 90%, and even more preferably 95%. When the ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) is equal to or higher than the above lower limit, charging / discharging with less conversion reaction can be performed, and the capacity retention rate can be improved. Can be enhanced. The upper limit of this ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) may be 100% or 99%. The above potential is the negative electrode potential in the charging / discharging process of the power storage element using the negative electrode as the negative electrode.

<非水電解質蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、正極、負極及び非水電解質を有する。以下、非水電解質蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池について説明する。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体はケースに収納され、このケース内に非水電解質が充填される。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記ケースとしては、非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知の金属ケース、樹脂ケース等を用いることができる。
<Non-aqueous electrolyte power storage element>
The non-aqueous electrolyte power storage device according to the embodiment of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described as an example of the non-aqueous electrolyte power storage element. The positive electrode and the negative electrode usually form electrode bodies that are alternately superposed by stacking or winding through a separator. The electrode body is housed in a case, and the case is filled with a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Further, as the above case, a known metal case, resin case or the like which is usually used as a case of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used.

(正極)
上記正極は、正極基材、及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極合材層を有する。上記中間層は負極の中間層と同様の構成とすることができる。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode mixture layer arranged directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer. The intermediate layer may have the same structure as the intermediate layer of the negative electrode.

上記正極基材は、導電性を有する。基材の材質としては、アルミニウム、銅、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。 The positive electrode base material has conductivity. As the material of the base material, metals such as aluminum, copper, titanium, tantalum, and stainless steel or alloys thereof are used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the viewpoint of balance of potential resistance, high conductivity and cost. Further, as a form of forming the positive electrode base material, a foil, a vapor-deposited film and the like can be mentioned, and the foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, aluminum foil is preferable as the positive electrode base material.

上記正極合材層は、正極活物質を含むいわゆる正極合材から形成される。また、正極合材層を形成する正極合材は、必要に応じて導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上述した負極合材層と同様のものを用いることができる。 The positive electrode mixture layer is formed of a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. Further, the positive electrode mixture forming the positive electrode mixture layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binding agent), a thickener, and a filler, if necessary. As the optional component such as the conductive agent, the binder, the thickener, and the filler, the same one as the above-mentioned negative electrode mixture layer can be used.

正極活物質としては、非水電解質蓄電素子の正極活物質として従来公知のものが用いられる。具体的な正極活物質としては、例えばLiMO(Mは、Mo以外の少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα―NaFeO型結晶構造を有するLiCoO,LiNiO,LiMnO,LiNiαCo(1−α),LiNiαMnβCo(1−α−β)等、スピネル型結晶構造を有するLiMn,LiNiαMn(2−α)等)、LiM’(XO(M’は、Mo以外の少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO,LiMnPO,LiNiPO,LiCoPO,Li(PO,LiMnSiO,LiCoPOF等)が挙げられる。 As the positive electrode active material, conventionally known positive electrode active materials for non-aqueous electrolyte power storage elements are used. As a specific positive electrode active material, for example , a composite oxide represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal other than Mo) ( Li x having a layered α-NaFeO type 2 crystal structure). It has a spinel-type crystal structure such as CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 3 , Li x Ni α Co (1-α) O 2 , Li x Ni α Mn β Co (1-α-β) O 2, etc. Li x Mn 2 O 4, Li x Ni α Mn (2-α) O 4 , etc.), Li w M 'x ( XO y) z (M' represents at least one transition metal other than Mo, X is For example, it represents a polyanion compound (representing P, Si, B, V, etc.)) (LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, etc.).

(負極)
上記負極としては、本発明の一実施形態に係る負極が用いられる。当該負極の詳細は上述した通りである。
(Negative electrode)
As the negative electrode, the negative electrode according to the embodiment of the present invention is used. The details of the negative electrode are as described above.

(セパレータ)
上記セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。
(Separator)
As the material of the separator, for example, a woven fabric, a non-woven fabric, a porous resin film, or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a non-woven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of a non-aqueous electrolyte. As the main component of the separator, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of strength, and polyimide and aramid are preferable from the viewpoint of oxidative decomposition resistance. Moreover, you may combine these resins.

