JP7451995B2 - Energy storage element - Google Patents

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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

本発明は、蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage element.

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

このような蓄電素子の負極の活物質には、黒鉛や非黒鉛質炭素、非晶質炭素といった炭素材料が広く用いられている。例えば、高容量化を目的として負極活物質として単位質量あたりの充放電可能容量が深い難黒鉛化性炭素質材料を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている(特許文献1参照)。 Carbon materials such as graphite, non-graphitic carbon, and amorphous carbon are widely used as the active material of the negative electrode of such power storage elements. For example, a lithium ion secondary battery using a non-graphitizable carbonaceous material with a deep charge/discharge capacity per unit mass as a negative electrode active material has been proposed for the purpose of increasing capacity (see Patent Document 1).

特開平7-335262号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-335262

しかしながら、電池の高容量化を目的として負極活物質に難黒鉛化性炭素を用いて負極の充電深度を深くすると、負極電位が卑となり、充電時に金属リチウムの析出を起こすことによる充放電サイクル後の容量維持率の低下が生じるおそれがある。従って、高容量化を目的として負極の充電深度が深い電池の負極活物質に難黒鉛化性炭素を用いた場合においても、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できる蓄電素子が求められている。 However, when the charge depth of the negative electrode is deepened by using non-graphitizable carbon as the negative electrode active material for the purpose of increasing the capacity of the battery, the negative electrode potential becomes base, and metal lithium precipitates during charging, resulting in the failure of the charge/discharge cycle. There is a risk that the capacity retention rate will decrease. Therefore, even when non-graphitizable carbon is used as the negative electrode active material of a battery with a deep charge depth for the purpose of increasing capacity, there is a need for a power storage element that can suppress the decrease in capacity retention after charge/discharge cycles. ing.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、充電深度が深い負極の活物質に難黒鉛化性炭素を用いた場合に、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できる蓄電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and is aimed at suppressing the decrease in capacity retention rate after charge/discharge cycles when non-graphitizable carbon is used as the active material of a negative electrode with a deep charging depth. The purpose is to provide a power storage element that can

上記課題を解決するためになされた本発明の一側面は、負極活物質を含む負極合剤層を備える負極と、正極活物質を含む正極合剤層を備える正極と、上記負極及び上記正極の間に介在するセパレータとを備えており、上記セパレータの気孔率が50%以上であり、上記負極活物質が主成分として難黒鉛化性炭素を含み、上記難黒鉛化性炭素の真密度をA[g/cm]としたとき、満充電状態における上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、下記式1を満たす蓄電素子である。
-660×A+1433≦B≦-830×A+1800 ・・・1
One aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems, includes: a negative electrode including a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material; a positive electrode including a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material; and a separator interposed therebetween, the separator has a porosity of 50% or more, the negative electrode active material contains non-graphitizable carbon as a main component, and the true density of the non-graphitizable carbon is A. When [g/cm 3 ], the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode in a fully charged state satisfies the following formula 1.
-660×A+1433≦B≦-830×A+1800 ・・・1

本発明によれば、充電深度が深い負極の活物質に難黒鉛化性炭素を用いた場合に、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できる蓄電素子を提供できる。 According to the present invention, when non-graphitizable carbon is used as the active material of a negative electrode with a deep charging depth, it is possible to provide a power storage element that can suppress a decrease in capacity retention rate after charge/discharge cycles.

本発明の一実施形態に係る蓄電素子の構成を示す模式的斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a power storage element according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a power storage device configured by collecting a plurality of power storage elements according to an embodiment of the present invention. 試験例における負極活物質中の難黒鉛化炭素の真密度と満充電状態の負極の充電電気量との関係を示すグラフである。2 is a graph showing the relationship between the true density of non-graphitizable carbon in a negative electrode active material and the amount of electricity charged in a fully charged negative electrode in a test example.

本発明者は、種々実験を行った結果, 負極合剤層に含まれる難黒鉛化性炭素の真密度Aと、該難黒鉛化性炭素に電荷担体(リチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオン)の析出を抑制しつつ吸蔵することが可能な電荷担体量(充電電気量B)との間に一定の相関関係があることに思い至り、さらにセパレータの気孔率の範囲を適切な範囲に設定することによって、充放電サイクル後の容量維持率の低下をより効果的に抑制し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、負極活物質を含む負極合剤層を備える負極と、正極活物質を含む正極合剤層を備える正極と、上記負極及び上記正極の間に介在するセパレータとを備えており、上記セパレータの気孔率が50%以上であり、上記負極活物質が主成分として難黒鉛化性炭素を含み、上記難黒鉛化性炭素の真密度をA[g/cm]としたとき、満充電状態における上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、下記式1を満たす。
-660×A+1433≦B≦-830×A+1800 ・・・1
As a result of various experiments, the present inventor determined that the true density A of the non-graphitizable carbon contained in the negative electrode mixture layer and the charge carrier (in the case of a lithium ion secondary battery, lithium ion ), we realized that there is a certain correlation between the amount of charge carriers that can be stored while suppressing the precipitation (charged electricity amount B), and furthermore, we set the porosity range of the separator to an appropriate range. The present invention has been completed based on the discovery that by doing so, it is possible to more effectively suppress the decrease in capacity retention rate after charge/discharge cycles.
That is, in the electricity storage element according to one embodiment of the present invention, a negative electrode includes a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material, a positive electrode includes a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, and a space between the negative electrode and the positive electrode. and an intervening separator, the separator has a porosity of 50% or more, the negative electrode active material contains non-graphitizable carbon as a main component, and the true density of the non-graphitizable carbon is A [g /cm 3 ], the charging electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode in a fully charged state satisfies the following formula 1.
-660×A+1433≦B≦-830×A+1800 ・・・1

当該蓄電素子は、高容量化を目的として充電深度が深い負極の活物質に難黒鉛化性炭素を用いた場合に、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できる。この理由については定かでは無いが、以下の理由が推測される。負極の活物質に難黒鉛化性炭素を用いた場合に、負極の充電深度を深くすると、負極電位が卑にシフトするため、電荷担体が析出しやすくなるおそれがある。当該蓄電素子は、難黒鉛化性炭素の真密度をA[g/cm]としたとき、満充電状態における上記負極の充電電気量B[mAh/g]が-830×A+1800以下であることで、充電電気量Bが適度な大きさとなり、過剰に電荷担体の析出が生じることを抑制できる。また、上記負極の充電電気量Bが-660×A+1433以上の範囲においては、セパレータの気孔率が50%以上であることで、セパレータ内の電荷担体の移動抵抗を小さくすることができるので、負極の電位を比較的貴に保つことができる。従って、電荷担体の析出を抑制できる結果、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できる。
ここで、「満充電状態」とは、電池設計で決められた定格容量を確保するための定格上限電圧となるまで充電された状態をいう。また、定格容量に関する記載がない場合は、当該蓄電素子が採用している充電制御装置を用いて充電を行った際に、該充電操作が停止制御されるときの充電終止電圧となるまで充電された状態をいう。例えば、当該蓄電素子を、(1/3)CAの電流で上記定格上限電圧または上記充電終止電圧となるまで定電流充電した後、上記定格上限電圧または上記充電終止電圧にて0.01CAとなるまで定電流定電圧(CCCV)充電を行った状態が、ここでいう「満充電状態」の典型例である。
In the case where non-graphitizable carbon is used as the active material of the negative electrode with a deep charge depth for the purpose of increasing the capacity, the power storage element can suppress a decrease in the capacity retention rate after charge/discharge cycles. Although the reason for this is not certain, the following reasons are presumed. When non-graphitizable carbon is used as the active material of the negative electrode, if the depth of charge of the negative electrode is increased, the potential of the negative electrode shifts to a more base state, which may cause charge carriers to easily precipitate. In the electricity storage element, when the true density of non-graphitizable carbon is A [g/cm 3 ], the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode in a fully charged state is −830×A+1800 or less. Therefore, the amount of charged electricity B becomes appropriate, and excessive deposition of charge carriers can be suppressed. In addition, in the range where the charged electricity amount B of the negative electrode is -660 x A + 1433 or more, the porosity of the separator is 50% or more, which makes it possible to reduce the movement resistance of charge carriers in the separator. The potential of can be kept relatively noble. Therefore, as a result of being able to suppress the precipitation of charge carriers, it is possible to suppress a decrease in capacity retention rate after charge/discharge cycles.
Here, the term "fully charged state" refers to a state in which the battery is charged to the rated upper limit voltage for ensuring the rated capacity determined by the battery design. In addition, if there is no description regarding the rated capacity, when charging is performed using the charging control device adopted by the energy storage element, it will not be charged until the charging end voltage is reached when the charging operation is controlled to stop. A state in which For example, after the electricity storage element is charged at a constant current of (1/3) CA until it reaches the rated upper limit voltage or the charge end voltage, the voltage becomes 0.01CA at the rated upper limit voltage or the charge end voltage. A state in which constant current and constant voltage (CCCV) charging is performed up to the point where the battery is charged is a typical example of the "fully charged state" referred to herein.

