JP6967901B2 - Manufacturing method of non-aqueous lithium-type power storage element - Google Patents

Manufacturing method of non-aqueous lithium-type power storage element Download PDF

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Description

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

太陽光発電又は風力発電等の負荷平準化装置、瞬時電圧低下対策装置、電気自動車又はハイブリッド自動車のエネルギー回生装置などのような蓄電システムにおいては、エネルギー容量が大きく、かつ急速充放電が可能な蓄電素子が必要とされている。 In power storage systems such as load leveling devices such as solar power generation or wind power generation, instantaneous voltage drop countermeasure devices, and energy regeneration devices for electric vehicles or hybrid vehicles, power storage has a large energy capacity and can be rapidly charged and discharged. Elements are needed.

近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等の蓄電素子を用いた蓄電モジュールが開発されている。これらの蓄電モジュールは、複数の蓄電素子が直列又は並列接続された蓄電体を含み、かつ高電圧又は大容量の状態で充放電することができるため、電源装置として様々な用途に用いられている。 In recent years, a power storage module using a power storage element such as a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen battery, an electric double layer capacitor, or a lithium ion capacitor has been developed. These power storage modules include a power storage body in which a plurality of power storage elements are connected in series or in parallel, and can be charged and discharged in a high voltage or large capacity state, and thus are used in various applications as a power supply device. ..

このような蓄電モジュールは、ハイブリッド自動車のような車載用途としても脚光を浴びており、その中に含まれる蓄電素子としての性能が良いだけでなく、蓄電モジュールとしてもより高い水準の性能及び耐振動性が求められている。
蓄電モジュールに用いられる蓄電素子には、例えば、正極前駆体と負極とを、セパレータを介して重ね、渦巻状に捲回した後、扁平になるように加圧した扁平型電極捲回体を、角型、扁平型の外装体に収納したものがある(例えば特許文献1)。この外装体は、アルミ合金やステンレス合金等の金属ケースであることが一般的であり、自動車等に搭載される際に、金属ケース構造では剛性の高いケース自体が保持部材となるため、振動によるひずみ又は変形が抑えられ、蓄電素子の集電箔の破れ、蓄電モジュールの接続部の破損等の影響を抑えることができる。
Such a power storage module is also in the limelight for in-vehicle applications such as hybrid vehicles, and not only has good performance as a power storage element contained therein, but also has a higher level of performance and vibration resistance as a power storage module. Sex is required.
For the power storage element used in the power storage module, for example, a flat electrode winder in which a positive electrode precursor and a negative electrode are stacked via a separator, wound in a spiral shape, and then pressurized to be flat, is used. Some are housed in a square or flat exterior (for example, Patent Document 1). This exterior body is generally a metal case such as an aluminum alloy or a stainless alloy, and when mounted on an automobile or the like, the case itself having high rigidity in the metal case structure serves as a holding member, so that it is caused by vibration. Distortion or deformation can be suppressed, and the influence of tearing of the current collecting foil of the power storage element, damage to the connection portion of the power storage module, and the like can be suppressed.

特開2015−103479号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-103479

しかしながら、正極前駆体と負極とを、セパレータを介して重ね、渦巻状に捲回した後、扁平になるように加圧して電極捲回体とした場合、電極捲回体の屈曲部においては、加圧した際に、正極、セパレータ、負極の位置ずれが生じる場合がある。また、電極捲回体が元に戻ろうと開き(巻き戻り)、位置ずれが生じる場合もある。正極、セパレータ、負極の位置ずれが生じると、正極と負極との間隔が狭い部分と広い部分とのムラができてしまい、その結果、ドープが均一に行われない(ドープのムラがある)おそれがある。すなわち、正極と負極との間隔が狭い部分では、ドープが効率よく行われる一方、正極と負極との間隔が広い部分ではドープの効率が落ちてしまう。その結果、ドープのムラがある状態で、充放電を繰り返すと、蓄電素子全体の劣化につながってしまう。
以上の現状に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、扁平角型の外装体を用いた非水系リチウム型蓄電素子の製造において、正極、セパレータ、負極の位置ずれを抑制し、ドープをムラなく均一に行うことのできる製造方法を提供することである。
However, when the positive electrode precursor and the negative electrode are stacked via a separator, wound in a spiral shape, and then pressed to be flat to form an electrode wound body, the bent portion of the electrode wound body is formed. When pressure is applied, the positions of the positive electrode, separator, and negative electrode may shift. In addition, the electrode winding body may open (rewind) when it returns to its original position, resulting in misalignment. If the positions of the positive electrode, the separator, and the negative electrode are displaced, unevenness may occur between the portion where the distance between the positive electrode and the negative electrode is narrow and the portion where the distance between the positive electrode and the negative electrode is wide, and as a result, the doping may not be performed uniformly (there may be uneven doping). There is. That is, the dope is efficiently performed in the portion where the distance between the positive electrode and the negative electrode is narrow, while the efficiency of the dope decreases in the portion where the distance between the positive electrode and the negative electrode is wide. As a result, repeated charging and discharging with uneven doping leads to deterioration of the entire power storage element.
In view of the above situation, the problem to be solved by the present invention is to suppress the displacement of the positive electrode, the separator, and the negative electrode in the manufacture of the non-aqueous lithium storage element using the flat square outer body, and to make the dope uneven. It is to provide a manufacturing method that can be carried out uniformly without any problems.

上記で説明された課題は、以下の技術的手段により解決される。
[1]
以下の工程:
(1)活性炭及びリチウム化合物を含む正極活物質層を正極集電体上に形成して、正極前駆体を得る工程;
(2)前記正極前駆体と、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質層を負極集電体上に有する負極と、前記正極前駆体と前記負極の間に配置されたセパレータとを含む電極積層体を形成する工程;
(3)前記電極積層体を捲回して、電極捲回体を形成する工程;
(4)前記電極捲回体をプレスして、扁平型電極捲回体を形成する工程;
(5)前記扁平型電極捲回体を扁平角型缶に収納し、前記扁平角型缶の開口部から、前記リチウム化合物とは異なるリチウム塩を含む非水電解液を注入し、前記開口部を密封して、密封型非水系リチウム蓄電素子を形成する工程;並びに
(6)前記密封型非水系リチウム蓄電素子を、加圧面を有する一対の冶具で挟んで、前記扁平角型缶の厚み方向に加圧した状態で、リチウム化合物を分解して、リチウムイオンを生じさせ、該リチウムイオンを前記負極活物質層にドープする工程;を備え、
前記ドープする工程(6)において、前記扁平角型缶の前記主面内の最大加圧力をPmax、面内の最小加圧力Pminとしたとき、(Pmax−Pmin)/Pmax≦0.5となるように加圧を行うとともに、
前記ドープする工程(6)において、前記扁平角型缶の前記主面内の中央部よりも周辺部のほうに、加わる力がより大きくなるように加圧を行うことを特徴とする密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。

前記冶具において、前記加圧面は、中央部が凹となるような傾斜を有する、[]に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。

前記扁平角型缶の前記主面と接触する前記加圧面の材質の硬度が、JIS K6253による測定においてショアA5以上ショアA70以下である、[1]または[2]に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。

前記冶具は、熱伝導率が、200W・m−1・K−1以上である材料から成る、[1]〜[]のいずれか一項に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。

前記電極捲回体を固定するために使用される絶縁テープが、前記電極捲回体の屈曲部に位置する、[1]〜[]のいずれか一項に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。

前記ドープする工程(6)において、前記扁平角型缶の前記主面にかける平均加圧力Pは0.5kgf/cm以上20kgf/cm以下である、[1]〜[]のいずれか一項に記載の密閉型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。

ドライ環境下で、前記ドープする工程(6)が行われる、[1]〜[]のいずれか一項に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。
The problems described above are solved by the following technical means.
[1]
The following steps:
(1) A step of forming a positive electrode active material layer containing activated carbon and a lithium compound on a positive electrode current collector to obtain a positive electrode precursor;
(2) An electrode including the positive electrode precursor, a negative electrode having a negative electrode active material layer capable of occluding and releasing lithium ions on a negative electrode current collector, and a separator arranged between the positive electrode precursor and the negative electrode. Step of forming a laminate;
(3) A step of winding the electrode laminate to form an electrode wound body;
(4) A step of pressing the electrode winding body to form a flat electrode winding body;
(5) The flat electrode winding body is housed in a flat square can, and a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt different from the lithium compound is injected from the opening of the flat can, and the opening is opened. The step of forming a sealed non-aqueous lithium storage element; and (6) the sealed non-aqueous lithium storage element is sandwiched between a pair of jigs having a pressure surface, and the thickness direction of the flat square can. A step of decomposing a lithium compound to generate lithium ions and doping the negative electrode active material layer with the lithium ions;
In the doping step (6), when the maximum in-plane pressing force of the flat square can is P max and the in-plane minimum pressing force is P min , (P max − P min ) / P max ≦ Pressurize to 0.5 and at the same time
In the doping step (6), a sealed non-sealed type can is pressed so that a force applied to the peripheral portion is larger than that in the central portion in the main surface of the flat square can. A method for manufacturing an aqueous lithium storage element.
[ 2 ]
The method for manufacturing a sealed non-aqueous lithium storage element according to [1 ], wherein in the jig, the pressurized surface has an inclination such that the central portion is concave.
[ 3 ]
The sealed non-aqueous lithium according to [1] or [2] , wherein the hardness of the material of the pressurized surface in contact with the main surface of the flat square can is shore A5 or more and shore A70 or less as measured by JIS K6253. Manufacturing method of power storage element.
[ 4 ]
The method for manufacturing a sealed non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [ 3 ], wherein the jig is made of a material having a thermal conductivity of 200 W · m -1 · K -1 or more. ..
[ 5 ]
The sealed non-aqueous lithium storage device according to any one of [1] to [4 ], wherein the insulating tape used for fixing the electrode winding body is located at a bent portion of the electrode winding body. Method of manufacturing the element.
[ 6 ]
In step (6) to said doped, average pressure P A applied to the main surface of the flat, square cans is 0.5 kgf / cm 2 or more 20 kgf / cm 2 or less, any of [1] to [5] The method for manufacturing a sealed non-aqueous lithium storage element according to item 1.
[ 7 ]
The method for manufacturing a sealed non-aqueous lithium storage element according to any one of [1] to [6 ], wherein the doping step (6) is performed in a dry environment.

本発明では、ドープ工程において、扁平角型缶の主面内の面圧分布を最適に制御された状態で加圧を行うことで、扁平型電極捲回体の屈曲部や巻き戻りによる位置ずれを抑え、ドープをムラなく均一に行うことのできる非水系リチウム型蓄電素子の製造方法を提供することができる。 In the present invention, in the doping step, pressure is applied in a state where the surface pressure distribution in the main surface of the flat square can is optimally controlled, so that the position shift due to the bending portion and rewinding of the flat electrode winding body is performed. It is possible to provide a method for manufacturing a non-aqueous lithium-type power storage element capable of uniformly and evenly doping.

本発明に係る非水系リチウム型蓄電素子の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance of the non-aqueous lithium type storage element which concerns on this invention. 図1中、Y−Y線における縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view taken along the line YY. 図1中、X−X線における横断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line XX. 扁平型電極捲回体が収納された扁平角型缶を一対の治具で挟んで加圧する状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which presses the flat square type can which accommodated the flat type electrode winding body by sandwiching with a pair of jigs. 図4に示す治具の加圧面を示す平面図である。It is a top view which shows the pressurizing surface of the jig shown in FIG. 面圧分布データの平均化について説明する図である。It is a figure explaining the averaging of the surface pressure distribution data.

以下、本発明の実施形態につき詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments.

一般に、非水系リチウム型蓄電素子は、正極、負極、セパレータ、電解液、及び外装体を主な構成要素として備える。電解液としては、リチウム塩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。 Generally, a non-aqueous lithium storage element includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, an electrolytic solution, and an exterior body as main components. As the electrolytic solution, an organic solvent in which a lithium salt is dissolved (hereinafter referred to as a non-aqueous electrolytic solution) is used.

ここで図1〜図3は、本実施形態に係る非水系リチウム型蓄電素子の一構成例を示す図であり、図1は外観を示す斜視図であり、図2は、図1中、Y−Y線における縦断面図であり、図3は、図1中、X−X線における横断面図である。
この非水系リチウム型蓄電素子は、正極(正極前駆体)と負極とはセパレータを介して渦巻状に捲回した後、扁平状になるように加圧して扁平状の電極捲回体6として、扁平角型の外装体4に非水電解液と共に収容されている。ただし、図では、煩雑化を避けるため、正極(正極前駆体)や負極の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や、セパレータの各層、非水電解液などは図示していない。
Here, FIGS. 1 to 3 are views showing a configuration example of a non-aqueous lithium-type power storage element according to the present embodiment, FIG. 1 is a perspective view showing an appearance, and FIG. 2 is Y in FIG. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view taken along the line Y, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 1.
In this non-aqueous lithium-type power storage element, the positive electrode (positive electrode precursor) and the negative electrode are wound in a spiral shape via a separator, and then pressed so as to be flat to form a flat electrode winding body 6. It is housed in a flat-angled exterior body 4 together with a non-aqueous electrolyte solution. However, in the figure, in order to avoid complication, the metal foil as the current collector used for manufacturing the positive electrode (positive electrode precursor) and the negative electrode, each layer of the separator, the non-aqueous electrolytic solution, and the like are not shown.

[正極]
正極は、正極集電体と、その片面又は両面に存在する正極活物質層とを有する。
また、正極は、蓄電素子組み立て前の正極前駆体として、リチウム化合物を含むことが好ましい。後述のように、本実施形態では蓄電素子組み立て工程内で、負極にリチウムイオンをプレドープすることが好ましい。そのプレドープ方法としては、前記リチウム化合物を含む正極前駆体、負極、セパレータ、外装体、及び非水系電解液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。前記リチウム化合物は前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。
本明細書中、リチウムドープ工程前における正極状態のことを正極前駆体、リチウムドープ工程後における正極状態のことを正極と定義する。
[Positive electrode]
The positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer existing on one side or both sides thereof.
Further, the positive electrode preferably contains a lithium compound as a positive electrode precursor before assembling the power storage element. As will be described later, in the present embodiment, it is preferable to pre-dope the negative electrode with lithium ions in the energy storage element assembly process. As the predoping 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 lithium compound, the negative electrode, the separator, the exterior body, and the non-aqueous electrolyte solution. Is preferable. The lithium compound is preferably contained in the positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector of the positive electrode precursor.
In the present specification, the positive electrode state before the lithium doping process is defined as a positive electrode precursor, and the positive electrode state after the lithium doping process is defined as a positive electrode.

[正極活物質層]
正極に含まれる正極活物質層は、活性炭を含む材料から成る。その材料は、活性炭を含む正極活物質を含有する。正極活物質層は、これ以外に、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。
また、正極前駆体の正極活物質層には、正極活物質以外のリチウム化合物が含有されることが好ましい。
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer contained in the positive electrode is made of a material containing activated carbon. The material contains a positive electrode active material, including activated carbon. In addition to this, the positive electrode active material layer may contain an optional component such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer, if necessary.
Further, it is preferable that the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor contains a lithium compound other than the positive electrode active material.