なお、セパレータと電極(通常、正極)との間に、無機層が配設されていても良い。この無機層は、耐熱層等とも呼ばれる多孔質の層である。また、多孔質樹脂フィルムの一方の面に無機層が形成されたセパレータを用いることもできる。上記無機層は、通常、無機粒子及びバインダとで構成され、その他の成分が含有されていてもよい。 An inorganic layer may be arranged between the separator and the electrode (usually the positive electrode). This inorganic layer is a porous layer also called a heat-resistant layer or the like. Further, a separator having an inorganic layer formed on one surface of the porous resin film can also be used. The inorganic layer is usually composed of inorganic particles and a binder, and may contain other components.

(非水電解質)
上記非水電解質としては、非水電解質蓄電素子(二次電池)に通常用いられる公知の電解質が使用できる。上記非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
(Non-aqueous electrolyte)
As the non-aqueous electrolyte, a known electrolyte usually used for a non-aqueous electrolyte power storage element (secondary battery) can be used. The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.

上記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネートなどを挙げることができる。 Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and butylene carbonate (BC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and the like. Chain carbonate and the like can be mentioned.

電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のフッ化炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。 Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt and the like, but lithium salt is preferable. Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO). 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 and other fluorinated hydrocarbon groups Lithium salt having the above can be mentioned.

非水電解質として、常温溶融塩、イオン液体、ポリマー固体電解質などを用いることもできる。 As the non-aqueous electrolyte, a molten salt at room temperature, an ionic liquid, a polymer solid electrolyte, or the like can also be used.

当該非水電解質蓄電素子は、負極として本発明の一実施形態に係る負極を用いることによって製造することができる。当該製造方法は、例えば、正極を作製する工程、負極を作製する工程、非水電解質を調製する工程、正極及び負極を、セパレータを介して積層又は巻回することにより交互に重畳された電極体を形成する工程、正極及び負極(電極体)をケースに収容する工程、並びに上記ケースに上記非水電解質を注入する工程を備える。注入後、注入口を封止することにより非水電解質蓄電素子を得ることができる。 The non-aqueous electrolyte power storage element can be manufactured by using the negative electrode according to the embodiment of the present invention as the negative electrode. In the manufacturing method, for example, a step of manufacturing a positive electrode, a step of manufacturing a negative electrode, a step of preparing a non-aqueous electrolyte, and an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated or wound alternately via a separator are superimposed. A step of forming the positive electrode and a negative electrode (electrode body) in a case, and a step of injecting the non-aqueous electrolyte into the case are provided. After injection, a non-aqueous electrolyte power storage element can be obtained by sealing the injection port.

<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、上記負極において、中間層を設けなくてもよく、負極合材は明確な層を形成していなくてもよい。例えば上記負極は、メッシュ状の負極基材に負極合材が担持された構造などであってもよい。また、上記実施の形態においては、非水電解質蓄電素子が二次電池である形態を中心に説明したが、その他の非水電解質蓄電素子であってもよい。その他の非水電解質蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。
<Other Embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modifications and improvements in addition to the above embodiment. For example, the negative electrode does not have to be provided with an intermediate layer, and the negative electrode mixture does not have to form a clear layer. For example, the negative electrode may have a structure in which a negative electrode mixture is supported on a mesh-shaped negative electrode base material. Further, in the above-described embodiment, the non-aqueous electrolyte storage element is mainly a secondary battery, but other non-aqueous electrolyte storage elements may be used. Examples of other non-aqueous electrolyte storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.

図1に、当該非水電解質蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質蓄電素子(二次電池)1の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図1に示す非水電解質蓄電素子1は、電極体2が容器(ケース)3に収納されている。電極体2は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。 FIG. 1 shows a schematic view of a rectangular non-aqueous electrolyte storage element (secondary battery) 1 which is an embodiment of the non-aqueous electrolyte storage element. The figure is a perspective view of the inside of the container. In the non-aqueous electrolyte power storage element 1 shown in FIG. 1, the electrode body 2 is housed in a container (case) 3. The electrode body 2 is formed by winding a positive electrode having a positive electrode active material and a negative electrode having a negative electrode active material through a separator. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4', and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5'.

