JP7027825B2 - Manufacturing method of lithium-ion power storage device and lithium-ion power storage device - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン蓄電デバイスの製造方法、および該製造方法により製造されたリチウムイオン蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a lithium ion power storage device and a lithium ion power storage device manufactured by the manufacturing method.

リチウムイオン電池やキャパシタ等の蓄電デバイスにおいて、活物質にあらかじめリチウムイオンを担持させること(以下、プリドープと呼ぶ)により、蓄電デバイスを高容量化、高電圧化する技術が注目されている。実用的なプリドープ法としては、例えば、活物質を含有する電極にリチウム金属箔を貼り付けることにより接触させ、電解液注液後、リチウムを活物質内にドープする方法が知られている。この技術は電極数が少なく、比較的厚い電極を用いるコイン型電池などに有効であるが、薄い電極を複数枚積層する積層型構造電池や巻回型構造電池においては、電池の製造工程が煩雑になるという問題がある。 In power storage devices such as lithium ion batteries and capacitors, a technique for increasing the capacity and voltage of a power storage device by preliminarily carrying lithium ions on an active material (hereinafter referred to as predoped) is attracting attention. As a practical pre-doping method, for example, a method is known in which a lithium metal foil is attached to an electrode containing an active material to bring it into contact with the electrode, and after injection of an electrolytic solution, lithium is doped into the active material. This technology is effective for coin-type batteries that have a small number of electrodes and use relatively thick electrodes, but the battery manufacturing process is complicated for laminated structure batteries and wound structure batteries in which a plurality of thin electrodes are laminated. There is a problem of becoming.

このような状況下、容量の大きなリチウムイオン蓄電デバイスの製造過程における、簡便かつ実用的なプリドープ法、およびリチウムイオンのドープの進行度や、リチウムイオンが必要量ドープされたかどうかを簡便に確認する方法の開発が求められている。 Under such circumstances, a simple and practical pre-doping method in the manufacturing process of a lithium ion storage device having a large capacity, the progress of lithium ion doping, and whether or not the required amount of lithium ions have been doped can be easily confirmed. Development of a method is required.

特許文献1には、貫通孔を有する集電体を備えた正極および負極の積層ユニットを有し、リチウムプリドープを行なった有機電解質電池が開示されている。しかしながら、電極に対するリチウムイオンのドープの進行度や、リチウムイオンが必要量ドープされたかを確認するために、電池を一旦解体し、リチウムイオン供給源の減り方を確認するか、もしくは解体したそれぞれの電極とリチウム金属を対極とした半電池を作製して容量を確認するという煩雑な工程が必要とされている(特許文献1)。 Patent Document 1 discloses an organic electrolyte battery having a laminated unit of a positive electrode and a negative electrode provided with a current collector having a through hole, and subjected to lithium predoping. However, in order to confirm the progress of lithium ion doping to the electrode and whether the required amount of lithium ion was doped, the battery was once disassembled, and the reduction of the lithium ion supply source was confirmed or disassembled respectively. A complicated process of manufacturing a half-cell having an electrode and a lithium metal as a counter electrode and checking the capacity is required (Patent Document 1).

国際公開第00/07255号International Publication No. 00/07255

本発明の目的は、リチウムイオン蓄電デバイスの製造過程において、リチウムイオンのドープの進行度や、リチウムイオンが必要量ドープされたかどうかを簡便に確認する方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for easily confirming the progress of lithium ion doping and whether or not a required amount of lithium ions has been doped in the process of manufacturing a lithium ion storage device.

本発明者らは、鋭意検討の結果、リチウムイオンのドープの対象とされた電極群において、リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極に導体片を接続し、各導体片を互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させ、該導体片が接続された各電極の開回路電圧を測定することにより、ドープの進行度を簡便に確認することができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies, the present inventors connect a conductor piece to one or more electrodes including an electrode located at the most distant position from a lithium ion source in a group of electrodes targeted for lithium ion doping. Then, the progress of doping is easily confirmed by exposing each conductor piece to the outside of the lithium ion storage device so as not to contact each other and measuring the open circuit voltage of each electrode to which the conductor piece is connected. We found that we could do it, and completed the present invention.

すなわち、本発明は、
〔1〕正極と負極とが積層されて成る積層体、積層体の積層方向の少なくとも一方側に配置されるリチウムイオン供給源、および電解液が密封され、密封状態において、リチウムイオン供給源から供給されるリチウムイオンを正極群または負極群にドープする工程を含むリチウムイオン蓄電デバイスの製造方法であって、
リチウムイオンのドープの対象とされた電極群において、リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極に、導体片をそれぞれ電気的に接続する接続工程と、
各導体片を、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させて、積層体、リチウムイオン供給源および電解液を密封する密封工程と、
各導体片を介して、該導体片が接続された各電極の開回路電圧を測定し、各測定電圧に基づいてドープの完了を判定する判定工程とを含むことを特徴とするリチウムイオン蓄電デバイスの製造方法、
〔2〕リチウムイオン供給源に導体片を接続する工程をさらに含み、
前記密封工程では、リチウムイオン供給源に接続された導体片を、前記各導体片に接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させて、積層体、リチウムイオン供給源および電解液を密封し、
前記判定工程では、リチウムイオン供給源に接続された導体片を用いて、リチウムイオン供給源を参照電極として、導体片が接続された各電極の開回路電圧を測定することを特徴とする〔1〕に記載の製造方法、
〔3〕正極と負極とが積層されて成る積層体、積層体の積層方向の少なくとも一方側に配置されるリチウムイオン供給源、および電解液が密封され、密封状態において、リチウムイオン供給源から供給されるリチウムイオンを正極群または負極群にドープする工程を含むリチウムイオン蓄電デバイスの製造方法であって、
リチウムイオンのドープの対象とされた電極群において、リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極における集電体の一部を、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させて、積層体、リチウムイオン供給源および電解液を密封する密封工程と、
集電体の一部が露出された各電極の開回路電圧を測定し、各測定電圧に基づいてドープの完了を判定する判定工程とを含むことを特徴とするリチウムイオン蓄電デバイスの製造方法、
〔4〕前記密封工程では、リチウムイオン供給源における集電体の一部を、前記1または複数の電極における前記集電体の一部に接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させて、積層体、リチウムイオン供給源および電解液を密封し、
前記判定工程では、リチウムイオン供給源における前記集電体の一部を用いて、リチウムイオン供給源を参照電極として、集電体の一部が露出された各電極の開回路電圧を測定することを特徴とする〔3〕に記載の製造方法、
〔5〕前記判定工程において、開回路電圧の測定を開始してから予め定める時間が経過した後の電圧を測定電圧とすることを特徴とする、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の製造方法、
〔6〕各正極および各負極に、それぞれ積層方向に貫通する透孔が形成されていることを特徴とする、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の製造方法、
〔7〕各正極および各負極に形成された透孔の開孔径が0.05mm以上であり、開孔率が1.0%以上であることを特徴とする、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の製造方法、
〔8〕各正極に形成された透孔の位置と各負極に形成された透孔の位置とが一致するように、正極および負極が積層されていることを特徴とする、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の製造方法、
〔9〕正極に使用される活物質が、元素分析による硫黄の総含有量が50質量%以上の硫黄系活物質である、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の製造方法、
〔10〕正極に使用される活物質が、ラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトの500cm-1付近、1250cm-1付近、および1450cm-1付近にピークを有する炭素硫黄構造体を含む、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の製造方法、
〔11〕正極と負極とが積層されて成る積層体、および積層体の積層方向の少なくとも一方側に配置されるリチウムイオン供給源を備えるリチウムイオン蓄電デバイスであって、リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極に導体片が接続され、各導体片は、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出していることを特徴とするリチウムイオン蓄電デバイス、
〔12〕正極と負極とが積層されて成る積層体、および積層体の積層方向の少なくとも一方側に配置されるリチウムイオン供給源を備えるリチウムイオン蓄電デバイスであって、
リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極における集電体の一部が、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出していることを特徴とするリチウムイオン蓄電デバイス、
に関する。
That is, the present invention
[1] A laminated body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated, a lithium ion supply source arranged on at least one side of the laminated body in the stacking direction, and an electrolytic solution are sealed and supplied from the lithium ion supply source in a sealed state. A method for manufacturing a lithium ion storage device, which comprises a step of doping a positive electrode group or a negative electrode group with lithium ions.
In the group of electrodes targeted for lithium ion doping, a connection step of electrically connecting a piece of conductor to one or more electrodes including an electrode located at a position farthest from a lithium ion source, and a connection step.
A sealing process in which the conductor pieces are exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to come into contact with each other to seal the laminate, the lithium ion source, and the electrolytic solution.
A lithium ion storage device comprising: a determination step of measuring the open circuit voltage of each electrode to which the conductor piece is connected via each conductor piece and determining the completion of doping based on each measured voltage. Manufacturing method,
[2] Further including a step of connecting a conductor piece to a lithium ion supply source.
In the sealing step, the conductor pieces connected to the lithium ion supply source are exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to come into contact with the respective conductor pieces, and the laminate, the lithium ion supply source and the electrolytic solution are sealed. ,
The determination step is characterized in that the open circuit voltage of each electrode to which the conductor piece is connected is measured by using the conductor piece connected to the lithium ion supply source and using the lithium ion supply source as a reference electrode [1]. ] The manufacturing method described in
[3] A laminated body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated, a lithium ion supply source arranged on at least one side of the laminated body in the stacking direction, and an electrolytic solution are sealed and supplied from the lithium ion supply source in a sealed state. A method for manufacturing a lithium ion storage device, which comprises a step of doping a positive electrode group or a negative electrode group with lithium ions.
In a group of electrodes targeted for lithium ion doping, lithium ions so that some of the current collectors in one or more electrodes, including the electrode located most distant from the lithium ion source, do not come into contact with each other. A sealing process that exposes the outside of the power storage device to seal the laminate, lithium ion source, and electrolyte.
A method for manufacturing a lithium ion power storage device, which comprises a determination step of measuring an open circuit voltage of each electrode on which a part of a current collector is exposed and determining completion of doping based on each measured voltage.
[4] In the sealing step, a part of the current collector in the lithium ion supply source is exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to come into contact with the part of the current collector in the one or a plurality of electrodes. , Sealing the laminate, lithium ion source and electrolyte,
In the determination step, a part of the current collector in the lithium ion supply source is used, and the open circuit voltage of each electrode to which a part of the current collector is exposed is measured using the lithium ion supply source as a reference electrode. The manufacturing method according to [3], which is characterized by
[5] The description according to any one of [1] to [4], wherein in the determination step, the voltage after a predetermined time has elapsed from the start of the measurement of the open circuit voltage is used as the measurement voltage. Manufacturing method,
[6] The manufacturing method according to any one of [1] to [5], wherein each positive electrode and each negative electrode have through holes penetrating in the stacking direction.
[7] Of [1] to [6], the through-holes formed in each positive electrode and each negative electrode have an opening diameter of 0.05 mm or more and an opening ratio of 1.0% or more. The manufacturing method described in any one,
[8] The positive electrode and the negative electrode are laminated so that the positions of the through holes formed in each positive electrode and the positions of the through holes formed in each negative electrode coincide with each other [1] to [. 7] The manufacturing method according to any one of
[9] The production method according to any one of [1] to [8], wherein the active material used for the positive electrode is a sulfur-based active material having a total sulfur content of 50% by mass or more by elemental analysis.
[10] The active material used for the positive electrode contains a carbon-sulfur structure having peaks near 500 cm -1 and 1250 cm -1 and around 1450 cm -1 of the Raman shift in the Raman spectrum [1] to [ 9] The manufacturing method according to any one of
[11] A lithium ion storage device including a laminate in which a positive electrode and a negative electrode are laminated, and a lithium ion supply source arranged on at least one side in the stacking direction of the laminate, which is the farthest from the lithium ion supply source. Lithium-ion storage is characterized in that conductor pieces are connected to one or more electrodes including electrodes arranged in the above-positioned positions, and each conductor piece is exposed to the outside of a lithium-ion storage device so as not to contact each other. device,
[12] A lithium ion storage device including a laminate in which a positive electrode and a negative electrode are laminated, and a lithium ion supply source arranged on at least one side in the stacking direction of the laminate.
It is characterized in that a part of the current collector in one or more electrodes including the electrode located at the farthest position from the lithium ion source is exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to contact each other. Lithium-ion storage device,
Regarding.