[正極活物質]
正極活物質は、活性炭を含む。正極活物質としては、活性炭のみを使用してよく、又は活性炭に加えて、後述するような他の炭素材料を併用してよい。この炭素材料としては、カーボンナノチューブ、導電性高分子、又は多孔性の炭素材料を使用することがより好ましい。正極活物質には、活性炭を含む1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、リチウムと遷移金属との複合酸化物等)を含んでもよい。
好ましくは該正極活物質の総量に対する該炭素材料の含有率が、50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上である。該炭素材料の含有率は、100質量%であることができるが、他の材料の併用による効果を良好に得る観点から、例えば、90質量%以下又は80質量%以下であることが好ましい。
[Positive electrode active material]
The positive electrode active material contains activated carbon. As the positive electrode active material, only activated carbon may be used, or in addition to activated carbon, other carbon materials as described later may be used in combination. As the carbon material, it is more preferable to use a carbon nanotube, a conductive polymer, or a porous carbon material. The positive electrode active material may be used by mixing one or more kinds of carbon materials including activated carbon, or may contain a material other than the carbon material (for example, a composite oxide of lithium and a transition metal).
The content of the carbon material with respect to the total amount of the positive electrode active material is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more. The content of the carbon material can be 100% by mass, but is preferably 90% by mass or less or 80% by mass or less, for example, from the viewpoint of obtaining a good effect by the combined use of other materials.

正極活物質として用いる活性炭の種類及びその原料には特に制限はない。しかしながら、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V1(cc/g)、MP法により算出した直径20Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をV2(cc/g)とするとき、
(1)高い入出力特性のためには、0.3<V1≦0.8、及び0.5≦V2≦1.0を満たし、かつ、BET法により測定される比表面積が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<V1≦2.5、及び0.8<V2≦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。
There are no particular restrictions on the type of activated carbon used as the positive electrode active material and its raw materials. 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 V1 (cc / g), and the amount of micropores derived from pores having a diameter of less than 20 Å calculated by the MP method is used. When setting to V2 (cc / g),
(1) For high input / output characteristics, 0.3 <V1 ≦ 0.8 and 0.5 ≦ V2 ≦ 1.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 1,500 m 2. Activated carbon having a / g or more and 3,000 m 2 / g or less (hereinafter, also referred to as activated carbon 1) is preferable, and it is also preferable.
(2) In order to obtain a high energy density, 0.8 <V1 ≦ 2.5 and 0.8 <V2 ≦ 3.0 are satisfied, and the specific surface area measured by the BET method is 2,300 m 2. Activated carbon having a / g or more and 4,000 m 2 / g or less (hereinafter, also referred to as activated carbon 2) is preferable.

[活性炭の使用態様]
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。
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。
正極活物質は、活性炭1及び2以外の材料(例えば、前記特定のV1及び/若しくはV2を有さない活性炭、又は活性炭以外の材料(例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物等))を含んでもよい。例示の態様において、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の合計含有量が、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%であることが最も好ましい。
[Usage of activated carbon]
Activated carbons 1 and 2 may be one type of activated carbon, or may be a mixture of two or more types of activated carbon, and each of the above-mentioned characteristic values may be shown as a whole mixture.
The above-mentioned activated carbons 1 and 2 may be used by selecting one of them, or may be used by mixing both of them.
The positive electrode active material is a material other than activated carbons 1 and 2 (for example, activated carbon without the specific V1 and / or V2, or a material other than activated carbon (for example, a composite oxide of lithium and a transition metal)). It may be included. In an exemplary embodiment, 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, and 70% by mass or more, respectively, of the total positive electrode active material. More preferably, 90% by mass or more is further preferable, and 100% by mass is most 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。一方、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, further preferably 55% by mass or more. On the other hand, the lower limit of the content ratio of the positive electrode active material is more preferably 90% by mass or less, further preferably 80% by mass or less. By setting the content ratio in this range, suitable charge / discharge characteristics are exhibited.

[リチウム化合物]
本実施形態の正極前駆体の正極活物質層には、正極活物質以外のリチウム化合物が含有されることが好ましい。また、本実施形態の正極の正極活物質層には、正極活物質以外のリチウム化合物が含有される。
前記リチウム化合物としては、後述のリチウムドープ工程において正極で分解し、リチウムイオンを放出することが可能であるという観点から、炭酸リチウム、酸化リチウム、硫化リチウム、水酸化リチウム、フッ化リチウム、塩化リチウム、シュウ化リチウム、ヨウ化リチウム、窒化リチウム、シュウ酸リチウム、及び酢酸リチウムから選択される1種以上が好適に用いられる。中でも、炭酸リチウム、酸化リチウム、硫化リチウム及び水酸化リチウムから成る群から選択される少なくとも1種がより好適であり、空気中での取り扱いが可能であり、かつ吸湿性が低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。このようなリチウム化合物は、電圧の印加によって分解し、負極へのリチウムドープのドーパント源として機能するとともに、正極活物質層において空孔を形成するから、電解液の保持性に優れ、イオン伝導性に優れる正極を形成することができる。
[Lithium compound]
It is preferable that the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor of the present embodiment contains a lithium compound other than the positive electrode active material. Further, the positive electrode active material layer of the positive electrode of the present embodiment contains a lithium compound other than the positive electrode active material.
The lithium compound can be decomposed at the positive electrode in the lithium doping step described later to release lithium ions, and from the viewpoint that lithium carbonate, lithium oxide, lithium sulfide, lithium hydroxide, lithium fluoride, and lithium chloride can be released. , Lithium oxalate, lithium iodide, lithium nitride, lithium oxalate, and one or more selected from lithium acetate are preferably used. Among them, at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium oxide, lithium sulfide and lithium hydroxide is more preferable, and lithium carbonate can be handled in the air and has low moisture absorption. Is more preferably used. Such a lithium compound decomposes when a voltage is applied, functions as a dopant source for lithium doping to the negative electrode, and forms pores in the positive electrode active material layer, so that the electrolytic solution has excellent retention and ionic conductivity. It is possible to form an excellent positive electrode.

[正極前駆体のリチウム化合物]
リチウム化合物は、粒子状であることが好ましい。正極前駆体に含有されるリチウム化合物の平均粒子径は0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。正極前駆体に含有されるリチウム化合物の平均粒子径の上限としては50μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることが更に好ましく、10μm以下であることが最も好ましい。他方、正極前駆体に含有されるリチウム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以上であることが更に好ましい。リチウム化合物の平均粒子径が0.1μm以上であれば、正極におけるリチウム化合物の酸化反応後に残る空孔が電解液を保持するのに十分な容積を有することとなるため、高負荷充放電特性が向上する。リチウム化合物の平均粒子径が100μm以下であれば、リチウム化合物の表面積が過度に小さくはならないから、該リチウム化合物の酸化反応の速度を確保することができる。リチウム化合物の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。
リチウム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。
[Lithium compound of positive electrode precursor]
The lithium compound is preferably in the form of particles. The average particle size of the lithium compound contained in the positive electrode precursor is preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less. The upper limit of the average particle size of the lithium compound contained in the positive electrode precursor is more preferably 50 μm or less, further preferably 20 μm or less, and most preferably 10 μm or less. On the other hand, the lower limit of the average particle size of the lithium compound contained in the positive electrode precursor is more preferably 0.3 μm or more, and further preferably 0.5 μm or more. When the average particle size of the lithium compound is 0.1 μm or more, the pores remaining after the oxidation reaction of the lithium compound in the positive electrode have a sufficient volume to hold the electrolytic solution, so that the high load charge / discharge characteristics are exhibited. improves. When the average particle size of the lithium compound is 100 μm or less, the surface area of the lithium compound does not become excessively small, so that the rate of the oxidation reaction of the lithium compound can be ensured. The upper and lower limits of the range of the average particle size of the lithium compound can be arbitrarily combined.
Various methods can be used for atomizing the lithium 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.

正極前駆体の正極活物質層におけるリチウム化合物の含有割合は、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、5質量%以上60質量%以下であることが好ましく、10質量%以上50質量%以下であることがより好ましい。この範囲の含有割合とすることにより、負極へのドーパント源として好適な機能を発揮するとともに、正極に適当な程度の多孔性を付与することができ、かつ両者相俟って高負荷充放電効率に優れる蓄電素子を与えることができる。この含有割合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 content ratio of the lithium compound in the positive electrode active material layer of the positive electrode precursor is preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less based on the total mass of the positive electrode active material layer in the positive electrode precursor, and is preferably 10% by mass or more and 50% by mass. It is more preferably mass% or less. By setting the content ratio in this range, it is possible to exert a suitable function as a dopant source for the negative electrode, to impart an appropriate degree of porosity to the positive electrode, and to combine both of them with high load charge / discharge efficiency. It is possible to provide an excellent power storage element. The upper and lower limits of this content ratio range can be arbitrarily combined.

正極が含有する、正極活物質以外のリチウム化合物は、正極における正極活物質層の全質量を基準として、2質量%以上20質量%以下であることが好ましく、2.5質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。リチウム化合物量が2質量%以上であると、正極活物質同士がより強固な結合を形成するため、正極の剛性が高くなり、2.5質量%以上でその効果が顕著になる。正極の剛性が高くなることで、非水系リチウム型蓄電素子の剛性も向上する。 The lithium compound contained in the positive electrode other than the positive electrode active material is preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less, preferably 2.5% by mass or more and 10% by mass, based on the total mass of the positive electrode active material layer in the positive electrode. The following is more preferable. When the amount of the lithium compound is 2% by mass or more, the positive electrode active materials form stronger bonds with each other, so that the rigidity of the positive electrode becomes high, and the effect becomes remarkable when the amount is 2.5% by mass or more. By increasing the rigidity of the positive electrode, the rigidity of the non-aqueous lithium-type power storage element is also improved.

[正極活物質層の任意成分]
本実施形態における正極活物質層は、必要に応じて、正極活物質及びリチウム化合物の他に、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。
導電性フィラーとしては、特に制限されるものではないが、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。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質量部以下である。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。導電性フィラーの使用量が30質量部よりも多くなると、正極活物質層における正極活物質の含有割合が少なくなるために、正極活物質層体積当たりのエネルギー密度が低下するので好ましくない。
[Arbitrary component of positive electrode active material layer]
If necessary, the positive electrode active material layer 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 lithium compound.
The conductive filler is not particularly limited, and for example, acetylene black, ketjen black, vapor-grown carbon fiber, graphite, carbon nanotubes, a mixture thereof and the like can be used. The amount of the conductive filler used is preferably more than 0 parts by mass and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. It is more preferably 0.01 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, and further preferably 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less. If the amount of the conductive filler used is more than 30 parts by mass, the content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is small, and the energy density per volume of the positive electrode active material layer is lowered, which is not preferable.

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、正極活物質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、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, 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 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 ingress / egress 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らない材料で、金属箔が好ましい。本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子における正極集電体としては、アルミニウム箔が特に好ましい。
また、正極集電体はプレーン箔であることが好ましい。一般に、プレーン箔は、無孔箔と呼ばれることもある。正極集電体が穿孔箔であると、穿孔の部分の剛性が活物質の剛性に依存してしまうことに対し、正極集電体がプレーン箔であれば、活物質の剛性が低くても集電箔により電極としての剛性を高く保つことができる。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はないが、例えば、1〜100μmでよい。
[Positive current collector]
As the material constituting the positive electrode current collector in the present embodiment, a metal foil is preferable because it has high electron conductivity and does not deteriorate due to elution into the electrolytic solution and reaction with the electrolyte or ions. Aluminum foil is particularly preferable as the positive electrode current collector in the non-aqueous lithium storage element of the present embodiment.
Further, the positive electrode current collector is preferably a plain foil. In general, plain foil is sometimes referred to as non-perforated foil. When the positive electrode current collector is a perforated foil, the rigidity of the perforated portion depends on the rigidity of the active material, whereas when the positive electrode current collector is a plain foil, the rigidity of the active material is low. The electric foil can keep the rigidity of the electrode high. 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, but may be, for example, 1 to 100 μm.

[負極]
負極は、負極集電体と、その片面又は両面に存在する負極活物質層とを有する。
[Negative]
The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer existing on one side or both sides thereof.

[負極活物質層]
負極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な層である。負極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる負極活物質を含む。負極活物質層は、これ以外に、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 is a layer capable of occluding and releasing lithium ions. The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material that can occlude and release lithium ions. In addition to this, the negative electrode active material layer may contain an optional component such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer, if necessary.

[負極活物質]
前記負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な物質を用いることができる。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。好ましくは該負極活物質の総量に対する該炭素材料の含有率が50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上である。該炭素材料の含有率が100質量%でよいが、他の材料の併用による効果を良好に得る観点から、例えば、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることが好ましい。
[Negative electrode active material]
As the negative electrode active material, a substance capable of storing and releasing lithium ions can be used. Specific examples thereof 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 amount of the negative electrode active material is preferably 50% by mass or more, and more preferably 70% by mass or more. The content of the carbon material may be 100% by mass, but from the viewpoint of obtaining a good effect by using other materials in combination, for example, it is preferably 90% by mass or less, and preferably 80% by mass or less.

負極活物質には、リチウムイオンをドープすることが好ましい。本明細書において、負極活物質にドープされたリチウムイオンとしては、主に3つの形態が包含される。
第一の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子を作製する前に、負極活物質に設計値として予め吸蔵させるリチウムイオンである。
第二の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子を作製し、出荷する際の負極活物質に吸蔵されているリチウムイオンである。
第三の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子をデバイスとして使用した後の負極活物質に吸蔵されているリチウムイオンである。
負極活物質にリチウムイオンをドープしておくことにより、得られる非水系リチウム型蓄電素子の容量及び作動電圧を良好に制御することが可能となる。
The negative electrode active material is preferably doped with lithium ions. In the present specification, the lithium ion doped in the negative electrode active material mainly includes three forms.
The first form is lithium ion, which is preliminarily occluded as a design value in the negative electrode active material before manufacturing the non-aqueous lithium-type power storage element.
The second form is lithium ions stored in the negative electrode active material when a non-aqueous lithium-type power storage element is manufactured and shipped.
The third form is lithium ions occluded in the negative electrode active material after using the non-aqueous lithium-type power storage element as a device.
By doping the negative electrode active material with lithium ions, it is possible to satisfactorily control the capacity and operating voltage of the obtained non-aqueous lithium-type power storage element.

前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;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、合成樹脂(例えばフェノール樹脂等)等の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。 Examples of the carbon material include refractory carbon materials; easily graphitizable carbon materials; carbon black; carbon nanoparticles; activated carbon; artificial graphite; natural graphite; graphitized mesophase carbon spherules; graphite whiskers; polyacenese-based substances. Amorphous carbonaceous materials such as; petroleum-based pitches, coal-based pitches, mesocarbon microbeads, coke, carbonic materials such as synthetic resins (eg, phenolic resins, etc.) Carbonated materials obtained by heat treatment of precursors; full Thermal decomposition products of frill alcohol resin or novolak resin; fullerene; carbon nanophones; and composite carbon materials thereof can be mentioned.

炭素材料は、リチウムイオンの吸脱着の観点から、黒鉛を主成分とする材料であることが好ましい。黒鉛を主成分とすることは、黒鉛の含有量が、炭素材料の質量を基準として、50質量%以上であることを意味する。 The carbon material is preferably a material containing graphite as a main component from the viewpoint of adsorption and desorption of lithium ions. Having graphite as a main component means that the content of graphite is 50% by mass or more based on the mass of the carbon material.