当該非水電解質蓄電素子(二次電池)の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の非水電解質蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解質蓄電素子1を備えている。上記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。 The configuration of the non-aqueous electrolyte power storage element (secondary battery) is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery (rectangular battery), and a flat battery. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above-mentioned non-aqueous electrolyte power storage elements. An embodiment of the power storage device is shown in FIG. In FIG. 2, the power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements 1. The power storage device 30 can be mounted as a power source for automobiles such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and plug-in hybrid vehicles (PHEV).

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[実施例1](LiGeの合成)
炭酸リチウム(LiCO)(ナカライテスク社製)及び酸化ゲルマニウム(GeO)(高純度化学社製)を、Li:Geのモル比が1:2となるように秤取した。これらを直径5mmのジルコニア製ボールが90g(約250個)入った内容積80mLのジルコニア製ポットに投入した。このポットにさらにエタノール10mLを投入し、蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数300rpmで9分混合した後に1分間の休止を入れる操作を計6回繰り返した。この混合物を80℃の乾燥機で3時間以上乾燥し、混合粉体を得た。この混合粉体を容量30mLのアルミナ製るつぼ(型番:1−7745−07)に載置し、このるつぼを卓上真空・ガス置換炉(デンケン・ハイデンタル社の「KDF75」)に設置した。次いで、空気気流中、常圧下、10時間で常温から800℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然放冷した。このようにして、組成式LiGeで表されるリチウムゲルマニウム複合酸化物を作製した。
[Example 1] (Synthesis of Li 2 Ge 4 O 9)
Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) (manufactured by Nacalai Tesque) and germanium oxide (GeO 2 ) (manufactured by High Purity Chemicals) were weighed so that the molar ratio of Li: Ge was 1: 2. These were put into a zirconia pot having an internal volume of 80 mL and containing 90 g (about 250) of zirconia balls having a diameter of 5 mm. Further 10 mL of ethanol was added to this pot and the pot was covered. This was set in a planetary ball mill (“pulverisette 5” manufactured by FRITSCH), mixed at a revolution speed of 300 rpm for 9 minutes, and then paused for 1 minute, which was repeated a total of 6 times. The mixture was dried in a dryer at 80 ° C. for 3 hours or more to obtain a mixed powder. This mixed powder was placed in an alumina crucible (model number: 1-7745-07) having a capacity of 30 mL, and the crucible was placed in a tabletop vacuum / gas replacement furnace (“KDF75” of Denken Hydental Co., Ltd.). Then, the temperature was raised from room temperature to 800 ° C. for 10 hours under normal pressure in an air stream, maintained at this temperature for 4 hours, and then naturally allowed to cool to room temperature. In this way, a lithium germanium composite oxide represented by the composition formula Li 2 Ge 4 O 9 was prepared.

[実施例2](LiGeOの合成)
LiCO及びGeOをLi:Geのモル比が2:1となるように秤取したこと、並びに10時間で常温から950℃まで昇温し、この温度で4時間保持したことを除いては、実施例1と同様の方法で、組成式LiGeOで表されるリチウムゲルマニウム複合酸化物を作製した。
[Example 2] (Synthesis of Li 2 GeO 3)
Except that Li 2 CO 3 and GeO 2 were weighed so that the molar ratio of Li: Ge was 2: 1 and that the temperature was raised from room temperature to 950 ° C in 10 hours and kept at this temperature for 4 hours. The lithium germanium composite oxide represented by the composition formula Li 2 GeO 3 was prepared in the same manner as in Example 1.

[実施例3](MgGeOの合成)
酸化マグネシウムMgO(ナカライテスク社製)及びGeOをMg:Geのモル比が1:1となるように秤取したこと、並びに10時間で常温から950℃まで昇温し、この温度で4時間保持したことを除いては、実施例1と同様の方法で、組成式MgGeOで表されるマグネシウムゲルマニウム複合酸化物を作製した。
[Example 3] (Synthesis of MgGeO 3)
Magnesium oxide MgO (manufactured by Nacalai Tesque) and GeO 2 were weighed so that the molar ratio of Mg: Ge was 1: 1 and the temperature was raised from room temperature to 950 ° C in 10 hours for 4 hours at this temperature. A magnesium germanium composite oxide represented by the composition formula MgGeO 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the oxide was retained.