上記難黒鉛化性炭素の真密度Aが、1.5[g/cm]以下であることが好ましい。上記難黒鉛化性炭素の真密度Aが上記範囲であることで、難黒鉛化性炭素の結晶構造間へのリチウムイオン吸蔵可能量を良好な範囲にすることができる。 It is preferable that the true density A of the non-graphitizable carbon is 1.5 [g/cm 3 ] or less. When the true density A of the non-graphitizable carbon is within the above range, the amount of lithium ions that can be stored between the crystal structures of the non-graphitizable carbon can be within a favorable range.

上記正極活物質がニッケル、コバルト及びマンガンを含むリチウム遷移金属酸化物を主成分とし、上記リチウム遷移金属酸化物におけるニッケル、コバルト及びマンガンの総和に対するニッケルのモル比率が0.5以上であることが好ましい。上記リチウム遷移金属酸化物におけるニッケル、コバルト及びマンガンの総和に対するニッケルのモル比率を上記範囲とすることで、当該蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高めることができる。 The positive electrode active material has a lithium transition metal oxide containing nickel, cobalt, and manganese as a main component, and the molar ratio of nickel to the sum of nickel, cobalt, and manganese in the lithium transition metal oxide is 0.5 or more. preferable. By setting the molar ratio of nickel to the sum of nickel, cobalt, and manganese in the lithium transition metal oxide within the above range, the capacity retention rate of the electricity storage element after charge/discharge cycles can be increased.

以下、本発明の一実施形態に係る蓄電素子について詳説する。 Hereinafter, a power storage element according to an embodiment of the present invention will be explained in detail.

<蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、負極と、正極と、上記正極及び上記負極間に介在するセパレータと、非水電解質とを備えている。以下、蓄電素子の好ましい一例として、非水電解質二次電池について説明する。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体は電池容器に収納され、この電池容器内に非水電解質が充填される。
<Electricity storage element>
A power storage element according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode, a positive electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described as a preferable example of a power storage element. The above-mentioned positive electrode and negative electrode usually form an electrode body in which they are alternately stacked by stacking or winding with a separator in between. This electrode body is housed in a battery container, and the battery container is filled with a nonaqueous electrolyte.

[負極]
負極は、負極基材と、上記負極基材の少なくとも一方の面に直接又は間接に積層される負極合剤層とを備える。負極合剤層は、負極活物質を含む。負極は、負極基材と負極合剤層との間に配される中間層を備えていてもよい。
[Negative electrode]
The negative electrode includes a negative electrode base material and a negative electrode mixture layer that is directly or indirectly laminated on at least one surface of the negative electrode base material. The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material. The negative electrode may include an intermediate layer disposed between the negative electrode base material and the negative electrode mixture layer.

(負極基材)
負極基材は、導電性を有する基材である。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。また、負極基材の形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。なお、「導電性」を有するとは、JIS-H-0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が1×10Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が1×10Ω・cm超であることを意味する。
(Negative electrode base material)
The negative electrode base material is a conductive base material. As the material of the negative electrode base material, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or alloys thereof are used, and copper or copper alloys are preferable. In addition, examples of the form of the negative electrode base material include foil, vapor deposited film, etc., and foil is preferable from the viewpoint of cost. In other words, copper foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil, electrolytic copper foil, and the like. Note that "conductive" means that the volume resistivity measured in accordance with JIS-H-0505 (1975) is 1 x 10 7 Ω・cm or less, and "non-conductive" ” means that the volume resistivity is more than 1×10 7 Ω·cm.

負極基材の平均厚さは、2μm以上35μm以下が好ましく、3μm以上25μm以下がより好ましく、4μm以上20μm以下がさらに好ましく、5μm以上15μm以下が特に好ましい。負極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、負極基材の強度を高めつつ、蓄電素子の体積あたりのエネルギー密度を高めることができる。「基材の平均厚さ」とは、所定の面積の基材を打ち抜いた際の打ち抜き質量を、基材の真密度及び打ち抜き面積で除した値をいう。 The average thickness of the negative electrode base material is preferably 2 μm or more and 35 μm or less, more preferably 3 μm or more and 25 μm or less, even more preferably 4 μm or more and 20 μm or less, and particularly preferably 5 μm or more and 15 μm or less. By setting the average thickness of the negative electrode base material within the above range, it is possible to increase the energy density per volume of the electricity storage element while increasing the strength of the negative electrode base material. The "average thickness of the base material" refers to the value obtained by dividing the punched mass when punching a base material of a predetermined area by the true density and punched area of the base material.

(負極合剤層)
負極合剤層は、負極活物質を含むいわゆる負極合剤から形成される。
(Negative electrode mixture layer)
The negative electrode mixture layer is formed from a so-called negative electrode mixture containing a negative electrode active material.

上記負極活物質としては、主成分として難黒鉛化性炭素を含む。負極活物質が主成分として難黒鉛化性炭素を含むことで、当該蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高めることができる。また、上記負極合剤としては、上記難黒鉛化性炭素以外のその他の負極活物質を含んでいてもよい。なお、上記「負極活物質における主成分」とは、最も含有量の多い成分を意味し、負極活物質の総質量に対して90質量%以上含まれる成分をいう。 The negative electrode active material contains non-graphitizable carbon as a main component. When the negative electrode active material contains non-graphitizable carbon as a main component, the capacity retention rate of the electricity storage element after charge/discharge cycles can be increased. Further, the negative electrode mixture may contain other negative electrode active materials other than the non-graphitizable carbon. In addition, the above-mentioned "main component in the negative electrode active material" means the component with the highest content, and refers to a component contained in 90% by mass or more with respect to the total mass of the negative electrode active material.

(難黒鉛化性炭素)
難黒鉛化性炭素とは、放電状態においてX線回折法から測定される(002)面の平均格子面間隔d(002)が0.36nmより大きく0.42nmより小さい炭素物質である。難黒鉛化性炭素は、通常、微小な黒鉛の結晶がランダムな方向に配置され、結晶層と結晶層との間にナノオーダーの空隙を有する材料をいう。上記難黒鉛化性炭素としては、フェノール樹脂焼成体、フラン樹脂焼成体、フルフリルアルコール樹脂焼成体等を挙げることができる。
(Non-graphitizable carbon)
Non-graphitizable carbon is a carbon substance in which the average lattice spacing d(002) of the (002) plane is larger than 0.36 nm and smaller than 0.42 nm, as measured by X-ray diffraction in a discharge state. Non-graphitizable carbon usually refers to a material in which minute graphite crystals are arranged in random directions and nano-order voids are present between the crystal layers. Examples of the non-graphitizable carbon include phenol resin fired products, furan resin fired products, furfuryl alcohol resin fired products, and the like.

ここで、「放電状態」とは、負極活物質として炭素物質を含む負極を作用極として、金属Liを対極として用いた単極電池において、開回路電圧が0.7V以上である状態をいう。開回路状態での金属Li対極の電位は、Liの酸化還元電位とほぼ等しいため、上記単極電池における開回路電圧は、Liの酸化還元電位に対する炭素材料を含む負極の電位とほぼ同等である。つまり、上記単極電池における開回路電圧が0.7V以上であることは、負極活物質である炭素材料から、充放電に伴い吸蔵放出可能なリチウムイオンが十分に放出されていることを意味する。 Here, the "discharge state" refers to a state in which the open circuit voltage is 0.7 V or more in a monopolar battery using a negative electrode containing a carbon material as a negative electrode active material as a working electrode and metal Li as a counter electrode. Since the potential of the metal Li counter electrode in an open circuit state is approximately equal to the redox potential of Li, the open circuit voltage in the monopolar battery is approximately equal to the potential of the negative electrode containing the carbon material relative to the redox potential of Li. . In other words, if the open circuit voltage of the monopolar battery is 0.7V or higher, it means that a sufficient amount of lithium ions, which can be intercalated and released during charging and discharging, is released from the carbon material that is the negative electrode active material. .

