JP7598705B2 - Electricity storage device and electrode - Google Patents
Electricity storage device and electrode Download PDFInfo
- Publication number
- JP7598705B2 JP7598705B2 JP2019148089A JP2019148089A JP7598705B2 JP 7598705 B2 JP7598705 B2 JP 7598705B2 JP 2019148089 A JP2019148089 A JP 2019148089A JP 2019148089 A JP2019148089 A JP 2019148089A JP 7598705 B2 JP7598705 B2 JP 7598705B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- active material
- range
- storage device
- layered structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims description 75
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims description 27
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 40
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 32
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 30
- 238000002186 photoelectron spectrum Methods 0.000 claims description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 27
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 claims description 26
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000013384 organic framework Substances 0.000 claims description 21
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 19
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 19
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 18
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 14
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- -1 alkali metal cation Chemical class 0.000 description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 27
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 11
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 9
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 7
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- RMHCIAUXCNLFAK-UHFFFAOYSA-L dilithium;4-(4-carboxylatophenyl)benzoate Chemical compound [Li+].[Li+].C1=CC(C(=O)[O-])=CC=C1C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 RMHCIAUXCNLFAK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 5
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 5
- NEQFBGHQPUXOFH-UHFFFAOYSA-N 4-(4-carboxyphenyl)benzoic acid Chemical compound C1=CC(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 NEQFBGHQPUXOFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NEQFBGHQPUXOFH-UHFFFAOYSA-L 4-(4-carboxylatophenyl)benzoate Chemical compound C1=CC(C(=O)[O-])=CC=C1C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 NEQFBGHQPUXOFH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 2
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003115 supporting electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSSYVKMJJLDTKZ-UHFFFAOYSA-N 3-phenylphthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1C(O)=O HSSYVKMJJLDTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018087 Al-Cd Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018188 Al—Cd Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002993 LiMnO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003005 LiNiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012937 LiV2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016003 MoS3 Inorganic materials 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005546 NiaCobMncO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021543 Nickel dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003092 TiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010322 TiS3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004104 aryloxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQVSTLUFSYVLTO-UHFFFAOYSA-N ethyl n-ethoxycarbonylcarbamate Chemical compound CCOC(=O)NC(=O)OCC PQVSTLUFSYVLTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- GLXDVVHUTZTUQK-UHFFFAOYSA-M lithium hydroxide monohydrate Substances [Li+].O.[OH-] GLXDVVHUTZTUQK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940040692 lithium hydroxide monohydrate Drugs 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DMEJJWCBIYKVSB-UHFFFAOYSA-N lithium vanadium Chemical compound [Li].[V] DMEJJWCBIYKVSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052960 marcasite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- TVWWSIKTCILRBF-UHFFFAOYSA-N molybdenum trisulfide Chemical compound S=[Mo](=S)=S TVWWSIKTCILRBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SWVGZFQJXVPIKM-UHFFFAOYSA-N n,n-bis(methylamino)propan-1-amine Chemical compound CCCN(NC)NC SWVGZFQJXVPIKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RXOHFPCZGPKIRD-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2,6-dicarboxylic acid Chemical compound C1=C(C(O)=O)C=CC2=CC(C(=O)O)=CC=C21 RXOHFPCZGPKIRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011331 needle coke Substances 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920005608 sulfonated EPDM Polymers 0.000 description 1
- 125000000472 sulfonyl group Chemical group *S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
本明細書は、蓄電デバイス及び電極を開示する。 This specification discloses an electricity storage device and an electrode.
従来、蓄電デバイスとしては、芳香族ジカルボン酸アニオンを含む有機骨格層と、有機骨格層のカルボン酸に含まれる酸素にアルカリ金属元素が配位して骨格を形成するアルカリ金属元素層とを備える層状構造体を含む負極活物質を用いたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この層状構造体は、芳香族ジカルボン酸アニオンとアルカリ金属カチオンとを含む溶液を噴霧乾燥する噴霧乾燥法で製造される。噴霧乾燥法では、従来とは異なる性状(形状など)の層状構造体を得ることができる。また、リチウムイオンキャパシタとしては、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)及びLiBF4を所定範囲で含む電解液と、ポリアセン系半導体物質(PAS)を正極活物質とする正極と、フェノール樹脂原料から成る難黒鉛化炭素を負極活物質とするものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。このリチウムイオンキャパシタでは、高温高電圧環境を経た後の特性変化を小さくすることができるとしている。また、リチウムイオン電池用電解液としては、LiFSI及び水を所定比率で含有するものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。この電解液では、従来よりもイオン抵抗をより低下することができる。また、電解液として、炭素数3~6のカーボネートと、ビニレンカーボネートと、六フッ化リン酸リチウムと、0.25mol/Lのリチウムビス(オキサラトボレート)とを含むものが提案されている(例えば、特許文献4参照)。この電解液を、リチウムコバルト複合酸化物の正極活物質を有する正極と、黒鉛の負極活物質を有する負極とに用いると、40℃の高温フロート試験において、サイクル寿命を向上することができるとしている。 Conventionally, as an electric storage device, a negative electrode active material including a layered structure having an organic framework layer containing an aromatic dicarboxylate anion and an alkali metal element layer in which an alkali metal element is coordinated to oxygen contained in the carboxylic acid of the organic framework layer to form a framework has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This layered structure is manufactured by a spray drying method in which a solution containing an aromatic dicarboxylate anion and an alkali metal cation is spray-dried. The spray drying method can obtain a layered structure with properties (shape, etc.) different from conventional methods. In addition, as a lithium ion capacitor, an electrolyte solution containing lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) and LiBF 4 in a predetermined range, a positive electrode having a polyacene-based semiconductor material (PAS) as a positive electrode active material, and a negative electrode active material made of non-graphitizable carbon made of a phenolic resin raw material has been proposed (see, for example, Patent Document 2). It is said that this lithium ion capacitor can reduce the change in characteristics after being subjected to a high-temperature high-voltage environment. In addition, as an electrolyte solution for lithium ion batteries, an electrolyte solution containing LiFSI and water in a predetermined ratio has been proposed (see, for example, Patent Document 3). This electrolyte can reduce the ionic resistance more than conventional electrolytes. An electrolyte containing a carbonate having 3 to 6 carbon atoms, vinylene carbonate, lithium hexafluorophosphate, and 0.25 mol/L lithium bis(oxalatoborate) has been proposed (see, for example, Patent Document 4). When this electrolyte is used in a positive electrode having a positive electrode active material of lithium cobalt composite oxide and a negative electrode having a negative electrode active material of graphite, it is said that the cycle life can be improved in a high-temperature float test at 40°C.
更に、黒鉛を活物質とする作用極と、リチウム金属の対極と、作用極と対極との間に介在しエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを含む非水系溶媒に1MのLiPF6を支持塩とし4-フルオロエチレンカーボネート(FEC)を添加剤として含む電解液を用いたハーフセルが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。このハーフセルでは、室温で30回の充放電サイクルを行ったあと、リチウムイオン脱離状態において55℃で保存し、室温に戻して10回の充放電サイクルを行う評価において、FECを5質量%加えると高温保存時の容量維持率が向上することができる、としている。 Furthermore, a half cell has been proposed that uses a working electrode with graphite as an active material, a counter electrode of lithium metal, and an electrolyte solution containing 1M LiPF6 as a supporting salt and 4-fluoroethylene carbonate (FEC) as an additive in a non-aqueous solvent containing ethylene carbonate and dimethyl carbonate interposed between the working electrode and the counter electrode (see, for example, Non-Patent Document 1). In this half cell, after 30 charge-discharge cycles at room temperature, it was stored at 55°C in a lithium ion desorbed state, and then returned to room temperature and subjected to 10 charge-discharge cycles. In this evaluation, it was found that adding 5% by mass of FEC can improve the capacity retention rate during high-temperature storage.
しかしながら、上述の特許文献1の蓄電デバイスでは、例えば、高温で保存したあとの充放電特性の低下を抑制することは、まだ十分検討されていなかった。また、特許文献2~4や非特許文献1の蓄電デバイスでは、充放電に関する特性を向上することができるとしているが、負極活物質として層状構造体を用いることは検討されていなかった。有機骨格層とアルカリ金属元素層とを有する層状構造体では、一般的な負極活物質である黒鉛の電位(Li基準電位で0.1V)などに比して高い電位(Li基準電位で0.7V~0.8V)を有しており、一般的な電解液の添加剤や支持塩などをそのまま適用しても効果を示さないなど、一般的な物質をそのまま利用することができないことがあった。そして、有機骨格層とアルカリ金属元素層とを有する層状構造体を電極活物質とする電極に対して、適用する添加剤、支持塩および非水系溶媒の組み合わせは数多あり、高温保存性などの特性を高めることは容易ではなかった。このように、層状構造体を負極活物質に用いた蓄電デバイス及び電極の高温保存後の充放電特性をより高めることが求められていた。 However, in the electric storage device of Patent Document 1, for example, suppressing the deterioration of the charge/discharge characteristics after storage at high temperatures has not yet been fully considered. In addition, in the electric storage devices of Patent Documents 2 to 4 and Non-Patent Document 1, although it is said that the charge/discharge characteristics can be improved, the use of a layered structure as a negative electrode active material has not been considered. A layered structure having an organic framework layer and an alkali metal element layer has a high potential (0.7 V to 0.8 V based on Li) compared with the potential of graphite, which is a general negative electrode active material (0.1 V based on Li), and general substances cannot be used as they are, for example, when additives and supporting salts of general electrolytes are applied as they are, they do not show any effect. And, there are many combinations of additives, supporting salts, and non-aqueous solvents that can be applied to electrodes that use a layered structure having an organic framework layer and an alkali metal element layer as an electrode active material, and it is not easy to improve characteristics such as high-temperature storage stability. Thus, there has been a demand for further improving the charge/discharge characteristics of an electric storage device and an electrode that use a layered structure as a negative electrode active material after high-temperature storage.