本発明によれば、リチウムイオン蓄電デバイスの製造過程において、リチウムイオンのドープの進行度や、リチウムイオンが必要量ドープされたかどうかを簡便に確認することができる。本実施形態に係るリチウムイオン蓄電デバイスは、ドープを行うそれぞれの電極のタブが接触しないように設計され、またリチウム金属がリチウム供給源かつ参照極として使用されているため、それぞれの電極と参照極との電位差が測定可能となり、それぞれの電極におけるドープの進行度や必要量ドープができたかどうかの確認を、蓄電デバイスを解体することなく実施することができ、利便性が高い。 According to the present invention, it is possible to easily confirm the progress of lithium ion doping and whether or not the required amount of lithium ions has been doped in the manufacturing process of the lithium ion storage device. The lithium ion storage device according to the present embodiment is designed so that the tabs of the respective electrodes to be doped do not come into contact with each other, and since lithium metal is used as a lithium source and a reference electrode, the respective electrodes and the reference electrode are used. The potential difference between the two and the electrode can be measured, and the progress of doping at each electrode and whether or not the required amount of doping has been achieved can be confirmed without disassembling the power storage device, which is highly convenient.

硫黄系活物質の製造に使用する反応装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the reaction apparatus used for the production of a sulfur-based active material. 実施例1で得られた硫黄系活物質をラマンスペクトル分析した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Raman spectrum analysis of the sulfur-based active material obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた硫黄系活物質をFT-IRスペクトル分析した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of FT-IR spectrum analysis of the sulfur-based active material obtained in Example 1. FIG. 本実施形態に係るリチウムイオン蓄電デバイスにおける電極配置の模式図である。It is a schematic diagram of the electrode arrangement in the lithium ion power storage device which concerns on this embodiment.

本実施形態に係るリチウムイオン蓄電デバイスの構成およびその製造方法について、以下に説明する。 The configuration of the lithium ion power storage device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described below.

<電極の構成>
本実施形態に係る正極および負極は、一般的なリチウムイオン蓄電デバイスと同様の構造とすることができる。例えば、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極は、活物質、導電助剤、バインダ、および溶媒を混合した電極材料を集電体に塗布することにより作製することができる。
<Electrode configuration>
The positive electrode and the negative electrode according to the present embodiment can have the same structure as a general lithium ion power storage device. For example, the electrode for a lithium ion secondary battery according to the present embodiment can be produced by applying an electrode material in which an active material, a conductive auxiliary agent, a binder, and a solvent are mixed to a current collector.

(集電体)
集電体としては、リチウムイオン二次電池用の電極として一般に用いられるものを使用することができる。集電体の具体例としては、例えば、アルミニウム箔、アルミニウムメッシュ、パンチングアルミニウムシート、アルミニウムエキスパンドシート等のアルミニウム系集電体;ステンレススチール箔、ステンレススチールメッシュ、パンチングステンレススチールシート、ステンレススチールエキスパンドシート等のステンレス系集電体;発泡ニッケル、ニッケル不織布等のニッケル系集電体;銅箔、銅メッシュ、パンチング銅シート、銅エキスパンドシート等の銅系集電体;チタン箔、チタンメッシュ等のチタン系集電体;カーボン不織布、カーボン織布等の炭素系集電体が挙げられる。なかでも、機械的強度、導電性、質量密度、コスト等の観点から、アルミニウム系集電体が好ましい。また、黒鉛化度の高いカーボンからなるカーボン不織布および/またはカーボン織布製の集電体は、水素を含まず、また硫黄との反応性が低いため、硫黄系活物質用の集電体として好適である。黒鉛化度の高い炭素繊維の原料としては、カーボン繊維の材料となる各種のピッチ(すなわち、石油、石炭、コールタールなどの副生成物)やポリアクリロニトリル繊維(PAN)等が挙げられる。
(Current collector)
As the current collector, one generally used as an electrode for a lithium ion secondary battery can be used. Specific examples of the current collector include aluminum-based current collectors such as aluminum foil, aluminum mesh, punching aluminum sheet, and aluminum expand sheet; stainless steel foil, stainless steel mesh, punching stainless steel sheet, stainless steel expand sheet, and the like. Stainless steel collectors; Nickel-based collectors such as foamed nickel and nickel non-woven fabrics; Copper-based collectors such as copper foil, copper mesh, punching copper sheet, and copper expanded sheet; Titanium-based collectors such as titanium foil and titanium mesh. Current collector; Examples thereof include carbon-based current collectors such as carbon non-woven fabrics and carbon woven fabrics. Among them, an aluminum-based current collector is preferable from the viewpoints of mechanical strength, conductivity, mass density, cost and the like. Further, since the carbon non-woven fabric made of carbon having a high degree of graphitization and / or the current collector made of carbon woven fabric does not contain hydrogen and has low reactivity with sulfur, it can be used as a current collector for sulfur-based active materials. Suitable. Examples of the raw material of carbon fiber having a high degree of graphitization include various pitches (that is, by-products such as petroleum, coal, coal tar) and polyacrylonitrile fiber (PAN) which are materials of carbon fiber.

集電体の形状には特に制約はないが、例えば、箔状基材、三次元基材等を用いることができる。三次元基材(発泡メタル、メッシュ、織布、不織布、エキスパンド等)を用いると、集電体との密着性に欠けるようなバインダであっても高い容量密度の電極が得られるとともに、高率充放電特性も良好になる傾向がある。 The shape of the current collector is not particularly limited, but for example, a foil-like base material, a three-dimensional base material, or the like can be used. By using a three-dimensional base material (foamed metal, mesh, woven fabric, non-woven fabric, expand, etc.), an electrode with high capacitance density can be obtained even with a binder that lacks adhesion to the current collector, and the rate is high. The charge / discharge characteristics also tend to be good.

(正極活物質)
正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出し得る化合物であれば特に限定されない。正極活物質の具体例としては、例えば、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムニッケル系複合酸化物などのリチウムと遷移金属との金属複合酸化物や、硫黄系活物質等が挙げられるが、コスト、安全性および高容量の観点から、硫黄系活物質が好適に用いられる。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a compound that can occlude and release lithium ions. Specific examples of the positive electrode active material include, for example, a metal composite oxide of lithium and a transition metal such as a lithium manganese-based composite oxide, a lithium cobalt-based composite oxide, and a lithium nickel-based composite oxide, a sulfur-based active material, and the like. However, from the viewpoint of cost, safety and high capacity, a sulfur-based active material is preferably used.