難黒鉛化性炭素の真密度Aとしては、真密度Aと充電電気量Bとの関係が前記式を満たす限りにおいて特に限定されないが、その上限としては、1.8g/cmが好ましく、1.7g/cmがより好ましい。いくつかの態様において、真密度Aは、1.65[g/cm]以下であってもよく、1.58[g/cm]以下であってもよく、1.52[g/cm]以下であってもよく、1.5以下であってもよい。上記真密度Aの上限が上記範囲であることで、難黒鉛化性炭素の結晶構造間へのリチウムイオン吸蔵可能量を良好な範囲にすることができる。上記真密度Aの下限としては、1.4g/cmが好ましく、1.45g/cmがより好ましい。上記真密度の下限が上記範囲であることで、原料由来の不純物や反応活性面が増えることによる不可逆容量の増大を抑制できる。すなわち、上記範囲であることで、不可逆容量を抑制したまま、リチウムイオン吸蔵可能量を大きくすることができる。真密度は、ブタノールを用いたピクノメーター法で測定される。 The true density A of the non-graphitizable carbon is not particularly limited as long as the relationship between the true density A and the amount of charged electricity B satisfies the above formula, but its upper limit is preferably 1.8 g/ cm3 , and 1. .7 g/cm 3 is more preferred. In some embodiments, the true density A may be 1.65 [g/cm 3 ] or less, 1.58 [g/cm 3 ] or less, or 1.52 [g/cm 3 ] or less. 3 ] or less, or 1.5 or less. By setting the upper limit of the true density A within the above range, the amount of lithium ions that can be stored between the crystal structures of the non-graphitizable carbon can be set within a favorable range. The lower limit of the true density A is preferably 1.4 g/cm 3 , more preferably 1.45 g/cm 3 . When the lower limit of the true density is within the above range, it is possible to suppress an increase in irreversible capacity due to an increase in impurities derived from raw materials or an increase in reaction active surfaces. That is, within the above range, the amount of lithium ions that can be stored can be increased while suppressing the irreversible capacity. True density is measured by the pycnometer method using butanol.

上記負極活物質の総質量に対する上記難黒鉛化性炭素の含有量の下限としては、90質量%が好ましい。難黒鉛化性炭素の含有量を上記下限以上とすることで、当該蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率をより高めることができる。一方、上記負極活物質の総質量に対する上記難黒鉛化性炭素の含有量の上限としては、例えば100質量%であってもよい。 The lower limit of the content of the non-graphitizable carbon relative to the total mass of the negative electrode active material is preferably 90% by mass. By setting the content of non-graphitizable carbon to the above lower limit or more, the capacity retention rate of the electricity storage element after charge/discharge cycles can be further increased. On the other hand, the upper limit of the content of the non-graphitizable carbon relative to the total mass of the negative electrode active material may be, for example, 100% by mass.

(他の負極活物質)
難黒鉛化性炭素以外に含まれていてもよい他の負極活物質としては、易黒鉛化性炭素、黒鉛、Si、Sn等の金属、これら金属の酸化物、又は、これら金属と炭素材料との複合体等が挙げられる。
(Other negative electrode active materials)
Other negative electrode active materials that may be included in addition to non-graphitizable carbon include easily graphitizable carbon, graphite, metals such as Si and Sn, oxides of these metals, or combinations of these metals and carbon materials. Examples include complexes of.

負極合剤層中の負極活物質の含有量は特に限定されないが、その下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量がより好ましい。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer is not particularly limited, but its lower limit is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, and even more preferably 90% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 99% by mass, more preferably 98% by mass.

(その他の任意成分)
負極合剤は、必要に応じて導電剤、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
(Other optional ingredients)
The negative electrode mixture contains optional components such as a conductive agent, a thickener, and a filler as necessary.

上記難黒鉛化性炭素も導電性を有するが、上記導電剤としては、導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、例えば、黒鉛、炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、非黒鉛化炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛化炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらの材料を複合化して用いてもよい。例えば、カーボンブラックとCNTとを複合化した材料を用いてもよい。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点よりカーボンブラックが好ましく、中でもアセチレンブラックが好ましい。 The non-graphitizable carbon also has conductivity, but the conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material. Examples of such conductive agents include graphite, carbonaceous materials, metals, conductive ceramics, and the like. Examples of the carbonaceous material include non-graphitized carbon, graphene-based carbon, and the like. Examples of non-graphitized carbon include carbon nanofibers, pitch-based carbon fibers, carbon black, and the like. Examples of carbon black include furnace black, acetylene black, Ketjen black, and the like. Examples of graphene-based carbon include graphene, carbon nanotubes (CNT), and fullerene. Examples of the shape of the conductive agent include powder, fiber, and the like. As the conductive agent, one type of these materials may be used alone, or two or more types may be used in combination. Further, these materials may be used in combination. For example, a composite material of carbon black and CNT may be used. Among these, carbon black is preferred from the viewpoint of electronic conductivity and coatability, and acetylene black is particularly preferred.

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

負極合剤層におけるバインダーの含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。バインダーの含有量を上記の範囲とすることで、負極活物質粒子を安定して保持することができる。 The binder content in the negative electrode mixture layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the content of the binder within the above range, the negative electrode active material particles can be stably held.

上記増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。増粘剤がリチウム等と反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させてもよい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium or the like, this functional group may be deactivated in advance by methylation or the like.

フィラーは、特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。負極合剤層においてフィラーを使用する場合、負極合剤層全体に占めるフィラーの割合は、およそ8.0質量%以下とすることができ、通常はおよそ5.0質量%以下(例えば1.0質量%以下)とすることが好ましい。 The filler is not particularly limited. The main components of fillers include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, inorganic oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide, and aluminosilicate, magnesium hydroxide, and hydroxide. Calcium, hydroxides such as aluminum hydroxide, carbonates such as calcium carbonate, poorly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, talc, montmorillonite, Examples include substances derived from mineral resources such as boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, and mica, or artificial products thereof. When using a filler in the negative electrode mixture layer, the proportion of the filler in the entire negative electrode mixture layer can be approximately 8.0% by mass or less, and usually approximately 5.0% by mass or less (for example, 1.0% by mass or less). % by mass or less).

(中間層)
上記中間層は、負極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで負極基材と負極合剤層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。
(middle class)
The intermediate layer is a coating layer on the surface of the negative electrode base material, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce contact resistance between the negative electrode base material and the negative electrode mixture layer. The structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed, for example, from a composition containing a resin binder and conductive particles.

当該蓄電素子は、上記難黒鉛化性炭素の真密度をA[g/cm]としたとき、満充電状態における上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、下記式1を満たす。
-660×A+1433≦B≦-830×A+1800 ・・・1
当該蓄電素子は、難黒鉛化性炭素の真密度をA[g/cm]としたとき、満充電状態における上記負極の充電電気量B[mAh/g]が-830×A+1800以下であることで、充電電気量Bが適度な大きさとなり、過剰に金属リチウムの析出が生じることを抑制できる。また、上記負極の充電電気量Bが-660×A+1433以上の範囲においては、上記セパレータの気孔率が50%以上であることで、セパレータ内のリチウムイオンの移動抵抗を小さくすることができるので、負極の電位を比較的貴にすることができる。従って、金属リチウムの析出を抑制できる結果、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できる。
In the electricity storage element, when the true density of the non-graphitizable carbon is A [g/cm 3 ], the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode in a fully charged state satisfies the following formula 1.
-660×A+1433≦B≦-830×A+1800 ・・・1
In the electricity storage element, when the true density of non-graphitizable carbon is A [g/cm 3 ], the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode in a fully charged state is −830×A+1800 or less. Therefore, the amount of charged electricity B becomes an appropriate amount, and excessive precipitation of metallic lithium can be suppressed. In addition, in the range where the charged electricity amount B of the negative electrode is -660 x A + 1433 or more, the porosity of the separator is 50% or more, so that the movement resistance of lithium ions in the separator can be reduced. The potential of the negative electrode can be made relatively noble. Therefore, as a result of being able to suppress the precipitation of metallic lithium, it is possible to suppress a decrease in the capacity retention rate after charge/discharge cycles.

上記負極の充電電気量Bは、以下の手順で測定するものとする。
(1)グローブボックス内で上記対象となる電池を放電末期(低SOC領域)まで放電して解体する。
(2)酸素濃度5ppm以下の雰囲気に制御した上記グローブボックス内で、正極板及び負極板を取り出して小型ラミネートセルを組み立てる。
(3)小型ラミネートセルを充電して前記満充電状態とした後、上記蓄電素子で定格容量が得られたときの下限電圧にて0.01CAまで定電流定電圧(CCCV)放電を行う。
(4)酸素濃度5ppm以下の雰囲気に制御したグローブボックス内で、小型ラミネートセルを解体し、負極を取り出して対極としてリチウム金属を配置した小型ラミネートセルに組みなおす。
(5)負極電位が2.0V(vs.Li/Li)となるまで、0.01CAの電流密度で追加放電を行い、負極を完全放電状態に調整する。
(6)上記(3)及び(5)における合計電気量を小型ラミネートセルにおける正負極対向部の負極質量で割り算して充電電気量とする。
The amount of electricity B charged to the negative electrode is measured using the following procedure.
(1) Discharge the target battery in the glove box to the end of discharge (low SOC region) and disassemble it.
(2) In the above-mentioned glove box controlled to have an atmosphere with an oxygen concentration of 5 ppm or less, the positive electrode plate and the negative electrode plate are taken out and a small laminate cell is assembled.
(3) After charging the small laminate cell to the fully charged state, constant current constant voltage (CCCV) discharge is performed to 0.01 CA at the lower limit voltage when the rated capacity is obtained in the electricity storage element.
(4) In a glove box controlled to have an oxygen concentration of 5 ppm or less, the small laminate cell is dismantled, the negative electrode is taken out, and the small laminate cell is reassembled into a small laminate cell with lithium metal placed as a counter electrode.
(5) Additional discharge is performed at a current density of 0.01 CA until the negative electrode potential reaches 2.0 V (vs. Li/Li + ), and the negative electrode is adjusted to a fully discharged state.
(6) The total amount of electricity in (3) and (5) above is divided by the mass of the negative electrode of the positive and negative electrode opposing parts in the small laminate cell to determine the amount of charged electricity.