本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、層状構造体を電極活物質に用いたものの高温保存後の充放電特性をより高めることができる蓄電デバイス及び電極を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of these problems, and has as its main objective the provision of an electricity storage device and electrode that use a layered structure as an electrode active material and that can further improve the charge/discharge characteristics after high-temperature storage.
上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、芳香族ジカルボン酸金属塩の層状構造体を電極活物質とし、その表面に所定の特性を有する化合物層を形成すると、高温保存後などの充放電特性をより高めることができることを見いだし、本開示の発明を完成するに至った。 After extensive research to achieve the above-mentioned objective, the inventors discovered that by using a layered structure of an aromatic dicarboxylate metal salt as an electrode active material and forming a compound layer having specific properties on its surface, it is possible to further improve the charge/discharge characteristics after high-temperature storage, etc., and thus completed the disclosed invention.
即ち、本開示の蓄電デバイスは、
正極と、
芳香族ジカルボン酸アニオンを含む有機骨格層と前記有機骨格層のカルボン酸に含まれる酸素にアルカリ金属元素が配位して骨格を形成するアルカリ金属元素層とを備える層状構造体を負極活物質として含み、表面を硬X線光電子分光で測定したときに、窒素の1s軌道の光電子スペクトルが396eV以上403eV以下の範囲、フッ素の1s軌道の光電子スペクトルが683eV以上687eV以下及び687eV以上690eV以下の範囲、及び硫黄の1s軌道の光電子スペクトルが2475eV以上2480eV以下の範囲に存在する負極と、
前記正極と前記負極との間に介在し、キャリアイオンを伝導するイオン伝導媒体と、
を備えたものである。
That is, the electricity storage device of the present disclosure is
A positive electrode and
a negative electrode comprising, as a negative electrode active material, a layered structure including an organic framework layer containing an aromatic dicarboxylate anion and an alkali metal element layer in which an alkali metal element is coordinated to oxygen contained in a carboxylic acid of the organic framework layer to form a framework, the photoelectron spectrum of a nitrogen 1s orbit being in the range of 396 eV to 403 eV, the photoelectron spectrum of a fluorine 1s orbit being in the range of 683 eV to 687 eV and 687 eV to 690 eV, and the photoelectron spectrum of a sulfur 1s orbit being in the range of 2475 eV to 2480 eV, when the surface is measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy;
an ion conductive medium interposed between the positive electrode and the negative electrode and conducting carrier ions;
It is equipped with the following:
本開示の電極は、
蓄電デバイスに用いられる電極であって、
芳香族ジカルボン酸アニオンを含む有機骨格層と前記有機骨格層のカルボン酸に含まれる酸素にアルカリ金属元素が配位して骨格を形成するアルカリ金属元素層とを備える層状構造体を電極活物質として含み、表面を硬X線光電子分光で測定したときに、窒素の1s軌道の光電子スペクトルが396eV以上403eV以下の範囲、フッ素の1s軌道の光電子スペクトルが683eV以上687eV以下及び687eV以上690eV以下の範囲、及び硫黄の1s軌道の光電子スペクトルが2475eV以上2480eV以下の範囲に存在するものである。
The electrode of the present disclosure comprises:
An electrode for use in an electricity storage device,
The electrode active material includes a layered structure including an organic framework layer containing an aromatic dicarboxylate anion and an alkali metal element layer in which an alkali metal element is coordinated to oxygen contained in a carboxylic acid of the organic framework layer to form a framework, and when the surface is measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy, the photoelectron spectrum of the nitrogen 1s orbit is in the range of 396 eV or more and 403 eV or less, the photoelectron spectrum of the fluorine 1s orbit is in the range of 683 eV or more and 687 eV or less and 687 eV or more and 690 eV or less, and the photoelectron spectrum of the sulfur 1s orbit is in the range of 2475 eV or more and 2480 eV or less.
本明細書で開示する蓄電デバイス及び電極では、層状構造体を電極活物質に用いたものにおいて、高温保存後の充放電特性をより高めることができる。このような効果が得られる理由は、例えば、芳香族ジカルボン酸アニオンを含む層状構造体である電極活物質の表面に窒素やフッ素、硫黄を含む化合物層が被膜として形成されると、初期リチウム吸蔵時に界面を安定化させ、更なるイオン伝導媒体の分解が抑制されるため、例えば、室温などでの充放電サイクル特性や、60℃などの高温保存後における充放電特性が向上するものと推察される。 In the electricity storage device and electrode disclosed in this specification, the layered structure is used as the electrode active material, and the charge/discharge characteristics after high-temperature storage can be further improved. The reason for this effect is presumably that, for example, when a compound layer containing nitrogen, fluorine, or sulfur is formed as a coating on the surface of the electrode active material, which is a layered structure containing aromatic dicarboxylate anions, the interface is stabilized during initial lithium absorption and further decomposition of the ion conductive medium is suppressed, thereby improving, for example, the charge/discharge cycle characteristics at room temperature and the charge/discharge characteristics after high-temperature storage at 60°C and the like.
(蓄電デバイス)
本開示の蓄電デバイスは、正極と、負極と、正極と負極との間に介在しキャリアイオンを伝導するイオン伝導媒体とを備える。この蓄電デバイスは、例えば、電気二重層キャパシタやハイブリッドキャパシタ、疑似電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池などとしてもよい。
(Electricity storage device)
The electric storage device of the present disclosure includes a positive electrode, a negative electrode, and an ion-conducting medium interposed between the positive electrode and the negative electrode and conducting carrier ions. The electric storage device may be, for example, an electric double layer capacitor, a hybrid capacitor, a pseudo electric double layer capacitor, or a lithium ion battery.
正極は、キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどに用いられている公知の正極を用いてもよい。正極は、例えば、正極活物質として炭素材料を含むものとしてもよい。炭素材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、活性炭類、コークス類、ガラス状炭素類、黒鉛類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維類、カーボンナノチューブ類、ポリアセン類などが挙げられる。このうち、高比表面積を示す活性炭類が好ましい。炭素材料としての活性炭は、比表面積が1000m2/g以上であることが好ましく、1500m2/g以上であることがより好ましい。比表面積が1000m2/g以上では、放電容量をより高めることができる。この活性炭の比表面積は、作製の容易性から3000m2/g以下であることが好ましく、2000m2/g以下であることがより好ましい。なお、正極では、イオン伝導媒体に含まれるアニオン及びカチオンの少なくとも一方を吸着・脱離して蓄電するものと考えられるが、さらに、イオン伝導媒体に含まれるアニオン及びカチオンの少なくとも一方を挿入・脱離して蓄電するものとしてもよい。 The positive electrode may be a known positive electrode used in a capacitor or a lithium ion capacitor. The positive electrode may contain, for example, a carbon material as a positive electrode active material. The carbon material is not particularly limited, but examples thereof include activated carbons, cokes, glassy carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, carbon fibers, carbon nanotubes, and polyacenes. Among these, activated carbons exhibiting a high specific surface area are preferred. The activated carbon as a carbon material preferably has a specific surface area of 1000 m 2 /g or more, more preferably 1500 m 2 /g or more. When the specific surface area is 1000 m 2 /g or more, the discharge capacity can be further increased. The specific surface area of this activated carbon is preferably 3000 m 2 /g or less, more preferably 2000 m 2 /g or less, from the viewpoint of ease of preparation. In addition, the positive electrode is considered to store electricity by adsorbing and desorbing at least one of anions and cations contained in the ion conductive medium, but it may also store electricity by inserting and desorbing at least one of anions and cations contained in the ion conductive medium.
あるいは、正極は、一般的なリチウムイオン電池に用いられる正極としてもよい。この場合、正極活物質としては、遷移金属元素を含む硫化物や、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物などを用いることができる。具体的には、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2などの遷移金属硫化物、基本組成式をLi(1-x)MnO2(0<x<1など、以下同じ)やLi(1-x)Mn2O4などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoO2などとするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiO2などとするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiaCobMncO2(a+b+c=1)やLi(1-x)NiaCobMncO4(a+b+c=2)などとするリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、基本組成式をLiV2O3などとするリチウムバナジウム複合酸化物、基本組成式をV2O5などとする遷移金属酸化物などを用いることができる。また、正極活物質は、リン酸鉄リチウムなどとしてもよい。これらのうち、リチウムの遷移金属複合酸化物、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2などが好ましい。なお、「基本組成式」とは、他の元素を含んでもよい趣旨である。 Alternatively, the positive electrode may be a positive electrode used in a general lithium ion battery. In this case, the positive electrode active material may be a sulfide containing a transition metal element, or an oxide containing lithium and a transition metal element. Specifically, transition metal sulfides such as TiS2 , TiS3 , MoS3 , and FeS2 , lithium manganese composite oxides having a basic composition formula such as Li (1-x) MnO2 (0<x< 1 , etc., the same applies below) and Li (1-x) Mn2O4 , lithium cobalt composite oxides having a basic composition formula such as Li (1-x) CoO2 , lithium nickel composite oxides having a basic composition formula such as Li (1-x) NiO2 , lithium nickel cobalt manganese composite oxides having a basic composition formula such as Li( 1 -x) NiaCobMncO2 ( a+b+c=1) and Li (1-x) NiaCobMncO4 (a+ b + c =2), and lithium nickel cobalt manganese composite oxides having a basic composition formula such as LiV2O Lithium vanadium composite oxides having a basic composition formula of V2O5 , etc., and transition metal oxides having a basic composition formula of V2O5, etc., can be used. The positive electrode active material may be lithium iron phosphate, etc. Among these, lithium transition metal composite oxides, such as LiCoO2 , LiNiO2 , LiMnO2 , and LiNi1 /3Co1 / 3Mn1 / 3O2 , are preferred. The term "basic composition formula" means that other elements may be included.