なお、本実施形態において「硫黄系活物質」とは、硫黄元素を構成要素に含む活物質のことをいい、例えば、単体硫黄(S)や、硫化チタン、硫化モリブデン、硫化鉄、硫化銅、硫化ニッケル、硫化リチウム、有機ジスルフィド化合物等の硫黄元素を含む化合物が挙げられる。また、硫黄と炭素材料等とを複合した活物質(炭素硫黄複合系活物質)も好適に用いられる。 In the present embodiment, the "sulfur-based active material" refers to an active material containing a sulfur element as a constituent element, for example, elemental sulfur (S), titanium sulfide, molybdenum sulfide, iron sulfide, copper sulfide, and the like. Examples thereof include compounds containing sulfur elements such as nickel sulfide, lithium sulfide, and organic disulfide compounds. Further, an active material (carbon-sulfur composite active material) in which sulfur and a carbon material or the like are combined is also preferably used.

炭素硫黄複合系活物質としては、チエノアセン構造を有する炭素硫黄構造体が特に好適に用いられる。該炭素硫黄構造体を正極に用いたリチウムイオン二次電池は、充放電容量が大きくかつサイクル特性に優れる。 As the carbon-sulfur composite active material, a carbon-sulfur structure having a thienoacene structure is particularly preferably used. A lithium ion secondary battery using the carbon sulfur structure as a positive electrode has a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics.

該炭素硫黄構造体は、ラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトの500cm-1付近、1250cm-1付近、および1450cm-1付近にピークを有する。かかるスペクトルは、6員環であるグラファイト構造で見られる1350cm-1付近のDバンド、および1590cm-1付近のGバンドと呼ばれるスペクトルとは異なっており、文献〔Chem. Phys. Chem. 2009, 10, 3069-3076〕に記載のチエノアセンのスペクトルと似ていることから、上記のラマンスペクトルを示す炭素硫黄構造体は、式(i)

Figure 0007027825000001
で表されるようにチオフェン環が縮合して連鎖した長鎖ポリマー状のチエノアセン構造を有していると推測される。 The carbon-sulfur structure has peaks in the Raman spectrum near 500 cm -1 and 1250 cm -1 and around 1450 cm -1 of the Raman shift. This spectrum is different from the spectrum called the D band near 1350 cm -1 and the G band near 1590 cm -1 found in the 6-membered graphite structure, and the literature [Chem. Phys. Chem. 2009, 10 , 3069-3076], the carbon-sulfur structure showing the Raman spectrum described above is of formula (i).
Figure 0007027825000001
As represented by, it is presumed that the thiophene ring has a long-chain polymer-like thienoasen structure fused and chained.

また該炭素硫黄構造体は、水素の含有量が1.6質量%以下、特に1.0質量%以下であるのが好ましい。また、FT-IRスペクトルにおいて、917cm-1付近、1042cm-1付近、1149cm-1付近、1214cm-1付近、1388cm-1付近、1415cm-1付近、および1439cm-1付近にピークが存在することが好ましい。 Further, the carbon-sulfur structure preferably has a hydrogen content of 1.6% by mass or less, particularly preferably 1.0% by mass or less. In addition, in the FT-IR spectrum, peaks may be present near 917 cm -1 , 1042 cm -1 , 1149 cm -1 , 1214 cm -1 , 1388 cm -1 , 1415 cm -1 , and 1439 cm -1 . preferable.

該炭素硫黄構造体は、例えば特開2015-92449号公報に記載の方法に準じ、未加硫のジエン系ゴムに、硫黄と加硫促進剤および/または導電性粉体を配合し、熱処理して製造することができる。製造された該炭素硫黄構造体は、所定の粒度となるように粉砕し、分級して正極の製造に適した粒子とすることができる。 The carbon sulfur structure is heat-treated by blending sulfur, a vulcanization accelerator and / or a conductive powder with unvulcanized diene-based rubber, for example, according to the method described in JP-A-2015-92449. Can be manufactured. The produced carbon-sulfur structure can be pulverized to have a predetermined particle size and classified into particles suitable for producing a positive electrode.

硫黄系活物質における硫黄の総含有量が多いほど、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が向上する傾向にある。そのため、硫黄系活物質における元素分析による硫黄の総含有量は50質量%以上であるのが好ましい。 The higher the total sulfur content in the sulfur-based active material, the better the cycle characteristics of the lithium-ion secondary battery tend to be. Therefore, the total content of sulfur in the sulfur-based active material by elemental analysis is preferably 50% by mass or more.

硫黄系活物質が炭素硫黄複合系活物質の場合、その炭素硫黄構造体の分子中に取り込まれる硫黄の量が少なくなったり、単体の硫黄を封入しうる十分な大きさのネットワークを形成できなかったり、炭素硫黄構造体による電子導電性が低下したりする結果、リチウムイオン二次電池の充放電容量が小さくなるおそれがある。また電解液への硫黄の溶出を十分に抑制できずサイクル特性が低下するおそれもある。 When the sulfur-based active material is a carbon-sulfur composite active material, the amount of sulfur incorporated into the molecule of the carbon-sulfur structure is small, or a network of sufficient size that can enclose elemental sulfur cannot be formed. Or, as a result of the electron conductivity of the carbon-sulfur structure being lowered, the charge / discharge capacity of the lithium ion secondary battery may be reduced. In addition, the elution of sulfur into the electrolytic solution cannot be sufficiently suppressed, and the cycle characteristics may deteriorate.

なお、導電性粉体としてグラファイト構造を有する炭素材料を配合する系では、当該炭素材料を構成する炭素の影響で、硫黄の含有量が上記の範囲を下回る場合もあるが、それでもなおリチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上する効果を奏することができる。ただし、その場合の硫黄の含有量は、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上する効果を維持するために、45質量%以上であるのが好ましい。 In a system in which a carbon material having a graphite structure is blended as the conductive powder, the sulfur content may fall below the above range due to the influence of the carbon constituting the carbon material, but the lithium ion battery is still present. It can have the effect of improving the cycle characteristics of the next battery. However, the sulfur content in that case is preferably 45% by mass or more in order to maintain the effect of improving the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.

(導電助剤)
導電助剤としては、例えば、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、炭素粉末、カーボンブラック(CB)、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、グラファイト、グラフェン、カーボンチューブ等の炭素系導電助剤;アルミニウムやチタン等の正極電位において安定な金属の微粉末等が挙げられ、これらのうち一種を用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。容量密度および入出力特性の観点からは、炭素系導電助剤が好ましく、さらに導電性およびコストの観点から、アセチレンブラック(AB)またはケッチェンブラック(KB)がより好ましい。
(Conductive aid)
Examples of the conductive auxiliary agent include vapor grown carbon fiber (VGCF), carbon powder, carbon black (CB), acetylene black (AB), Ketjen black (KB), graphite, graphene, and carbon tube. Such as carbon-based conductive auxiliary agents; fine powders of metals stable at a positive electrode potential such as aluminum and titanium may be used, and one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination. From the viewpoint of capacitance density and input / output characteristics, a carbon-based conductive auxiliary agent is preferable, and from the viewpoint of conductivity and cost, acetylene black (AB) or Ketjen black (KB) is more preferable.

(バインダ)
バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、変性ポリフェニレンオキシド(PPO)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、アクリル樹脂等が挙げられる。環境および人体への負荷低減の観点からは、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、アクリル樹脂等の水性バインダが好ましい。これらのバインダは単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて使用してもよい。
(Binder)
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene tetrafluoride (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyvinyl chloride (PVC), and polyacrylonitrile. (PAN), modified polyvinylidene oxide (PPO), polyethylene oxide (PEO), polyethylene (PE), polypropylene (PP), hydroxypropyl cellulose (HPC), carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), acrylic resin, etc. Can be mentioned. From the viewpoint of reducing the load on the environment and the human body, an aqueous binder such as hydroxypropyl cellulose (HPC), carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), or acrylic resin is preferable. These binders may be used alone or in combination of two or more.

(溶剤)
溶剤としては、例えばN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアルデヒド、アルコール、水等から選ばれる一種または二種以上が挙げられる。環境および人体への負荷低減の観点からは、水が好ましい。
(solvent)
Examples of the solvent include one or more selected from N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformaldehyde, alcohol, water and the like. Water is preferable from the viewpoint of reducing the load on the environment and the human body.