[正極]
正極は、正極基材と、上記正極基材の少なくとも一方の面に直接又は間接に積層される正極合剤層とを備える。正極合剤層は、正極活物質を含む。正極は、正極基材と正極合剤層との間に配される中間層を備えていてもよい。
[Positive electrode]
The positive electrode includes a positive electrode base material and a positive electrode mixture layer that is directly or indirectly laminated on at least one surface of the positive electrode base material. The positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material. The positive electrode may include an intermediate layer disposed between the positive electrode base material and the positive electrode mixture layer.

(正極基材)
上記正極基材21は、導電性を有する基材である。正極基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材21の形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材21としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS-H4000(2014)に規定されるA1085、A3003等が例示できる。
(Positive electrode base material)
The positive electrode base material 21 is a conductive base material. As the material of the positive electrode base material, metals such as aluminum, titanium, tantalum, stainless steel, or alloys thereof are used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferred from the viewpoint of potential resistance, high conductivity, and cost balance. Moreover, the form of the positive electrode base material 21 includes foil, a vapor deposited film, etc., and foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, as the positive electrode base material 21, aluminum foil is preferable. Note that examples of aluminum or aluminum alloy include A1085 and A3003 defined in JIS-H4000 (2014).

(正極合剤層)
正極合剤層は、正極活物質を含むいわゆる正極合剤から形成される。上記正極活物質としては、例えば、公知の正極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン非水電解質二次電池用の正極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。正極活物質としては、例えば、α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物、ポリアニオン化合物、カルコゲン化合物、硫黄等が挙げられる。α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Li[LiNi1-x]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)、Li[LiNiγCoβAl(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物として、LiMn、LiNiγMn(2-γ)等が挙げられる。ポリアニオン化合物として、LiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO、Li(PO、LiMnSiO、LiCoPOF等が挙げられる。カルコゲン化合物として、二硫化チタン、二硫化モリブデン、二酸化モリブデン等が挙げられる。これらの材料中の原子又はポリアニオンは、他の元素からなる原子又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。これらの材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。
(Positive electrode mixture layer)
The positive electrode mixture layer is formed from a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. The positive electrode active material can be appropriately selected from known positive electrode active materials, for example. As a positive electrode active material for a lithium ion nonaqueous electrolyte secondary battery, a material that can insert and release lithium ions is usually used. Examples of the positive electrode active material include a lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO 2 type crystal structure, a lithium transition metal oxide having a spinel type crystal structure, a polyanion compound, a chalcogen compound, and sulfur. Examples of lithium transition metal composite oxides having α-NaFeO 2 type crystal structure include Li[Li x Ni 1-x ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Co (1- x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Co (1-x) ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Mn (1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Ni γ Mn β Co (1-x-γ-β) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1), Li[Li x Ni γ Co β Al (1-x-γ-β) ]O 2 (0≦ Examples include x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1). Examples of lithium transition metal oxides having a spinel crystal structure include Li x Mn 2 O 4 and Li x Ni γ Mn (2-γ) O 4 . Examples of the polyanion compound include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, and the like. Examples of chalcogen compounds include titanium disulfide, molybdenum disulfide, molybdenum dioxide, and the like. Atoms or polyanions in these materials may be partially substituted with atoms or anion species of other elements. The surfaces of these materials may be coated with other materials.

正極活物質としては、ニッケルを含むニッケル含有リチウム遷移金属酸化物であることが好ましい。上記ニッケル含有リチウム遷移金属酸化物におけるリチウムを除く金属元素の総和に対するニッケルのモル比率が0.5以上(例えば0.5以上1以下)であることが好ましく、0.55以上(例えば0.6以上0.9以下)であることがより好ましい。特に好ましい正極活物質の例として、ニッケル、コバルト及びマンガンを含むリチウム遷移金属酸化物を主成分とし、上記リチウム遷移金属酸化物におけるニッケル、コバルト及びマンガンの総和に対するニッケルのモル比率が0.5以上(例えば0.5以上0.9
以下、典型的には0.6以上0.8以下)であるものが挙げられる。上記リチウム遷移金属酸化物におけるニッケル、コバルト及びマンガンの総和に対するニッケルのモル比率を上記範囲とすることで、当該蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を高めることができる。
The positive electrode active material is preferably a nickel-containing lithium transition metal oxide containing nickel. It is preferable that the molar ratio of nickel to the total of metal elements other than lithium in the nickel-containing lithium transition metal oxide is 0.5 or more (for example, 0.5 or more and 1 or less), and 0.55 or more (for example, 0.6 0.9 or less) is more preferable. As an example of a particularly preferable positive electrode active material, the main component is a lithium transition metal oxide containing nickel, cobalt, and manganese, and the molar ratio of nickel to the sum of nickel, cobalt, and manganese in the lithium transition metal oxide is 0.5 or more. (For example, 0.5 or more 0.9
Hereinafter, examples include those having a ratio of 0.6 to 0.8 (typically 0.6 to 0.8). By setting the molar ratio of nickel to the sum of nickel, cobalt, and manganese in the lithium transition metal oxide within the above range, the capacity retention rate of the electricity storage element after charge/discharge cycles can be increased.

正極合剤層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。正極合剤層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 In the positive electrode mixture layer, one type of these materials may be used alone, or two or more types may be used in combination. In the positive electrode mixture layer, one type of these compounds may be used alone, or two or more types may be used in combination.

正極合剤層中の正極活物質の含有量は特に限定されないが、その下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%がより好ましい。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is not particularly limited, but its lower limit is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, and even more preferably 90% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 99% by mass, more preferably 98% by mass.

満充電状態における上記負極の充電電気量Bは、例えば、上記正極合剤層における単位面積当たりの上記正極活物質の質量Pに対する上記負極合剤層における単位面積当たりの上記負極活物質の質量Nの比N/Pを変えることによって調整することができる。ある一態様では、上記難黒鉛化性炭素の真密度をA[g/cm]としたとき、上記正極合剤層における単位面積当たりの上記正極活物質の質量Pに対する上記負極合剤層における単位面積当たりの上記負極活物質の質量Nの比N/Pが、下記式2を満たすことが好ましい。
0.57×A-0.53≦N/P≦0.70×A-0.65 ・・・2
従来の難黒鉛化性炭素を用いた電池に上記式2を満たすN/Pを適用した場合、通常の充電深度よりも深くなることで、金属リチウムの析出が生じやすくなる。しかしながら、当該蓄電素子は、セパレータの気孔率が50%以上であることで、セパレータ内のリチウムイオンの移動抵抗を小さくすることができるので、負極の電位を比較的貴にすることができる。従って、金属リチウムの析出を抑制できる結果、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できる。
The amount of electricity B charged to the negative electrode in a fully charged state is, for example, the mass N of the negative electrode active material per unit area in the negative electrode mixture layer relative to the mass P of the positive electrode active material per unit area in the positive electrode mixture layer. It can be adjusted by changing the ratio N/P. In one embodiment, when the true density of the non-graphitizable carbon is A [g/cm 3 ], the mass P of the positive electrode active material per unit area in the positive electrode mixture layer is It is preferable that the ratio N/P of the mass N of the negative electrode active material per unit area satisfies the following formula 2.
0.57×A-0.53≦N/P≦0.70×A-0.65...2
When an N/P satisfying the above formula 2 is applied to a conventional battery using non-graphitizable carbon, the depth of charge becomes deeper than the normal depth, and metallic lithium tends to precipitate. However, in the electricity storage element, since the porosity of the separator is 50% or more, the movement resistance of lithium ions in the separator can be reduced, and therefore the potential of the negative electrode can be made relatively noble. Therefore, as a result of being able to suppress the precipitation of metallic lithium, it is possible to suppress a decrease in the capacity retention rate after charge/discharge cycles.

(その他の任意成分)
正極合剤は、必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上記負極で例示した材料から選択できる。
(Other optional ingredients)
The positive electrode mixture contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, as necessary. Optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler can be selected from the materials exemplified for the negative electrode.

上記導電剤としては、導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、上記負極で例示した材料から選択できる。導電剤を使用する場合、正極合剤層全体に占める導電剤の割合は、およそ1.0質量%から20質量%とすることができ、通常はおよそ2.0質量%から15質量%(例えば3.0質量%から6.0質量%)とすることが好ましい。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material. Such a conductive agent can be selected from the materials exemplified for the negative electrode above. When using a conductive agent, the proportion of the conductive agent in the entire positive electrode mixture layer can be approximately 1.0% by mass to 20% by mass, and usually approximately 2.0% by mass to 15% by mass (e.g. 3.0% by mass to 6.0% by mass).