正極は、例えば上述した正極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。導電材は、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維などの炭素材料、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)などの1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性及び塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。正極は、正極合材全体のうち導電材を5質量%以上25質量%以下の範囲で含むことが好ましく、10質量%以上としてもよいし、15質量%以上としてもよい。5質量%以上であれば、電極に十分な導電性を持たせることができ、充放電特性の劣化を抑制できる。また、25質量%以下であれば、活物質や結着材が少なくなり過ぎないため、活物質や結着材の機能を十分に発揮できる。 The positive electrode may be formed by, for example, mixing the above-mentioned positive electrode active material, conductive material, and binder, adding an appropriate solvent to form a paste-like positive electrode mixture, applying it to the surface of a current collector, drying it, and compressing it to increase the electrode density as necessary. The conductive material is not particularly limited as long as it is an electronically conductive material that does not adversely affect the battery performance, and may be, for example, a mixture of one or more of graphite such as natural graphite (scale graphite, scale graphite) or artificial graphite, carbon materials such as acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon whiskers, needle coke, and carbon fibers, and metals (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.). Among these, carbon black and acetylene black are preferred as the conductive material from the viewpoint of electronic conductivity and coatability. The positive electrode preferably contains the conductive material in the range of 5% by mass to 25% by mass of the entire positive electrode mixture, and may be 10% by mass or more, or may be 15% by mass or more. If it is 5% by mass or more, the electrode can have sufficient conductivity and the deterioration of the charge/discharge characteristics can be suppressed. Also, if it is 25% by mass or less, the amount of active material and binder is not too small, so the active material and binder can fully exert their functions.
結着材は、水溶性ポリマーを含むものとしてもよい。水溶性ポリマーは、カルボキシメチルセルロース(CMC)を少なくとも含み、ポリビニルアルコール(PVA)やスチレンブタジエン共重合体(SBR)、ポリエチレンオキシド(PEO)のうちいずれか1以上を含むものとしてもよい。また、結着材としては、例えば、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)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレン-プロピレン-ジエン-モノマー(EPDM)ゴム、スルホン化EPDMゴム、天然ブチルゴム(NBR)等としてもよい。正極は、正極合材全体のうち結着材を5質量%以上25質量%以下の範囲で含むことが好ましく、20質量%以下としてもよいし、15質量%以下としてもよい。5質量%以上であれば、電極に十分な結着性を持たせることができ、充放電特性の劣化を抑制できる。また、25質量%以下であれば、活物質や導電材が少なくなり過ぎないため、活物質や導電材の機能を十分に発揮できる。 The binder may include a water-soluble polymer. The water-soluble polymer may include at least carboxymethyl cellulose (CMC) and one or more of polyvinyl alcohol (PVA), styrene butadiene copolymer (SBR), and polyethylene oxide (PEO). The binder may be, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-containing resin such as fluororubber, or thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene, ethylene-propylene-diene-monomer (EPDM) rubber, sulfonated EPDM rubber, natural butyl rubber (NBR), or the like. The positive electrode preferably contains the binder in the range of 5% by mass to 25% by mass of the entire positive electrode mixture, and may be 20% by mass or less, or 15% by mass or less. If it is 5% by mass or more, the electrode can have sufficient binding properties and deterioration of the charge and discharge characteristics can be suppressed. Furthermore, if the amount is 25% by mass or less, the active material and conductive material will not be too small, allowing the active material and conductive material to fully function.
溶剤としては、水を用いてもよいし、例えば、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチレントリアミン、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いてもよい。水溶性ポリマーを用いる場合は、溶剤として水を用いることが好適である。集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al-Cd合金などのほか、接着性、導電性及び耐還元性向上の目的で、例えば銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものも用いることができる。このうち、集電体は、アルミニウム金属とすることがより好ましい。集電体の形状については、箔状、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などが挙げられる。集電体の厚さは、例えば1~500μmのものが用いられる。 As the solvent, water may be used, or an organic solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethylenetriamine, N,N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, or tetrahydrofuran may be used. When a water-soluble polymer is used, it is preferable to use water as the solvent. As the current collector, in addition to copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, baked carbon, conductive polymer, conductive glass, Al-Cd alloy, or the like, a material whose surface is treated with carbon, nickel, titanium, or silver for the purpose of improving adhesion, conductivity, and reduction resistance may also be used. Of these, it is more preferable that the current collector is made of aluminum metal. The shape of the current collector may be a foil, film, sheet, net, punched or expanded, lath, porous, foam, or fiber group formation. The thickness of the current collector is, for example, 1 to 500 μm.
負極は、有機骨格層とアルカリ金属元素層とを有する層状構造体を負極活物質として含んでいる。この負極活物質は、キャリアである金属イオンを吸蔵放出するものである。キャリアイオンは、アルカリ金属イオンであることが好ましく、LiイオンやNaイオン、Kイオンなどのうち1以上が挙げられ、このうちLiイオンがより好ましい。この負極活物質は、芳香族ジカルボン酸アニオンを含む有機骨格層と有機骨格層のカルボン酸に含まれる酸素にアルカリ金属元素が配位して骨格を形成するアルカリ金属元素層とを備える層状構造体を含む。 The negative electrode contains a layered structure having an organic skeleton layer and an alkali metal element layer as a negative electrode active material. This negative electrode active material absorbs and releases metal ions that serve as carriers. The carrier ions are preferably alkali metal ions, such as Li ions, Na ions, and K ions, and Li ions are more preferred. This negative electrode active material contains a layered structure that includes an organic skeleton layer that contains an aromatic dicarboxylic acid anion, and an alkali metal element layer in which an alkali metal element is coordinated to oxygen contained in the carboxylic acid of the organic skeleton layer to form a skeleton.
この層状構造体は、1又は2以上の芳香環構造が接続した有機骨格層を有するものとしてもよい。この層状構造体は、芳香族化合物のπ電子相互作用により層状に形成され、空間群P21/cに帰属される単斜晶型の結晶構造を有するものとすることが、構造的に安定であり、好ましい。この層状構造体は、式(1)~(3)のうち1以上で表される構造を有するものとしてもよい。但し、この式(1)~(3)において、aは1以上5以下の整数であり、bは0以上3以下の整数であり、これらの芳香族化合物は、この構造中に置換基、ヘテロ原子を有してもよい。具体的には、芳香族化合物の水素の代わりに、ハロゲン、鎖状又は環状のアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、スルホニル基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、アシル基、アミド基、水酸基を置換基として持っていてもよいし、芳香族化合物の炭素の代わりに、窒素、硫黄、酸素が導入された構造であってもよい。より具体的には、この層状構造体は、式(4)、(5)に示す芳香族化合物としてもよい。なお、式(1)~(5)において、Aはアルカリ金属である。また、層状構造体は、異なるジカルボン酸アニオンの酸素4つとアルカリ金属元素とが4配位を形成する次式(6)の構造を備えているものとすることが、構造的に安定であり、好ましい。但し、この式(6)において、Rは1又は2以上の芳香環構造を有し、複数あるRのうち2以上が同じであってもよいし、1以上が異なっていてもよい。また、Aはアルカリ金属である。このように、アルカリ金属元素によって有機骨格層が結合した構造を有することが好ましい。 The layered structure may have an organic framework layer to which one or more aromatic ring structures are connected. The layered structure is preferably formed in layers by π-electron interactions of aromatic compounds and has a monoclinic crystal structure belonging to the space group P2 1 /c, which is structurally stable. The layered structure may have a structure represented by one or more of formulas (1) to (3). However, in the formulas (1) to (3), a is an integer of 1 to 5, and b is an integer of 0 to 3, and these aromatic compounds may have a substituent or a heteroatom in the structure. Specifically, the aromatic compound may have a halogen, a linear or cyclic alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a sulfonyl group, an amino group, a cyano group, a carbonyl group, an acyl group, an amide group, or a hydroxyl group as a substituent instead of the hydrogen of the aromatic compound, or may have a structure in which nitrogen, sulfur, or oxygen is introduced instead of the carbon of the aromatic compound. More specifically, the layered structure may be an aromatic compound represented by formula (4) or (5). In formulas (1) to (5), A is an alkali metal. In addition, it is preferable that the layered structure has a structure represented by the following formula (6) in which four oxygen atoms of different dicarboxylate anions and an alkali metal element form a tetracoordination, which is structurally stable. However, in this formula (6), R has one or two or more aromatic ring structures, and two or more of the multiple Rs may be the same, or one or more may be different. In addition, A is an alkali metal. In this way, it is preferable to have a structure in which the organic framework layer is bonded by an alkali metal element.
この層状構造体において、有機骨格層は、2以上の芳香環構造を有する場合、例えば、ビフェニルなど2以上の芳香環が結合した芳香族多環化合物としてもよいし、ナフタレンやアントラセン、ピレンなど2以上の芳香環が縮合した縮合多環化合物としてもよい。この芳香環は、五員環や六員環、八員環としてもよく、六員環が好ましい。また、芳香環は、2以上5以下とするのが好ましい。芳香環が2以上では層状構造を形成しやすく、芳香環が5以下ではエネルギー密度をより高めることができる。この有機骨格層は、芳香環に1又は2以上のカルボキシアニオンが結合した構造を有するものとしてもよい。有機骨格層は、ジカルボン酸アニオンのうちカルボン酸アニオンの一方と他方とが芳香環構造の対角位置に結合されている芳香族化合物を含むものとするのが好ましい。カルボン酸が結合されている対角位置とは、一方のカルボン酸の結合位置から他方のカルボン酸の結合位置までが最も遠い位置としてもよく、例えば芳香環構造がビフェニルであれば、4,4’位が挙げられ、ナフタレンであれば2,6位が挙げられる。 In this layered structure, when the organic framework layer has two or more aromatic ring structures, it may be, for example, an aromatic polycyclic compound in which two or more aromatic rings are bonded, such as biphenyl, or a condensed polycyclic compound in which two or more aromatic rings are condensed, such as naphthalene, anthracene, or pyrene. The aromatic ring may be a five-membered ring, a six-membered ring, or an eight-membered ring, and a six-membered ring is preferred. In addition, it is preferable that the aromatic ring is 2 to 5. When there are two or more aromatic rings, a layered structure is easily formed, and when there are five or less aromatic rings, the energy density can be further increased. The organic framework layer may have a structure in which one or more carboxy anions are bonded to an aromatic ring. It is preferable that the organic framework layer contains an aromatic compound in which one and the other of the dicarboxylate anions are bonded to diagonal positions of the aromatic ring structure. The diagonal position where the carboxylic acid is bonded may be the position farthest from the bonding position of one carboxylic acid to the bonding position of the other carboxylic acid. For example, if the aromatic ring structure is biphenyl, the 4,4' positions can be mentioned, and if it is naphthalene, the 2,6 positions can be mentioned.