(負極材料)
リチウムイオン二次電池の負極を構成する負極材料としては、例えば、金属リチウム、黒鉛などの炭素系材料、シリコン薄膜、SiOなどのシリコン系材料、銅-スズやコバルト-スズ等のスズ合金系材料等の公知の負極材料が挙げられる。負極材料としてリチウムを含まない材料、例えば、炭素系材料、シリコン系材料、合金系材料等を用いた場合には、デンドライトの発生による正負極間の短絡を生じにくくでき、リチウムイオン二次電池の長寿命化を図ることができる。なかでも、高容量の負極材料であるシリコン系材料が好ましく、電極厚さを小さくでき、体積当りの容量の点で有利となる薄膜シリコンがより好ましい。
(Negative electrode material)
Examples of the negative electrode material constituting the negative electrode of the lithium ion secondary battery include carbon-based materials such as metallic lithium and graphite, silicon thin films, silicon-based materials such as SiO, and tin alloy-based materials such as copper-tin and cobalt-tin. Examples thereof include known negative electrode materials such as. When a lithium-free material such as a carbon-based material, a silicon-based material, or an alloy-based material is used as the negative electrode material, a short circuit between the positive and negative electrodes due to the generation of dendrite can be less likely to occur, and the lithium ion secondary battery can be used. The life can be extended. Of these, silicon-based materials, which are high-capacity negative electrode materials, are preferable, and thin-film silicon, which can reduce the electrode thickness and is advantageous in terms of capacity per volume, is more preferable.

本実施形態に係る電極は、例えば、活物質、導電助剤、バインダ、および溶剤と混合し、十分に混練して均一なスラリーを作製した後、該スラリーを集電体に塗布し、乾燥することにより形成される。上記各成分の配合割合は特に限定されないが、例えば活物質100質量部に対して、導電助剤3~50質量部、バインダ3~50質量部、および適量の溶媒を配合することができる。 The electrode according to the present embodiment is, for example, mixed with an active material, a conductive additive, a binder, and a solvent and sufficiently kneaded to prepare a uniform slurry, and then the slurry is applied to a current collector and dried. It is formed by. The blending ratio of each of the above components is not particularly limited, but for example, 3 to 50 parts by mass of the conductive additive, 3 to 50 parts by mass of the binder, and an appropriate amount of solvent can be blended with 100 parts by mass of the active material.

本実施形態に係る電極は、活物質を塗工した集電体を穿孔加工し、電極の厚み方向に貫通する透孔を形成することを特徴とする。集電体に活物質を塗工した後に、集電体と活物質層をまとめて穿孔加工することにより、電極の加工および作製が非常に簡便になるとともに、リチウムイオンのプリドープを行う際、プリドープが効率的に進行する。 The electrode according to the present embodiment is characterized in that a current collector coated with an active material is perforated to form a through hole penetrating in the thickness direction of the electrode. By applying the active material to the current collector and then drilling the current collector and the active material layer together, it becomes very easy to process and manufacture the electrodes, and when pre-doping lithium ions, pre-doping is performed. Progresses efficiently.

開孔を行う際は、パンチングのような機械加工やレーザー加工等の一般的な手法を用いることができる。また開孔部の配列は特に限定されず、千鳥型、角千鳥型、並列型等の一般的なものでよい。また開孔部の形も特に問わないが、円が一般的である。 When opening a hole, a general method such as machining such as punching or laser processing can be used. The arrangement of the openings is not particularly limited, and may be a general type such as a staggered type, a square staggered type, or a parallel type. The shape of the opening is not particularly limited, but a circle is common.

電極の開孔径は、ドーピングの進行効率の観点から0.05mm以上が好ましく、0.1mm以上がより好ましく、0.2mm以上がさらに好ましい。また、電池のエネルギー密度の観点から5.0mm以下が好ましく、3.0mm以下がより好ましく、2.0mm以下がさらに好ましい。 The opening diameter of the electrode is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, still more preferably 0.2 mm or more, from the viewpoint of doping progress efficiency. Further, from the viewpoint of the energy density of the battery, 5.0 mm or less is preferable, 3.0 mm or less is more preferable, and 2.0 mm or less is further preferable.

電極の開孔率は、ドーピングの進行効率の観点から1.0%以上が好ましく、3.0%以上がより好ましく、5.0%以上がさらに好ましい。また、電池のエネルギー密度の観点から50%以下が好ましく、45%以下がより好ましく、40%以下がさらに好ましい。 The aperture ratio of the electrode is preferably 1.0% or more, more preferably 3.0% or more, still more preferably 5.0% or more, from the viewpoint of the progress efficiency of doping. Further, from the viewpoint of the energy density of the battery, 50% or less is preferable, 45% or less is more preferable, and 40% or less is further preferable.

電極目付は、電池のエネルギー密度の観点から0.1mAh/cm2が好ましく、0.5mAh/cm2以上がより好ましく、1.0mAh/cm2以上がさらに好ましい。 From the viewpoint of the energy density of the battery, the electrode basis weight is preferably 0.1 mAh / cm 2 , more preferably 0.5 mAh / cm 2 or more, and even more preferably 1.0 mAh / cm 2 or more.

開孔間距離は、好ましくは1mm~20mm、より好ましくは1.5m~15mm、さらに好ましくは2mm~10mmである。 The distance between the openings is preferably 1 mm to 20 mm, more preferably 1.5 m to 15 mm, still more preferably 2 mm to 10 mm.

集電体を含む電極の厚みは、好ましくは10μm~500μm、より好ましくは30μm~400μm、さらに好ましくは50μm~300μmである。 The thickness of the electrode including the current collector is preferably 10 μm to 500 μm, more preferably 30 μm to 400 μm, and further preferably 50 μm to 300 μm.

<リチウムイオン供給体>
リチウムイオン供給体としては、単体のリチウム金属(Li)や、リチウム-アルミニウム合金のようなリチウム合金化合物、リチウム化合物等を使用することができる。リチウム化合物の具体例としては、例えば、LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24、Li5FeO4、Li2MnO3、LiFePO4、LiV24等が挙げられる。
<Lithium ion feeder>
As the lithium ion feeder, a single lithium metal (Li), a lithium alloy compound such as a lithium-aluminum alloy, a lithium compound, or the like can be used. Specific examples of the lithium compound include LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 5 FeO 4 , Li 2 MnO 3 , LiFePO 4 , LiV 2 O 4 , and the like.

リチウム金属集電体として、ステンレスメッシュ等の導電性多孔体を用い、この導電性多孔体の気孔部に、好ましくはリチウム金属の80%以上を充填して配置することにより、リチウムがドーピングされてもリチウムの消失による電極間に生じる隙間を少なくし、リチウムを活物質にスムーズに担持することができる。 A conductive porous body such as a stainless steel mesh is used as the lithium metal current collector, and the pores of the conductive porous body are preferably filled with 80% or more of the lithium metal and arranged, whereby lithium is doped. Also, the gaps created between the electrodes due to the disappearance of lithium can be reduced, and lithium can be smoothly supported on the active material.

<電解質>
リチウムイオン二次電池を構成する電解質としては、イオン伝導性を有する液体または固体であればよく、公知のリチウムイオン二次電池に用いられる電解質と同様のものが使用できるが、電池の出力特性が高いという観点から、有機溶媒に支持電解質であるアルカリ金属塩を溶解させたものを使用することが好ましい。
<Electrolyte>
The electrolyte constituting the lithium ion secondary battery may be any liquid or solid having ionic conductivity, and the same electrolyte as that used for known lithium ion secondary batteries can be used, but the output characteristics of the battery are From the viewpoint of high cost, it is preferable to use an organic solvent in which an alkali metal salt as a supporting electrolyte is dissolved.

有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルエーテル、γ-ブチロラクトン、アセトニトリル等の非水系溶媒から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。好ましくは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、またはこれらの混合溶媒が挙げられる。 Examples of the organic solvent include at least one selected from non-aqueous solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl ether, γ-butyrolactone and acetonitrile. Preferred are ethylene carbonate, propylene carbonate, or a mixed solvent thereof.

支持電解質としては、例えばLiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiI、LiClO4等が挙げられ、LiPF6が好ましい。 Examples of the supporting electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiI, LiClO 4 , and the like, and LiPF 6 is preferable.

支持電解質の濃度は0.5mol/L~1.7mol/L程度であればよい。なお電解質は液状には限定されない。例えばリチウムイオン二次電池がリチウムポリマー二次電池である場合、電解質は固体状(例えば、高分子ゲル状)あるいはイオン性液体や溶融塩等であってもよい。 The concentration of the supporting electrolyte may be about 0.5 mol / L to 1.7 mol / L. The electrolyte is not limited to liquid. For example, when the lithium ion secondary battery is a lithium polymer secondary battery, the electrolyte may be a solid state (for example, a polymer gel state), an ionic liquid, a molten salt, or the like.

<セパレータ>
セパレータは、正極と負極との間に介在して両極間のイオンの移動を許容するとともに、当該正極と負極との内部短絡を防止するために機能する。リチウムイオン二次電池が密閉型であれば、セパレータには電解液を保持する機能も求められる。
<Separator>
The separator intervenes between the positive electrode and the negative electrode to allow the movement of ions between the two electrodes, and functions to prevent an internal short circuit between the positive electrode and the negative electrode. If the lithium-ion secondary battery is a closed type, the separator is also required to have a function of holding an electrolytic solution.

セパレータとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリイミド、セルロース、ガラス等を材料とする薄肉かつ微多孔性または不織布状の膜を用いるのが好ましい。 As the separator, for example, a thin-walled, microporous or non-woven fabric made of polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, aramid, polyimide, cellulose, glass or the like is preferably used.

セパレータの孔径は、好ましくは1μm~1000μm、より好ましくは10μm~500μm、さらに好ましくは10μm~200μmである。 The pore size of the separator is preferably 1 μm to 1000 μm, more preferably 10 μm to 500 μm, and even more preferably 10 μm to 200 μm.