上記バインダーとしては、上記負極で例示した材料から選択できる。バインダーを使用する場合、正極合剤層全体に占めるバインダーの割合は、およそ0.50質量%から15質量%とすることができ、通常はおよそ1.0質量%から10質量%(例えば1.5質量%から3.0質量%)とすることが好ましい。 The binder can be selected from the materials exemplified for the negative electrode. When using a binder, the proportion of the binder in the entire positive electrode mixture layer can be approximately 0.50% by mass to 15% by mass, and usually approximately 1.0% by mass to 10% by mass (for example, 1.0% by mass). 5% by mass to 3.0% by mass).

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。増粘剤を使用する場合、正極合剤層全体に占める増粘剤の割合は、およそ8質量%以下とすることができ、通常はおよそ5.0質量%以下(例えば1.0質量%以下)とすることが好ましい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. Further, when the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate this functional group by methylation or the like in advance. When using a thickener, the proportion of the thickener in the entire positive electrode mixture layer can be approximately 8% by mass or less, and usually approximately 5.0% by mass or less (for example, 1.0% by mass or less). ) is preferable.

上記フィラーとしては、上記負極で例示した材料から選択できる。フィラーを使用する場合、正極合剤層全体に占めるフィラーの割合は、およそ8.0質量%以下とすることができ、通常はおよそ5.0質量%以下(例えば1.0質量%以下)とすることが好ましい。 The filler can be selected from the materials exemplified for the negative electrode. When using a filler, the proportion of the filler in the entire positive electrode mixture layer can be approximately 8.0% by mass or less, and usually approximately 5.0% by mass or less (for example, 1.0% by mass or less). It is preferable to do so.

(中間層)
上記中間層は、正極基材21の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで正極基材21と正極合剤層との接触抵抗を低減する。負極と同様、中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。
(middle class)
The intermediate layer is a coating layer on the surface of the positive electrode base material 21, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the positive electrode base material 21 and the positive electrode mixture layer. Similar to the negative electrode, the structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed, for example, from a composition containing a resin binder and conductive particles.

[非水電解質]
上記非水電解質としては、一般的な非水電解質二次電池(蓄電素子)に通常用いられる公知の非水電解質が使用できる。上記非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩を含む。なお、上記非水電解質は、固体電解質等であってもよい。
[Nonaqueous electrolyte]
As the non-aqueous electrolyte, a known non-aqueous electrolyte that is commonly used in general non-aqueous electrolyte secondary batteries (power storage elements) can be used. The nonaqueous electrolyte includes a nonaqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent. Note that the non-aqueous electrolyte may be a solid electrolyte or the like.

上記非水溶媒としては、一般的な蓄電素子用非水電解質の非水溶媒として通常用いられる公知の非水溶媒を用いることができる。上記非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、エステル、エーテル、アミド、スルホン、ラクトン、ニトリル等を挙げることができる。これらの中でも、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを少なくとも用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、特に限定されないが、例えば5:95から50:50とすることが好ましい。 As the non-aqueous solvent, a known non-aqueous solvent that is commonly used as a non-aqueous solvent for a general non-aqueous electrolyte for a power storage device can be used. Examples of the nonaqueous solvent include cyclic carbonates, chain carbonates, esters, ethers, amides, sulfones, lactones, and nitriles. Among these, it is preferable to use at least a cyclic carbonate or a chain carbonate, and it is more preferable to use a cyclic carbonate and a chain carbonate in combination. When using a cyclic carbonate and a chain carbonate together, the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate (cyclic carbonate: chain carbonate) is not particularly limited, but may be, for example, from 5:95 to 50:50. preferable.

上記環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、スチレンカーボネート、カテコールカーボネート、1-フェニルビニレンカーボネート、1,2-ジフェニルビニレンカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもECが好ましい。 Examples of the cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), and difluoroethylene. carbonate (DFEC), styrene carbonate, catechol carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate, etc. Among these, EC is preferred.

上記鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジフェニルカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもEMCが好ましい。 Examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), and diphenyl carbonate, and among these, EMC is preferred.

上記電解質塩としては、一般的な蓄電素子用非水電解質の電解質塩として通常用いられる公知の電解質塩を用いることができる。上記電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。 As the electrolyte salt, a known electrolyte salt that is commonly used as an electrolyte salt of a general non-aqueous electrolyte for a power storage device can be used. Examples of the electrolyte salts include lithium salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts, onium salts, and the like, with lithium salts being preferred.

上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等の水素がフッ素で置換された炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN(SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN(SO 2 Hydrogen in C 2 F 5 ) 2 , LiN(SO 2 CF 3 )(SO 2 C 4 F 9 ), LiC(SO 2 CF 3 ) 3 , LiC(SO 2 C 2 F 5 ) 3 is replaced with fluorine Examples include lithium salts having a hydrocarbon group. Among these, inorganic lithium salts are preferred, and LiPF 6 is more preferred.

上記非水電解質における上記電解質塩の濃度の下限としては、0.1mol/dmが好ましく、0.3mol/dmがより好ましく、0.5mol/dmがさらに好ましく、0.7mol/dmが特に好ましい。一方、この上限としては、特に限定されないが、2.5mol/dmが好ましく、2.0mol/dmがより好ましく、1.5mol/dmがさらに好ましい。 The lower limit of the concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 mol/dm 3 , more preferably 0.3 mol/dm 3 , even more preferably 0.5 mol/dm 3 , and 0.7 mol/dm 3 is particularly preferred. On the other hand, this upper limit is not particularly limited, but is preferably 2.5 mol/dm 3 , more preferably 2.0 mol/dm 3 , and even more preferably 1.5 mol/dm 3 .

上記非水電解質には、その他の添加剤が添加されていてもよい。また、上記非水電解質として、常温溶融塩、イオン液体などを用いることもできる。 Other additives may be added to the non-aqueous electrolyte. Moreover, room temperature molten salts, ionic liquids, etc. can also be used as the non-aqueous electrolyte.

[セパレータ]
セパレータは、上記負極及び上記正極の間に介在する。上記セパレータとしては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、フッ素樹脂などが挙げられる。これらの中では、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。
[Separator]
A separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode. As the separator, for example, woven fabric, nonwoven fabric, porous resin film, etc. are used. Among these, porous resin films are preferred from the viewpoint of strength, and nonwoven fabrics are preferred from the viewpoint of liquid retention of the nonaqueous electrolyte. The main components of the separator include, from the viewpoint of strength, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, polyimide, and fluororesin. Among these, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferred. Further, these resins may be combined.

上記セパレータの気孔率の下限としては、50%である。いくつかの態様において、セパレータの気孔率は52%以上であってもよく、55%以上であってもよく、58%以上(例えば60%以上)であってもよい。上記セパレータの気孔率の上限としては、70%が好ましく、65%がより好ましい。上記気孔率を上記範囲とすることで、充放電サイクルにおける容量維持率の低下に対する抑制効果をより高めることができる。気孔率とは、上記多孔質樹脂層の全体容積中に占める空隙容積の比率であり、JIS-L1096(2010)に規定される「気孔容積率」に準じて測定される。 The lower limit of the porosity of the separator is 50%. In some embodiments, the porosity of the separator may be 52% or more, 55% or more, or 58% or more (eg, 60% or more). The upper limit of the porosity of the separator is preferably 70%, more preferably 65%. By setting the porosity within the above range, the effect of suppressing a decrease in capacity retention during charge/discharge cycles can be further enhanced. The porosity is the ratio of the pore volume to the total volume of the porous resin layer, and is measured according to the "pore volume ratio" defined in JIS-L1096 (2010).

上記セパレータの平均厚さは特に限定されないが、その下限としては、3μmが好ましく、5μmがより好ましく、7μmがより好ましい。いくつかの態様において、上記セパレータの平均厚さは、例えば8μm以上であってもよく、典型的には10m以上であってもよい。一方、上記セパレータの平均厚さの上限としては、30μmが好ましく、25μmがより好ましい。いくつかの態様において、上記セパレータの平均厚さは、例えば20μm以下であってもよく、典型的には15μm以下であってもよい。ここで開示される技術は、例えば上記セパレータの平均厚さが3μm以上30μm以下(さらには8μm以上15μm以下)である態様で好ましく実施され得る。 The average thickness of the separator is not particularly limited, but its lower limit is preferably 3 μm, more preferably 5 μm, and even more preferably 7 μm. In some embodiments, the average thickness of the separator may be, for example, 8 μm or more, and typically 10 m or more. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the separator is preferably 30 μm, more preferably 25 μm. In some embodiments, the average thickness of the separator may be, for example, 20 μm or less, and typically 15 μm or less. The technology disclosed herein can be preferably implemented, for example, in an embodiment in which the average thickness of the separator is 3 μm or more and 30 μm or less (or 8 μm or more and 15 μm or less).