アルカリ金属元素層は、例えば図1に示すように、カルボン酸アニオンに含まれる酸素にアルカリ金属元素が配位して骨格を形成している。図1は、4、4’-ビフェニルジカルボン酸ジリチウムを具体例とする、層状構造体の構造の一例を示す説明図である。アルカリ金属元素層に含まれるアルカリ金属は、例えば、Li,Na及びKなどのうちいずれか1以上とすることができるが、Liが好ましい。なお、蓄電デバイスのキャリアであり、充放電により層状構造体に吸蔵・放出される金属イオンは、アルカリ金属元素層に含まれるアルカリ金属元素と異なるものとしてもよいし、同じものとしてもよく、例えば、Li,Na及びKなどのうちいずれか1以上とすることができる。また、アルカリ金属元素層に含まれるアルカリ金属元素は、層状構造体の骨格を形成することから、充放電に伴うイオン移動には関与しないもの、すなわち、充放電時に吸蔵放出されないものと推察される。このように構成された層状構造体は、図1に示すように、構造においては、有機骨格層とこの有機骨格層の間に存在するLi層(アルカリ金属元素層)とにより形成されている。エネルギー貯蔵メカニズムにおいては、層状構造体の有機骨格層はレドックス(e-)サイトとして機能する一方、アルカリ金属元素層はキャリアである金属イオンの吸蔵サイト(アルカリ金属イオン吸蔵サイト)として機能するものと考えられる。この層状構造体は、例えば、2、6-ナフタレンジカルボン酸アルカリ金属塩、4、4’-ビフェニルジカルボン酸アルカリ金属塩のうち1以上が好ましく、4、4’-ビフェニルジカルボン酸アルカリ金属塩がより好ましい。 In the alkali metal element layer, as shown in FIG. 1, for example, an alkali metal element is coordinated to oxygen contained in a carboxylate anion to form a skeleton. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the structure of a layered structure, taking dilithium 4,4'-biphenyldicarboxylate as a specific example. The alkali metal contained in the alkali metal element layer can be, for example, any one or more of Li, Na, K, etc., but Li is preferred. Note that the metal ions that are carriers of the power storage device and are absorbed and released in the layered structure by charging and discharging may be different from or the same as the alkali metal element contained in the alkali metal element layer, and can be, for example, any one or more of Li, Na, K, etc. In addition, since the alkali metal element contained in the alkali metal element layer forms the skeleton of the layered structure, it is presumed that it is not involved in ion migration accompanying charging and discharging, that is, is not absorbed and released during charging and discharging. The layered structure thus configured is structured, as shown in FIG. 1, by an organic skeleton layer and a Li layer (alkali metal element layer) present between the organic skeleton layer. In the energy storage mechanism, the organic framework layer of the layered structure functions as a redox (e − ) site, while the alkali metal element layer functions as an occlusion site for the metal ion (alkali metal ion occlusion site) which is a carrier. This layered structure is preferably one or more of, for example, an alkali metal salt of 2,6-naphthalenedicarboxylate and an alkali metal salt of 4,4′-biphenyldicarboxylate, and more preferably an alkali metal salt of 4,4′-biphenyldicarboxylate.
この層状構造体は、芳香族ジカルボン酸アニオンとアルカリ金属カチオンとを含む溶液を噴霧乾燥する噴霧乾燥法により作製されるものとしてもよい。噴霧乾燥は、スプレードライヤーにより行うものとしてもよい。噴霧乾燥条件は、例えば、装置の規模や作製する電極活物質の量によって適宜調整すればよい。噴霧乾燥する調製溶液は、芳香族ジカルボン酸アニオンの濃度が0.1mol/L以上、より好ましくは、0.2mol/L以上であることが好ましい。また、調製溶液は、芳香族ジカルボン酸アニオンのモル数A(mol)に対するアルカリ金属カチオンのモル数B(mol)であるモル比B/Aが2.2以上であることが好ましい。このように、アルカリ金属カチオンを過剰とすることにより、蓄電デバイス用電極の抵抗をより低減することができ、好ましい。このモル比B/Aは、2.5以上であるものとしてもよい。また、このモル比B/Aは、3.0以下であるものとしてもよい。乾燥温度は、例えば、100℃以上250℃以下の範囲とすることが好ましい。100℃以上では、溶媒を十分に除去することができ、250℃以下では、消費エネルギーをより低減でき好ましい。乾燥温度は、120℃以上や150℃以上がより好ましく、220℃以下がより好ましい。また、供給液量は、作製する規模にもよるが、例えば、0.1L/h以上2L/h以下の範囲としてもよい。また、調製溶液を噴霧するノズルサイズは、作製する規模にもよるが、例えば、直径0.5mm以上5mm以下の範囲としてもよい。 This layered structure may be prepared by a spray drying method in which a solution containing an aromatic dicarboxylate anion and an alkali metal cation is spray-dried. The spray drying may be performed by a spray dryer. The spray drying conditions may be appropriately adjusted, for example, depending on the scale of the device and the amount of the electrode active material to be prepared. The concentration of the aromatic dicarboxylate anion in the preparation solution to be spray-dried is preferably 0.1 mol/L or more, more preferably 0.2 mol/L or more. In addition, the molar ratio B/A of the preparation solution, which is the molar number B (mol) of alkali metal cations to the molar number A (mol) of aromatic dicarboxylate anion, is preferably 2.2 or more. In this way, by making the alkali metal cations excessive, the resistance of the electrode for the electric storage device can be further reduced, which is preferable. This molar ratio B/A may be 2.5 or more. In addition, this molar ratio B/A may be 3.0 or less. The drying temperature is preferably in the range of, for example, 100°C or more and 250°C or less. At 100°C or higher, the solvent can be sufficiently removed, and at 250°C or lower, energy consumption can be further reduced, which is preferable. The drying temperature is more preferably 120°C or higher or 150°C or higher, and more preferably 220°C or lower. The amount of liquid supplied may be, for example, in the range of 0.1 L/h to 2 L/h, depending on the scale of production. The size of the nozzle for spraying the preparation solution may be, for example, in the range of 0.5 mm to 5 mm in diameter, depending on the scale of production.
この層状構造体は、作製時には、層状構造体の剥片の集合を内包して形成される中空球状構造を有するものとしてもよい。噴霧乾燥法での作製によって、層状構造体は、このような構造となりうる。この中空粒子は、0.1μm以上10μm以下の範囲で得られる。中空球状構造や剥片状構造における剥片の厚みは、例えば1nm以上100nm以下であり、好ましくは、1nm以上20nm以下である。また、剥片構造の平板部の最大長さは、5μm以下であり、2μm以下としてもよい。負極は、この中空球状構造を解砕し剥片状の層状構造体を用いるため、所定の結晶面で配向する。この負極は、電極をX線回折測定したときに、(111)のピーク強度に対する(300)のピーク強度比P(300)/P(111)が2.0以上を示すものとしてもよい。この強度比は、2.5以上を示すことがより好ましく、3.0以上を示すことが更に好ましい。また、この強度比は、5.0以下であるものとしてもよい。また、負極は、電極をX線回折測定したときに、X線回折測定での(011)のピーク強度に対する(300)のピーク強度比P(300)/P(011)が2.0以上を示すものとしてもよい。この強度比は、2.5以上を示すことがより好ましく、3.0以上を示すことが更に好ましい。また、この強度比は、5.0以下であるものとしてもよい。また、負極は、電極をX線回折測定したときに、X線回折測定での(111)のピーク強度に対する(100)のピーク強度比P(100)/P(111)が6.0以上を示すものとしてもよい。この強度比は、6.5以上を示すことがより好ましく、6.6以上を示すことが更に好ましい。また、この強度比は、10.0以下であるものとしてもよい。また、この負極は、電極をX線回折測定したときに、(011)のピーク強度に対する(100)のピーク強度比P(100)/P(011)が5.0以上を示すものとしてもよい。この強度比は、6.0以上を示すことがより好ましく、6.5以上を示すことが更に好ましい。また、この強度比は、10.0以下であるものとしてもよい。また、この負極は、電極をX線回折測定したときに、(300)のピーク強度に対する(100)のピーク強度比P(100)/P(300)が1.5以上を示すものとしてもよい。この強度比は、1.8以上を示すことがより好ましく、2.0以上を示すことが更に好ましい。また、この強度比は、5.0以下であるものとしてもよい。このように、噴霧乾燥法で作製した層状構造体を含む負極は、電極内部に存在する活物質の小さな剥片が特異的な配向をしており、n00面に相当するピーク強度が大きくなる傾向を示す。このピーク強度比を満たす負極は、特に4、4’-ビフェニルジカルボン酸アルカリ金属塩を含むものとしてもよい。 This layered structure may have a hollow spherical structure formed by encapsulating a collection of flakes of the layered structure during preparation. The layered structure can have such a structure by preparation by spray drying. The hollow particles are obtained in the range of 0.1 μm to 10 μm. The thickness of the flakes in the hollow spherical structure or flake-like structure is, for example, 1 nm to 100 nm, preferably 1 nm to 20 nm. The maximum length of the flat part of the flake structure is 5 μm or less, and may be 2 μm or less. The negative electrode is oriented in a predetermined crystal plane because the hollow spherical structure is crushed and a flake-like layered structure is used. This negative electrode may have a peak intensity ratio P(300)/P(111) of 2.0 or more relative to the peak intensity of (111) when the electrode is subjected to X-ray diffraction measurement. This intensity ratio is more preferably 2.5 or more, and even more preferably 3.0 or more. This intensity ratio may be 5.0 or less. The negative electrode may be such that, when the electrode is subjected to X-ray diffraction measurement, the peak intensity ratio P(300)/P(011) of (300) to the peak intensity of (011) in the X-ray diffraction measurement is 2.0 or more. This intensity ratio is more preferably 2.5 or more, and even more preferably 3.0 or more. This intensity ratio may be 5.0 or less. The negative electrode may be such that, when the electrode is subjected to X-ray diffraction measurement, the peak intensity ratio P(100)/P(111) of (100) to the peak intensity of (111) in the X-ray diffraction measurement is 6.0 or more. This intensity ratio is more preferably 6.5 or more, and even more preferably 6.6 or more. This intensity ratio may be 10.0 or less. In addition, when the electrode is subjected to X-ray diffraction measurement, the negative electrode may have a peak intensity ratio P(100)/P(011) of 5.0 or more relative to the peak intensity of (011). This intensity ratio is more preferably 6.0 or more, and even more preferably 6.5 or more. This intensity ratio may be 10.0 or less. In addition, when the electrode is subjected to X-ray diffraction measurement, the negative electrode may have a peak intensity ratio P(100)/P(300) of 1.5 or more relative to the peak intensity of (300). This intensity ratio is more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more. This intensity ratio may be 5.0 or less. In this way, the negative electrode including the layered structure produced by the spray drying method has a specific orientation of small flakes of the active material present inside the electrode, and shows a tendency for the peak intensity corresponding to the n00 plane to increase. A negative electrode that satisfies this peak intensity ratio may in particular contain an alkali metal salt of 4,4'-biphenyldicarboxylic acid.