[任意成分]
本発明における負極活物質層は、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。
導電性フィラーの種類は特に制限されるものではないが、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質量部以上30質量部以下である。より好ましくは0質量部以上20質量部以下、さらに好ましくは0質量部以上15質量部以下である。
[Arbitrary ingredient]
The negative electrode active material layer in the present invention may contain an optional component such as a conductive filler, a binder, and a dispersion stabilizer, in addition to the negative electrode active material, if necessary.
The type of the conductive filler is not particularly limited, and examples thereof include acetylene black, ketjen black, and vapor phase grown carbon fiber. The amount of the conductive filler used is preferably 0 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. It is more preferably 0 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, and further preferably 0 parts by mass or more and 15 parts by mass or less.

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。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質量部以下であり、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。一方で結着剤の量が30質量部以下であれば、負極活物質へのリチウム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, but for example, PVdF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), polyimide, latex, styrene-butadiene copolymer, fluororubber, acrylic copolymer and the like. Can be used. 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 with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material. It is 25 parts by mass or less. When the amount of the binder is 1 part by mass or more, sufficient electrode strength is developed. On the other hand, when the amount of the binder is 30 parts by mass or less, high input / output characteristics are exhibited without inhibiting the entry and exit of lithium 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10質量部以下である。分散安定剤の量が10質量部以下であれば、負極活物質へのリチウム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 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 is 10 parts by mass or less, high input / output characteristics are exhibited without inhibiting the entry and exit of lithium ions into the negative electrode active material.

[負極集電体]
本発明における負極集電体を構成する材料としては、電子伝導性が高く、非水系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らない金属箔であることが好ましい。また、負極集電体はプレーン箔であることがより好ましい。負極集電体が穿孔箔の場合、穿孔の部分の剛性が活物質の剛性に依存するが、プレーン箔の場合は、活物質の剛性が低くても集電箔により電極としての剛性を高く保つことができる。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。本実施の形態の非水系リチウム型蓄電素子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 in the present invention is preferably a metal foil having high electron conductivity and not deteriorated by elution into a non-aqueous electrolyte solution and reaction with an electrolyte or ions. Further, it is more preferable that the negative electrode current collector is a plain foil. When the negative electrode current collector is a perforated foil, the rigidity of the perforated part depends on the rigidity of the active material, but in the case of a plain foil, the rigidity of the electrode is maintained high by the current collector foil even if the rigidity of the active material is low. be able to. Such metal foil is not particularly limited, and examples thereof include aluminum foil, copper foil, nickel foil, and stainless steel foil. A copper foil is preferable as the negative electrode current collector in the non-aqueous lithium storage element of the present embodiment.

[電解液]
本実施形態の電解液は、非水系電解液である。すなわち、この電解液は、後述する非水溶媒を含む。非水系電解液は、該非水系電解液の総量を基準として、0.5mol/L以上のリチウム塩を含有することが好ましい。すなわち、非水系電解液は、リチウムイオンを電解質として含む。
[Electrolytic solution]
The electrolytic solution of this embodiment is a non-aqueous electrolytic solution. That is, this electrolytic solution contains a non-aqueous solvent described later. The non-aqueous electrolyte solution preferably contains 0.5 mol / L or more of a lithium salt based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. That is, the non-aqueous electrolyte solution contains lithium ions as an electrolyte.

[リチウム塩]
本実施形態の非水系電解液は、リチウム塩として、例えば、(LiN(SOF))、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiN(SOCF)(SOH)、LiC(SOF)、LiC(SOCF、LiC(SO、LiCFSO、LiCSO、LiPF、LiBF等を単独で用いることができ、2種以上を混合して用いてもよい。高い伝導度を発現できることから、LiPF及び/又はLiN(SOF)を含むことが好ましい。
非水系電解液中のリチウム塩濃度は、該非水系電解液の総量を基準として、0.5mol/L以上であることが好ましく、0.5mol/L以上2.0mol/L以下の範囲がより好ましい。リチウム塩濃度が0.5mol/L以上であれば、陰イオンが十分に存在するので蓄電素子の容量を十分高くできる。また、リチウム塩濃度が2.0mol/L以下である場合、未溶解のリチウム塩が非水系電解液中に析出すること、及び電解液の粘度が高くなり過ぎることを防止でき、伝導度が低下せず、出力特性も低下しないため好ましい。
[Lithium salt]
The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment has, as lithium salts, for example, (LiN (SO 2 F) 2 ), LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2). CF 3 ) (SO 2 C 2 F 5 ), LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 2 F 4 H), LiC (SO 2 F) 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2) C 2 F 5 ) 3 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiPF 6 , LiBF 4, etc. can be used alone, or two or more of them may be mixed and used. It is preferable to contain LiPF 6 and / or LiN (SO 2 F) 2 because it can exhibit high conductivity.
The lithium salt concentration in the non-aqueous electrolyte solution is preferably 0.5 mol / L or more, more preferably 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. .. When the lithium salt concentration is 0.5 mol / L or more, anions are sufficiently present, so that the capacity of the power storage element can be sufficiently increased. Further, when the lithium salt concentration is 2.0 mol / L or less, it is possible to prevent undissolved lithium salt from precipitating in the non-aqueous electrolytic solution and the viscosity of the electrolytic solution from becoming too high, resulting in a decrease in conductivity. It is preferable because it does not deteriorate the output characteristics.

本実施形態の非水系電解液は、該非水系電解液の総量を基準として、0.1mol/L以上1.5mol/L以下の濃度のLiN(SOF)を含むことが好ましく、LiN(SOF)の濃度は、より好ましくは0.3mol/L以上1.2mol/L以下である。LiN(SOF)濃度が0.1mol/L以上であれば、電解液のイオン伝導度を高めるとともに、負極界面に電解質被膜が適量堆積し、これにより電解液が分解することによるガスを低減することができる。他方、この濃度が1.5mol/L以下であれば、充放電の時に電解質塩の析出が起きず、かつ長期間経過後であっても電解液の粘度が増加を引き起こすことがない。 The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment preferably contains LiN (SO 2 F) 2 having a concentration of 0.1 mol / L or more and 1.5 mol / L or less based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. The concentration of SO 2 F) 2 is more preferably 0.3 mol / L or more and 1.2 mol / L or less. When the LiN (SO 2 F) 2 concentration is 0.1 mol / L or more, the ionic conductivity of the electrolytic solution is increased, and an appropriate amount of the electrolyte film is deposited on the negative electrode interface, whereby the gas due to the decomposition of the electrolytic solution is released. Can be reduced. On the other hand, when this concentration is 1.5 mol / L or less, precipitation of the electrolyte salt does not occur during charging and discharging, and the viscosity of the electrolytic solution does not increase even after a long period of time.

[非水溶媒]
本実施形態の非水系電解液は、非水溶媒として、好ましくは、環状カーボネートを含有する。非水系電解液が環状カーボネートを含有することは、所望の濃度のリチウム塩を溶解させる点、及び正極活物質層にリチウム化合物を適量堆積させる点で有利である。環状カーボネートとしては、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、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート等が挙げられる。
環状カーボネートの合計含有量は、非水系電解液の総量基準で、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。上記合計含有量が15質量%以上であれば、所望の濃度のリチウム塩を溶解させることが可能となり、高いリチウムイオン伝導度を発現することができる。さらに正極活物質層にリチウム化合物を適量堆積させることが可能となり、電解液の酸化分解を抑制することができる。
[Non-aqueous solvent]
The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment contains a cyclic carbonate as a non-aqueous solvent. The inclusion of the cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte solution is advantageous in that it dissolves a lithium salt having a desired concentration and that an appropriate amount of the lithium compound is deposited in the positive electrode active material layer. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate, vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate and the like.
The total content of the cyclic carbonate is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. When the total content is 15% by mass or more, it is possible to dissolve a lithium salt having a desired concentration, and high lithium ion conductivity can be exhibited. Further, an appropriate amount of the lithium compound can be deposited on the positive electrode active material layer, and oxidative decomposition of the electrolytic solution can be suppressed.

本実施形態の非水系電解液は、非水溶媒として、好ましくは、鎖状カーボネートを含有する。非水系電解液が鎖状カーボネートを含有することは、高いリチウムイオン伝導度を発現する点で有利である。鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等に代表されるジアルキルカーボネート化合物が挙げられる。ジアルキルカーボネート化合物は典型的には非置換である。
鎖状カーボネートの合計含有量は、非水系電解液の総量基準で、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。上記鎖状カーボネートの含有量が30質量%以上であれば、電解液の低粘度化が可能であり、高いリチウムイオン伝導度を発現することができる。上記合計濃度が95質量%以下であれば、電解液が、後述する添加剤をさらに含有することができる。
The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment contains a chain carbonate as a non-aqueous solvent. The inclusion of the chain carbonate in the non-aqueous electrolyte solution is advantageous in that it exhibits high lithium ion conductivity. Examples of the chain carbonate include dialkyl carbonate compounds typified by dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), dipropyl carbonate, dibutyl carbonate and the like. Dialkyl carbonate compounds are typically unsubstituted.
The total content of the chain carbonate is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, preferably 95% by mass or less, and more preferably 90% by mass or less, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. be. When the content of the chain carbonate is 30% by mass or more, the viscosity of the electrolytic solution can be reduced and high lithium ion conductivity can be exhibited. When the total concentration is 95% by mass or less, the electrolytic solution can further contain the additives described later.

[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および捲回され、正極前駆体、負極及びセパレータを有する電極捲回体が形成される。
前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なる膜が積層されていてもよい。また、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。
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。他方、35μm以下の厚みとすることにより、非水系リチウム型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。
また、有機または無機の微粒子からなる膜は、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。他方、10μm以下の厚みとすることにより、非水系リチウム型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。
[Separator]
The positive electrode precursor and the negative electrode are laminated and wound via the separator to form an electrode wound body having the positive electrode precursor, the negative electrode and the separator.
As the separator, a polyethylene microporous film or polypropylene microporous film 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 made of organic or inorganic fine particles may be laminated on one side or both sides of these separators. Further, organic or inorganic fine particles may be contained inside the separator.
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 micro shorts tends to be small. On the other hand, a thickness of 35 μm or less is preferable because the input / output characteristics of the non-aqueous lithium storage element tend to be high.
The film made 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 micro shorts tends to be small. On the other hand, a thickness of 10 μm or less is preferable because the input / output characteristics of the non-aqueous lithium storage element tend to be improved.

[非水系リチウム型蓄電素子]
本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子は、図1〜図3に示したように、正極前駆体と負極とがセパレータを介して積層およびプレスされてなる扁平型電極捲回体6が、前記非水系電解液とともに外装体(扁平角型缶4)内に収納および密封されて構成される。また、剛性の観点から、電極捲回体に含まれる正負極の集電体は、ともにプレーン箔であることが好ましい。
[Non-aqueous lithium-type power storage element]
As shown in FIGS. 1 to 3, the non-aqueous lithium storage element of the present embodiment includes a flat electrode winding body 6 in which a positive electrode precursor and a negative electrode are laminated and pressed via a separator. It is housed and sealed in an exterior body (flat square can 4) together with a non-aqueous electrolyte solution. Further, from the viewpoint of rigidity, it is preferable that both the positive and negative current collectors included in the electrode winding body are plain foils.

つぎに、上述してきたような非水系リチウム型蓄電素子の製造方法について説明する。
すなわち、本実施形態の非水系リチウム蓄電素子の製造方法は、
以下の工程:
(1)活性炭及びリチウム化合物を含む正極活物質層を正極集電体上に形成して、正極前駆体を得る工程;
(2)正極前駆体と、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質層を負極集電体上に有する負極と、正極前駆体と負極の間に配置されたセパレータとを含む電極積層体を形成する工程;
(3)電極積層体を捲回して、電極捲回体を形成する工程;
(4)電極捲回体をプレスして、扁平型電極捲回体を形成する工程;
(5)扁平型電極捲回体を扁平角型缶に収納し、扁平角型缶の開口部から、リチウム化合物とは異なるリチウム塩を含む非水電解液を注入し、開口部を密封して、密封型非水系リチウム蓄電素子を形成する工程;並びに
(6)密封型非水系リチウム蓄電素子を、加圧面を有する一対の冶具で挟んで、前記扁平角型缶の厚み方向に加圧した状態で、炭酸リチウムを分解して、リチウムイオンを生じさせ、該リチウムイオンを前記負極活物質層にドープする工程;を備える。
そして本実施形態の非水系リチウム蓄電素子の製造方法は、ドープする工程(6)において、扁平角型缶の主面内の最大圧力をPmax、面内の最小圧力Pminとしたとき、(Pmax−Pmin)/Pmax≦0.5となるように加圧を行うことを特徴とする。
以下、各工程について詳しく説明する。
Next, a method for manufacturing the non-aqueous lithium-type power storage element as described above will be described.
That is, the method for manufacturing the non-aqueous lithium storage element of the present embodiment is as follows.
The following steps:
(1) A step of forming a positive electrode active material layer containing activated carbon and a lithium compound on a positive electrode current collector to obtain a positive electrode precursor;
(2) An electrode laminate including a positive electrode precursor, a negative electrode having a negative electrode active material layer capable of occluding and releasing lithium ions on a negative electrode current collector, and a separator arranged between the positive electrode precursor and the negative electrode. Forming process;
(3) A step of winding an electrode laminate to form an electrode wound body;
(4) A step of pressing the electrode winding body to form a flat electrode winding body;
(5) The flat electrode winder is housed in a flat square can, a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt different from the lithium compound is injected from the opening of the flat can, and the opening is sealed. , A step of forming a sealed non-aqueous lithium storage element; and (6) a state in which the sealed non-aqueous lithium storage element is sandwiched between a pair of jigs having a pressure surface and pressurized in the thickness direction of the flat square can. A step of decomposing lithium carbonate to generate lithium ions and doping the negative electrode active material layer with the lithium ions;
In the method for manufacturing a non-aqueous lithium storage element of the present embodiment, when the maximum pressure in the main surface of the flat square can is P max and the minimum pressure in the surface is P min in the doping step (6), ( It is characterized in that pressurization is performed so that P max −P min ) / P max ≦ 0.5.
Hereinafter, each step will be described in detail.

(1)活性炭及びリチウム化合物を含む正極活物質層を正極集電体上に形成して、正極前駆体を得る。
[正極前駆体の製造]
本実施形態において、非水系リチウム型蓄電素子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、正極活物質及びリチウム化合物、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出来る。さらに、得られた正極前駆体にプレスを施して、正極活物質層の膜厚 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、正極活物質及びリチウム化合物、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た後、導電性接着剤を用いて正極集電体に貼り付ける方法も可能である。
(1) A positive electrode active material layer containing activated carbon and a lithium compound is formed on a positive electrode current collector to obtain a positive electrode precursor.
[Manufacturing of positive electrode precursor]
In the present embodiment, the positive electrode precursor to be the positive electrode of the non-aqueous lithium-type power storage element can be manufactured by a technique for manufacturing electrodes in known lithium ion batteries, electric double layer capacitors and the like. For example, a positive electrode active material, a lithium compound, and other optional components used as necessary are dispersed or dissolved in water or an organic solvent to prepare a slurry-like coating liquid, and this coating liquid is collected as a positive electrode. A positive electrode precursor can be obtained by applying a coating film on one or both sides of an electric body to form a coating film and drying the coating film. Further, the obtained positive electrode precursor may be pressed to adjust the film thickness or bulk density of the positive electrode active material layer. Alternatively, without the use of solvents, the positive electrode active material and lithium compound, as well as other optional components used as needed, are dry mixed, the resulting mixture is press molded and then conductively bonded. It is also possible to attach the agent to the positive electrode current collector.