なお、セパレータと電極(例えば正極)との間に、無機層が積層されていてもよい。この無機層は、耐熱層等とも呼ばれる多孔質の層である。また、多孔質樹脂フィルムの一方の面又は両面に無機層が形成されたセパレータを用いることもできる。上記無機層は、通常、無機粒子及びバインダーとで構成され、その他の成分が含有されていてもよい。ここで開示される技術は、セパレータと負極との間に無機層が積層されていない態様で実施され得る。 Note that an inorganic layer may be laminated between the separator and the electrode (for example, the positive electrode). This inorganic layer is a porous layer also called a heat-resistant layer. Furthermore, a separator in which an inorganic layer is formed on one or both sides of a porous resin film can also be used. The inorganic layer is usually composed of inorganic particles and a binder, and may contain other components. The technology disclosed herein can be implemented in an embodiment in which an inorganic layer is not laminated between the separator and the negative electrode.

無機層に含まれる無機粒子は、大気下で500℃にて重量減少が5%以下であるものが好ましく、大気下で800℃にて重量減少が5%以下であるものがさらに好ましい。重量減少が所定以下である材料として無機化合物が挙げられる。無機化合物として、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物;炭酸カルシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム等の硫酸塩;フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性のイオン結晶;シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶;タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。無機化合物として、これらの物質の単体又は複合体を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの無機化合物の中でも、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又はアルミノケイ酸塩が好ましい。 The inorganic particles contained in the inorganic layer preferably have a weight loss of 5% or less at 500° C. in the atmosphere, and more preferably have a weight loss of 5% or less at 800° C. in the atmosphere. Inorganic compounds are examples of materials whose weight loss is less than a predetermined value. Examples of inorganic compounds include oxides such as iron oxide, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, barium titanate, zirconium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminosilicate; magnesium hydroxide, water Hydroxides such as calcium oxide and aluminum hydroxide; Nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride; Carbonates such as calcium carbonate; Sulfates such as barium sulfate; Hardly soluble ionic crystals such as calcium fluoride and barium fluoride Covalent crystals such as silicon and diamond; Substances derived from mineral resources such as talc, montmorillonite, boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, and mica, or artificial products thereof. . As the inorganic compound, these substances may be used alone or in combination, or two or more kinds may be used in combination. Among these inorganic compounds, silicon oxide, aluminum oxide, or aluminosilicates are preferred.

[蓄電素子の具体的構成]
本実施形態の蓄電素子の形状については特に限定されるものではなく、例えば、円筒型電池、パウチフィルム型電池、角型電池、扁平型電池、コイン型電池、ボタン型電池等が挙げられる。
[Specific configuration of power storage element]
The shape of the power storage element of this embodiment is not particularly limited, and examples include a cylindrical battery, a pouch film battery, a square battery, a flat battery, a coin battery, a button battery, and the like.

図1に蓄電素子の一例としての角型の非水電解質二次電池1を示す。なお、同図は、電池容器内部を透視した図としている。セパレータを挟んで巻回された正極及び負極を有する電極体2が角型の電池容器3に収納される。正極は正極集電体41を介して正極端子4と電気的に接続されている。負極は負極集電体51を介して負極端子5と電気的に接続されている。 FIG. 1 shows a square non-aqueous electrolyte secondary battery 1 as an example of a power storage element. Note that this figure is a transparent view of the inside of the battery container. An electrode body 2 having a positive electrode and a negative electrode wound with a separator in between is housed in a rectangular battery container 3. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode current collector 41 . The negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode current collector 51 .

[蓄電素子の製造方法]
当該蓄電素子の製造方法は、負極を作製すること、正極を作製すること、非水電解質を調製すること、セパレータを介して正極及び負極を積層又は巻回することにより交互に重畳された電極体を形成すること、電極体を容器に収容すること、並びに上記容器に上記非水電解質を注入することを備える。上記正極は、正極基材に直接又は中間層を介して上記正極合剤層を積層することにより得ることができる。上記正極合剤層の積層は、正極基材に、正極合剤ペーストを塗工することにより行う。また、上記負極は、上記正極と同様、負極基材に直接又は中間層を介して上記負極合剤層を積層することにより得ることができる。上記負極合剤層の積層は、負極基材に、難黒鉛化炭素を含む負極合剤ペーストを塗工することにより行う。上記正極合剤ペースト及び負極合剤ペーストは、分散媒を含んでいてもよい。この分散媒としては、例えば、水、水を主体とする混合溶媒等の水系溶媒;N-メチルピロリドン、トルエン等の有機系溶媒を用いることができる。
[Method for manufacturing power storage element]
The method for manufacturing the electricity storage element includes producing a negative electrode, producing a positive electrode, preparing a non-aqueous electrolyte, and stacking or winding a positive electrode and a negative electrode through a separator to form electrode bodies that are alternately stacked. , accommodating the electrode body in a container, and injecting the non-aqueous electrolyte into the container. The above-mentioned positive electrode can be obtained by laminating the above-mentioned positive electrode mixture layer on the positive electrode base material directly or via an intermediate layer. The above-mentioned positive electrode mixture layer is laminated by applying a positive electrode mixture paste to the positive electrode base material. Further, the negative electrode can be obtained by laminating the negative electrode mixture layer on the negative electrode base material directly or via an intermediate layer, similarly to the positive electrode. The negative electrode mixture layer is laminated by applying a negative electrode mixture paste containing non-graphitizable carbon to the negative electrode base material. The positive electrode mixture paste and the negative electrode mixture paste may contain a dispersion medium. As the dispersion medium, for example, aqueous solvents such as water and a mixed solvent mainly composed of water; organic solvents such as N-methylpyrrolidone and toluene can be used.

上記負極、正極、非水電解質等をケースに収容する方法は、公知の方法により行うことができる。収容後、収容口を封止することにより蓄電素子を得ることができる。上記製造方法によって得られる蓄電素子を構成する各要素についての詳細は上述したとおりである。 The above-mentioned negative electrode, positive electrode, non-aqueous electrolyte, etc. can be housed in a case by a known method. After housing, the storage port can be sealed to obtain a power storage element. Details of each element constituting the electricity storage element obtained by the above manufacturing method are as described above.

当該蓄電素子によれば、充電深度が深い負極の活物質に難黒鉛化性炭素を用いた場合に、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できる。 According to the electricity storage element, when non-graphitizable carbon is used as the active material of the negative electrode with a deep charging depth, it is possible to suppress a decrease in the capacity retention rate after charge/discharge cycles.

[その他の実施形態]
なお、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成又は周知技術に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。
[Other embodiments]
Note that the power storage element of the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes may be made without departing from the gist of the present invention. For example, the configuration of one embodiment can be added to the configuration of another embodiment, and a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment or a known technique. Additionally, some of the configurations of certain embodiments may be deleted. Furthermore, well-known techniques can be added to the configuration of a certain embodiment.

上記実施形態においては、当該蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の蓄電素子であってもよい。その他の蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。非水電解質二次電池としては、リチウムイオン非水電解質二次電池が挙げられる。 In the above embodiments, the description has been given mainly of the form in which the electricity storage element is a non-aqueous electrolyte secondary battery, but other electricity storage elements may be used. Other power storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors), and the like. Examples of nonaqueous electrolyte secondary batteries include lithium ion nonaqueous electrolyte secondary batteries.

本発明は、複数の上記蓄電素子を備える蓄電装置としても実現することができる。この場合、蓄電装置に含まれる少なくとも一つの蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。また、単数個又は複数個の本発明の蓄電素子(セル)を用いることにより組電池を構成することができ、さらにこの組電池を用いて蓄電装置を構成することができる。上記蓄電装置は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として用いることができる。さらに、上記蓄電装置は、エンジン始動用電源装置、補機用電源装置、無停電電源装置(UPS)等の種々の電源装置に用いることができる。 The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above power storage elements. In this case, the technology of the present invention may be applied to at least one power storage element included in the power storage device. Furthermore, a battery pack can be constructed by using one or more power storage elements (cells) of the present invention, and furthermore, a power storage device can be constructed using this battery pack. The power storage device described above can be used as a power source for automobiles such as electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HEVs), and plug-in hybrid vehicles (PHEVs). Further, the power storage device can be used in various power supplies such as an engine starting power supply, an auxiliary machine power supply, and an uninterruptible power supply (UPS).

図2に、電気的に接続された二以上の蓄電素子1が集合した蓄電ユニット20をさらに集合した蓄電装置30の一例を示す。蓄電装置30は、二以上の蓄電素子1を電気的に接続するバスバ(図示せず)、二以上の蓄電ユニット20を電気的に接続するバスバ(図示せず)を備えていてもよい。蓄電ユニット20又は蓄電装置30は、一以上の蓄電素子の状態を監視する状態監視装置(図示せず)を備えていてもよい。 FIG. 2 shows an example of a power storage device 30 in which a power storage unit 20 in which two or more electrically connected power storage elements 1 are assembled is further assembled. Power storage device 30 may include a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage elements 1 and a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage units 20. The power storage unit 20 or the power storage device 30 may include a state monitoring device (not shown) that monitors the state of one or more power storage elements.