[比較例1]酸化ゲルマニウム(GeO
酸化ゲルマニウム(GeO)(高純度化学社製)を準備した。
[Comparative Example 1] Germanium Oxide (GeO 2 )
Germanium oxide (GeO 2 ) (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) was prepared.

[比較例2](LiGeの合成)
LiCO及びGeOをLi:Geのモル比が3:1となるように秤取したこと、並びに10時間で常温から1050℃まで昇温し、この温度で4時間保持したことを除いては、実施例1と同様の方法で、組成式LiGeで表されるリチウムゲルマニウム複合酸化物を作製した。
[Comparative Example 2] (Synthesis of Li 6 Ge 2 O 7)
Except that Li 2 CO 3 and GeO 2 were weighed so that the molar ratio of Li: Ge was 3: 1 and that the temperature was raised from room temperature to 1050 ° C in 10 hours and kept at this temperature for 4 hours. The lithium germanium composite oxide represented by the composition formula Li 6 Ge 2 O 7 was prepared in the same manner as in Example 1.

[比較例3](LiGeOの合成)
LiCO及びGeOをLi:Geのモル比が4:1となるように秤取したこと、並びに10時間で常温から850℃まで昇温し、この温度で4時間保持したことを除いては、実施例1と同様の方法で、組成式LiGeOで表されるリチウムゲルマニウム複合酸化物を作製した。
[Comparative Example 3] (Synthesis of Li 4 GeO 4)
Except that Li 2 CO 3 and GeO 2 were weighed so that the molar ratio of Li: Ge was 4: 1 and that the temperature was raised from room temperature to 850 ° C in 10 hours and held at this temperature for 4 hours. Therefore, a lithium germanium composite oxide represented by the composition formula Li 4 GeO 4 was prepared in the same manner as in Example 1.

[複合酸化物の解析]
実施例1〜3及び比較例1〜3で得られた酸化物について、以下の方法にて解析を行った。X線回折装置(Rigaku社の「MiniFlex II」)を用いて粉末X線回折測定を行った。線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとし、回折X線は厚み30μmのKβフィルターを通し高速一次元検出器(型番:D/teX Ultra 2)にて検出した。サンプリング幅は0.01°、スキャンスピードは5°/min、発散スリット幅は0.625°、受光スリット幅は13mm(OPEN)、散乱スリット幅は8mmとした。実施例1〜3及び比較例1〜3の酸化物のX線回折図を図3に示す。得られたX線回折データについて、上記「PDXL」プログラムを用いて解析を実施した。
[Analysis of composite oxides]
The oxides obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were analyzed by the following methods. Powder X-ray diffraction measurement was performed using an X-ray diffractometer (“MiniFlex II” manufactured by Rigaku). The radiation source was CuKα ray, the tube voltage was 30 kV, the tube current was 15 mA, and the diffracted X-ray was detected by a high-speed one-dimensional detector (model number: D / teX Ultra 2) through a Kβ filter having a thickness of 30 μm. The sampling width was 0.01 °, the scan speed was 5 ° / min, the divergent slit width was 0.625 °, the light receiving slit width was 13 mm (OPEN), and the scattering slit width was 8 mm. The X-ray diffraction pattern of the oxides of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 is shown in FIG. The obtained X-ray diffraction data was analyzed using the above-mentioned "PDXL" program.