前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、及び/又はそれらに結着剤若しく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を追加して調製してもよい。また、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。前記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リチウム化合物、並びに必要に応じて導電性フィラーを予備混合して、導電性の低いリチウム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。これにより、後述のリチウムドープ工程において正極前駆体でリチウム化合物が分解し易くなる。前記塗工液の溶媒に水を使用する場合には、リチウム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 is a dry blend of a part or all of various material powders including a positive electrode active material, and then water or an organic solvent and / or a binder or a dispersion stabilizer is dissolved or dispersed in them. The liquid or slurry-like substance may be added and prepared. Further, various material powders containing a positive electrode active material may be added to a liquid or slurry-like substance in which a binder or a dispersion stabilizer is dissolved or dispersed in water or an organic solvent to prepare a coating liquid. good. As the method of dry blending, for example, a positive electrode active material and a lithium compound are premixed using a ball mill or the like, and if necessary, a conductive filler is premixed so that the lithium compound having low conductivity is coated with the conductive filler. You may do. This facilitates the decomposition of the lithium compound in the positive electrode precursor in the lithium doping step described later. When water is used as the solvent of the coating liquid, the coating liquid may become alkaline by adding the lithium compound, so a pH adjuster may be added if necessary.

前記正極前駆体の塗工液の調製には、特に制限されるものではないが、好適にはホモディスパー又は多軸分散機、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出来る。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以下で分散を行うことが好ましい。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。また、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ことなく、再凝集が生じることがないため好ましい。
前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。また、粒度が100μm以下であれば、塗工液吐出時の詰まり、塗膜のスジ発生等がなく、安定に塗工ができる。
The preparation of the coating liquid for the positive electrode precursor is not particularly limited, but preferably a homodisper or a multi-axis disperser, a planetary mixer, a disperser such as a thin film swirling high-speed mixer or the like is used. Can be done. In order to obtain a coating liquid in a good dispersed state, it is preferable to perform dispersion 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, it is preferable because various materials are satisfactorily dissolved or dispersed. Further, when the peripheral speed is 50 m / s or less, various materials are not destroyed by heat or shearing force due to dispersion, and reaggregation does not occur, which is preferable.
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 80 μm or less in particle size, and further preferably 50 μm or less in particle size. 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 at the time of preparing the coating liquid, which is not preferable. Further, when the particle size is 100 μm or less, there is no clogging at the time of discharging the coating liquid, streaks of the coating film are not generated, and stable coating can be performed.

前記正極前駆体の塗工液の粘度(ηb)は、1,000mPa・s以上20,000mPa・s以下が好ましく、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、塗膜幅及び膜厚が良好に制御できる。また、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。
また、該塗工液の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、塗膜幅及び膜厚が良好に制御できる。
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, still more 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 formation of the coating film is suppressed, and the width and film thickness of the coating film can be satisfactorily controlled. Further, 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 is less than the desired thickness. Can be controlled.
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 the film thickness can be satisfactorily controlled.

前記正極前駆体の塗膜の形成は特に制限されるものではないが、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出来る。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、塗膜各層内のリチウム化合物の含有量が異なるように塗工液組成を調製してもよい。また、塗工速度は0.1m/分以上100m/分以下であることが好ましく、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、安定に塗工出来る。他方、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 formation of the coating film of the positive electrode precursor is not particularly limited, but 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 lithium 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. On the other hand, if the coating speed is 100 m / min or less, sufficient coating accuracy can be ensured.

前記正極前駆体の塗膜の乾燥については、特に制限されるものではないが、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出来る。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。また、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、25℃以上200℃以下であることが好ましく、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出来る。他方、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 drying of the coating film of the positive electrode precursor is not particularly limited, but 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. Further, 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. On the other hand, when the drying temperature is 200 ° C. or lower, it is possible to suppress cracking of 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.

前記正極前駆体のプレスには、特に制限されるものではないが、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出来る。正極活物質層の膜厚、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。
プレス圧力は0.5kN/cm以上20kN/cm以下が好ましく、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。他方、プレス圧力が20kN/cm以下であれば、正極前駆体に撓み又はシワが生じることがなく、所望の正極活物質層膜厚又は嵩密度に調整できる。
また、プレスロール同士の隙間は、所望の正極活物質層の膜厚又は嵩密度となるように乾燥後の正極前駆体膜厚に応じて任意の値を設定できる。さらに、プレス速度は正極前駆体に撓み又はシワが生じない任意の速度に設定できる。
また、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。他方、加熱する場合のプレス部の表面温度の上限は、使用する結着剤の融点プラス50℃以下が好ましく、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、プレス部の表面を90℃以上200℃以下に加温することが好ましく、より好ましく105℃以上180℃以下、さらに好ましくは120℃以上170℃以下に加熱することである。また、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、プレス部の表面を40℃以上150℃以下に加温することが好ましく、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℃以下に加温することである。
The press of the positive electrode precursor is not particularly limited, but a press machine such as a hydraulic press machine or a vacuum press machine can be preferably used. The film 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.
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. On the other hand, 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 film thickness or bulk density can be adjusted.
Further, the gap between the press rolls can be set to an arbitrary value according to the film thickness of the positive electrode precursor after drying so as to have a desired film thickness or bulk density of the positive electrode active material layer. Further, the pressing speed can be set to any speed at which the positive electrode precursor does not bend or wrinkle.
Further, 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 in the case of heating is preferably a melting point of minus 60 ° C. or higher, more preferably a melting point of −45 ° C. or higher, and further preferably a melting point of −30 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the surface temperature of the pressed portion in the case of heating is preferably the melting point 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, it is preferable to heat the surface of the pressed portion to 90 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 105 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and further. It is preferably heated to 120 ° C. or higher and 170 ° C. or lower. When a styrene-butadiene copolymer (melting point 100 ° C.) is used as the binder, it is preferable to heat the surface of the pressed portion to 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and more preferably 55 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. More preferably, it is heated to 70 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.

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。
また、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 melting point of the binder can be determined from the endothermic peak position of DSC (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 temperature rise 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.
Further, 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.

前記正極活物質層の膜厚は、正極集電体の片面当たり20μm以上200μm以下であることが好ましい。前記正極活物質層の膜厚は、より好ましくは片面当たり25μm以上100μm以下であり、更に好ましくは30μm以上80μm以下である。この膜厚が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。他方、この膜厚が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膜厚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。なお、集電体が凹凸を有する場合における正極活物質層の膜厚とは、集電体の凹凸を有していない部分の片面当たりの膜厚の平均値をいう。 The film thickness of the positive electrode active material layer is preferably 20 μm or more and 200 μm or less per one side of the positive electrode current collector. The thickness of the positive electrode active material layer is 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. When this film thickness is 20 μm or more, a sufficient charge / discharge capacity can be developed. On the other hand, when this film thickness is 200 μm or less, the ion diffusion resistance in the electrode can be kept low. Therefore, sufficient 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 film thickness range of the positive electrode active material layer can be arbitrarily combined. The film thickness of the positive electrode active material layer when the current collector has irregularities means the average value of the film thickness per one side of the portion of the current collector that does not have irregularities.

(1−1)リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質層を負極集電体上に形成して、負極を得る。
[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。
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出来る。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、負極活物質を含む各種材料を乾式で混合し、得られた混合物をプレス成型した後、導電性接着剤を用いて負極集電体に貼り付ける方法も可能である。
(1-1) A negative electrode active material layer capable of occluding and releasing lithium ions is formed on a negative electrode current collector to obtain a negative electrode.
[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.
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 the negative electrode active material are dispersed or dissolved in water or an organic solvent to prepare a slurry-like coating liquid, and this coating liquid is applied to one or both sides of the 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 or bulk density of the negative electrode active material layer. Alternatively, a method in which various materials including a negative electrode active material are mixed in a dry manner without using a solvent, the obtained mixture is press-molded, and then attached to a negative electrode current collector using a conductive adhesive. Is also possible.

塗工液の調製は、負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、次いで水又は有機溶媒、及び/又はそれらに結着剤若しく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を追加して調製してもよい。また、水又は有機溶媒に結着剤や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、負極活物質を含む各種材料粉末を追加して調製してもよい。前記塗工液の調製に特に制限されるものではないが、好適にはホモディスパー又は多軸分散機、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出来る。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。また、周速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ことなく、再凝集が生じることがないため好ましい。 The coating liquid is prepared by dry-blending a part or all of various material powders including the negative electrode active material, and then water or an organic solvent and / or a liquid or a dispersion in which a binder or a dispersion stabilizer is dissolved or dispersed. A slurry-like substance may be added and prepared. Further, various material powders containing a negative electrode active material may be added to a liquid or slurry-like substance in which a binder or a dispersion stabilizer is dissolved or dispersed in water or an organic solvent. Although the preparation of the coating liquid is not particularly limited, a homodisper or a multi-axis disperser, a planetary mixer, a disperser such as a thin film swirling high-speed mixer and 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. A peripheral speed of 1 m / s or more is preferable because various materials are satisfactorily dissolved or dispersed. Further, when the peripheral speed is 50 m / s or less, various materials are not destroyed by heat or shearing force due to dispersion, and reaggregation does not occur, which is preferable.

前記塗工液の粘度(ηb)は、1,000mPa・s以上20,000mPa・s以下が好ましく、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、塗膜幅及び膜厚が良好に制御できる。また、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。
また、該塗工液の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、塗膜幅及び膜厚が良好に制御できる。
The viscosity (ηb) of the coating liquid 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. It is 5,000 mPa · s or less. When the viscosity (ηb) is 1,000 mPa · s or more, liquid dripping during formation of the coating film is suppressed, and the width and film thickness of the coating film can be satisfactorily controlled. Further, when it 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.
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 the film thickness can be satisfactorily controlled.

前記塗膜の形成は特に制限されるものではないが、好適にはダイコーター又はコンマコーター、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出来る。塗膜は単層塗工で形成してもよいし、多層塗工して形成してもよい。また、塗工速度は0.1m/分以上100m/分以下であることが好ましく、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、安定に塗工出来る。他方、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 formation of the coating film is not particularly limited, but 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. 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. On the other hand, if the coating speed is 100 m / min or less, sufficient coating accuracy can be ensured.

前記塗膜の乾燥は特に制限されるものではないが、好適には熱風乾燥、赤外線(IR)乾燥等の乾燥方法を用いることが出来る。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。また、複数の乾燥方法を組み合わせて乾燥させてもよい。乾燥温度は、25℃以上200℃以下であることが好ましく、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出来る。他方、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又はマイグレーションによる結着剤の偏在、及び負極集電体又は負極活物質層の酸化を抑制できる。 The drying of the coating film is not particularly limited, but 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. Further, a plurality of drying methods may be combined and dried. 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. On the other hand, when the drying temperature is 200 ° C. or lower, it is possible to suppress cracking of the coating film due to rapid volatilization of the solvent or uneven distribution of the binder due to migration, and oxidation of the negative electrode current collector or the negative electrode active material layer.

前記負極のプレスは特に制限されるものではないが、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出来る。負極活物質層の膜厚、嵩密度及び電極強度は後述するプレス圧力、隙間、プレス部の表面温度等により調整できる。プレス圧力は0.5kN/cm以上20kN/cm以下が好ましく、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。他方、プレス圧力が20kN/cm以下であれば、負極に撓み又はシワが生じることがなく、所望の負極活物質層膜厚又は嵩密度に調整できる。また、プレスロール同士の隙間は所望の負極活物質層の膜厚又は嵩密度となるように乾燥後の負極膜厚に応じて任意の値を設定できる。さらに、プレス速度は負極に撓み又はシワが生じない任意の速度に設定できる。また、プレス部の表面温度は室温でもよいし、必要により加熱してもよい。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45℃以上、さらに好ましくは30℃以上である。他方、加熱する場合のプレス部の表面温度の上限は、使用する結着剤の融点プラス50℃以下が好ましく、より好ましくは30℃以下、さらに好ましくは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、90℃以上200℃以下に加温することが好ましい。より好ましく105℃以上180℃以下、さらに好ましくは120℃以上170℃以下に加熱することである。また、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、40℃以上150℃以下に加温することが好ましい。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℃以下に加温することである。 The press of the negative electrode is not particularly limited, but a press machine such as a hydraulic press machine or a vacuum press machine can be preferably used. The film thickness, bulk density and electrode strength of the negative electrode active material layer can be adjusted by the press pressure, the gap, the surface temperature of the press portion, etc., which will be described later. 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. On the other hand, when the press pressure is 20 kN / cm or less, the negative electrode does not bend or wrinkle, and the film thickness or bulk density of the negative electrode active material can be adjusted to a desired value. Further, the gap between the press rolls can be set to an arbitrary value according to the film thickness of the negative electrode after drying so as to have a desired film thickness or bulk density of the negative electrode active material layer. Further, the pressing speed can be set to any speed at which the negative electrode does not bend or wrinkle. Further, the surface temperature of the pressed portion may be room temperature or may be heated if necessary. The lower limit of the surface temperature of the pressed portion in the case of heating is preferably the melting point of the binder to be used at −60 ° C. or higher, more preferably 45 ° C. or higher, still more preferably 30 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the surface temperature of the pressed portion in the case of heating is preferably the melting point of the binder used plus 50 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower, still more preferably 20 ° C. or lower. For example, when PVdF (polyvinylidene fluoride: melting point 150 ° C.) is used as the binder, it is preferable to heat it to 90 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. It is more preferably 105 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and further preferably 120 ° C. or higher and 170 ° C. or lower. When a styrene-butadiene copolymer (melting point 100 ° C.) is used as the binder, it is preferable to heat it to 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. It is more preferably 55 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, and further preferably 70 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.

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。
また、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 melting point of the binder can be determined from the endothermic peak position of DSC (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 temperature rise 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.
Further, 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.

負極活物質層の膜厚は、片面当たり、5μm以上100μm以下が好ましい。該負極活物質層の膜厚の下限は、さらに好ましくは7μm以上であり、より好ましくは10μm以上である。該負極活物質層の膜厚の上限は、さらに好ましくは80μm以下であり、より好ましくは60μm以下である。この膜厚が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。他方、この膜厚が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。なお、集電体が凹凸を有する場合における負極活物質層の膜厚とは、集電体の凹凸を有していない部分の片面当たりの膜厚の平均値をいう。 The film thickness of the negative electrode active material layer is preferably 5 μm or more and 100 μm or less per one side. The lower limit of the film thickness of the negative electrode active material layer is more preferably 7 μm or more, and more preferably 10 μm or more. The upper limit of the film thickness of the negative electrode active material layer is more preferably 80 μm or less, and more preferably 60 μm or less. When this film 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. On the other hand, when this film thickness is 100 μm or less, high energy density can be developed by reducing the cell volume. The film thickness of the negative electrode active material layer when the current collector has irregularities means the average value of the film thickness per one side of the portion of the current collector that does not have 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以下であり、より好ましくは0.40g/cm以上1.5g/cm以下、さらに好ましくは0.45g/cm以上1.3g/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。また、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, more preferably 0.40 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less, and further preferably 0. .45g / cm 3 or more 1.3g / 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. Further, if it is 1.8 g / cm 3 or less, it is possible to secure pores in which ions can be sufficiently diffused in the negative electrode active material layer.