セパレータの厚みは、好ましくは1μm~100μm、より好ましくは5μm~50μm、さらに好ましくは10μm~40μmである。 The thickness of the separator is preferably 1 μm to 100 μm, more preferably 5 μm to 50 μm, and even more preferably 10 μm to 40 μm.

セパレータの空隙率は、好ましくは10%~90%、より好ましくは30%~85%、さらに好ましくは50%~80%である。 The porosity of the separator is preferably 10% to 90%, more preferably 30% to 85%, and even more preferably 50% to 80%.

セパレータの繊維径は、好ましくは0.001μm~100μm、より好ましくは0.01μm~20μm、さらに好ましくは0.1μm~10μmである。 The fiber diameter of the separator is preferably 0.001 μm to 100 μm, more preferably 0.01 μm to 20 μm, and even more preferably 0.1 μm to 10 μm.

図4に、本実施形態に係るリチウムイオン蓄電デバイスにおける電極配置の模式図を示す。集電体の両面に活物質を塗工し穿孔加工した後成形した各正極13および各負極14を、セパレータを介して交互に配置し積層体を構成する。さらに、リチウムイオン供給体15を、セパレータを介して積層体の積層方向の少なくとも一方側、好ましくは両側の最外層に配置して積層ラミネートセルを構成する。なお、各正極13に形成された透孔17の位置と各負極14に形成された透孔17の位置とが一致するように、正極13および負極14が積層されていることが好ましい。なお、本実施形態においては、積層体として、正極13および負極14をそれぞれ複数交互に積層したものに限らず、正極13および負極14をそれぞれ1層積層したものや、正極13および負極14の一方を、他方の電極で挟んだものであってもよい。 FIG. 4 shows a schematic diagram of the electrode arrangement in the lithium ion power storage device according to the present embodiment. Each positive electrode 13 and each negative electrode 14 formed by applying an active material to both sides of the current collector and drilling the current collectors are alternately arranged via a separator to form a laminated body. Further, the lithium ion feeder 15 is arranged via a separator on at least one side of the laminated body in the stacking direction, preferably on the outermost layers on both sides to form a laminated laminated cell. It is preferable that the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are laminated so that the positions of the through holes 17 formed in each positive electrode 13 and the positions of the through holes 17 formed in each negative electrode 14 coincide with each other. In the present embodiment, the laminated body is not limited to the one in which a plurality of positive electrodes 13 and 14 are alternately laminated, but also the one in which one layer of each of the positive electrode 13 and the negative electrode 14 is laminated, or one of the positive electrode 13 and the negative electrode 14. May be sandwiched between the other electrodes.

<プリドープの確認>
ドーピング工程では、電池構造体の端部の電極とリチウムイオン供給体15を短絡させ、活物質にリチウムイオンをドーピングしてもよい。あるいは、正極13または負極14とリチウムイオン供給体15との間に電圧を印加して、リチウムイオンをドーピングしてもよい。なお、ドーピングの対象電極は、正極13および負極14のいずれであっても良い。
<Confirmation of pre-dope>
In the doping step, the electrode at the end of the battery structure and the lithium ion feeder 15 may be short-circuited, and the active material may be doped with lithium ions. Alternatively, a voltage may be applied between the positive electrode 13 or the negative electrode 14 and the lithium ion feeder 15 to dope the lithium ions. The target electrode for doping may be either the positive electrode 13 or the negative electrode 14.

プリドープ時の電位を測定するため、例えば、リチウムイオン供給体15から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極に、導体片(タブ)16を接続することができる。また、必要に応じてリチウムイオン供給体15に導体片(タブ)16を接続してもよい。あるいは、導体片を用いる代わりに、リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極における集電体を、リチウムイオン蓄電デバイスを構成したときにその一部がリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出するような形状に予め加工しておいてもよい。同様に、リチウムイオン供給体における集電体を、リチウムイオン蓄電デバイスを構成したときにその一部がリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出するような形状に予め加工しておいてもよい。 In order to measure the potential at the time of pre-doping, for example, the conductor piece (tab) 16 can be connected to one or more electrodes including the electrode arranged at the position farthest from the lithium ion feeder 15. Further, if necessary, the conductor piece (tab) 16 may be connected to the lithium ion feeder 15. Alternatively, instead of using a conductor piece, a collector in one or more electrodes, including an electrode located most distant from the lithium ion source, is partially lithium when the lithium ion storage device is configured. It may be processed in advance into a shape that is exposed to the outside of the ion storage device. Similarly, the current collector in the lithium ion feeder may be pre-processed into a shape such that a part of the current collector is exposed to the outside of the lithium ion power storage device when the lithium ion power storage device is configured.

ドーピングの進行度は、ドープした電極それぞれの開回路電圧(Open Circuit Voltage:OCV)を測定することにより確認することができる。ドープが完了した場合、それぞれの電極において参照極(リチウム金属)との差が少なく、また積層位置(リチウムイオン供給体15からの距離)によるOCVの差も少なくなる。例えば、リチウムイオン供給体15から最も近い負極14と最も遠い負極14とのOCVの差が0.01V以下の場合は、リチウムドーピングが完了したと判定する目安とすることができる。 The progress of doping can be confirmed by measuring the open circuit voltage (Open Circuit Voltage: OCV) of each of the doped electrodes. When the doping is completed, the difference between the reference electrode (lithium metal) and the reference electrode (lithium metal) at each electrode is small, and the difference in OCV depending on the stacking position (distance from the lithium ion feeder 15) is also small. For example, when the difference in OCV between the negative electrode 14 closest to the lithium ion feeder 15 and the negative electrode 14 farthest from the lithium ion feeder 15 is 0.01 V or less, it can be used as a guide for determining that lithium doping is completed.

この場合、OCVの計測開始から一定時間経過後のOCVを計測するのが好ましい。プリドープが完了していない場合、OCVの計測開始直後は参照極と近い電位を示すが、時間経過後は徐々に電位が上昇する。本実施形態に係るリチウムイオン蓄電デバイスは、OCVの計測開始時から少なくとも500秒後のOCVがドープ直後のOCV、即ちOCVの計測開始時点のOCVと変わらない場合において、電池の実容量が設計容量と同等の値を示すことが確認されている。このことから、例えばドープ直後のOCVと500秒後のOCVとの差が0.01V以下となる場合は、プリドープが完了したと判定する目安とすることができる。 In this case, it is preferable to measure the OCV after a certain period of time has elapsed from the start of the OCV measurement. When the predoping is not completed, the potential close to that of the reference electrode is shown immediately after the start of OCV measurement, but the potential gradually increases after a lapse of time. In the lithium ion storage device according to the present embodiment, the actual capacity of the battery is the design capacity when the OCV at least 500 seconds after the start of OCV measurement is the same as the OCV immediately after doping, that is, the OCV at the start of OCV measurement. It has been confirmed that the value is equivalent to that of. From this, for example, when the difference between the OCV immediately after doping and the OCV after 500 seconds is 0.01V or less, it can be used as a guide for determining that the pre-doping is completed.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されず、円筒型、積層型、コイン型、ボタン型等の種々の形状にすることができる。 The shape of the lithium ion secondary battery according to the present embodiment is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical type, a laminated type, a coin type, and a button type can be used.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

《実施例1》
<硫黄系活物質の製造>
(原料化合物の調製)
ジエン系ゴムとしては、ハイシスブタジエンゴム〔宇部興産(株)製のUBEPOL(登録商標)BR150L、シス1,4結合含量98質量%〕を用い、導電性炭素材料としては、デンカ(株)製のデンカブラックを用い、硫黄としては、鶴見化学工業(株)製の沈降硫黄を用い、加硫促進剤としては、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛〔大内新興化学工業(株)製のノクセラー(登録商標)EZ〕を用いた。
<< Example 1 >>
<Manufacturing of sulfur-based active substances>
(Preparation of raw material compound)
As the diene rubber, high cis butadiene rubber [UBEPOL (registered trademark) BR150L manufactured by Ube Kosan Co., Ltd., cis 1,4 bond content 98% by mass] is used, and as the conductive carbon material, manufactured by Denka Co., Ltd. Denka Black is used, precipitated sulfur manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. is used as sulfur, and zinc diethyldithiocarbamate manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd. as a vulcanization accelerator (registered trademark). EZ] was used.

上記ハイシスブタジエンゴム100質量部に、沈降硫黄1000質量部、導電性炭素材料20質量部、および加硫促進剤25質量部を配合し、混練試験装置〔(株)モリヤマ製のミックスラボ〕を用いて混錬することにより原料化合物を得た。得られた原料化合物は、カッターミルで細かく砕き、熱処理工程に供した。 1000 parts by mass of precipitated sulfur, 20 parts by mass of conductive carbon material, and 25 parts by mass of vulcanization accelerator are mixed with 100 parts by mass of the above high-cis butadiene rubber, and a kneading test device [Mix Lab manufactured by Moriyama Co., Ltd.] is used. The raw material compound was obtained by kneading using. The obtained raw material compound was finely crushed with a cutter mill and subjected to a heat treatment step.