上記解析の結果、実施例及び比較例の各酸化物の解析の結果、帰属可能な空間群は以下のとおりである。PDFデータベースに記載の通りの結晶構造に帰属されることが確認できた。
・実施例1(LiGe
空間群Pcca(54)(PDFカード番号:00−037−1363)
・実施例2(LiGeO
空間群CMC21(36)(PDFカード番号:00−001−1146)
・実施例3(MgGeO
空間群PBCA(61)(PDFカード番号:00−000−5132)
・比較例1(GeO
空間群P3121(152)(PDFカード番号:00−001−0362)
・比較例2(LiGe
空間群P21/n(14)(PDFカード番号:01−075−1524)
・比較例3(LiGeO
空間群Bmmb(63)(PDFカード番号:01−072−1587)
As a result of the above analysis, as a result of the analysis of each oxide of Examples and Comparative Examples, the space groups to which they can be assigned are as follows. It was confirmed that it belongs to the crystal structure as described in the PDF database.
Example 1 (Li 2 Ge 4 O 9 )
Space group Pcca (54) (PDF card number: 00-037-1363)
Example 2 (Li 2 GeO 3 )
Space group CMC21 (36) (PDF card number: 00-001-1146)
-Example 3 (MgGeO 3 )
Space group PBCA (61) (PDF card number: 00-000-5132)
-Comparative Example 1 (Geo 2 )
Space group P3121 (152) (PDF card number: 00-001-0362)
-Comparative Example 2 (Li 6 Ge 2 O 7 )
Space group P21 / n (14) (PDF card number: 01-075-1524)
-Comparative Example 3 (Li 4 GeO 4 )
Space group Bmmb (63) (PDF card number: 01-072-1587)

[非水電解質蓄電素子(試験電池)の作製]
実施例1〜3及び比較例1〜3で得られた各酸化物を負極活物質として用い、以下の要領で負極を作製した。合成した各酸化物の粉末2.275gとアセチレンブラック(AB)0.700gとをそれぞれ秤取した。これらを直径5mmのジルコニア製ボールが90g(約250個)入った内容積80mLのジルコニア製ポットに投入した。このポットにさらにエタノール10mLを投入し、蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数300rpmで9分混合した後に1分間の休止を入れる操作を計7回繰り返した。この混合物を乾燥機で75℃で3時間以上乾燥し、混合粉体を調製した。この混合粉体2.275g、PVDFの12質量%N−メチルピロリドン(NMP)溶液及びNMPを所定のプラスチック容器に入れ、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを撹拌脱泡装置(シンキー社の「あわとり練太郎」(商品名))にセットし、2000rpmで十分に混練することで、N−メチルピロリドン(NMP)を分散媒とするスラリーを調整した。スラリー中の負極活物質、AB及びPVDFの質量比は65:20:15である。このスラリーを厚さ20μmの銅箔基材の片面に塗布した。これを80℃のホットプレートに60分載置して分散媒を蒸発させた後、ロールプレスを行うことで負極を得た。
[Manufacturing of non-aqueous electrolyte power storage element (test battery)]
Using each oxide obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 as a negative electrode active material, a negative electrode was prepared in the following manner. 2.275 g of the synthesized oxide powder and 0.700 g of acetylene black (AB) were weighed. These were put into a zirconia pot having an internal volume of 80 mL and containing 90 g (about 250) of zirconia balls having a diameter of 5 mm. Further 10 mL of ethanol was added to this pot and the pot was covered. This was set in a planetary ball mill (“pulverisette 5” manufactured by FRITSCH), mixed at a revolution speed of 300 rpm for 9 minutes, and then paused for 1 minute, which was repeated 7 times in total. The mixture was dried in a dryer at 75 ° C. for 3 hours or longer to prepare a mixed powder. 2.275 g of this mixed powder, a 12 mass% N-methylpyrrolidone (NMP) solution of PVDF and NMP were placed in a predetermined plastic container and covered in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set in a stirring defoaming device (Shinky's "Awatori Rentaro" (trade name)) and kneaded sufficiently at 2000 rpm to prepare a slurry using N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium. .. The mass ratio of the negative electrode active material, AB and PVDF in the slurry is 65:20:15. This slurry was applied to one side of a copper foil base material having a thickness of 20 μm. This was placed on a hot plate at 80 ° C. for 60 minutes to evaporate the dispersion medium, and then a roll press was performed to obtain a negative electrode.