(2)正極前駆体と、負極と、正極前駆体と負極の間に配置されたセパレータとを含む電極積層体を形成する。
(3)電極積層体を捲回して、電極捲回体を形成する。
(4)電極捲回体をプレスして、扁平型電極捲回体を形成する。
[組立]
セル組み立て工程で得られる電極捲回体は、正極前駆体と負極とを、セパレータを介して重ねて電極積層体を形成し、渦巻状に捲回した後、扁平になるように加圧して扁平型電極捲回体6とし、正極端子7及び負極端子8を接続したものである。電極捲回体の捲き終わりを絶縁テープで固定してもよい。このとき、電極捲回体を固定するために使用される絶縁テープが、電極捲回体の屈曲部に位置することが好ましい。正極端子と負極端子の接続の方法は特に限定はしないが、抵抗溶接、超音波溶接などの方法で行う。
(2) An electrode laminate including a positive electrode precursor, a negative electrode, and a separator arranged between the positive electrode precursor and the negative electrode is formed.
(3) The electrode laminated body is wound to form an electrode wound body.
(4) The electrode winding body is pressed to form a flat electrode winding body.
[assembly]
The electrode winding body obtained in the cell assembly step is made by stacking a positive electrode precursor and a negative electrode via a separator to form an electrode laminated body, winding them in a spiral shape, and then pressurizing them to flatten them. The mold electrode winding body 6 is formed by connecting the positive electrode terminal 7 and the negative electrode terminal 8. The winding end of the electrode winding body may be fixed with insulating tape. At this time, it is preferable that the insulating tape used for fixing the electrode winding body is located at the bent portion of the electrode winding body. The method of connecting the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is not particularly limited, but a method such as resistance welding or ultrasonic welding is used.

(5)扁平型電極捲回体を扁平角型缶に収納し、扁平角型缶の開口部から、リチウム化合物とは異なるリチウム塩を含む非水電解液を注入し、開口部を密封して、密封型非水系リチウム蓄電素子を形成する。 (5) The flat electrode winder is housed in a flat square can, a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt different from the lithium compound is injected from the opening of the flat can, and the opening is sealed. , Form a sealed non-aqueous lithium storage element.

[外装体]
外装体は扁平角型缶4および蓋板9を備える。そして、正極前駆体、負極およびセパレータからなる扁平状電極捲回体6からは、正極前駆体および負極のそれぞれ一端に接続された正極端子7と負極端子8が引き出されている。
また、扁平角型缶4の開口部を封口密閉する蓋板9には絶縁パッキング10を介して正極端子7と負極端子8が取り付けられている。
扁平角型缶4および蓋板9は例えばアルミニウム合金製である。
[Exterior body]
The exterior body includes a flat square can 4 and a lid plate 9. A positive electrode terminal 7 and a negative electrode terminal 8 connected to one ends of the positive electrode precursor and the negative electrode are drawn out from the flat electrode winding body 6 composed of the positive electrode precursor, the negative electrode, and the separator.
Further, a positive electrode terminal 7 and a negative electrode terminal 8 are attached to a lid plate 9 that seals and seals the opening of the flat square can 4 via an insulating packing 10.
The flat square can 4 and the lid plate 9 are made of, for example, an aluminum alloy.

そして、この蓋板9は扁平角型缶4の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、扁平角型缶4の開口部が封口され、蓄電素子内部が密閉される。また、図1に示す例では、蓋板9に非水電解液注入口14が設けられており、この非水電解液注入口14には、封止部材が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、蓄電素子の密閉性が確保されている。更に、蓋板9には、蓄電素子の温度が上昇した際に内部のガスを外部に排出する機構として、開裂ベント15が設けられている。 Then, the lid plate 9 is inserted into the opening of the flat square can 4, and by welding the joint between the two, the opening of the flat can 4 is sealed and the inside of the power storage element is sealed. Further, in the example shown in FIG. 1, a non-aqueous electrolytic solution injection port 14 is provided on the lid plate 9, and the non-aqueous electrolytic solution injection port 14 is, for example, laser welded with a sealing member inserted. It is welded and sealed by means of such as, and the airtightness of the power storage element is ensured. Further, the lid plate 9 is provided with a cleavage vent 15 as a mechanism for discharging the internal gas to the outside when the temperature of the power storage element rises.

[外装体への収納]
扁平型電極捲回体6は、正極端子7および負極端子8の溶接を行い、扁平角型缶4に挿入し、蓋板9を扁平角型缶4の開口端部に溶接する。
[Storage in the exterior]
The flat electrode winding body 6 is welded to the positive electrode terminal 7 and the negative electrode terminal 8, inserted into the flat square can 4, and the lid plate 9 is welded to the open end of the flat can 4.

[乾燥]
外装体へ収納した電極捲回体は、乾燥することで残存溶媒を除去することが好ましい。乾燥方法に限定はないが、真空乾燥などにより乾燥する。残存溶媒は、正極活物質層又は負極活物質層の質量あたり、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、自己放電特性又はサイクル特性を悪化させるため、好ましくない。
[Drying]
It is preferable that the electrode wound body housed in the outer body is dried to remove the residual solvent. The drying method is not limited, but it is dried by vacuum drying or the like. The residual solvent is preferably 1.5% by mass or less per mass 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 or the cycle characteristics are deteriorated, which is not preferable.

[注液、含浸、封止工程]
組立工程の終了後に、外装体の蓋板9に設けられた電解液注入口14から、扁平角型缶4中に収納された電極捲回体6に、非水系電解液を注液する。注液工程の終了後に、更に、含浸を行い、正極、負極、及びセパレータを非水系電解液で十分に浸すことが望ましい。正極、負極、及びセパレータのうちの少なくとも一部に非水系電解液が浸っていない状態では、後述するリチウムドープ工程において、ドープが不均一に進むため、得られる非水系リチウム型蓄電素子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、特に制限されないが、例えば、注液後の電極捲回体を、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。その後、電解液注入口14を封止する。
[Liquid injection, impregnation, sealing process]
After the assembly step is completed, the non-aqueous electrolyte solution is injected into the electrode winding body 6 housed in the flat square can 4 from the electrolyte solution injection port 14 provided in the lid plate 9 of the exterior body. After the completion of the liquid injection step, it is desirable to further impregnate and sufficiently immerse the positive electrode, the negative electrode, and the separator with a non-aqueous electrolyte solution. When the non-aqueous electrolyte solution is not immersed in at least a part of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, the doping proceeds non-uniformly in the lithium doping step described later, so that the resistance of the obtained non-aqueous lithium storage element increases. It rises or becomes less durable. The method of impregnation is not particularly limited, but for example, the electrode winding body after injection is installed in a decompression chamber with the outer body open, and the inside of the chamber is decompressed by using a vacuum pump. A method of returning to atmospheric pressure again can be used. After that, the electrolytic solution injection port 14 is sealed.

(6)密封型非水系リチウム蓄電素子を、加圧面を有する一対の冶具で挟んで、前記扁平角型缶の厚み方向に加圧した状態で、リチウム化合物を分解して、リチウムイオンを生じさせ、リチウムイオンを負極活物質層にドープする。
[リチウムドープ工程]
リチウムドープ工程において、好ましくは、前記正極前駆体と負極との間に電圧を印加して前記リチウム化合物を分解することにより、正極前駆体中のリチウム化合物(例えば、炭酸リチウム)を分解してリチウムイオンを放出し、負極でリチウムイオンを還元することにより負極活物質層にリチウムイオンがプレドープされる。
このリチウムドープ工程において、正極前駆体中のリチウム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;前記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。
また、このリチウムドープ工程は、ドライ環境下(例:湿度30%以下)で行われることが好ましい。
(6) A sealed non-aqueous lithium storage element is sandwiched between a pair of jigs having a pressurized surface, and the lithium compound is decomposed to generate lithium ions while the pressure is applied in the thickness direction of the flat square can. , Lithium ion is doped into the negative electrode active material layer.
[Lithium dope process]
In the lithium doping step, preferably, a voltage is applied between the positive electrode precursor and the negative electrode to decompose the lithium compound, thereby decomposing the lithium compound (for example, lithium carbonate) in the positive electrode precursor and lithium. Lithium ions are predoped into the negative electrode active material layer by releasing the ions and reducing the lithium ions at the negative electrode.
In this lithium doping step, gas such as CO 2 is generated due to oxidative decomposition of the lithium 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 discharge means such as a gas vent valve or a gas permeable film is previously installed in the part of the exterior body. A method of applying a voltage with the above;
Further, this lithium doping step is preferably performed in a dry environment (eg, humidity of 30% or less).

[治具による加圧]
本実施形態では、図4に示すように、リチウムドープ工程を、密封型非水系リチウム蓄電素子を、加圧面20aを有する一対の冶具20で挟んで、扁平角型缶4の厚み方向に加圧した状態で行う。
扁平型電極捲回体を厚み方向に加圧する際、その加圧面内に圧力の斑があると、正極と負極との間の距離に斑が生じるため、正負極の面内で電位差斑が生じてしまい、ドープに斑が生じてしまう恐れがある。
また上述したように、扁平型電極捲回体6の屈曲部あるいは巻き戻りによる、正極、セパレータ、負極の位置ずれにより、正極と負極との間隔にムラができてしまい、その結果、ドープが均一に行われない(ドープのムラがある)おそれもある。
[Pressurization by jig]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the lithium doping step is performed by sandwiching a sealed non-aqueous lithium storage element between a pair of jigs 20 having a pressure surface 20a and pressurizing the flat square can 4 in the thickness direction. Do it in the same state.
When the flat electrode winding body is pressurized in the thickness direction, if there are pressure spots in the pressure plane, spots occur in the distance between the positive electrode and the negative electrode, so that potential difference spots occur in the plane of the positive and negative electrodes. This may result in spots on the dope.
Further, as described above, the displacement between the positive electrode, the separator, and the negative electrode due to the bending portion or rewinding of the flat electrode winding body 6 causes unevenness in the distance between the positive electrode and the negative electrode, and as a result, the doping is uniform. There is a possibility that it will not be done (there is uneven doping).

そこで本実施形態では、非水系リチウム蓄電素子を、加圧面を有する一対の冶具で挟んで、前記扁平角型缶の厚み方向に加圧した状態で、リチウム化合物を分解して、リチウムイオンを生じさせ、該リチウムイオンを前記負極活物質層にドープする工程において、扁平角型缶の主面を加圧する際、その主面内にかかる最大圧力をPmax、最小圧力Pminとしたとき、(Pmax−Pmin)/Pmax≦0.5となるように加圧を行う。好ましくは、(Pmax−Pmin)/Pmax≦0.4であり、さらに好ましくは(Pmax−Pmin)/Pmax≦0.3である。(Pmax−Pmin)/Pmaxが0.5以下であれば、非水系リチウム蓄電素子をドープする際、加圧による面内の圧力斑を小さくできることで、電極体の中の正負極間の距離のばらつきを抑制でき、ドープ工程におけるLiドープ反応が面内全域にわたり均一にできる。 Therefore, in the present embodiment, the non-aqueous lithium storage element is sandwiched between a pair of jigs having a pressurized surface, and the lithium compound is decomposed in a state of being pressurized in the thickness direction of the flat square can to generate lithium ions. In the step of doping the negative electrode active material layer with lithium ions, when the main surface of the flat square can is pressurized, the maximum pressure applied in the main surface is P max and the minimum pressure is P min. Pressurization is performed so that P max −P min ) / P max ≦ 0.5. Preferably, (P max -P min) / P a max ≦ 0.4, more preferably from (P max -P min) /Pmax≦0.3. When (P max − P min ) / P max is 0.5 or less, the pressure unevenness in the plane due to pressurization can be reduced when doping the non-aqueous lithium storage element, so that between the positive and negative electrodes in the electrode body. The variation in the distance can be suppressed, and the Li-doping reaction in the doping step can be made uniform over the entire in-plane area.

<非水系リチウム蓄電素子の面圧分布の測定方法>
本実施形態の非水系リチウム蓄電素子の加圧における、面圧分布の測定方法には、面圧分布測定システムI−SCAN(ニッタ株式会社製)を用いる。面圧分布測定のためのセンサーシートは、非水系リチウム蓄電素子の加圧面全体を覆う面積であることが好ましい。例えば、加圧面が縦60mm×横100mmであれば、I−SCAN100センサー(測定面の寸法:112mm×112mm)を用いることができる。
センサーシートは、非水系リチウム蓄電素子の外装体の主面と、加圧面を有する一対の冶具との間に配置する。
センサーシートの最大測定圧力は、非水系リチウム蓄電素子にかける最大加圧力以上であり、最大加圧力の3倍以下であることが好ましい。例えば、非水系リチウム蓄電素子にかける最大加圧力が5kgf/cmであれば、センサーシートの最大測定圧力は
5kgf/cm以上、15kgf/cm以下が好ましいため、例えばセンサーシートとしてはI−SCAN100(R)(最大測定圧力:13kgf/cm)を用いることが好ましい。センサーシートの最大測定圧力が、実際に非水系リチウム蓄電素子にかける最大加圧力以上、最大加圧力の3倍以下であれば、非水系リチウム蓄電素子にかける面内の加圧力を精度よく測定することができるため、好ましい。
センサーシートのセンサー点数は、400ポイント(縦20×横20ポイント)以上であることが好ましく、900ポイント以上(縦30×横30ポイント)であることが更に好ましい。例えば、加圧面積Sが縦60mm×横100mm(60cm)の場合、I−SCAN100センサー(測定面積S:112mm×112mm=125.44cm、センサー点数1936ポイント)を適応することで、加圧面全体に用いられるセンサー点数がS/S×1936ポイント=926ポイントとなるため、好ましい。
本明細書では、圧力の単位としてkgf/cmを例として用いるが、単位は圧力を示すものであればどのようでもよく、例えばPa、mmHg、Bar、atmなどであってもよい。
<Measurement method of surface pressure distribution of non-aqueous lithium storage element>
A surface pressure distribution measurement system I-SCAN (manufactured by Nitta Corporation) is used as a method for measuring the surface pressure distribution in the pressurization of the non-aqueous lithium storage element of the present embodiment. The sensor sheet for measuring the surface pressure distribution preferably has an area covering the entire pressurized surface of the non-aqueous lithium storage element. For example, if the pressurized surface is 60 mm in length × 100 mm in width, an I-SCAN100 sensor (measurement surface dimensions: 112 mm × 112 mm) can be used.
The sensor sheet is arranged between the main surface of the exterior body of the non-aqueous lithium power storage element and a pair of jigs having a pressurized surface.
The maximum measured pressure of the sensor sheet is preferably greater than or equal to the maximum pressing force applied to the non-aqueous lithium storage element and preferably not more than three times the maximum pressing force. For example, if the maximum pressure applied to the non-aqueous lithium storage element is 5 kgf / cm 2 , the maximum measured pressure of the sensor sheet is preferably 5 kgf / cm 2 or more and 15 kgf / cm 2 or less. Therefore, for example, the sensor sheet is I-. It is preferable to use SCAN100 (R) (maximum measurement pressure: 13 kgf / cm 2). If the maximum measured pressure of the sensor sheet is greater than or equal to the maximum pressure applied to the non-aqueous lithium storage element and less than three times the maximum pressure applied, the in-plane pressure applied to the non-aqueous lithium storage element is accurately measured. It is preferable because it can be used.
The number of sensor points on the sensor sheet is preferably 400 points (length 20 x width 20 points) or more, and more preferably 900 points or more (length 30 x width 30 points). For example, when the pressurized area S 1 is 60 mm in length × 100 mm in width (60 cm 2 ), the I-SCAN 100 sensor (measurement area S s : 112 mm × 112 mm = 125.44 cm 2 , sensor points 1936 points) can be applied. The number of sensor points used for the entire pressurized surface is S 1 / S s × 1936 points = 926 points, which is preferable.
In the present specification, kgf / cm 2 is used as an example of the unit of pressure, but the unit may be any one indicating pressure, and may be, for example, Pa, mmHg, Bar, atm, or the like.