この負極は、表面を硬X線光電子分光で測定した窒素の1s軌道の光電子スペクトルが396eV以上403eV以下の範囲に存在する。表面を硬X線光電子分光で測定したフッ素の1s軌道の光電子スペクトルが683eV以上687eV以下及び687eV以上690eV以下の範囲に存在する。更に、この負極は、表面を硬X線光電子分光で測定した硫黄の1s軌道の光電子スペクトルが2475eV以上2480eV以下の範囲に存在する。即ち、この負極は、負極活物質の表面に膜状態又は吸着した状態で窒素、フッ素及び硫黄を含む化合物層(被膜)が形成されているものとしてもよい。このように、窒素やフッ素、硫黄などを含む被膜が層状構造体の電極活物質上に形成されると、活物質の初期リチウム吸蔵時に界面を安定化させ、更なる電解液の分解を抑制し、高温保存特性や充放電サイクル特性が向上する。この化合物層は、例えば、厚さが10nm以下であるものとしてもよく、5nm以下としてもよい。また、この化合物層は、厚さが2nm以上であるものとしてもよい。層状構造体の表面にこのような化合物層が形成されると、充放電サイクルでの容量維持率などを含む充放電サイクル特性をより向上することができる。なお、硬X線光電子分光での測定では、表面から20nmまでの深さを検出可能である。 In this negative electrode, the photoelectron spectrum of the nitrogen 1s orbit measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy on the surface is in the range of 396 eV to 403 eV. The photoelectron spectrum of the fluorine 1s orbit measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy on the surface is in the range of 683 eV to 687 eV and 687 eV to 690 eV. Furthermore, the photoelectron spectrum of the sulfur 1s orbit measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy on the surface is in the range of 2475 eV to 2480 eV. That is, this negative electrode may be one in which a compound layer (coating) containing nitrogen, fluorine and sulfur is formed in a film state or adsorbed state on the surface of the negative electrode active material. In this way, when a coating containing nitrogen, fluorine, sulfur, etc. is formed on the electrode active material of the layered structure, the interface is stabilized during initial lithium absorption of the active material, further decomposition of the electrolyte is suppressed, and high-temperature storage characteristics and charge/discharge cycle characteristics are improved. The compound layer may have a thickness of, for example, 10 nm or less, or 5 nm or less. The compound layer may have a thickness of 2 nm or more. When such a compound layer is formed on the surface of the layered structure, the charge-discharge cycle characteristics, including the capacity retention rate during the charge-discharge cycle, can be further improved. In addition, measurements using hard X-ray photoelectron spectroscopy can detect a depth of up to 20 nm from the surface.
また、この負極は、表面を硬X線光電子分光で測定したリチウムの光電子スペクトルが54eV以上59eV以下の範囲に存在するものとしてもよい。更に、この負極は、表面を硬X線光電子分光で測定した炭素の1s軌道の光電子スペクトルが286eV以上288eV以下の範囲に存在するものとしてもよい。そして、この負極は、表面を硬X線光電子分光で測定したリンの光電子スペクトルが存在しないものとしてもよい。このような予備的な特徴を有するものとしても、高温保存特性や充放電サイクル特性が向上することができる。 The negative electrode may have a surface in which the photoelectron spectrum of lithium measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy is in the range of 54 eV to 59 eV. The negative electrode may have a surface in which the photoelectron spectrum of carbon 1s orbital measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy is in the range of 286 eV to 288 eV. The negative electrode may have a surface in which the photoelectron spectrum of phosphorus measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy is not present. Even with such preliminary characteristics, the high-temperature storage characteristics and charge/discharge cycle characteristics can be improved.
この負極において、表面を硬X線光電子分光で測定した原子数の割合(元素組成比)は、リチウムが20at%以上30at%以下の範囲であるものとしてもよい。また、この元素組成比は、窒素が0.5at%以上2at%以下の範囲であるものとしてもよい。更に、この元素組成比は、フッ素が2at%以上4at%以下の範囲であるものとしてもよい。更にまた、この元素組成比は、硫黄が1.5at%以上3.5at%以下の範囲であるものとしてもよい。そして、この元素組成比は、リンが0.5at%以下の範囲にあるものとしてもよい。この元素組成比において、例えば、窒素が0.8at%以上であることがより好ましく、1.0at%以上としてもよい。また、窒素が1.8at%以下であることがより好ましく、1.66at%以下としてもよい。更に、この元素組成比において、フッ素が2.1at%以上であることがより好ましく、2.2at%以上であるものとしてもよい。また、フッ素が3.8at%以下であることが好ましく、3.0at%以下であるものとしてもよい。更にまた、この元素組成比において、硫黄が1.6at%以上であることがより好ましく、1.7at%以上としてもよい。また、硫黄が3.2at%以下であることがより好ましく、3.0at%以下としてもよい。窒素やフッ素、硫黄がこのような範囲で化合物層に含まれると、高温保存特性や充放電サイクル特性を向上することができる。また、この元素組成比において、リンが0.2at%以下であることがより好ましく、0.1at%以下であることが更に好ましい。なお、この被膜の元素組成比は、Li、C、O、N、F及びSを主成分とする。 In this negative electrode, the ratio of the number of atoms (element composition ratio) measured on the surface by hard X-ray photoelectron spectroscopy may be in the range of 20 at% to 30 at% for lithium. In addition, this element composition ratio may be in the range of 0.5 at% to 2 at% for nitrogen. Furthermore, this element composition ratio may be in the range of 2 at% to 4 at% for fluorine. Furthermore, this element composition ratio may be in the range of 1.5 at% to 3.5 at% for sulfur. And, this element composition ratio may be in the range of 0.5 at% or less for phosphorus. In this element composition ratio, for example, it is more preferable that nitrogen is 0.8 at% or more, and it may be 1.0 at% or more. Furthermore, it is more preferable that nitrogen is 1.8 at% or less, and it may be 1.66 at% or less. Furthermore, in this element composition ratio, it is more preferable that fluorine is 2.1 at% or more, and it may be 2.2 at% or more. In addition, fluorine is preferably 3.8 at% or less, and may be 3.0 at% or less. Furthermore, in this elemental composition ratio, sulfur is more preferably 1.6 at% or more, and may be 1.7 at% or more. Furthermore, sulfur is more preferably 3.2 at% or less, and may be 3.0 at% or less. When nitrogen, fluorine, and sulfur are contained in the compound layer in such ranges, high-temperature storage characteristics and charge/discharge cycle characteristics can be improved. In addition, in this elemental composition ratio, phosphorus is more preferably 0.2 at% or less, and even more preferably 0.1 at% or less. The elemental composition ratio of this coating is mainly composed of Li, C, O, N, F, and S.
負極は、電極活物質としての上述した層状構造体と、結着材と、導電材とを含む負極合材が集電体に形成されているものとしてもよい。負極に用いる導電材、結着材、溶剤、集電体は、例えば、正極で例示したものなどを適宜用いることができる。この負極は、負極活物質をより多く含むことが好ましく、負極合材全体のうち負極活物質が65質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、75質量%以上としてもよい。また、負極活物質は、85質量%以下や75質量%以下の範囲としてもよい。負極活物質を85質量%以下の範囲で含むものでは、導電材や結着材の量が少なくなり過ぎないため、導電材や結着材の機能を十分に発揮できる。 The negative electrode may be a negative electrode composite material containing the layered structure as described above as an electrode active material, a binder, and a conductive material formed on a current collector. The conductive material, binder, solvent, and current collector used in the negative electrode may be, for example, those exemplified for the positive electrode, as appropriate. This negative electrode preferably contains a larger amount of negative electrode active material, and the negative electrode active material is preferably 65 mass% or more of the entire negative electrode composite, more preferably 70 mass% or more, and may be 75 mass% or more. The negative electrode active material may be in the range of 85 mass% or less or 75 mass% or less. When the negative electrode active material is contained in the range of 85 mass% or less, the amount of the conductive material and the binder is not too small, so that the functions of the conductive material and the binder can be fully exerted.