上記各負極を作用極として試験電池を組立て、負極としての挙動を評価した。単独挙動を正確に観察する目的のため、対極には金属リチウムをニッケル箔集電体に密着させたものを用いた。ここで、試験電池の容量が対極によって制限されないように、十分な量の金属リチウムを配置した。電解質として、エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)/ジメチルカーボネート(DMC)が体積比6:7:7である混合溶媒に濃度が1mol/LとなるようにLiPFを溶解させた溶液を用いた。セパレータとして、ポリアクリレートで表面改質したポリプロピレン製の微孔膜を用いた。外装体には、ポリエチレンテレフタレート(15μm)/アルミニウム箔(50μm)/金属接着性ポリプロピレンフィルム(50μm)からなる金属樹脂複合フィルムを用い、正極端子及び負極端子の開放端部が外部露出するように電極を収納した。次いで、上記金属樹脂複合フィルムの内面同士が向かい合った融着代を注液孔となる部分を除いて気密封止し、上記電解液を注液後、注液孔を封止した。 A test battery was assembled using each of the above negative electrodes as a working electrode, and the behavior as a negative electrode was evaluated. For the purpose of accurately observing the single behavior, a metal lithium was used as the counter electrode in close contact with the nickel foil current collector. Here, a sufficient amount of metallic lithium was arranged so that the capacity of the test battery was not limited by the counter electrode. As an electrolyte, a solution in which LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent having an ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) / dimethyl carbonate (DMC) volume ratio of 6: 7: 7 so as to have a concentration of 1 mol / L. Was used. As a separator, a polypropylene microporous membrane surface-modified with polyacrylate was used. A metal resin composite film made of polyethylene terephthalate (15 μm) / aluminum foil (50 μm) / metal-adhesive polypropylene film (50 μm) is used for the exterior body, and electrodes are used so that the open ends of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are exposed to the outside. Was stored. Next, the fusion allowance in which the inner surfaces of the metal resin composite film faced each other was hermetically sealed except for the portion to be the injection hole, the electrolytic solution was injected, and then the injection hole was sealed.

[充放電試験]
以下の試験は作用極と対極との間で電圧制御を行ったが、対極における金属リチウムの溶解・析出反応抵抗が極めて低いことから、充放電中の端子間電圧は、金属リチウムを用いた参照極に対する作用極の電位と等しいとみなすことができる。また、以下の試験では、電気化学的に吸蔵・放出可能なリチウムを含有する正極と組み合わせ、充電から開始することを想定した非水電解質蓄電素子の負極に用いる負極活物質として上記複合酸化物を評価することを目的としているため、上記複合酸化物に対して電気化学的にリチウムイオンが吸蔵される反応である還元方向に通電する操作から開始した。
[Charge / discharge test]
In the following test, the voltage was controlled between the working electrode and the counter electrode, but since the dissolution / precipitation reaction resistance of metallic lithium at the counter electrode is extremely low, the voltage between terminals during charging and discharging is referred to using metallic lithium. It can be regarded as equal to the potential of the working pole with respect to the pole. Further, in the following test, the above composite oxide was used as a negative electrode active material used for the negative electrode of a non-aqueous electrolyte power storage element, which was assumed to start from charging in combination with a positive electrode containing lithium that can be electrochemically occluded and released. For the purpose of evaluation, the operation was started by energizing the composite oxide in the reducing direction, which is a reaction in which lithium ions are occluded electrochemically.