上記で得られたI−SCANにより取得したデータは、冶具の端の辺や隅においては、冶具のバリなどの影響で、実体の加圧力とは関係のない過剰な圧力を検出しやすいため、面内の圧力斑を評価するためのデータとして活用しない。具体的には、測定した加圧面内の全圧力データについて、4辺のデータの3ポイント分については、データとして活用しない。例えば、加圧面内のデータが縦44ポイント×横30ポイントであった場合、縦44ポイントのうち、最初の3ポイント分の行および最後の3ポイント分の行を削除し、横30ポイントのうち、最初の3ポイント分の列と最後の3ポイント分の列を削除したデータを用いて、面内の圧力斑を評価する。 The data acquired by I-SCAN obtained above can easily detect excessive pressure that is not related to the actual pressure due to the influence of burrs on the jig at the edges and corners of the jig. Not used as data to evaluate in-plane pressure spots. Specifically, regarding the measured total pressure data in the pressurized surface, the three points of the data on the four sides are not used as data. For example, if the data in the pressure plane is 44 points vertically x 30 points horizontally, the rows for the first 3 points and the rows for the last 3 points are deleted from the 44 points vertically, and the rows for the last 3 points are deleted. , In-plane pressure spots are evaluated using the data with the first 3 points and the last 3 points removed.

上記で得られたI−SCANにより取得した面圧分布データは、測定誤差などのノイズが含まれるため、平均化することによりノイズを消す。平均化は図6に示す通り、ある1点の圧力データP(m,n)と、その点を取り囲む8点の圧力データP(m+a,P+b)(aおよびbはそれぞれ独立に−1,0,1であり、a=b=0以外である)を用いた計9点の圧力の平均値をPavg(m,n)とすることで処理される(式(1))。
avg(m,n)=ΣP(m+a,n+b)/9 … 式(1)
(aとbはそれぞれ独立に−1、0、1)
Since the surface pressure distribution data acquired by the I-SCAN obtained above contains noise such as measurement error, the noise is eliminated by averaging. As shown in FIG. 6, the averaging is performed by the pressure data P (m, n) at one point and the pressure data P (m + a, P + b) at eight points surrounding the point (a and b are independently -1,0, respectively. , 1 and other than a = b = 0), and the average value of the pressures at 9 points in total is Pavg (m, n) (Equation (1)).
P avg (m, n) = ΣP (m + a, n + b) / 9 ... Equation (1)
(A and b are independently -1, 0, 1)

上記により測定された面圧分布のデータを用いることで、(Pmax−Pmin)/Pmaxを算出することができる。 By using the data of the surface pressure distribution measured as described above, (P max − P min ) / P max can be calculated.

本実施形態では、扁平角型缶4の主面内の中央部よりも周辺部のほうに、加わる力がより大きくなるように加圧を行うことが好ましい。
本実施形態では、扁平角型缶4の主面内の中央部よりも周辺部のほうに、加わる力がより大きくなるように加圧を行うことで、扁平角型缶4に収容された、扁平型電極捲回体6の屈曲部および捲端面(周辺部)が、それ以外の部分(中央部)よりも強く加圧される。すなわち、ドープ時に、扁平角型缶4の周辺部をより強く加圧することで、扁平型電極捲回体6の屈曲部および捲端面が固定され、屈曲部および巻き戻りによる正極、セパレータ、負極の位置ずれを抑制することができる。これにより、ドープをムラなく均一に行うことができる。
In the present embodiment, it is preferable to pressurize the peripheral portion of the flat square can 4 so that the applied force is larger than that of the central portion in the main surface of the can.
In the present embodiment, the flat square can 4 is housed in the flat can 4 by pressurizing the peripheral portion rather than the central portion in the main surface of the flat square can 4 so that the applied force becomes larger. The bent portion and the wound end surface (peripheral portion) of the flat electrode winding body 6 are pressurized more strongly than the other portions (central portion). That is, by pressurizing the peripheral portion of the flat square can 4 more strongly at the time of doping, the bent portion and the wound end surface of the flat electrode winding body 6 are fixed, and the positive electrode, the separator, and the negative electrode due to the bent portion and the rewinding are fixed. Positional deviation can be suppressed. As a result, the doping can be performed evenly and uniformly.

なお、本実施形態において、扁平角型缶4の主面における「周辺部」および「中央部」とは、少なくとも上記の目的を達成することができれば、特に限定されるものではないが、例えば、図5に示すように、扁平角型缶4の主面において、中心Cと外周(頂点および4辺)とを結ぶ線分において外周から3分の1の点で囲まれる領域を「中央部」とし、それ以外の部分を「周辺部」とする。 In the present embodiment, the "peripheral portion" and the "central portion" on the main surface of the flat square can 4 are not particularly limited as long as the above object can be achieved, but for example, for example. As shown in FIG. 5, in the main surface of the flat square can 4, the region surrounded by one-third of the outer circumference in the line segment connecting the center C and the outer circumference (vertex and four sides) is the “central portion”. The other parts are referred to as "peripheral parts".

扁平角型缶4の主面内の中央部よりも周辺部のほうに、加わる力がより大きくなるように加圧を行う方法としては特に限定されるものではないが、例えば、図4および図5に示すように、加圧面20aが、中央部が凹となるような傾斜20bを有する冶具20を用いて加圧することが好ましい。傾斜を有する加圧面は、曲面であってもよいし、平面の組み合わせであってもよいし、平面と曲面の組み合わせであってもよい。
また、冶具20は、熱伝導率が、200W/m・K以上である材料から成ることが好ましい。これにより、面内での温度を均一にすることができる。また、リチウムドープ工程において素子が発熱したような場合に、速やかに放熱することができる。
The method of pressurizing the peripheral portion of the flat square can 4 so that the applied force is larger than that of the central portion in the main surface is not particularly limited, but for example, FIGS. 4 and 4 and FIGS. As shown in 5, it is preferable to pressurize the pressurizing surface 20a by using a jig 20 having an inclination 20b such that the central portion is concave. The pressurized surface having an inclination may be a curved surface, a combination of planes, or a combination of a plane and a curved surface.
Further, the jig 20 is preferably made of a material having a thermal conductivity of 200 W / m · K or more. As a result, the in-plane temperature can be made uniform. Further, when the element generates heat in the lithium doping process, heat can be quickly dissipated.

本実施形態による非水系リチウム蓄電素子のドープ工程前の加圧方法として、非水系リチウム蓄電素子の外装体の平坦面と接触する冶具の加圧面の材質としては、JIS K6253で測定される硬度が、ショアA5以上、ショアA70以下であることが好ましい。さらに好ましくはショアA20以上、ショアA65以下、さらに好ましくはショアA6530以上、ショアA60以下である。加圧冶具の加圧面の材料の硬度が上記範囲内であれば、非水系リチウム蓄電素子の外装体の平坦面に好適な加圧力がかけられるとともに、面内の圧力分布を緩和し、圧力斑の少ない加圧をすることができる。
加圧面の材料を変更する方法については特に制限はない。例えば、治具本体の加圧面に、シート状の材料を貼り付けることで変更してもよいし、治具本体そのもの材料を変更してもよい。
As a pressurizing method before the doping process of the non-aqueous lithium storage element according to the present embodiment, the hardness measured by JIS K6253 is used as the material of the pressurized surface of the jig that comes into contact with the flat surface of the exterior of the non-aqueous lithium storage element. , Shore A5 or more, and shore A70 or less are preferable. It is more preferably shore A20 or more and shore A65 or less, and further preferably shore A6530 or more and shore A60 or less. When the hardness of the material of the pressure surface of the pressure jig is within the above range, a suitable pressure is applied to the flat surface of the exterior body of the non-aqueous lithium storage element, the pressure distribution in the surface is relaxed, and the pressure unevenness is applied. Can be pressurized with less pressure.
There is no particular limitation on the method of changing the material of the pressurized surface. For example, the change may be made by attaching a sheet-like material to the pressurized surface of the jig body, or the material of the jig body itself may be changed.

本実施形態による非水系リチウム蓄電素子において、電極体を固定する絶縁テープの位置は、電極体の平坦部でないことが好ましい。例えば絶縁シールの位置は、扁平捲回体の場合は、扁平捲回体の屈曲したR部であることが好ましい。絶縁テープが電極体の平坦部にあると、非水系リチウム蓄電素子の外装体の平坦面を加圧する際、外装体内部にある固定テープの厚み分が、電極体に局所的な圧力を発生させ、ドープ工程にてLiドープ斑を生じさせてしまうため、好ましくない。 In the non-aqueous lithium storage element according to the present embodiment, the position of the insulating tape for fixing the electrode body is preferably not the flat portion of the electrode body. For example, in the case of a flat wound body, the position of the insulating seal is preferably the bent R portion of the flat wound body. When the insulating tape is on the flat part of the electrode body, when the flat surface of the exterior body of the non-aqueous lithium storage element is pressed, the thickness of the fixing tape inside the exterior body causes local pressure on the electrode body. This is not preferable because it causes Li-doped spots in the doping process.

本実施形態による非水系リチウム蓄電素子の平均加圧力は、0.5kgf/cm以上20kgf/cm以下が好ましい。より好ましくは1kgf/cm以上15kgf/cm以下であり、更に好ましくは1.5kgf/cm以上10kgf/cm以下である。平均加圧力Pは、非水系リチウム蓄電素子の平坦部にかける荷重W(kgf)を加圧冶具の加圧面積S(cm)とした時、P=W/Sで算出される。平均加圧力Pが上記範囲内であれば、微短絡を発生させることなく電極体の平坦面全体に十分な圧力をかけることができ、Liドープ反応を促進させることが可能になる。 The average pressing force of the non-aqueous lithium storage element according to the present embodiment is preferably 0.5 kgf / cm 2 or more and 20 kgf / cm 2 or less. It is more preferably 1 kgf / cm 2 or more and 15 kgf / cm 2 or less, and further preferably 1.5 kgf / cm 2 or more and 10 kgf / cm 2 or less. Mean pressure P A, when a load W (kgf) applied to the flat portion of the non-aqueous lithium storage element has a pressure area S 1 of the compressing clamp (cm 2), is calculated by P A = W / S 1 NS. Within the above range average pressure P A, the entire flat surface of the electrode body without generating fine short can apply a sufficient pressure, it is possible to promote the Li doped reaction.

[エージング工程]
リチウムドープ工程の終了後に、電極捲回体にエージングを行うことが好ましい。エージング工程において非水系電解液中の溶媒が負極で分解し、負極表面にリチウムイオン透過性の固体高分子被膜が形成される。
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、高温環境下で非水系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。
[Aging process]
After the lithium doping step is completed, it is preferable to perform aging on the electrode winding body. In the aging step, the solvent in the non-aqueous electrolyte solution is decomposed at the negative electrode, and a lithium ion permeable solid polymer film is formed on the surface of the negative electrode.
The aging method is not particularly limited, and for example, a method of reacting a solvent in a non-aqueous electrolyte solution in a high temperature environment can be used.

[ガス抜き工程]
エージング工程の終了後に、更にガス抜きを行い、非水系電解液、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。非水系電解液、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、得られる非水系リチウム型蓄電素子の抵抗が上昇してしまう。
[Degassing process]
After the aging step is completed, it is preferable to further degas to surely remove the gas remaining in the non-aqueous electrolyte solution, the positive electrode, and the negative electrode. In a state where gas remains in at least a part of the non-aqueous electrolyte solution, the positive electrode, and the negative electrode, ion conduction is inhibited, so that the resistance of the obtained non-aqueous lithium storage element increases.

<非水系リチウム蓄電素子の特性評価>
[静電容量]
本明細書では、静電容量Fa(F)とは、以下の方法によって得られる値である。
先ず、非水系リチウム蓄電素子と対応するセルを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(C)とする。ここで得られたQ及び電圧変化ΔV(V)を用いて、静電容量Fa=Q/ΔV=Q/(3.8−2.2)により算出される値を、静電容量Fa(F)という。
ここで電流の放電レート(「Cレート」とも呼ばれる)とは、放電容量に対する放電時の電流の相対的な比率であり、一般に、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。
<Characteristic evaluation of non-aqueous lithium storage element>
[Capacitance]
In the present specification, the capacitance Fa (F) is a value obtained by the following method.
First, in a constant temperature bath in which the cell corresponding to the non-aqueous lithium storage element 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. Perform constant voltage charging for a total of 30 minutes. After that, the capacity when a constant current discharge is performed with a current value of 2C up to 2.2V is defined as Q (C). Using the Q obtained here and the voltage change ΔV x (V), the value calculated by the capacitance Fa = Q / ΔV x = Q / (3.8-2.2) is the capacitance Fa. It is called (F).
Here, the current discharge rate (also referred to as "C rate") is the relative ratio of the current at the time of discharge to the discharge capacity, and generally, when performing constant current discharge from the upper limit voltage to the lower limit voltage, it takes 1 hour. The current value at which the discharge is completed is called 1C. In the present specification, 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 is defined as 1C.

[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、非水系リチウム蓄電素子を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、サンプリング間隔を0.1秒とし、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Eoとしたときに、降下電圧ΔE=3.8−EoからRa=ΔE/(20Cの電流値)として算出される値である。
[Internal resistance]
As used herein, the internal resistance Ra (Ω) is a value obtained by the following method:
First, in a constant temperature bath in which the non-aqueous lithium storage element is set to 25 ° C, constant current charging is performed until the current value of 20C reaches 3.8V, and then constant voltage charging is performed by applying a constant voltage of 3.8V. Do this for a total of 30 minutes. Subsequently, the sampling interval is set to 0.1 seconds, and constant current discharge is performed up to 2.2 V at 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 second obtained by extrapolating from the voltage values at the discharge times of 2 seconds and 4 seconds is taken as Eo, the voltage drop ΔE = 3.8-. It is a value calculated from Eo as Ra = ΔE / (current value of 20C).