イオン伝導媒体は、例えば、支持塩(支持電解質)と有機溶媒とを含む非水系電解液としてもよい。支持塩は、例えば、キャリアをリチウムイオンとした場合、リチウムのイミド塩であるリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)であるものとする。この支持塩は、非水電解液中の濃度が0.1mol/L以上5mol/L以下であることが好ましい。支持塩を溶解する濃度が0.1mol/L以上では、十分な電流密度を得ることができ、5mol/L以下では、電解液をより安定させることができる。この濃度は、1.0mol/L以上であることがより好ましく、1.1mol/L以上であることが更に好ましく、1.5mol/L以上であるものとしてもよい。また、この濃度は、3.0mol/L以下であることがより好ましく、2mol/L以下であるものとしてもよい。また、この非水電解液には、リン系、ハロゲン系などの難燃剤を添加してもよい。有機溶媒としては、例えば、非プロトン性の有機溶媒を用いることができる。このような有機溶媒としては、例えば環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル等が挙げられる。環状カーボネートとしては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等がある。鎖状カーボネートとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等がある。環状エステルカーボネートとしては、例えばガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン等がある。環状エーテルとしては、例えばテトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等がある。鎖状エーテルとしては、例えばジメトキシエタン、エチレングリコールジメチルエーテル等がある。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。また、非水系電解液としては、そのほかにアセトニトリル、プロピルニトリルなどのニトリル系溶媒やイオン液体、ゲル電解質などを用いてもよい。 The ion conductive medium may be, for example, a non-aqueous electrolyte solution containing a supporting salt (supporting electrolyte) and an organic solvent. For example, when the carrier is lithium ions, the supporting salt is lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), which is an imide salt of lithium. The supporting salt preferably has a concentration of 0.1 mol/L or more and 5 mol/L or less in the non-aqueous electrolyte solution. When the concentration of the supporting salt is 0.1 mol/L or more, a sufficient current density can be obtained, and when the concentration is 5 mol/L or less, the electrolyte solution can be more stable. This concentration is more preferably 1.0 mol/L or more, even more preferably 1.1 mol/L or more, and may be 1.5 mol/L or more. Moreover, this concentration is more preferably 3.0 mol/L or less, and may be 2 mol/L or less. Moreover, a phosphorus-based, halogen-based, or other flame retardant may be added to the non-aqueous electrolyte solution. For example, an aprotic organic solvent can be used as the organic solvent. Examples of such organic solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, cyclic ethers, and chain ethers. Examples of cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. Examples of chain carbonates include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate. Examples of cyclic ester carbonates include gamma butyrolactone and gamma valerolactone. Examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. Examples of chain ethers include dimethoxyethane and ethylene glycol dimethyl ether. These may be used alone or in combination. In addition, nitrile solvents such as acetonitrile and propylnitrile, ionic liquids, and gel electrolytes may also be used as non-aqueous electrolytes.
この蓄電デバイスは、正極と負極との間にセパレータを備えていてもよい。セパレータとしては、蓄電デバイスの使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン製不織布やポリフェニレンスルフィド製不織布などの高分子不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の微多孔フィルムが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複合して用いてもよい。 The electricity storage device may have a separator between the positive electrode and the negative electrode. The separator is not particularly limited as long as it has a composition that can withstand the range of use of the electricity storage device, but examples include polymer nonwoven fabrics such as polypropylene nonwoven fabrics and polyphenylene sulfide nonwoven fabrics, and microporous films of olefin resins such as polyethylene and polypropylene. These may be used alone or in combination.
この蓄電デバイスの形状は、特に限定されないが、例えばコイン型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、偏平型、角型などが挙げられる。また、電気自動車等に用いる大型のものなどに適用してもよい。図2は、蓄電デバイス20の一例を示す模式図である。この蓄電デバイス20は、カップ形状の電池ケース21と、正極活物質を有しこの電池ケース21の下部に設けられた正極22と、負極活物質を有し正極22に対してセパレータ24を介して対向する位置に設けられた負極23と、絶縁材により形成されたガスケット25と、電池ケース21の開口部に配設されガスケット25を介して電池ケース21を密封する封口板26と、を備えている。この蓄電デバイス20は、正極22と負極23との間の空間にイオン伝導媒体27が満たされている。また、この負極23は、上述した芳香族ジカルボン酸金属塩の層状構造体を負極活物質として有する。
The shape of the electric storage device is not particularly limited, but examples thereof include coin type, button type, sheet type, laminated type, cylindrical type, flat type, and square type. The device may also be applied to large devices used in electric vehicles. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an
以上詳述した蓄電デバイスでは、層状構造体を負極活物質に用いたものにおいて、高温保存後の充放電特性をより高めることができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推測される。例えば、有機骨格層とアルカリ金属元素層とを有する層状構造体では、一般的な負極活物質である黒鉛に比して充放電の電位が高いため、黒鉛と同様の被膜は形成されなかった。一方、特定の添加剤などを非水系電解液へ添加すると、黒鉛に比して高い電位でも電解液に含まれる成分が分解され、化合物層が形成されうる。しかしながら、その化合物層によっても高温保存後の充放電特性を向上することは困難であった。そして、様々な検討の結果、芳香族ジカルボン酸アニオンを含む層状構造体である電極活物質の表面に窒素やフッ素、硫黄を含む化合物層が被膜として形成されると、例えば、60℃などの高温保存後における充放電特性が向上することが明らかとなったのである。この理由は、例えば、電極活物質の初回リチウム吸蔵時に、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドの分解によって、電極表面に被膜が形成して界面が安定化されるため、更なる電解液等の副反応が抑制されるものと推察される。 In the above-described power storage device, the layered structure is used as the negative electrode active material, and the charge/discharge characteristics after high-temperature storage can be further improved. The reason for such an effect is presumed to be as follows. For example, in a layered structure having an organic framework layer and an alkali metal element layer, the charge/discharge potential is higher than that of graphite, which is a general negative electrode active material, so a coating similar to that of graphite was not formed. On the other hand, when a specific additive is added to a non-aqueous electrolyte, the components contained in the electrolyte can be decomposed and a compound layer can be formed even at a potential higher than that of graphite. However, it was difficult to improve the charge/discharge characteristics after high-temperature storage even with the compound layer. And, as a result of various studies, it has become clear that when a compound layer containing nitrogen, fluorine, or sulfur is formed as a coating on the surface of an electrode active material, which is a layered structure containing an aromatic dicarboxylate anion, the charge/discharge characteristics after high-temperature storage, such as at 60°C, are improved. The reason for this is presumably that, for example, when the electrode active material initially absorbs lithium, the decomposition of lithium bis(fluorosulfonyl)imide forms a coating on the electrode surface, stabilizing the interface and suppressing further side reactions with the electrolyte, etc.
なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is in no way limited to the above-described embodiments, and may be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.
例えば、上述した実施形態では、蓄電デバイスとして説明したが、特にこれに限定されず、蓄電デバイス用の電極としてもよい。この電極は、芳香族ジカルボン酸アニオンを含む有機骨格層と有機骨格層のカルボン酸に含まれる酸素にアルカリ金属元素が配位して骨格を形成するアルカリ金属元素層とを備える層状構造体を電極活物質として含み、表面を硬X線光電子分光で測定したときに、窒素の1s軌道の光電子スペクトルが396eV以上403eV以下の範囲、フッ素の1s軌道の光電子スペクトルが683eV以上687eV以下及び687eV以上690eV以下の範囲、及び硫黄の1s軌道の光電子スペクトルが2475eV以上2480eV以下の範囲に存在するものとしてもよい。この電極を蓄電デバイスに用いれば、上述した蓄電デバイスと同様の効果を奏することができる。 For example, in the above-mentioned embodiment, the electrode is described as an electricity storage device, but is not limited thereto, and may be an electrode for an electricity storage device. This electrode includes a layered structure having an organic framework layer containing an aromatic dicarboxylic acid anion and an alkali metal element layer in which an alkali metal element is coordinated to oxygen contained in the carboxylic acid of the organic framework layer to form a framework, as an electrode active material, and when the surface is measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy, the photoelectron spectrum of the nitrogen 1s orbit is in the range of 396 eV to 403 eV, the photoelectron spectrum of the fluorine 1s orbit is in the range of 683 eV to 687 eV and 687 eV to 690 eV, and the photoelectron spectrum of the sulfur 1s orbit is in the range of 2475 eV to 2480 eV. If this electrode is used in an electricity storage device, the same effect as the above-mentioned electricity storage device can be achieved.
上述した実施形態では、層上構造体を噴霧乾燥法によって作製するものとして説明したが、特にこれに限定されず、例えば、溶液混合法で合成するものとしてもよい。溶液混合法では、芳香族ジカルボン酸と、水酸化アルカリとを溶媒中で加熱撹拌することによって層状構造体を得ることができる。このような層状構造体の表面に上述した化合物層が形成されているものとすればよい。 In the above embodiment, the layered structure is described as being produced by a spray drying method, but the present invention is not limited to this, and may be synthesized, for example, by a solution mixing method. In the solution mixing method, a layered structure can be obtained by heating and stirring an aromatic dicarboxylic acid and an alkali hydroxide in a solvent. The above-mentioned compound layer may be formed on the surface of such a layered structure.
以下には、本開示の蓄電デバイスを具体的に作製した例について説明する。層状構造体を合成し、電極及びイオン伝導媒体を作製し、蓄電デバイスを評価した例を実施例として説明する。 Below, we will explain a specific example of how the electricity storage device disclosed herein was fabricated. As an example, we will explain an example in which a layered structure was synthesized, an electrode and an ion-conducting medium were fabricated, and an electricity storage device was evaluated.