実施例1〜3及び比較例1〜3の各酸化物を用いて得られた非水電解質蓄電素子を用いて、25℃に設定した恒温槽内で充放電サイクル試験を行った。充電は定電流定電圧(CCCV)充電とし、充電下限電位は0.0V(vs.Li/Li)、充電終止条件は、充電電流が2mA/gに減衰した時点又は充電下限電位に到達してから3時間又は15時間を経過した時点とした。この時間は、表1に「充電CV最大時間」として示す。放電は定電流(CC)放電とし、放電終止電位は2.0V(vs.Li/Li)とした。充電の定電流値は、負極が含有する負極活物質の質量に対して100mA/gとした。放電の定電流値は、負極が含有する負極活物質の質量に対して20mA/gとした。以上の充電及び放電を1サイクルとし、このサイクルを10サイクル実施した。各サイクルにおいて、充電後及び放電後に10分間の休止時間を設定した。この充放電サイクル試験における3サイクル目の放電容量を表1に示す。3サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の比を「容量維持率(%)」として求めた。この容量維持率も表1に示す。また、3サイクル目の放電過程における放電電気量比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))を求めた。この比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))も表1に示す。 A charge / discharge cycle test was conducted in a constant temperature bath set at 25 ° C. using the non-aqueous electrolyte power storage device obtained by using the oxides of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. Charging is constant current constant voltage (CCCV) charging, the lower limit potential of charging is 0.0V (vs. Li / Li +), and the charging termination condition is when the charging current is attenuated to 2 mA / g or the lower limit potential of charging is reached. It was set as the time when 3 hours or 15 hours had passed since then. This time is shown in Table 1 as "maximum charging CV time". The discharge was a constant current (CC) discharge, and the discharge end potential was 2.0 V (vs. Li / Li +). The constant current value for charging was 100 mA / g with respect to the mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode. The constant current value of the discharge was 20 mA / g with respect to the mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode. The above charging and discharging were regarded as one cycle, and this cycle was carried out for 10 cycles. In each cycle, a rest period of 10 minutes was set after charging and discharging. Table 1 shows the discharge capacity of the third cycle in this charge / discharge cycle test. The ratio of the discharge capacity at the 10th cycle to the discharge capacity at the 3rd cycle was determined as the "capacity retention rate (%)". This capacity retention rate is also shown in Table 1. In addition, the discharge electricity ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) in the discharge process of the third cycle was determined. This ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) is also shown in Table 1.

実施例1の3、7及び10サイクル目の放電曲線を図4に示す。実施例2の3、7及び10サイクル目の放電曲線を図5に示す。 The discharge curves of the third, seventh, and tenth cycles of Example 1 are shown in FIG. The discharge curves of the third, seventh, and tenth cycles of Example 2 are shown in FIG.

上記実施例及び比較例に係る作用極(負極)は、アセチレンブラック(AB)を含有している。従って、観測される充放電挙動はABの寄与分を含むため、その寄与分を考慮する必要がある。そこで、上記酸化物に代えて電気化学的に不活性なAlを用いたこと以外は実施例1と同様の手順で試験電池(以下、「AB電池」という。)を作製した。そして、充電終止条件を充電下限電位に到達してから15時間を経過した時点とし、充電の定電流値を10mA/g、放電の定電流値を10mA/gとしたこと以外は同様の条件にて充放電試験を行った。AB電池における3サイクル目のAl質量当たりの放電容量は69mAh/Al−g、比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))は、82.6%であった。 The working electrode (negative electrode) according to the above Examples and Comparative Examples contains acetylene black (AB). Therefore, since the observed charge / discharge behavior includes the contribution of AB, it is necessary to consider the contribution. Therefore, a test battery (hereinafter referred to as "AB battery") was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the electrochemically inert Al 2 O 3 was used instead of the oxide. Then, the charging end condition is set to the time when 15 hours have passed after reaching the charging lower limit potential, and the same conditions are applied except that the constant current value for charging is 10 mA / g and the constant current value for discharge is 10 mA / g. A charge / discharge test was conducted. The discharge capacity per mass of Al 2 O 3 in the third cycle of the AB battery is 69 mAh / Al 2 O 3- g, and the ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ). Was 82.6%.