[高負荷充放電サイクル試験]
本明細書では、高負荷充放電サイクル試験後の抵抗変化率及びガス発生量は、以下の方法によって測定する。
(高負荷充放電サイクル後の抵抗変化率)
先ず、非水系リチウム蓄電素子と対応するセルを25℃に設定した恒温槽内で、200Cの電流値で3.8Vに到達するまで定電流充電し、続いて200Cの電流値で2.2Vに到達するまで定電流放電を行う。この高負荷充放電サイクルを60000回繰り返し、上記内部抵抗の測定方法に従い高負荷充放電サイクル後の内部抵抗Rbを測定する。Rb/Raを高負荷充放電サイクル後の抵抗変化率とする。
[High load charge / discharge cycle test]
In the present specification, the resistance change rate and the amount of gas generated after the high load charge / discharge cycle test are measured by the following methods.
(Rate of resistance change after high load charge / discharge cycle)
First, the cell corresponding to the non-aqueous lithium storage element is charged at a constant current in a constant temperature bath set at 25 ° C. until it reaches 3.8 V at a current value of 200 C, and then to 2.2 V at a current value of 200 C. Discharge with constant current until it reaches the point. This high load charge / discharge cycle is repeated 60,000 times, and the internal resistance Rb after the high load charge / discharge cycle is measured according to the above method for measuring internal resistance. Let Rb / Ra be the rate of change in resistance after a high load charge / discharge cycle.

[蓄電モジュール]
一般に、蓄電モジュールは、バッテリーモジュール、キャパシタモジュール、コンデンサモジュール、組蓄電池又は組電池とも呼ばれ、かつ蓄電素子は、キャパシタ、セル、蓄電セル又は蓄電池とも呼ばれる。
[Power storage module]
Generally, the power storage module is also referred to as a battery module, a capacitor module, a capacitor module, a storage battery or a battery, and the power storage element is also referred to as a capacitor, a cell, a storage cell or a storage battery.

以下に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
[炭酸リチウムの粉砕]
平均粒子径53μmの炭酸リチウム200gを、アイメックス社製の粉砕機(液体窒素ビーズミルLNM)を用い、液体窒素で−196℃に冷却化した後、ドライアイスビーズを用い、周速10.0m/sにて9分間粉砕した。−196℃で熱変性を防止し、脆性破壊することにより得られた炭酸リチウムについて平均粒子径を測定することで仕込みの炭酸リチウム粒子径を求めたところ、2.0μmであった。
(Example 1)
[Crushing lithium carbonate]
200 g of lithium carbonate having an average particle diameter of 53 μm is cooled to -196 ° C. with liquid nitrogen using a crusher (liquid nitrogen bead mill LNM) manufactured by IMEX, and then using dry ice beads, the peripheral speed is 10.0 m / s. Was crushed for 9 minutes. The lithium carbonate particle size to be charged was determined by measuring the average particle size of the lithium carbonate obtained by preventing thermal denaturation at -196 ° C. and brittle fracture, and found to be 2.0 μm.

[正極活物質の調製]
[活性炭の調製]
破砕されたヤシ殻炭化物を、小型炭化炉において窒素中、500℃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前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。その後、115℃に保持された電気乾燥機内で10時間乾燥した後に、ボールミルで1時間粉砕を行うことにより、活性炭を得た。
[Preparation of positive electrode active material]
[Preparation of activated carbon]
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 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 carbonized material 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. Then, after drying for 10 hours in an electric dryer kept at 115 ° C., activated carbon was obtained by pulverizing with a ball mill for 1 hour.

[正極塗工液の調製]
正極活物質として上記で得た活性炭を用い、仕込みのリチウム化合物として上記で得た炭酸リチウムを用いて、下記方法で正極塗工液(組成a)を製造した。
活性炭を46.5質量部、炭酸リチウム又は酸化、硫化若しくは水酸化リチウムを38.0質量部、ケッチェンブラックを4.0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10.0質量部、並びにNMP(N−メチルピロリドン)を混合し、それを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17.0m/sの条件で分散して塗工液を得た。
[Preparation of positive electrode coating liquid]
The positive electrode coating liquid (composition a) was produced by the following method using the activated carbon obtained above as the positive electrode active material and the lithium carbonate obtained above as the charged lithium compound.
46.5 parts by mass of activated carbon, 38.0 parts by mass of lithium carbonate or oxidation, sulfide or lithium hydroxide, 4.0 parts by mass of Ketjen Black, 1.5 parts by mass of PVP (polyvinylpyrrolidone), and PVDF ( (Polyfluoride vinylidene) is mixed with 10.0 parts by mass and NMP (N-methylpyrrolidone), and this is mixed with a thin film swirling high-speed mixer fill mix manufactured by PRIMIX under the condition of a peripheral speed of 17.0 m / s. It was dispersed to obtain a coating liquid.

[正極前駆体の調製]
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を得た。得られた正極前駆体について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た。
[Preparation of positive electrode precursor]
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, and dried at a drying temperature of 100 ° C. to obtain a positive electrode precursor. 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.

[負極の製造]
[負極の調製例]
平均粒子径が4.9μm、かつBET比表面積が6.1m/gの人造黒鉛の使用量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:65℃)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。これを窒素雰囲気下、1000℃まで8時間で昇温し、同温度で4時間保持することにより熱反応させ、複合炭素材料1を得た。得られた複合炭素材料を自然冷却により60℃まで冷却した後、電気炉から取り出した。
[Manufacturing of negative electrode]
[Preparation example of negative electrode]
150 g of artificial graphite with an average particle size of 4.9 μm and a BET specific surface area of 6.1 m 2 / g was placed in a stainless steel mesh cage, and 15 g of coal-based pitch (softening point: 65 ° C.) was placed. They were placed on a stainless steel bat and both were installed in an electric furnace (effective size in the furnace 300 mm × 300 mm × 300 mm). This was heated to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere in 8 hours and kept at the same temperature for 4 hours to cause a thermal reaction to obtain a composite carbon material 1. The obtained composite carbon material was cooled to 60 ° C. by natural cooling and then taken out from an electric furnace.

複合炭素材料を負極活物質として用いて負極1を製造した。
複合炭素材料を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、それを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を用いて測定した結果、粘度(ηb)は2,791mPa・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、厚さ10μmの貫通孔を持たない電解銅箔(プレーン箔)の両面に塗工速度1m/sの条件で塗工し、乾燥温度85℃で乾燥して負極を得た。得られた負極を、ロールプレス機を用いてプレスした。
The negative electrode 1 was manufactured using the composite carbon material as the negative electrode active material.
80 parts by mass of composite carbon material, 8 parts by mass of acetylene black, 12 parts by mass of PVdF (polyvinylidene fluoride), and NMP (N-methylpyrrolidone) are mixed and mixed with a thin film swirl type high-speed mixer manufactured by PRIMIX. A coating liquid was obtained by dispersing using a fill mix under the condition of a peripheral speed of 15 m / s. As a result of measuring the viscosity (ηb) and TI value of the obtained coating liquid using an E-type viscometer TVE-35H manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., the viscosity (ηb) was 2,791 mPa · s and the TI value was 2. It was 7. The above coating liquid is applied to both sides of an electrolytic copper foil (plain foil) having a thickness of 10 μm and having no through holes at a coating speed of 1 m / s using a die coater manufactured by Toray Engineering Co., Ltd., and the drying temperature is changed. It was dried at 85 ° C. to obtain a negative electrode. The obtained negative electrode was pressed using a roll press machine.

[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(MEC)=33:67(体積比)の混合溶媒を用い、全電解液に対してLiN(SOF)及びLiPFの濃度比が25:75(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溶解して得た溶液を非水系電解液として使用した。
ここで調製した電解液におけるLiN(SOF)及びLiPFの濃度は、それぞれ、0.3mol/L及び0.9mol/Lであった。
[Preparation of electrolytic solution]
As an organic solvent, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC): methyl ethyl carbonate (MEC) = 33: 67 (volume ratio) was used, and the concentration ratio of LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 to the total electrolytic solution was A solution obtained by dissolving each electrolyte salt so that the sum of the concentrations of LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 is 1.2 mol / L at 25:75 (molar ratio) is non-aqueous electrolysis. Used as a liquid.
The concentrations of LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 in the electrolytic solution prepared here were 0.3 mol / L and 0.9 mol / L, respectively.

正極活物質、正極塗工液、リチウム化合物、集電体及び負極活物質を用いて、以下のとおりに非水系リチウム型蓄電素子を調製した。 A non-aqueous lithium power storage element was prepared as follows using a positive electrode active material, a positive electrode coating liquid, a lithium compound, a current collector and a negative electrode active material.

[非水系リチウム型蓄電素子の調製]
[組立工程]
得られた両面負極1と両面正極前駆体を12.0cm×210.0cm(2520cm)の帯状にカットした。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、渦巻状に捲回した後、扁平になるように加圧して扁平型電極捲回体とした。このとき、扁平型電極捲回体を固定する絶縁テープを、電極捲回体に形成されたR部に取り付けた。その後、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た。
この電極捲回体を、温度80℃、圧力50Paで、乾燥時間60hrの条件で真空乾燥した。乾燥した電極捲回体を露点−45℃のドライ環境下にて、外寸が厚さ5mm、幅150mm、高さ70mmのアルミニウム合金製の扁平角型缶からなる外装体内に収納した。そして扁平角型缶の開口部に蓋板を挿入し、両者の接合部を溶接することによって、扁平角型缶の開口部を封口した。
[Preparation of non-aqueous lithium-type power storage element]
[Assembly process]
The obtained double-sided negative electrode 1 and double-sided positive electrode precursor were cut into strips of 12.0 cm × 210.0 cm (2520 cm 2). A microporous membrane separator having a thickness of 15 μm was sandwiched between the negative electrode and the positive electrode precursor, laminated, spirally wound, and then pressed so as to be flat to form a flat electrode wound body. At this time, an insulating tape for fixing the flat electrode winding body was attached to the R portion formed on the electrode winding body. Then, the negative electrode terminal and the positive electrode terminal were connected to the negative electrode and the positive electrode precursor by ultrasonic welding, respectively.
This electrode wound body 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 winding body was housed in an exterior body made of a flat square can made of an aluminum alloy having an outer size of 5 mm, a width of 150 mm, and a height of 70 mm in a dry environment with a dew point of −45 ° C. Then, a lid plate was inserted into the opening of the flat square can, and the joint between the two was welded to seal the opening of the flat can.

[注液、含浸、封止工程]
外装体の蓋板に設けられた電解液注入口から、外装体の中に収納された電極捲回体に、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を温度25℃の大気圧下で注入した。続いて、減圧チャンバーの中に前記非水系リチウム型蓄電素子を入れ、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。その後、常圧から−87kPaまで減圧した後、大気圧に戻す工程を4回繰り返した後、15分間静置した。さらに、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、大気圧に戻す工程を合計7回繰り返した(それぞれ、−95,96,97,81,97,97,97kPaまで減圧した)。以上の工程により、非水系電解液を電極捲回体に含浸させた。その後、電解液注入口を封止した。
[Liquid injection, impregnation, sealing process]
About 80 g of the above non-aqueous electrolyte solution is applied to the electrode winding body housed in the exterior body from the electrolyte solution injection port provided on the lid plate of the exterior body under a dry air environment with a dew point of -40 ° C or less. It was injected under atmospheric pressure at a temperature of 25 ° C. Subsequently, the non-aqueous lithium-type power storage element 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. Then, after reducing the pressure from normal pressure to −87 kPa, the process of returning to atmospheric pressure was repeated 4 times, and then the mixture was allowed to stand for 15 minutes. Further, the pressure was reduced from normal pressure to −91 kPa, and then the pressure was returned to atmospheric pressure. Similarly, the steps of depressurizing and returning to atmospheric pressure were repeated 7 times in total (decompressed to -95, 96, 97, 81, 97, 97, 97 kPa, respectively). By the above steps, the electrode winding body was impregnated with the non-aqueous electrolyte solution. Then, the electrolytic solution injection port was sealed.

[リチウムドープ工程]
得られた非水系リチウム型蓄電素子に対して、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50mA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72時間継続する手法により初期充電を行い、負極にリチウムドープを行った。
このとき、外装体(扁平角型缶)を、図4に示すような、加圧面を有する一対の冶具で挟んで、扁平角型缶の厚み方向に500kgfの力で加圧した状態で行った。この冶具は、加圧面において、中央部が凹となるような傾斜を有しており、扁平角型缶の前記主面内の中央部よりも周辺部のほうに、加わる力がより大きくなるように加圧を行った。面圧分布測定システムI−SCAN、センサーシートとしてI−SCAN100(R)を用いて測定し、前述のデータ処理を行ったところ、面内の最大圧力Pmaxは9.1kgf/cm/cmであり、周辺部における加圧力は5.5kgf/cmであった。なお、治具本体はアルミニウム製(熱伝導率:236W・m−1・K−1であった。
[Lithium dope process]
The obtained non-aqueous lithium-type power storage element is charged with a constant current using a charging / discharging device (TOSCAT-3100U) manufactured by Toyo System Co., Ltd. until the voltage reaches 4.5 V at a current value of 50 mA under a 25 ° C environment. After that, the initial charge was continuously carried out by a method of continuing 4.5 V constant voltage charging for 72 hours, and the negative electrode was lithium-doped.
At this time, the exterior body (flat square can) was sandwiched between a pair of jigs having a pressure surface as shown in FIG. 4, and the pressure was applied in the thickness direction of the flat square can with a force of 500 kgf. .. This jig has an inclination such that the central portion is concave on the pressure surface, so that the force applied to the peripheral portion is larger than that of the central portion in the main surface of the flat square can. Was pressurized. When the surface pressure distribution measurement system I-SCAN and I-SCAN 100 (R) as the sensor sheet were used for measurement and the above-mentioned data processing was performed, the maximum in-plane pressure Pmax was 9.1 kgf / cm 2 / cm. The pressing force in the peripheral portion was 5.5 kgf / cm 2 . The jig body was made of aluminum (thermal conductivity: 236 W · m -1 · K -1 .

[エージング工程]
リチウムドープ後の非水系リチウム型蓄電素子を25℃環境下、1.0A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。その後、非水系リチウム型蓄電素子を60℃の恒温槽に60時間保管した。
[Aging process]
The lithium-doped non-aqueous lithium-type power storage element is subjected to constant current discharge at 1.0 A at 1.0 A until the voltage reaches 3.0 V, and then 3.0 V constant current discharge is performed for 1 hour to reduce the voltage. Adjusted to 3.0V. Then, the non-aqueous lithium-type power storage element was stored in a constant temperature bath at 60 ° C. for 60 hours.

[ガス抜き工程]
エージング後の扁平捲回電極体を、温度25℃、露点−40℃のドライエアー環境下で注液孔を開封した。続いて、減圧チャンバーの中に扁平捲回電極体を入れ、ダイヤフラムポンプ(KNF社製、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工程を合計3回繰り返した。その後、減圧装置内に扁平捲回電極体を入れ、−90kPaに減圧した後、再び注液孔にアルミ製の蓋をレーザー溶接することにより封止し、非水系リチウム蓄電素子を作製した。以上の工程により、非水系リチウム蓄電素子を作製した。
[Degassing process]
After aging, the flat wound electrode body was opened with a liquid injection hole at a temperature of 25 ° C. and a dew point of −40 ° C. in a dry air environment. Subsequently, the flat wound electrode body was placed in the decompression chamber, and the pressure was reduced from atmospheric pressure to -80 kPa for 3 minutes using a diaphragm pump (KNF, N816.3KT.45.18) for 3 minutes. The process of returning to atmospheric pressure was repeated three times in total. Then, the flat wound electrode body was put in the decompression device, the pressure was reduced to −90 kPa, and then the aluminum lid was sealed again by laser welding the injection hole to prepare a non-aqueous lithium storage element. Through the above steps, a non-aqueous lithium storage element was manufactured.