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

[例1から例26]
(負極の作製)
負極活物質である難黒鉛化性炭素、バインダーであるスチレン-ブタジエンゴム(SBR)、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース(CMC)、及び分散媒である水を混合して負極合剤ペーストを調製した。難黒鉛化性炭素とスチレン-ブタジエンゴムと(カルボキシメチルセルロース(CMC)との質量比率は固形分換算で97.4:2.0:0.6とした。
[Example 1 to Example 26]
(Preparation of negative electrode)
A negative electrode mixture paste was prepared by mixing non-graphitizable carbon as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder, carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener, and water as a dispersion medium. . The mass ratio of non-graphitizable carbon, styrene-butadiene rubber, and carboxymethyl cellulose (CMC) was 97.4:2.0:0.6 in terms of solid content.

負極合剤ペーストは、水の量により粘度を調整し、マルチブレンダーミルを用いた混練により作製した。この負極合剤ペーストを、銅箔の一端縁に非積層部が形成されるように、銅箔の両面に塗工した。次に、乾燥することにより負極合剤層を作製した。上記乾燥後、所定の充填密度となるように負極合剤層にロールプレスを行い、負極を得た。 The negative electrode mixture paste was prepared by adjusting the viscosity by adjusting the amount of water and kneading using a multi-blender mill. This negative electrode mixture paste was applied to both sides of the copper foil so that a non-laminated portion was formed at one edge of the copper foil. Next, a negative electrode mixture layer was produced by drying. After the drying, the negative electrode mixture layer was roll pressed to a predetermined packing density to obtain a negative electrode.

(正極の作製)
正極活物質であるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、導電剤であるアセチレンブラック(AB)、バインダーであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)及び非水系分散媒であるN-メチルピロリドン(NMP)を用いて正極合剤ペースト(正極合剤層形成用材料)を調製した。なお、正極活物質、バインダー及び導電剤の質量比率は固形分換算で94.5:4.0:1.5とした。この正極合剤ペーストを、アルミ箔の一端縁に非積層部が形成されるように、アルミ箔の両面に塗工した。次に、乾燥することにより正極合剤層を作製した。上記乾燥後、所定の充填密度となるように正極合剤層にロールプレスを行い、正極を得た。また、例1から例28のN/Pを表1に示す。ここで、正極活物質であるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物のニッケル、コバルト及びマンガンのモル比(Ni:Co:Mn比)は、6.0:2.0:2.0とした。
(Preparation of positive electrode)
A positive electrode is made using lithium nickel cobalt manganese composite oxide as a positive electrode active material, acetylene black (AB) as a conductive agent, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and N-methylpyrrolidone (NMP) as a nonaqueous dispersion medium. A mixture paste (material for forming a positive electrode mixture layer) was prepared. Note that the mass ratio of the positive electrode active material, binder, and conductive agent was 94.5:4.0:1.5 in terms of solid content. This positive electrode mixture paste was applied to both sides of the aluminum foil so that a non-laminated portion was formed at one edge of the aluminum foil. Next, a positive electrode mixture layer was produced by drying. After the drying, the positive electrode mixture layer was roll-pressed to a predetermined packing density to obtain a positive electrode. Further, the N/P of Examples 1 to 28 is shown in Table 1. Here, the molar ratio of nickel, cobalt, and manganese (Ni:Co:Mn ratio) in the lithium nickel cobalt manganese composite oxide, which is the positive electrode active material, was set to 6.0:2.0:2.0.

(非水電解質)
非水電解質は、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)の体積比率が30:70となるように混合した溶媒に、塩濃度が1.2mol/dmとなるようにLiPFを溶解させて調製した。
(Nonaqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 in a solvent containing propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) at a volume ratio of 30:70 so that the salt concentration was 1.2 mol/ dm3 . It was prepared using

(セパレータ)
セパレータには、厚さ14μmのポリエチレン微多孔膜を用いた。
(Separator)
A polyethylene microporous membrane with a thickness of 14 μm was used as the separator.

(蓄電素子)
上記正極と負極とセパレータとを積層し、電極体を作製した。その後、正極基材の非積層部及び負極基材の非積層部を正極集電体及び負極集電体にそれぞれ溶接して容器に封入した。次に、容器と蓋板とを溶接後、上記非水電解質を注入して封口した。この様にして例1から例28の電池(蓄電素子)を得た。この電池の設計定格容量は40.9Ahである。
(electricity storage element)
The above positive electrode, negative electrode, and separator were laminated to produce an electrode body. Thereafter, the non-laminated portion of the positive electrode base material and the non-laminated portion of the negative electrode base material were welded to a positive electrode current collector and a negative electrode current collector, respectively, and the mixture was sealed in a container. Next, after welding the container and the lid plate, the non-aqueous electrolyte was injected and the container was sealed. In this way, batteries (power storage elements) of Examples 1 to 28 were obtained. The design rated capacity of this battery is 40.9 Ah.

[評価]
(難黒鉛化炭素の真密度)
難黒鉛化性炭素の真密度の測定は、以下の手順でおこなった。
放電状態の難黒鉛化炭素を水中に浸漬させ、バインダー及び増粘剤を除去した後に、25℃で12時間真空乾燥した後に難黒鉛化炭素を取り出した。次に、この難黒鉛化炭素を120℃で2時間乾燥し、デシケーター中で室温まで冷却した。比重瓶の質量(m1)を正確に量り、難黒鉛化炭素を約3g入れて、質量を正確に量った(m2)。次に、比重瓶に1-ブタノールを底から20mm程度の深さになるまで静かに加え、真空デシケーター中に入れ、徐々に排気して圧力を2.0kPaから2.6kPaに維持した。この圧力を20分間保ち、気泡の発生が止まった後に、比重瓶を真空デシケーターから取り出し、更に1-ブタノールを加えた。30±0.5℃の恒温水槽に比重瓶を30分間浸し、1-ブタノール液面を標線に合わせた。比重瓶を取り出し、外側をよく拭いて質量正確に量った。再び恒温水槽に15分間浸し、1-ブタノール液面を標線に合わせ、比重瓶を取り出して外側をよくふき取り、質量を量った。この工程を3回繰り返し、3回繰り返した時の各質量の平均値を(m4)とする。次に、同じ比重瓶に1-ブタノールを満たし、上記と同様に恒温水槽に浸し、標線に合わせた後に質量を量る工程を4回繰り返し、4回繰り返した時の各質量その平均値を(m3)とする。また、使用直前に脱気した水を比重瓶に入れ、前記と同様に恒温水槽に浸し、標線に合わせた後に質量を量る工程を4回繰り返しその平均値を(m5)とする。下記式2により真密度Aを計算した。なお、下記式2において、dは30℃における比重であり、d=0.9946である。
A=(m2-m1)/(m2-m1-(m4-m3))×((m3-m1)/(m5-m1))×d ・・・2
[evaluation]
(True density of non-graphitizable carbon)
The true density of non-graphitizable carbon was measured using the following procedure.
The non-graphitizable carbon in a discharged state was immersed in water to remove the binder and thickener, and then vacuum-dried at 25° C. for 12 hours, and then the non-graphitizable carbon was taken out. Next, this non-graphitizable carbon was dried at 120° C. for 2 hours and cooled to room temperature in a desiccator. The mass (m1) of a pycnometer was accurately weighed, approximately 3 g of non-graphitizable carbon was added, and the mass was accurately weighed (m2). Next, 1-butanol was gently added to the pycnometer to a depth of about 20 mm from the bottom, placed in a vacuum desiccator, and gradually evacuated to maintain the pressure at 2.0 kPa to 2.6 kPa. After this pressure was maintained for 20 minutes and the generation of bubbles had ceased, the pycnometer was removed from the vacuum dessicator and further 1-butanol was added. The pycnometer was immersed in a constant temperature water bath at 30±0.5°C for 30 minutes, and the 1-butanol liquid level was adjusted to the marked line. The pycnometer was taken out, the outside was thoroughly wiped, and the mass was accurately weighed. The pycnometer was immersed again in the constant temperature water bath for 15 minutes, the 1-butanol liquid level was adjusted to the marked line, the pycnometer was taken out, the outside was thoroughly wiped, and the mass was measured. This process is repeated three times, and the average value of each mass when repeated three times is defined as (m4). Next, fill the same pycnometer with 1-butanol, immerse it in a constant temperature water bath in the same way as above, measure the mass after aligning it with the marked line, repeat the process 4 times, and calculate the average value of each mass after 4 repetitions. (m3). In addition, the process of putting degassed water into a pycnometer just before use, immersing it in a thermostatic water bath in the same manner as above, aligning it with the marked line, and then weighing it is repeated four times, and the average value is taken as (m5). The true density A was calculated using the following formula 2. In addition, in the following formula 2, d is the specific gravity at 30° C., and d=0.9946.
A=(m2-m1)/(m2-m1-(m4-m3))×((m3-m1)/(m5-m1))×d...2

(負極の充電電気量)
負極の充電電気量は、上述の方法で測定した。
(Charging electricity amount of negative electrode)
The amount of electricity charged to the negative electrode was measured by the method described above.