Figure 0006911545
Figure 0006911545

表1に示されるように、O/Ge比が2.1以上3.2以上の複合酸化物を用いた実施例1〜3の非水電解質蓄電素子は、ABの寄与を除いた場合においても200mAh/g以上の大きな放電容量、かつ90%を超える高い容量維持率を有することがわかる。特に、特定金属元素としてリチウムを含む複合酸化物を用いた実施例1、2の非水電解質蓄電素子の放電容量は、黒鉛の理論容量(372mAh/g)と比べても顕著に大きいものである。そのため、負極合材の主成分として実施例1、2等の複合酸化物を用いた場合は、主成分として黒鉛を用いた場合と比しても放電容量を顕著に大きくすることができる。また、実施例1〜3の非水電解質蓄電素子は、比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))が、94.5%以上であり、1.2V(vs.Li/Li)以上の高い電位で生じる傾向にあるコンバージョン反応がほとんど生じず、これにより高い容量維持率が発揮されることが推測される。 As shown in Table 1, the non-aqueous electrolyte power storage devices of Examples 1 to 3 using the composite oxide having an O / Ge ratio of 2.1 or more and 3.2 or more are used even when the contribution of AB is excluded. It can be seen that it has a large discharge capacity of 200 mAh / g or more and a high capacity retention rate of 90% or more. In particular, the discharge capacity of the non-aqueous electrolyte power storage element of Examples 1 and 2 using the composite oxide containing lithium as the specific metal element is significantly larger than the theoretical capacity of graphite (372 mAh / g). .. Therefore, when the composite oxides of Examples 1 and 2 are used as the main component of the negative electrode mixture, the discharge capacity can be significantly increased as compared with the case where graphite is used as the main component. Further, the non-aqueous electrolyte power storage elements of Examples 1 to 3 have a ratio (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) of 94.5% or more, and 1 It is presumed that the conversion reaction, which tends to occur at a high potential of .2 V (vs. Li / Li +) or higher, hardly occurs, thereby exhibiting a high capacity retention rate.

一方、O/Ge比が2.1を下回る酸化物を用いた比較例1は、放電容量は大きいものの容量維持率が低かった。また、O/Ge比が3.2を上回る酸化物を用いた比較例2、3は、容量維持率は高いものの、放電容量自体が小さかった。 On the other hand, in Comparative Example 1 using an oxide having an O / Ge ratio of less than 2.1, the discharge capacity was large but the capacity retention rate was low. Further, in Comparative Examples 2 and 3 using an oxide having an O / Ge ratio of more than 3.2, the capacity retention rate was high, but the discharge capacity itself was small.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電解質二次電池、及びこれに備わる負極、負極活物質などに適用できる。 The present invention can be applied to electronic devices such as personal computers and communication terminals, non-aqueous electrolyte secondary batteries used as power sources for automobiles, and negative electrodes and negative electrode active materials provided therein.

1 非水電解質蓄電素子
2 電極体
3 容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Non-aqueous electrolyte power storage element 2 Electrode body 3 Container 4 Positive electrode terminal 4'Positive lead 5 Negative terminal 5'Negative electrode lead 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (4)

ゲルマニウムと、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はこれらの組み合わせとを含む複合酸化物を主成分とする負極合材を備え、
上記複合酸化物におけるゲルマニウムに対する酸素の原子数比(O/Ge)が、2.1以上3.2以下である非水電解質蓄電素子用の負極(但し、上記複合酸化物がLi GeO である場合を除く。)
A negative electrode mixture containing germanium and a composite oxide containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or a combination thereof as a main component is provided.
The negative electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element in which the atomic number ratio (O / Ge) of oxygen to germanium in the composite oxide is 2.1 or more and 3.2 or less (however, the composite oxide is Li 2 GeO 3) . Except in some cases.) .
0.0V(vs.Li/Li)まで充電した後の放電過程において、0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の範囲で放電される電気量Q(0.0−2.0V)に対する0.0〜1.2V(vs.Li/Li)の範囲で放電される電気量Q(0.0−1.2V)の比(Q(0.0−1.2V)/Q(0.0−2.0V))が、80%以上である請求項1の負極。 0.0V in the discharge process after being charged up to (vs.Li/Li +), the electric quantity Q (0.0-2 to be discharged in the range of 0.0~2.0V (vs.Li/Li +) 0.0~1.2V for .0V) (the ratio of the quantity of electricity Q (0.0-1.2V) to be discharged in a range of vs.Li/Li +) (Q (0.0-1.2V) / Q (0.0-2.0V) ) is 80% or more of the negative electrode according to claim 1. 上記複合酸化物におけるゲルマニウムに対する遷移金属の原子数比が1未満である請求項1又は請求項2の負極。 The negative electrode according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the number of atoms of the transition metal to germanium in the composite oxide is less than 1. 請求項1から請求項3のいずれか1項の負極を有する非水電解質蓄電素子。

A non-aqueous electrolyte power storage element having a negative electrode according to any one of claims 1 to 3.

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