(反応装置)
原料化合物2の熱処理には、図1に示す反応装置1を用いた。反応装置1は、原料化合物2を収容して熱処理するための、有底筒状をなす石英ガラス製の、外径60mm、内径50mm、高さ300mmの反応容器3、当該反応容器3の上部開口を閉じるシリコーン製の蓋4、当該蓋4を貫通する1本のアルミナ保護管5((株)ニッカトー製の「アルミナSSA-S」、外径4mm、内径2mm、長さ250mm)、ガラス導入管6およびガス排出管7(いずれも、(株)ニッカトー製の「アルミナSSA-S」、外径6mm、内径4mm、長さ150mm)、並びに反応容器3を底部側から加熱する電気炉8(ルツボ炉、開口幅φ80mm、加熱高さ100mm)を備えている。
(Reactor)
The reactor 1 shown in FIG. 1 was used for the heat treatment of the raw material compound 2. The reaction apparatus 1 is a reaction vessel 3 having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 50 mm, and a height of 300 mm, which is made of quartz glass having a bottomed tubular shape for accommodating the raw material compound 2 and heat-treating, and the upper opening of the reaction vessel 3. Closed Silicone lid 4, one alumina protective tube 5 penetrating the lid 4 ("Alumina SSA-S" manufactured by Nikkato Co., Ltd., outer diameter 4 mm, inner diameter 2 mm, length 250 mm), glass introduction tube 6 and gas discharge pipe 7 (both are "alumina SSA-S" manufactured by Nikkato Co., Ltd., outer diameter 6 mm, inner diameter 4 mm, length 150 mm), and an electric furnace 8 (rutsubo) that heats the reaction vessel 3 from the bottom side. It is equipped with a furnace, an opening width of φ80 mm, and a heating height of 100 mm).

アルミナ管5は、蓋4から下方が、反応容器3の底に収容した原料化合物2に達する長さに形成され、内部に熱電対9が挿通されている。アルミナ保護管5は、熱電対9の保護管として用いられる。熱電対9の先端は、アルミナ保護管5の閉じられた先端で保護された状態で原料化合物2に挿入されて、当該原料化合物2の温度を測定するために機能する。熱電対9の出力は、図中に実線の矢印で示すように、電気炉8の温度コントローラ10に入力され、温度コントローラ10は、この熱電対9からの入力に基づいて電気炉8の加熱温度をコントロールするために機能する。 The alumina tube 5 is formed so as to have a length below the lid 4 so as to reach the raw material compound 2 housed in the bottom of the reaction vessel 3, and a thermocouple 9 is inserted therein. The alumina protective tube 5 is used as a protective tube for the thermocouple 9. The tip of the thermocouple 9 is inserted into the raw material compound 2 while being protected by the closed tip of the alumina protective tube 5, and functions to measure the temperature of the raw material compound 2. The output of the thermocouple 9 is input to the temperature controller 10 of the electric furnace 8 as shown by the solid arrow in the figure, and the temperature controller 10 receives the heating temperature of the electric furnace 8 based on the input from the thermocouple 9. Functions to control.

ガス導入管6およびガス排出管7は、その下端が蓋4から下方へ3mm突出するように形成されている。また、反応容器3の上部は、電気炉8から突出して外気に露出されている。そのため、反応容器3の加熱によって原料化合物から発生する硫黄の蒸気は、図中に一点鎖線の矢印に示すように、反応容器3の上方へ上昇するものの途中で冷却され、液滴となって、図中に破線の矢印で示すように滴下して還流される。そのため、反応系中の硫黄がガラス排出管7を通って外部に漏れ出すことはない。 The gas introduction pipe 6 and the gas discharge pipe 7 are formed so that the lower ends thereof project downward by 3 mm from the lid 4. Further, the upper portion of the reaction vessel 3 protrudes from the electric furnace 8 and is exposed to the outside air. Therefore, the vapor of sulfur generated from the raw material compound by heating the reaction vessel 3 rises upward of the reaction vessel 3 as shown by the arrow of the alternate long and short dash line in the figure, but is cooled in the middle and becomes droplets. As shown by the broken line arrow in the figure, it is dropped and refluxed. Therefore, sulfur in the reaction system does not leak to the outside through the glass discharge pipe 7.

ガス導入管6には、図示しないガスの供給系からアルゴンガスが継続的に供給される。また、ガス排出管7は、水酸化ナトリウム水溶液11を収容したトラップ槽12に接続されている。反応容器3からガス排出管7を通って外部へ出ようとする排気は、一旦、トラップ槽12内の水酸化ナトリウム水溶液11を通ったのちに外部へ放出される。そのため、排気中に加硫反応によって発生する硫化水素ガスが含まれていても、水酸化ナトリウム水溶液と中和されて排気からは除去される。 Argon gas is continuously supplied to the gas introduction pipe 6 from a gas supply system (not shown). Further, the gas discharge pipe 7 is connected to a trap tank 12 containing the sodium hydroxide aqueous solution 11. The exhaust gas that is going to go out from the reaction vessel 3 through the gas discharge pipe 7 is once passed through the sodium hydroxide aqueous solution 11 in the trap tank 12 and then discharged to the outside. Therefore, even if hydrogen sulfide gas generated by the vulcanization reaction is contained in the exhaust, it is neutralized with the sodium hydroxide aqueous solution and removed from the exhaust.

(熱処理工程)
原料化合物2を反応容器3の底に収容した状態で、ガスの供給系から80mL/分の流量でアルゴンガスを継続的に供給しながら、供給開始30分後に電気炉8による加熱を開始した。昇温速度は150℃/時で実施した。そして、原料化合物の温度が450℃に達した時点で、450℃を維持しながら2時間熱処理をした。次いでArガスの流量を調整しながら、アルゴンガス雰囲気下、反応生成物の温度を25℃まで自然冷却させたのち、該反応生成物を反応容器3から取り出した。
(Heat treatment process)
While the raw material compound 2 was housed in the bottom of the reaction vessel 3, argon gas was continuously supplied from the gas supply system at a flow rate of 80 mL / min, and heating by the electric furnace 8 was started 30 minutes after the start of supply. The heating rate was 150 ° C./hour. Then, when the temperature of the raw material compound reached 450 ° C., heat treatment was performed for 2 hours while maintaining 450 ° C. Then, while adjusting the flow rate of Ar gas, the temperature of the reaction product was naturally cooled to 25 ° C. under an atmosphere of argon gas, and then the reaction product was taken out from the reaction vessel 3.

(未反応硫黄の除去)
反応生成物を乳鉢で粉砕し、粉砕物2gをガラスチューブオーブンに収容して、真空吸引しながら250℃で3時間加熱して、未反応硫黄が除去された(または、微量の未反応硫黄しか含まない)硫黄系活物質を得た。昇温速度は10℃/分とした。
(Removal of unreacted sulfur)
The reaction product was crushed in a mortar, 2 g of the crushed product was placed in a glass tube oven and heated at 250 ° C. for 3 hours with vacuum suction to remove unreacted sulfur (or only a trace amount of unreacted sulfur). (Not included) Sulfur-based active material was obtained. The rate of temperature rise was 10 ° C./min.

(ラマンスペクトル分析)
得られた硫黄系活物質について、ナノフォトン(株)製のレーザーラマン顕微鏡RAMAN-11を用いて励起波長λ=532nm、グレーチング:600gr/mm、分解能:2cm-1の条件でラマンスペクトル分析をした(図2)。なお、図2において縦軸は相対強度、横軸はラマンシフト(cm-1)を示す。得られた硫黄系活物質は、ラマンシフトの500cm-1付近、1250cm-1付近、1450cm-1付近、および1940cm-1付近にピークが存在しており、この結果は、先の多量の硫黄が取り込まれて水素が減少しているという元素分析結果ともよく一致していることが確認された。
(Raman spectrum analysis)
The obtained sulfur-based active material was subjected to Raman spectrum analysis using a laser Raman microscope RAMAN-11 manufactured by Nanophoton Co., Ltd. under the conditions of excitation wavelength λ = 532 nm, graching: 600 gr / mm, and resolution: 2 cm -1 . (Fig. 2). In FIG. 2, the vertical axis shows the relative intensity and the horizontal axis shows the Raman shift (cm -1 ). The obtained sulfur-based active material has peaks near 500 cm -1 of Raman shift, around 1250 cm -1 , around 1450 cm -1 , and around 1940 cm -1 , and the result is that a large amount of sulfur mentioned above is present. It was confirmed that it was in good agreement with the elemental analysis result that hydrogen was taken in and decreased.

また図2のスペクトルは、6員環であるグラファイト構造で見られる1350cm-1付近のDバンド、および1590cm-1付近のGバンドと呼ばれるスペクトルとは異なっており、文献〔Chem. Phys. Chem 2009, 10, 3069-3076〕に記載のチエノアセンのスペクトルと似ていることから、得られた硫黄系活物質は、前記の式(i)で表されるチエノアセン構造を有していると予想された。 In addition, the spectrum in FIG. 2 is different from the spectra called the D band near 1350 cm -1 and the G band near 1590 cm -1 found in the graphite structure having a 6-membered ring. , 10, 3069-3076]. ..