(セパレータの気孔率)
セパレータの気孔率は、JIS-L1096(2010)に規定される「気孔容積率」に準じて測定した。
(Porosity of separator)
The porosity of the separator was measured according to the "pore volume ratio" specified in JIS-L1096 (2010).

(充放電サイクル後の容量維持率)
(1)初期放電容量確認試験
25℃の恒温槽内において充電電流13.6A、充電終止電圧4.32Vの条件で、充電電流が0.4A以下になるまで定電流定電圧(CCCV)充電を行い、その後、20分間の休止期間を設けた。その後、放電電流40.9A、放電終止電圧2.4Vで定電流(CC)放電を行った。このときの放電容量を「初期放電容量」とした。
(2)容量維持率
「初期放電容量」測定後の各蓄電素子について、45℃の恒温槽内において充電電流13.6A、充電終止電圧4.32Vの条件で、充電電流が0.4A以下になるまで定電流定電圧(CCCV)充電を行い、その後、10分間の休止期間を設けた。その後、放電電流40.9A、放電終止電圧2.4Vで定電流(CC)放電を行い、その後、10分間の休止期間を設けた。この充放電サイクルを1000サイクル実施した。1000サイクル実施後に、「初期放電容量」の測定試験と同様の条件で放電容量を測定し、このときの放電容量を「1000サイクル後の容量」とした。「初期放電容量」に対する「1000サイクル後の容量」を充放電サイクル後の容量維持率とした。
(Capacity retention rate after charge/discharge cycle)
(1) Initial discharge capacity confirmation test Constant current constant voltage (CCCV) charging was performed in a constant temperature oven at 25°C under the conditions of a charging current of 13.6A and a charge end voltage of 4.32V until the charging current became 0.4A or less. This was followed by a 20-minute rest period. Thereafter, constant current (CC) discharge was performed at a discharge current of 40.9 A and a discharge end voltage of 2.4 V. The discharge capacity at this time was defined as the "initial discharge capacity".
(2) Capacity retention rate For each storage element after measuring the "initial discharge capacity," the charging current is 0.4 A or less under the conditions of a charging current of 13.6 A and a charging end voltage of 4.32 V in a thermostatic chamber at 45°C. Constant current/constant voltage (CCCV) charging was performed until the voltage was reached, and then a rest period of 10 minutes was provided. Thereafter, constant current (CC) discharge was performed at a discharge current of 40.9 A and a discharge end voltage of 2.4 V, followed by a rest period of 10 minutes. This charge/discharge cycle was performed for 1000 cycles. After 1000 cycles, the discharge capacity was measured under the same conditions as the "initial discharge capacity" measurement test, and the discharge capacity at this time was defined as the "capacity after 1000 cycles." The "capacity after 1000 cycles" relative to the "initial discharge capacity" was defined as the capacity retention rate after charge/discharge cycles.

下記表1に、例1から例26の負極の充電電気量、N/P比、充放電サイクル後の容量維持率及び容量維持率評価及びセパレータの気孔率の評価結果を示す。また、例1から例26における負極活物質中の難黒鉛化炭素の真密度と満充電状態の負極の充電電気量との関係を図3に示す。 Table 1 below shows the amount of electricity charged in the negative electrodes of Examples 1 to 26, the N/P ratio, the capacity retention rate after charge/discharge cycles, the evaluation of the capacity retention rate, and the evaluation results of the porosity of the separator. Further, FIG. 3 shows the relationship between the true density of non-graphitizable carbon in the negative electrode active material and the amount of electricity charged in the negative electrode in a fully charged state in Examples 1 to 26.

Figure 0007451995000001
Figure 0007451995000001

表1及び図3に示されるように、上記難黒鉛化性炭素の真密度をA[g/cm]としたとき、満充電状態における上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、-660×A+1433≦B≦-830×A+1800の範囲であり、セパレータの気孔率が50%以上である例1から例9、例15、例19および例23は、充放電サイクル後の容量維持率が良好であった。 As shown in Table 1 and FIG. 3, when the true density of the non-graphitizable carbon is A [g/cm 3 ], the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode in the fully charged state is: -660×A+1433≦B≦−830×A+1800, and Examples 1 to 9, Example 15, Example 19, and Example 23, in which the porosity of the separator is 50% or more, have a capacity retention rate after charge/discharge cycles. was good.

一方、上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、-660×A+1433≦B≦-830×A+1800の範囲であるが、セパレータの気孔率が50%未満である例11、例16、例20および例24は、容量維持率が低下した。
また、上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、-660×A+1433未満の例12、例17、例18、例21、例22、例25及び例26は、セパレータの気孔率に係わらず容量維持率は良好であった。
さらに、上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、-830×A+1800超の例10、例13及び例14は、セパレータの気孔率が50%以上であるにも係わらず、容量維持率が低下した。
当該蓄電素子は、満充電状態における上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、-660×A+1433≦B≦-830×A+1800を満たす特定の範囲である場合において、気孔率が大きいセパレータを組み合わせて用いることで、充電深度が比較的深い場合であっても容量維持率の低下を抑制できることがわかる。
On the other hand, the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode is in the range of -660×A+1433≦B≦−830×A+1800, but the porosity of the separator is less than 50% Example 11, Example 16, and Example In Examples 20 and 24, the capacity retention rate decreased.
In addition, in Examples 12, 17, 18, 21, 22, 25, and 26 in which the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode is less than -660×A+1433, regardless of the porosity of the separator. The capacity retention rate was good.
Furthermore, in Examples 10, 13, and 14 in which the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode exceeds -830 × A + 1800, the capacity retention rate is decreased.
The electricity storage element uses a separator with a large porosity when the charged electricity amount B [mAh/g] of the negative electrode in a fully charged state is within a specific range satisfying -660×A+1433≦B≦-830×A+1800. It can be seen that by using them in combination, it is possible to suppress a decrease in the capacity retention rate even when the depth of charge is relatively deep.

以上の結果、当該蓄電素子は、充電深度が深い負極の活物質に難黒鉛化性炭素を用いた場合に、充放電サイクル後の容量維持率の低下を抑制できることが示された。 The above results showed that in the electricity storage element, when non-graphitizable carbon is used as the active material of the negative electrode with a deep charging depth, a decrease in capacity retention rate after charge/discharge cycles can be suppressed.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電解質二次電池をはじめとした蓄電素子として好適に用いられる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is suitably used as an electrical storage element including the non-aqueous electrolyte secondary battery used as a power supply of electronic devices, such as a personal computer and a communication terminal, and an automobile.

1 蓄電素子
2 電極体
3 電池容器
4 正極端子
41 正極集電体
5 負極端子
51 負極集電体
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Energy storage element 2 Electrode body 3 Battery container 4 Positive electrode terminal 41 Positive electrode current collector 5 Negative electrode terminal 51 Negative electrode current collector 20 Energy storage unit 30 Energy storage device

Claims (3)

負極活物質を含む負極合剤層を備える負極と、
正極活物質を含む正極合剤層を備える正極と、
上記負極及び上記正極の間に介在するセパレータと
を備えており、
上記セパレータの気孔率が50%以上であり、
上記負極活物質が主成分として難黒鉛化性炭素を含み、
上記難黒鉛化性炭素の真密度をA[g/cm]としたとき、満充電状態における上記負極の充電電気量B[mAh/g]が、下記式1を満たす蓄電素子。
-660×A+1433≦B≦-830×A+1800 ・・・1
a negative electrode comprising a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material;
a positive electrode comprising a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material;
and a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode,
The porosity of the separator is 50% or more,
The negative electrode active material contains non-graphitizable carbon as a main component,
When the true density of the non-graphitizable carbon is A [g/cm 3 ], an electricity storage amount B [mAh/g] of the negative electrode in a fully charged state satisfies the following formula 1.
-660×A+1433≦B≦-830×A+1800 ・・・1
上記難黒鉛化性炭素の真密度Aが、1.5[g/cm]以下である請求項1に記載の蓄電素子。 The power storage element according to claim 1, wherein the non-graphitizable carbon has a true density A of 1.5 [g/cm 3 ] or less. 上記正極活物質がニッケル、コバルト及びマンガンを含むリチウム遷移金属酸化物を主成分とし、
上記リチウム遷移金属酸化物におけるニッケル、コバルト及びマンガンの総和に対するニッケルのモル比率が0.5以上である請求項1又は請求項2に記載の蓄電素子。
The positive electrode active material mainly contains a lithium transition metal oxide containing nickel, cobalt and manganese,
The energy storage device according to claim 1 or 2, wherein the molar ratio of nickel to the total of nickel, cobalt, and manganese in the lithium transition metal oxide is 0.5 or more.
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