<非水系リチウム蓄電素子の評価>
[静電容量Faの測定]
得られた非水系リチウム蓄電素子の内の1個について、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福島株式会社製の充放電装置(5V,360A)を用いて、2Cの電流値(1.6A)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分行った。その後、2.2Vまで2Cの電流値(1.6A)で定電流放電を施した際の容量をQ[C]とし、F=Q/(3.8−2.2)により算出した静電容量Faは、1722Fであった。
<Evaluation of non-aqueous lithium storage element>
[Measurement of capacitance Fa]
For one of the obtained non-aqueous lithium storage elements, a current value of 2C was used in a constant temperature bath set at 25 ° C. using a charging / discharging device (5V, 360A) manufactured by Fujitsu Telecom Networks Fukushima Limited. Constant current charging was performed at (1.6A) until it reached 3.8V, followed by constant voltage charging to which a constant voltage of 3.8V was applied for a total of 30 minutes. After that, the capacitance when constant current discharge is applied to a current value of 2C (1.6A) up to 2.2V is defined as Q [C], and the capacitance calculated by F = Q / (3.8-2.2). The capacity Fa was 1722F.

[内部抵抗Raの測定]
上記非水系リチウム蓄電素子について、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福島株式会社製の充放電装置(5V,360A)を用いて、20Cの電流値(16A)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分間行った。その後サンプリング時間を0.1秒とし、20Cの電流値(16A)で2.2Vまで定電流放電を行い、放電カーブ(時間−電圧)を得た。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Eoとし、降下電圧ΔE=3.8−Eo、及びR=ΔE/(電流値20C)により内部抵抗Raを算出したところ、1.46mΩであった。
[Measurement of internal resistance Ra]
The non-aqueous lithium storage element is 3.8V at a current value (16A) of 20C using a charging / discharging device (5V, 360A) manufactured by Fujitsu Telecom Networks Fukushima Limited in a constant temperature bath set at 25 ° C. It was charged with a constant current until it reached the above, and then a constant voltage charge with a constant voltage of 3.8 V was performed for a total of 30 minutes. After that, the sampling time was set to 0.1 seconds, and constant current discharge was performed up to 2.2 V at a current value (16 A) of 20 C to obtain a discharge curve (time-voltage). In this discharge curve, the voltage at the discharge time = 0 second obtained by extrapolating from the voltage values at the time points of the discharge time of 2 seconds and 4 seconds is defined as Eo, the voltage drop ΔE = 3.8-Eo, and. When the internal resistance Ra was calculated by R = ΔE / (current value 20C), it was 1.46 mΩ.

[高負荷充放電サイクル試験]
前記上記非水系リチウム蓄電素子について、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福島株式会社製の充放電装置(5V,360A)を用いて、200Cの電流値(160A)で3.8Vに到達するまで定電流充電し、続いて200Cの電流値で2.2Vに到達するまで定電流放電を行う充放電工程を休止なしの条件で60000回繰り返した。サイクル終了後に内部抵抗Rbを測定したところ1.57mΩであり、Rb/Ra=1.08であった。
[High load charge / discharge cycle test]
3. Regarding the non-aqueous lithium storage element, a current value (160A) of 200C was used in a constant temperature bath set at 25 ° C. using a charging / discharging device (5V, 360A) manufactured by Fujitsu Telecom Networks Limited. The charging / discharging process of constant current charging until reaching 8 V and then constant current discharging at a current value of 200 C was repeated 60,000 times under the condition of no pause. When the internal resistance Rb was measured after the end of the cycle, it was 1.57 mΩ, and Rb / Ra = 1.08.

(実施例2〜8、比較例1〜2)
リチウムドープ工程での加圧治具について、加圧面を平坦にして、加圧面に表1に記載の材料を取り付けたこと以外は、実施例1と同様の方法で非水系リチウム蓄電素子を作製した。内部抵抗Ra、および高負荷充放電サイクル試験により得られるRb/Raについて測定した結果についても、表1に記載した。
(Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 2)
Regarding the pressurizing jig in the lithium doping step, a non-aqueous lithium storage element was produced by the same method as in Example 1 except that the pressurized surface was flattened and the materials shown in Table 1 were attached to the pressurized surface. .. The results of measurements for the internal resistance Ra and the Rb / Ra obtained by the high load charge / discharge cycle test are also shown in Table 1.

(実施例9〜12)
リチウムドープ工程での加圧治具について、加圧面を平坦にし、加圧面にクロロプレンゴム(ショアA70)を貼り付け、さらに加圧力を表1に示した通り変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で非水系リチウム蓄電素子を作製した。内部抵抗Ra、および高負荷充放電サイクル試験により得られるRb/Raについて測定した結果についても、表1に記載した。
(Examples 9 to 12)
Regarding the pressurizing jig in the lithium-doped step, except that the pressurized surface was flattened, chloroprene rubber (Shore A70) was attached to the pressurized surface, and the pressing force was changed as shown in Table 1, the same as in Example 1. A non-aqueous lithium storage element was manufactured by the same method. The results of measurements for the internal resistance Ra and the Rb / Ra obtained by the high load charge / discharge cycle test are also shown in Table 1.

(実施例13)
組立工程において、加圧面を平坦にし、加圧面にクロロプレンゴム(ショアA70)を取り付け、扁平型電極捲回体を固定する絶縁テープの位置を、電極捲回体の平坦部(主面部)に取り付けたこと以外は、実施例1と同様の方法で、非水系リチウム蓄電素子を作製した。内部抵抗Ra、および高負荷充放電サイクル試験により得られるRb/Raについて測定した結果を、表1に記載した。
(Example 13)
In the assembly process, the pressurized surface is flattened, chloroprene rubber (shore A70) is attached to the pressurized surface, and the position of the insulating tape for fixing the flat electrode winding body is attached to the flat part (main surface portion) of the electrode winding body. A non-aqueous lithium storage element was produced by the same method as in Example 1 except for the above. The results of measurements for the internal resistance Ra and the Rb / Ra obtained by the high load charge / discharge cycle test are shown in Table 1.

(実施例14)
リチウムドープ工程での加圧治具について、加圧面を平坦にし、加圧面にクロロプレンゴム(ショアA70)を取り付け、加圧治具本体の材質を銅(熱伝導率:403W・m−1・K−1)にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、非水系リチウム蓄電素子を作製した。内部抵抗Ra、および高負荷充放電サイクル試験により得られるRb/Raについて測定した結果を、表1に記載した。
(Example 14)
Regarding the pressurizing jig in the lithium doping process, the pressurized surface is flattened, chloroprene rubber (shore A70) is attached to the pressurized surface, and the material of the pressurizing jig body is copper (thermal conductivity: 403 W ・ m -1・ K). A non-aqueous lithium storage element was produced by the same method as in Example 1 except that the case was changed to -1). The results of measurements for the internal resistance Ra and the Rb / Ra obtained by the high load charge / discharge cycle test are shown in Table 1.

(実施例15)
リチウムドープ工程での加圧治具について、加圧面を平坦にし、加圧面にクロロプレンゴム(ショアA70)を取り付け、加圧治具本体の材質を炭素材料(熱伝導率:173W・m−1・K−1)にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、非水系リチウム蓄電素子を作製した。内部抵抗Ra、および高負荷充放電サイクル試験により得られるRb/Raについて測定した結果を、表1に記載した。
(Example 15)
Regarding the pressurizing jig in the lithium doping process, the pressurized surface is flattened, chloroprene rubber (shore A70) is attached to the pressurized surface, and the material of the pressurizing jig body is a carbon material (thermal conductivity: 173 W ・ m -1. A non-aqueous lithium storage element was produced by the same method as in Example 1 except that the case was changed to K- 1). The results of measurements for the internal resistance Ra and the Rb / Ra obtained by the high load charge / discharge cycle test are shown in Table 1.

(比較例3)
リチウムドープ工程での加圧治具について、加圧面を平坦にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、非水系リチウム蓄電素子を作製した。内部抵抗Ra、および高負荷充放電サイクル試験により得られるRb/Raについて測定した結果を、表1に記載した。
(Comparative Example 3)
Regarding the pressurizing jig in the lithium doping step, a non-aqueous lithium storage element was produced by the same method as in Example 1 except that the pressurized surface was flattened. The results of measurements for the internal resistance Ra and the Rb / Ra obtained by the high load charge / discharge cycle test are shown in Table 1.

Figure 0006967901
Figure 0006967901

表から明らかなように、実施例の非水系リチウム蓄電素子では、比較例に比べて、内部抵抗が小さく、充放電サイクル特性も良好であることがわかる。 As is clear from the table, it can be seen that the non-aqueous lithium storage device of the example has a smaller internal resistance and better charge / discharge cycle characteristics than the comparative example.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.

本発明の製造方法により得られる非水系リチウム型蓄電素子は、初期入出力特性に優れ、高いエネルギー密度を有し、高負荷充放電サイクル特性、高温保存耐久性に優れるため、例えば、自動車において、内燃機関又は燃料電池、モーター、及び蓄電素子を組み合わせたハイブリット駆動システムの分野、緊急時のバッテリーバックアップ用途、更には瞬間電力ピークのアシスト用途等で好適に利用できる。 The non-aqueous lithium-type power storage element obtained by the manufacturing method of the present invention has excellent initial input / output characteristics, high energy density, high load charge / discharge cycle characteristics, and excellent high temperature storage durability. Therefore, for example, in an automobile. It can be suitably used in the field of a hybrid drive system combining an internal combustion engine or a fuel cell, a motor, and a power storage element, an emergency battery backup application, and an instantaneous power peak assist application.

4 扁平角型缶
6 扁平型電極捲回体
7 正極端子
8 負極端子
9 蓋板
10 絶縁パッキング
14 非水電解液注入口
15 開裂ベント
20 治具
20a 加圧面
20b 傾斜
4 Flat square can 6 Flat electrode winding body 7 Positive electrode terminal 8 Negative terminal 9 Lid plate 10 Insulation packing 14 Non-aqueous electrolyte injection port 15 Cleavage vent 20 Jig 20a Pressurized surface 20b Inclined

Claims (7)

以下の工程:
(1)活性炭及びリチウム化合物を含む正極活物質層を正極集電体上に形成して、正極前駆体を得る工程;
(2)前記正極前駆体と、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質層を負極集電体上に有する負極と、前記正極前駆体と前記負極の間に配置されたセパレータとを含む電極積層体を形成する工程;
(3)前記電極積層体を捲回して、電極捲回体を形成する工程;
(4)前記電極捲回体をプレスして、扁平型電極捲回体を形成する工程;
(5)前記扁平型電極捲回体を扁平角型缶に収納し、前記扁平角型缶の開口部から、前記リチウム化合物とは異なるリチウム塩を含む非水電解液を注入し、前記開口部を密封して、密封型非水系リチウム蓄電素子を形成する工程;並びに
(6)前記密封型非水系リチウム蓄電素子を、加圧面を有する一対の冶具で挟んで、前記扁平角型缶の厚み方向に加圧した状態で、リチウム化合物を分解して、リチウムイオンを生じさせ、該リチウムイオンを前記負極活物質層にドープする工程;を備え、
前記ドープする工程(6)において、前記扁平角型缶の前記主面内の最大加圧力をPmax、面内の最小加圧力Pminとしたとき、(Pmax−Pmin)/Pmax≦0.5となるように加圧を行うとともに、
前記ドープする工程(6)において、前記扁平角型缶の前記主面内の中央部よりも周辺部のほうに、加わる力がより大きくなるように加圧を行うことを特徴とする、密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。
The following steps:
(1) A step of forming a positive electrode active material layer containing activated carbon and a lithium compound on a positive electrode current collector to obtain a positive electrode precursor;
(2) An electrode including the positive electrode precursor, a negative electrode having a negative electrode active material layer capable of occluding and releasing lithium ions on a negative electrode current collector, and a separator arranged between the positive electrode precursor and the negative electrode. Step of forming a laminate;
(3) A step of winding the electrode laminate to form an electrode wound body;
(4) A step of pressing the electrode winding body to form a flat electrode winding body;
(5) The flat electrode winding body is housed in a flat square can, and a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt different from the lithium compound is injected from the opening of the flat can, and the opening is opened. The step of forming a sealed non-aqueous lithium storage element; and (6) the sealed non-aqueous lithium storage element is sandwiched between a pair of jigs having a pressure surface, and the thickness direction of the flat square can. A step of decomposing a lithium compound to generate lithium ions and doping the negative electrode active material layer with the lithium ions;
In the doping step (6), when the maximum in-plane pressing force of the flat square can is P max and the in-plane minimum pressing force is P min , (P max − P min ) / P max ≦ Pressurize to 0.5 and at the same time
In the doping step (6), a sealed type is characterized in that pressure is applied to the peripheral portion of the flat square can so as to increase the applied force to the peripheral portion rather than the central portion in the main surface. A method for manufacturing a non-aqueous lithium storage element.
前記冶具において、前記加圧面は、中央部が凹となるような傾斜を有する、請求項に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。 The method for manufacturing a sealed non-aqueous lithium storage element according to claim 1 , wherein in the jig, the pressurized surface has an inclination such that the central portion is concave. 前記扁平角型缶の前記主面と接触する前記加圧面の材質の硬度が、JIS K6253による測定においてショアA5以上ショアA70以下である、請求項1または2に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。 The sealed non-aqueous lithium storage element according to claim 1 or 2 , wherein the hardness of the material of the pressurized surface in contact with the main surface of the flat square can is shore A5 or more and shore A70 or less as measured by JIS K6253. Manufacturing method. 前記冶具は、熱伝導率が、200W・m−1・K−1以上である材料から成る、請求項1〜のいずれか一項に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。 The method for manufacturing a sealed non-aqueous lithium storage element according to any one of claims 1 to 3 , wherein the jig is made of a material having a thermal conductivity of 200 W · m -1 · K -1 or more. 前記電極捲回体を固定するために使用される絶縁テープが、前記電極捲回体の屈曲部に位置する、請求項1〜のいずれか一項に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。 The sealed non-aqueous lithium storage element according to any one of claims 1 to 4 , wherein the insulating tape used for fixing the electrode winding body is located at a bent portion of the electrode winding body. Production method. 前記ドープする工程(6)において、前記扁平角型缶の前記主面にかける平均加圧力Pは0.5kgf/cm以上20kgf/cm以下である、請求項1〜のいずれか一項に記載の密閉型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。 In step (6) to said doped, average pressure P A applied to the main surface of the flat, square cans is 0.5 kgf / cm 2 or more 20 kgf / cm 2 or less, claim 1-5 one The method for manufacturing a sealed non-aqueous lithium storage element according to the above item. ドライ環境下で、前記ドープする工程(6)が行われる、請求項1〜のいずれか一項に記載の密封型非水系リチウム蓄電素子の製造方法。 The method for manufacturing a sealed non-aqueous lithium storage element according to any one of claims 1 to 6 , wherein the doping step (6) is performed in a dry environment.
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