(負極活物質:4,4’-ビフェニルジカルボン酸ジリチウムの層状構造体の合成)
噴霧乾燥法により層状構造体を作製した。4,4’-ビフェニルジカルボン酸ジリチウムの合成には、出発原料として4,4’-ビフェニルジカルボン酸および水酸化リチウム1水和物(LiOH・H2O)を用いた。0.44mol/Lとなるように水に水酸化リチウムを加え撹拌し、水溶液を調製した。そして、4,4’-ビフェニルジカルボン酸のモル数A(mol)に対する水酸化リチウムのモル数B(mol)であるモル比B/Aが2.2となるように、すなわち、4,4’-ビフェニルジカルボン酸が0.20mol/Lとなるように水溶液を調製した。調製した水溶液を用いてスプレードライヤー(Mini Spray Dryer B-290、日本ビュッヒ製)を用いて噴霧乾燥させ、4,4’-ビフェニルジカルボン酸ジリチウムを析出させた。用いたスプレードライヤーのノズル直径は1.4mm、溶液の噴霧量は0.4L/時間、乾燥温度は150℃で行い、4,4’-ビフェニルジカルボン酸ジリチウムを合成した。得られた層状構造体について、走査型電子顕微鏡(日本FEI社製Quanta200FEG)を用い、1000~50000倍の条件で観察したところ、粒径が10μm以下の中空粒子であった。また、内部が露出している粒子を拡大視すると、この負極活物質は、数nmの厚さの層状構造体の剥片の集合を内包して形成される中空球状構造を有していた。また、この負極活物質は、層状構造体の剥片が中心から不規則に外周側へ向かう構造(剥片が外周側から不規則に中心へ向かう構造と同義)を有していた。この中空球状の構造体を解砕した剥片状の層状構造体を用いて電極を作製した。
(Negative Electrode Active Material: Synthesis of Layered Structure of Dilithium 4,4'-Biphenyldicarboxylate)
A layered structure was prepared by a spray drying method. For the synthesis of dilithium 4,4'-biphenyldicarboxylate, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid and lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) were used as starting materials. Lithium hydroxide was added to water and stirred to obtain an aqueous solution of 0.44 mol/L. Then, an aqueous solution was prepared so that the molar ratio B/A, which is the number of moles B (mol) of lithium hydroxide to the number of moles A (mol) of 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, was 2.2, that is, the amount of 4,4'-biphenyldicarboxylic acid was 0.20 mol/L. The aqueous solution was spray-dried using a spray dryer (Mini Spray Dryer B-290, manufactured by Nippon Buchi Co., Ltd.) to precipitate dilithium 4,4'-biphenyldicarboxylate. The nozzle diameter of the spray dryer used was 1.4 mm, the amount of solution sprayed was 0.4 L/hour, and the drying temperature was 150 ° C., and 4,4'-dilithium biphenyldicarboxylate was synthesized. The obtained layered structure was observed at 1000 to 50,000 times magnification using a scanning electron microscope (Quanta 200FEG manufactured by FEI Japan Co., Ltd.), and the particle size was found to be hollow particles of 10 μm or less. In addition, when the particles with the exposed inside were viewed in an enlarged view, the negative electrode active material had a hollow spherical structure formed by encapsulating a collection of flakes of the layered structure having a thickness of several nm. In addition, the negative electrode active material had a structure in which the flakes of the layered structure irregularly moved from the center to the outer periphery (synonymous with a structure in which the flakes moved irregularly from the outer periphery to the center). An electrode was produced using a flake-like layered structure obtained by crushing this hollow spherical structure.
(負極:4,4’-ビフェニルジカルボン酸ジリチウム電極の作製)
上記手法で作製した4,4’-ビフェニルジカルボン酸ジリチウムを73質量%、粒子状炭素導電材としてカーボンブラック(東海カーボン、TB5500)を18質量%、水溶性ポリマーであるカルボキシメチルセルロース(ダイセル、CMC-1120)を2.7質量%、ポリエチレンオキシド(PEO,分子量200万)を3.6質量%、スチレンブタジエン共重合体(JSR、TRD2001)を2.7質量%、の割合で混合し、分散媒として水を適量添加、分散してスラリーとした。このスラリーを10μm厚の銅箔集電体に単位面積当たりの負極活物質が2.5mg/cm2となるように均一に塗布し、120℃で真空加熱乾燥させて塗布シートを作製した。その後、塗布シートを加圧プレス処理し、10cm2の長方形の電極を準備した。
(Negative electrode: Preparation of 4,4'-biphenyldicarboxylate dilithium electrode)
The 4,4'-biphenyldicarboxylate dilithium prepared by the above method was mixed at 73% by mass, 18% by mass of carbon black (Tokai Carbon, TB5500) as a particulate carbon conductive material, 2.7% by mass of carboxymethylcellulose (Daicel, CMC-1120) as a water-soluble polymer, 3.6% by mass of polyethylene oxide (PEO, molecular weight 2 million), and 2.7% by mass of styrene-butadiene copolymer (JSR, TRD2001), and an appropriate amount of water was added as a dispersion medium and dispersed to form a slurry. This slurry was uniformly applied to a 10 μm thick copper foil collector so that the negative electrode active material per unit area was 2.5 mg/cm 2 , and the coated sheet was prepared by vacuum heating and drying at 120 ° C. The coated sheet was then subjected to pressure pressing to prepare a rectangular electrode of 10 cm 2 .
(正極の作製)
正極活物質として活性炭(キャタラー、EXC-11G)を90.0質量%、粒子状炭素導電材としてデンカブラック(デンカ)を4.0質量%、水溶性ポリマーであるカルボキシメチルセルロース(ダイセル、CMC-2200)を1.0質量%、スチレンブタジエン共重合体(JSR、TRD102A)を5.0質量%、の割合で混合し、分散媒として水を適量添加、分散してスラリー状合材とした。このスラリーを10μm厚のアルミニウム箔集電体に、単位体積あたりの正極活物質が4.0mg/cm2となるように均一に塗布し、120℃で真空乾燥して塗布シートを作製した。その後、塗布シートを加圧プレス処理し、10cm2の長方形の電極を準備した。
(Preparation of Positive Electrode)
Activated carbon (Cataler, EXC-11G) as a positive electrode active material was 90.0% by mass, Denka Black (Denka) as a particulate carbon conductive material was 4.0% by mass, carboxymethyl cellulose (Daicel, CMC-2200) as a water-soluble polymer was 1.0% by mass, and styrene butadiene copolymer (JSR, TRD102A) was 5.0% by mass. The mixture was mixed in a ratio of 1.0% by mass, and an appropriate amount of water was added as a dispersion medium to form a slurry-like composite material. This slurry was uniformly applied to a 10 μm thick aluminum foil current collector so that the positive electrode active material per unit volume was 4.0 mg / cm 2 , and the mixture was vacuum dried at 120 ° C. to prepare a coated sheet. The coated sheet was then subjected to a pressure press treatment to prepare a rectangular electrode of 10 cm 2 .
(イオン伝導媒体の調製)
エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比で30:40:30の割合で混合した非水溶媒に、支持電解質のリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)を1.1mol/Lになるように添加してイオン伝導媒体を調製した。
(Preparation of ionically conductive medium)
An ion-conducting medium was prepared by adding lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) as a supporting electrolyte to a non-aqueous solvent in a volume ratio of 30:40:30, so as to have a concentration of 1.1 mol/L.
(負極の調整:プレドープ)
上述した負極を作用極とし、リチウム金属箔を対極として、両電極の間にイオン伝導媒体を含浸させたセパレータを挟んで二極式セルを作製した。この二極式セルを用いて、20℃の温度環境下、電圧範囲0.5~1.5V(vs.Li/Li+)、電流値0.5mA(C/10相当)で充放電を行うことにより、負極の容量確認を行い、負極にSOC75%に相当するリチウムを吸蔵させた。
(Adjustment of negative electrode: pre-doping)
A bipolar cell was prepared by sandwiching a separator impregnated with an ion-conducting medium between the negative electrode described above as a working electrode and a lithium metal foil as a counter electrode. The capacity of the negative electrode was confirmed by charging and discharging the bipolar cell at a temperature of 20° C., a voltage range of 0.5 to 1.5 V (vs. Li/Li + ), and a current value of 0.5 mA (equivalent to C/10), and the negative electrode was made to absorb lithium equivalent to SOC 75%.
[実施例1の蓄電デバイス]
上述した正極と、プレドープした負極との間に、上記イオン伝導媒体を含侵させたセパレータを挟んで非対称型のキャパシタを作製し、これを実施例1とした。
[Electricity storage device of Example 1]
An asymmetric capacitor was prepared by sandwiching a separator impregnated with the ion conductive medium between the above-mentioned positive electrode and a pre-doped negative electrode. This was designated as Example 1.
[実施例2,3の蓄電デバイス]
イオン伝導媒体のLiFSIの濃度を1.5mol/Lとした以外は、実施例1と同様に作製したものを実施例2の蓄電デバイスとした。また、イオン伝導媒体のLiFSIの濃度を2.0mol/Lとした以外は、実施例1と同様に作製したものを実施例3の蓄電デバイスとした。
[Electricity storage devices of Examples 2 and 3]
An electricity storage device of Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the concentration of LiFSI in the ion conductive medium was set to 1.5 mol/L. An electricity storage device of Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the concentration of LiFSI in the ion conductive medium was set to 2.0 mol/L.
[比較例1の蓄電デバイス]
イオン伝導媒体に支持塩としてLiPF6を1.1mol/Lとした以外は、実施例1と同様に作製したものを比較例1の蓄電デバイスとした。
[Electricity storage device of Comparative Example 1]
An electricity storage device of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the ion conductive medium contained 1.1 mol/L of LiPF 6 as a supporting salt.
(蓄電デバイスの評価)
上記作製したキャパシタを用いて、充放電サイクル試験を行った。作製したキャパシタを用い、20℃の温度環境下、電圧範囲1.5~3.1V(vs.Li/Li+)、電流値1.5mA(1C相当)の充放電を、5サイクル繰り返すコンディショニング処理を行った。
(Evaluation of Electricity Storage Device)
A charge-discharge cycle test was performed using the prepared capacitor. A conditioning treatment was performed by repeating five cycles of charging and discharging in a temperature environment of 20° C. under a voltage range of 1.5 to 3.1 V (vs. Li/Li + ) and a current value of 1.5 mA (corresponding to 1 C).