(FT-IRスペクトル分析)
得られた硫黄系活物質について、(株)島津製作所製のフーリエ変換赤外分光光度計IRAffinity-1を用いて、分解能:4cm-1、積算回数:100回、測定範囲400cm-1~4000cm-1の条件で、拡散反射法によってFT-IRスペクトル分析をした(図3)。得られた硫黄系活物質は、FT-IRスペクトルにおいて、917cm-1付近、1042cm-1付近、1149cm-1付近、1214cm-1付近、1388cm-1付近、1415cm-1付近、および1439cm-1付近にピークが存在しており、この結果は、先の多量の硫黄が取り込まれて水素が減少しているという元素分析結果ともよく一致していることが確認された。
(FT-IR spectrum analysis)
Using the Fourier transform infrared spectrophotometer IRAffinity - 1 manufactured by Shimadzu Corporation, the obtained sulfur-based active material has a resolution of 4 cm -1 , the number of integrations: 100 times, and a measurement range of 400 cm -1 to 4000 cm. Under the condition of 1 , FT-IR spectrum analysis was performed by the diffuse reflection method (Fig. 3). In the FT-IR spectrum, the obtained sulfur-based active material was around 917 cm -1 , around 1042 cm -1 , around 1149 cm -1 , around 1214 cm -1 , around 1388 cm -1 , around 1415 cm -1 , and around 1439 cm -1 . There is a peak in, and it was confirmed that this result is in good agreement with the elemental analysis result that a large amount of sulfur is taken in and hydrogen is reduced.

<リチウムイオン二次電池の作製>
(正極)
硫黄系活物質、導電助剤(アセチレンブラック(電気化学工業(株)製のデンカブラック)/VGCF=4:1の混合物)、および水性アクリル樹脂を90:5:5(質量比)の割合で秤量し、容器に入れ、分散剤に水を使用して粘度調整を行いながら自転公転ミキサー((株)シンキー製のARE-250)を用いて攪拌、混合を行い、均一なスラリーを作製した。作製したスラリーを厚さ15μmのカーボンコートアルミ上に、アプリケーターを使用して塗工し、150℃で3時間乾燥させ、リチウムイオン二次電池用の正極13を作製した。
<Manufacturing of lithium-ion secondary battery>
(Positive electrode)
Sulfur-based active material, conductive auxiliary agent (acetylene black (denka black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) / VGCF = 4: 1 mixture), and aqueous acrylic resin in a ratio of 90: 5: 5 (mass ratio). Weighed, placed in a container, and stirred and mixed using a rotating and revolving mixer (ARE-250 manufactured by Shinky Co., Ltd.) while adjusting the viscosity using water as a dispersant to prepare a uniform slurry. The prepared slurry was coated on carbon-coated aluminum having a thickness of 15 μm using an applicator and dried at 150 ° C. for 3 hours to prepare a positive electrode 13 for a lithium ion secondary battery.

(負極)
グラファイト、アセチレンブラック(電気化学工業(株)製のデンカブラック)、およびPVdFを90:5:5(質量比)の割合で秤量し、容器に入れ、分散剤に水を使用して粘度調整を行いながら自転公転ミキサー((株)シンキー製のARE-250)を用いて攪拌、混合を行い、均一なスラリーを作製した。作製したスラリーを厚さ10μmの銅箔上に、アプリケーターを使用して塗工し、150℃で3時間、乾燥機で加熱して負極14を作製した。
(Negative electrode)
Weigh graphite, acetylene black (Denka black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), and PVdF at a ratio of 90: 5: 5 (mass ratio), put them in a container, and adjust the viscosity using water as a dispersant. While doing so, stirring and mixing were carried out using a rotation / revolution mixer (ARE-250 manufactured by Shinky Co., Ltd.) to prepare a uniform slurry. The prepared slurry was applied onto a copper foil having a thickness of 10 μm using an applicator, and heated at 150 ° C. for 3 hours in a dryer to prepare a negative electrode 14.

(電極の加工)
正極13および負極14は、所定の開孔径、開孔率でレーザー加工機にて穿孔加工した。開孔部(透孔17)の形は円、配列は角千鳥(45°千鳥)型とした。また、穿孔加工した正極13および負極14を、塗工部が50mm×50mmとなるように切り出し加工を行った。さらに、各負極14は独立して開回路電圧(OCV)が測定できるよう、タブ付けを行った。
(Processing of electrodes)
The positive electrode 13 and the negative electrode 14 were drilled with a laser processing machine with a predetermined opening diameter and aperture ratio. The shape of the perforations (through holes 17) was circular, and the arrangement was square staggered (45 ° staggered). Further, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 that had been perforated were cut out so that the coated portion had a size of 50 mm × 50 mm. Further, each negative electrode 14 was tabbed so that the open circuit voltage (OCV) could be measured independently.

(リチウムイオン供給体)
リチウムイオン供給体15は、リチウム金属箔をステンレスメッシュ等の導電性多孔体からなる集電体に貼り付けることにより構成した。また、負極同様にタブ付けを行った。
(Lithium ion feeder)
The lithium ion feeder 15 was configured by attaching a lithium metal foil to a current collector made of a conductive porous body such as a stainless mesh. In addition, tabbing was performed in the same manner as the negative electrode.

(電解液)
電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1で混合した混合溶媒にLiPF6を、濃度が1.0mol/Lとなるよう溶解した非水電解質を用いた。
(Electrolytic solution)
As the electrolytic solution, a non-aqueous electrolyte in which LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a ratio of 1: 1 and the concentration was 1.0 mol / L was used.

(電池作製)
ドライルーム内で、上記の穿孔加工、成形した各正極13(11枚)および各負極14(12枚)を、セパレータ(Celgard社製のCelgard2400、厚さ25μmのポリプロピレン微孔質膜)を介して交互に配置し積層体を構成した。さらに、セパレータを介して、ステンレス多孔箔に金属リチウムを貼り付けたリチウムイオン供給体15を両側最外層に配置して、正極13、負極14、リチウムイオン供給体15およびセパレータからなる三極積層ユニットを作製した。この三極積層ユニットを外装体であるアルミラミネートでパッケージングし、上記電解液を注入し、蓄電デバイスを作製した。このとき、リチウムイオンのドープの対象である負極14のうち、リチウムイオン供給体15から最も離間した位置に配置される負極14を含む複数の負極14に電気的に接続されている各導体片(タブ)16、およびリチウムイオン供給体15に電気的に接続されている導体片(不図示)を、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させた。
(Battery production)
In the dry room, each of the positive electrode 13 (11 sheets) and each negative electrode 14 (12 sheets) formed by the above-mentioned drilling process is passed through a separator (Celgard 2400 manufactured by Celgard, polypropylene microporous film having a thickness of 25 μm). They were arranged alternately to form a laminated body. Further, a lithium ion feeder 15 in which metallic lithium is attached to a stainless porous foil via a separator is arranged on the outermost layers on both sides, and a triode laminated unit composed of a positive electrode 13, a negative electrode 14, a lithium ion feeder 15, and a separator. Was produced. This triode laminated unit was packaged with an aluminum laminate which is an exterior body, and the above electrolytic solution was injected to prepare a power storage device. At this time, among the negative electrodes 14 to be doped with lithium ions, each conductor piece electrically connected to a plurality of negative electrodes 14 including the negative electrodes 14 arranged at the positions farthest from the lithium ion feeder 15 (at this time). The conductor pieces (not shown) electrically connected to the tab) 16 and the lithium ion feeder 15 were exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to come into contact with each other.

(プリドープ)
蓄電デバイスを組み立てた後、負極14とリチウムイオン供給体15とを短絡させることにより、10日間に渡ってリチウムイオンを負極14にドープした。その後、リチウムイオン供給体15を参照極とし、各負極14のOCV計測開始時から500秒後のOCVを測定したところ、いずれの負極14も負極電位は0.001V程度であり、いずれの負極14も均等にリチウムプリドープができていることが確認された。
(Pre-dope)
After assembling the power storage device, the negative electrode 14 and the lithium ion feeder 15 were short-circuited to dope the negative electrode 14 with lithium ions for 10 days. After that, when the OCV of each negative electrode 14 was measured 500 seconds after the start of OCV measurement using the lithium ion feeder 15 as a reference electrode, the negative electrode potential of each negative electrode 14 was about 0.001 V, and any negative electrode 14 was used. It was confirmed that the lithium pre-doped was evenly formed.

本発明によれば、リチウムイオン蓄電デバイスの製造過程において、リチウムイオンのドープの進行度や、リチウムイオンが必要量ドープされたかどうかを簡便に確認することができる。 According to the present invention, it is possible to easily confirm the progress of lithium ion doping and whether or not the required amount of lithium ions has been doped in the manufacturing process of the lithium ion storage device.

1 反応装置
2 原料化合物
3 反応容器
4 シリコーン製の蓋
5 アルミナ保護管
6 ガス導入管
7 ガス排出管
8 電気炉
9 熱電対
10 温度コントローラ
11 水酸化ナトリウム水溶液
12 トラップ槽
13 正極
14 負極
15 リチウムイオン供給体
16 導体片(タブ)
17 透孔
1 Reaction device 2 Raw material compound 3 Reaction vessel 4 Silicone lid 5 Alumina protective tube 6 Gas introduction tube 7 Gas discharge tube 8 Electric furnace 9 Thermoelectric pair 10 Temperature controller 11 Sodium hydroxide aqueous solution 12 Trap tank 13 Positive electrode 14 Negative electrode 15 Lithium ion Feeder 16 Conductor piece (tab)
17 through hole

Claims (12)

正極と負極とが積層されて成る積層体、積層体の積層方向の少なくとも一方側に配置されるリチウムイオン供給源、および電解液が密封され、密封状態において、リチウムイオン供給源から供給されるリチウムイオンを正極群または負極群にドープする工程を含むリチウムイオン蓄電デバイスの製造方法であって、
リチウムイオンのドープの対象とされた電極群において、リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極に、導体片をそれぞれ電気的に接続する接続工程と、
各導体片を、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させて、積層体、リチウムイオン供給源および電解液を密封する密封工程と、
各導体片を介して、該導体片が接続された各電極の開回路電圧を測定し、開回路電圧の計測開始時点の開回路電圧と開回路電圧の計測開始時から少なくとも500秒後の開回路電圧との差が0.01V以下となる場合ドープの完了を判定する判定工程とを含むことを特徴とするリチウムイオン蓄電デバイスの製造方法。
A laminated body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated, a lithium ion supply source arranged on at least one side of the laminated body in the stacking direction, and an electrolytic solution are sealed, and lithium supplied from the lithium ion supply source in a sealed state. A method for manufacturing a lithium ion storage device, which comprises a step of doping a positive electrode group or a negative electrode group with ions.
In the group of electrodes targeted for lithium ion doping, a connection step of electrically connecting a piece of conductor to one or more electrodes including an electrode located at a position farthest from a lithium ion source, and a connection step.
A sealing process in which the conductor pieces are exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to come into contact with each other to seal the laminate, the lithium ion source, and the electrolytic solution.
The open circuit voltage of each electrode to which the conductor piece is connected is measured through each conductor piece, and the open circuit voltage at the start of measurement of the open circuit voltage and the open circuit voltage at least 500 seconds after the start of measurement of the open circuit voltage are opened. A method for manufacturing a lithium ion power storage device, which comprises a determination step of determining completion of doping when the difference from the circuit voltage is 0.01 V or less .
リチウムイオン供給源に導体片を接続する工程をさらに含み、
前記密封工程では、リチウムイオン供給源に接続された導体片を、前記各導体片に接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させて、積層体、リチウムイオン供給源および電解液を密封し、
前記判定工程では、リチウムイオン供給源に接続された導体片を用いて、リチウムイオン供給源を参照電極として、導体片が接続された各電極の開回路電圧を測定することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
Further including the step of connecting the conductor piece to the lithium ion source,
In the sealing step, the conductor pieces connected to the lithium ion supply source are exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to come into contact with the respective conductor pieces, and the laminate, the lithium ion supply source and the electrolytic solution are sealed. ,
The determination step is characterized in that the open circuit voltage of each electrode to which the conductor piece is connected is measured by using the conductor piece connected to the lithium ion supply source and using the lithium ion supply source as a reference electrode. The manufacturing method according to 1.
正極と負極とが積層されて成る積層体、積層体の積層方向の少なくとも一方側に配置されるリチウムイオン供給源、および電解液が密封され、密封状態において、リチウムイオン供給源から供給されるリチウムイオンを正極群または負極群にドープする工程を含むリチウムイオン蓄電デバイスの製造方法であって、
リチウムイオンのドープの対象とされた電極群において、リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極における集電体の一部を、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させて、積層体、リチウムイオン供給源および電解液を密封する密封工程と、
集電体の一部が露出された各電極の開回路電圧を測定し、開回路電圧の計測開始時点の開回路電圧と開回路電圧の計測開始時から少なくとも500秒後の開回路電圧との差が0.01V以下となる場合ドープの完了を判定する判定工程とを含むことを特徴とするリチウムイオン蓄電デバイスの製造方法。
A laminated body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated, a lithium ion supply source arranged on at least one side of the laminated body in the stacking direction, and an electrolytic solution are sealed, and lithium supplied from the lithium ion supply source in a sealed state. A method for manufacturing a lithium ion storage device, which comprises a step of doping a positive electrode group or a negative electrode group with ions.
In a group of electrodes targeted for lithium ion doping, lithium ions so that some of the current collectors in one or more electrodes, including the electrode located most distant from the lithium ion source, do not come into contact with each other. A sealing process that exposes the outside of the power storage device to seal the laminate, lithium ion source, and electrolyte.
The open circuit voltage of each electrode with a part of the current collector exposed is measured, and the open circuit voltage at the start of measurement of the open circuit voltage and the open circuit voltage at least 500 seconds after the start of measurement of the open circuit voltage are A method for manufacturing a lithium ion storage device, which comprises a determination step of determining completion of doping when the difference is 0.01 V or less .
前記密封工程では、リチウムイオン供給源における集電体の一部を、前記1または複数の電極における前記集電体の一部に接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出させて、積層体、リチウムイオン供給源および電解液を密封し、
前記判定工程では、リチウムイオン供給源における前記集電体の一部を用いて、リチウムイオン供給源を参照電極として、集電体の一部が露出された各電極の開回路電圧を測定することを特徴とする請求項3に記載の製造方法。
In the sealing step, a part of the current collector in the lithium ion supply source is exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to come into contact with the part of the current collector in the one or a plurality of electrodes, and the laminated body is formed. , Seal the lithium ion source and electrolyte,
In the determination step, a part of the current collector in the lithium ion supply source is used, and the open circuit voltage of each electrode to which a part of the current collector is exposed is measured using the lithium ion supply source as a reference electrode. 3. The manufacturing method according to claim 3.
正極および負極に、それぞれ積層方向に貫通する透孔が形成されていることを特徴とする、請求項1~のいずれか一項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the positive electrode and the negative electrode each have through holes penetrating in the stacking direction. 各正極および各負極に形成された透孔の開孔径が0.05mm以上であり、開孔率が1.0%以上であることを特徴とする、請求項1~のいずれか一項に記載の製造方法。 The invention according to any one of claims 1 to 5 , wherein the through-holes formed in each positive electrode and each negative electrode have an opening diameter of 0.05 mm or more and an opening ratio of 1.0% or more. The manufacturing method described. 各正極に形成された透孔の位置と各負極に形成された透孔の位置とが一致するように、正極および負極が積層されていることを特徴とする、請求項1~のいずれか一項に記載の製造方法。 One of claims 1 to 6 , wherein the positive electrode and the negative electrode are laminated so that the positions of the through holes formed in each positive electrode and the positions of the through holes formed in each negative electrode coincide with each other. The manufacturing method according to paragraph 1. 正極に使用される活物質が、元素分析による硫黄の総含有量が50質量%以上の硫黄系活物質である、請求項1~のいずれか一項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 7 , wherein the active material used for the positive electrode is a sulfur-based active material having a total sulfur content of 50% by mass or more by elemental analysis. 正極に使用される活物質が、ラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトの500cm-1付近、1250cm-1付近、および1450cm-1付近にピークを有する炭素硫黄構造体を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の製造方法。 Any of claims 1-8 , wherein the active material used for the positive electrode comprises a carbon sulfur structure having peaks in the Raman spectrum near 500 cm -1 and 1250 cm -1 and around 1450 cm -1 of the Raman shift. The manufacturing method according to paragraph 1. 正極と負極とが積層されて成る積層体、および積層体の積層方向の少なくとも一方側に配置されるリチウムイオン供給源を備えるリチウムイオン蓄電デバイスであって、
各正極および各負極に、それぞれ積層方向に貫通する透孔が形成され、
各正極に形成された透孔の位置と各負極に形成された透孔の位置とが一致するように、正極および負極が積層され、
リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極に導体片が接続され、
各導体片は、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出していることを特徴とするリチウムイオン蓄電デバイス。
A lithium ion storage device including a laminated body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated, and a lithium ion supply source arranged on at least one side of the laminated body in the stacking direction.
Through holes penetrating in the stacking direction are formed in each positive electrode and each negative electrode.
The positive electrode and the negative electrode are laminated so that the positions of the through holes formed in each positive electrode and the positions of the through holes formed in each negative electrode match.
A piece of conductor is connected to one or more electrodes, including the electrode located most distant from the lithium ion source.
A lithium ion power storage device characterized in that each conductor piece is exposed to the outside of the lithium ion power storage device so as not to come into contact with each other.
正極と負極とが積層されて成る積層体、および積層体の積層方向の少なくとも一方側に配置されるリチウムイオン供給源を備えるリチウムイオン蓄電デバイスであって、
各正極および各負極に、それぞれ積層方向に貫通する透孔が形成され、
各正極に形成された透孔の位置と各負極に形成された透孔の位置とが一致するように、正極および負極が積層され、
リチウムイオン供給源から最も離間した位置に配置される電極を含む1または複数の電極における集電体の一部が、互いに接触しないようにリチウムイオン蓄電デバイスの外部に露出していることを特徴とするリチウムイオン蓄電デバイス。
A lithium ion storage device including a laminated body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated, and a lithium ion supply source arranged on at least one side of the laminated body in the stacking direction.
Through holes penetrating in the stacking direction are formed in each positive electrode and each negative electrode.
The positive electrode and the negative electrode are laminated so that the positions of the through holes formed in each positive electrode and the positions of the through holes formed in each negative electrode match.
It is characterized in that a part of the current collector in one or more electrodes including the electrode located at the farthest position from the lithium ion source is exposed to the outside of the lithium ion storage device so as not to contact each other. Lithium-ion storage device.
正極および負極の目付が0.5mAh/cmThe basis weight of the positive and negative electrodes is 0.5 mAh / cm. 22 以上である、請求項10または11に記載のリチウムイオン蓄電デバイス。The lithium ion power storage device according to claim 10 or 11, which is the above.
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