(高温保存試験)
作製したキャパシタに対し、高温保存試験を行った。試験環境温度を60℃に設定し、作製したキャパシタを電流値1.5mA(1C相当)、Li基準電位で3.1Vまで充電したのち、電流を流さない状態で試験温度環境(60℃)で放置した。所定の高温保存時間を経過すると、試験環境温度を20℃に設定し、Li基準電位での電圧範囲を1.5V~3.1Vとし、電流値1.5mA(1C相当)で定電流充放電試験を実施した。得られた放電曲線から、高温保存後の容量、容量維持率、抵抗を算出した。なお、高温保存試験における容量維持率(%)は、初期容量Q0(mAh/g)と、高温保存後の容量Qp(mAh/g)とを用い、Qp/Q0×100の式から算出した。また、抵抗は充電開始1秒後の電圧変化を電流値で除算して求めた。高温保存後の容量を求める高温保存時間は、50h、100h、200h、300h、400hとした。
(High temperature storage test)
A high-temperature storage test was performed on the prepared capacitor. The test environment temperature was set to 60°C, and the prepared capacitor was charged to 3.1V at a Li reference potential with a current value of 1.5mA (equivalent to 1C), and then left in a test temperature environment (60°C) without current flow. After a predetermined high-temperature storage time had elapsed, the test environment temperature was set to 20°C, the voltage range at the Li reference potential was set to 1.5V to 3.1V, and a constant current charge/discharge test was performed at a current value of 1.5mA (equivalent to 1C). From the obtained discharge curve, the capacity, capacity retention rate, and resistance after high-temperature storage were calculated. The capacity retention rate (%) in the high-temperature storage test was calculated from the formula Qp / Q0 x 100 using the initial capacity Q0 (mAh/g) and the capacity Qp (mAh/g) after high-temperature storage. The resistance was calculated by dividing the voltage change 1 second after the start of charging by the current value. The high-temperature storage times for determining the capacity after high-temperature storage were 50 hours, 100 hours, 200 hours, 300 hours, and 400 hours.
(充放電サイクル試験)
作製したキャパシタを用いて、20℃の温度環境下、電圧範囲1.5~3.1V(vs.Li/Li+)、電流値10mA(10C相当)の充放電を、1000サイクル繰り返し、初回の放電容量Q1と1000サイクル後の放電容量Q1000を算出した。そして、Q1000×100/Q1の式で表される容量維持率を算出した。
(Charge-discharge cycle test)
Using the produced capacitor, charging and discharging was repeated 1000 cycles at a temperature environment of 20°C, with a voltage range of 1.5 to 3.1 V (vs. Li/Li + ) and a current value of 10 mA (corresponding to 10 C), and the initial discharge capacity Q1 and the discharge capacity Q1000 after 1000 cycles were calculated. Then, the capacity retention rate represented by the formula Q1000 × 100/ Q1 was calculated.
(負極の解析)
上記コンディショニング処理を行った負極に対して硬X線光電子分光スペクトル分析を行い、負極活物質上に形成された被膜成分を検出した。負極は、コンディショニング処理後に蓄電デバイスを分解して取り出し、この負極に対して、ジメチルカーボネートで洗浄し、無水アセトニトリルで洗浄、乾燥させる処理を3回繰り返した。分析条件は、光源をSPring-8 BL16XU(サンビーム)とし、測定法をHAXPESとし、入射X線エネルギーを7.947keV、Take Off angleを85°、X線照射面積を52×380μmとした。測定で得られたLiの1s軌道、Cの1s軌道、Nの1s軌道、Oの1s軌道、Fの1s軌道、Pの1s軌道、及びSの1s軌道の各ピークが現れた結合エネルギー(eV)の範囲を、表1にまとめて示す。
(Analysis of the negative electrode)
The negative electrode subjected to the conditioning treatment was subjected to hard X-ray photoelectron spectroscopy to detect the coating components formed on the negative electrode active material. The negative electrode was removed by disassembling the power storage device after the conditioning treatment, and the negative electrode was washed with dimethyl carbonate, washed with anhydrous acetonitrile, and dried three times. The analysis conditions were as follows: the light source was SPring-8 BL16XU (Sunbeam), the measurement method was HAXPES, the incident X-ray energy was 7.947 keV, the take off angle was 85°, and the X-ray irradiation area was 52 × 380 μm. The ranges of binding energy (eV) at which the peaks of the Li 1s orbital, C 1s orbital, N 1s orbital, O 1s orbital, F 1s orbital, P 1s orbital, and S 1s orbital obtained by the measurement appeared are summarized in Table 1.
(結果と考察)
図3は、実施例1~3、比較例1の高温保存時間に対する容量維持率の関係図である。図4は、実施例1~3、比較例1の20℃充放電サイクル数と容量維持率の関係図である。図5は、実施例1~3、比較例1の負極におけるLiの1s軌道の硬X線光電子分光スペクトルである。図6は、実施例1~3、比較例1の負極におけるCの1s軌道の硬X線光電子分光スペクトルである。図7は、実施例1~3、比較例1の負極におけるFの1s軌道の硬X線光電子分光スペクトルである。図8は、実施例1~3、比較例1の負極におけるOの1s軌道の硬X線光電子分光スペクトルである。図9は、実施例1~3の負極におけるN及びSの1s軌道の硬X線光電子分光スペクトルである。また、表2に、電解液の組成、硬X線光電子分光での元素組成比(at%)、60℃高温保存後の容量維持率、20℃での1000サイクルの容量維持率(%)をまとめて示した。
(Results and Discussion)
FIG. 3 is a relationship diagram of the capacity retention rate versus high-temperature storage time in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 4 is a relationship diagram of the number of 20° C. charge/discharge cycles versus the capacity retention rate in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 5 is a hard X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the Li 1s orbital in the negative electrodes of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 6 is a hard X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the C 1s orbital in the negative electrodes of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 7 is a hard X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the F 1s orbital in the negative electrodes of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 8 is a hard X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the O 1s orbital in the negative electrodes of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 9 is a hard X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the N and S 1s orbitals in the negative electrodes of Examples 1 to 3. Table 2 shows the composition of the electrolyte, the element composition ratio (at %) determined by hard X-ray photoelectron spectroscopy, the capacity retention rate after high-temperature storage at 60° C., and the capacity retention rate (%) after 1000 cycles at 20° C.
図3、4に示すように、比較例1に比して、実施例1~3では、高温保存特性およびサイクル特性が向上した。また、図5~9および表1~2に示すように、高温保存特性およびサイクル特性と負極上の被膜組成の関係は、以下のように推察された。各元素の光電子スペクトルにおいて、表1の実施例1~3に示す結合エネルギーの範囲内にピークが存在するとき、高温保存特性とサイクル特性が向上するものと推察された。具体的には、比較例1では、NやSのピークは見られないが、実施例1~3では、窒素の1s軌道の光電子スペクトルが396eV以上403eV以下の範囲、及び硫黄の1s軌道の光電子スペクトルが2475eV以上2480eV以下の範囲に存在する、負極に被膜が形成されていることがわかった。また、実施例1~3では、Cの1s軌道の光電子スペクトルが286eV以上288eV以下の範囲に存在し、Fの1s軌道の光電子スペクトルが683eV以上687eV以下の範囲に存在する被膜が負極上に形成されていることがわかった。また、特に実施例3で顕著であるが、図7Aに示すように、F-SO2の光電子スペクトルが687eV以上689eV以下の範囲に存在した。更に、実施例1~3では、Pの光電子スペクトルは得られなかった。即ち、実施例1~3では、LiFSIを支持塩として含むことによって、初期の充放電において添加剤や電解液の成分が分解し、NやF、Sなどを含む被膜が負極活物質上に形成されることがわかった。そして、このような被膜が形成されると、負極活物質の初期リチウム吸蔵時に界面を安定化させ、更なる電解液の分解を抑制し、高温保存特性や充放電サイクル特性が向上するものと推察された。 As shown in Figures 3 and 4, the high-temperature storage characteristics and cycle characteristics were improved in Examples 1 to 3 compared to Comparative Example 1. In addition, as shown in Figures 5 to 9 and Tables 1 to 2, the relationship between the high-temperature storage characteristics and cycle characteristics and the coating composition on the negative electrode was inferred as follows. In the photoelectron spectrum of each element, when a peak exists within the range of binding energy shown in Examples 1 to 3 in Table 1, it was inferred that the high-temperature storage characteristics and cycle characteristics are improved. Specifically, in Comparative Example 1, no peaks of N or S are observed, but in Examples 1 to 3, it was found that a coating was formed on the negative electrode in which the photoelectron spectrum of the 1s orbit of nitrogen exists in the range of 396 eV to 403 eV and the photoelectron spectrum of the 1s orbit of sulfur exists in the range of 2475 eV to 2480 eV. In addition, in Examples 1 to 3, it was found that a coating was formed on the negative electrode in which the photoelectron spectrum of the 1s orbit of C exists in the range of 286 eV to 288 eV and the photoelectron spectrum of the 1s orbit of F exists in the range of 683 eV to 687 eV. In addition, as shown in FIG. 7A, the photoelectron spectrum of F-SO 2 was in the range of 687 eV to 689 eV, which is particularly noticeable in Example 3. Furthermore, in Examples 1 to 3, the photoelectron spectrum of P was not obtained. That is, in Examples 1 to 3, it was found that by including LiFSI as a supporting salt, the additives and components of the electrolyte decompose during initial charging and discharging, and a coating containing N, F, S, etc. is formed on the negative electrode active material. And, when such a coating is formed, it is presumed that the interface is stabilized during the initial lithium absorption of the negative electrode active material, further decomposition of the electrolyte is suppressed, and high-temperature storage characteristics and charge-discharge cycle characteristics are improved.
また、表2に示すように、被膜中の原子数の割合が、窒素では0.5at%以上2at%以下の範囲、フッ素が2at%以上4at%以下の範囲、及び硫黄が1.5at%以上3.5at%以下の範囲にあるときに、高温保存特性や充放電サイクル特性の向上が得られることがわかった。また、負極活物質上に形成された、N、F及びSなどを含む化合物層は、その厚さが10nmであった。この厚さでは、表面の化合物層がLiの吸蔵放出の際の抵抗にはなりにくいものと推察された。 As shown in Table 2, it was found that when the atomic ratio in the coating is in the range of 0.5 at% to 2 at% for nitrogen, 2 at% to 4 at% for fluorine, and 1.5 at% to 3.5 at% for sulfur, the high-temperature storage characteristics and charge-discharge cycle characteristics are improved. The compound layer containing N, F, S, etc. formed on the negative electrode active material had a thickness of 10 nm. It was presumed that at this thickness, the surface compound layer would not provide resistance to the absorption and release of Li.
本開示は、上記の実施例に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is in no way limited to the above examples, and may be implemented in a variety of ways as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.
本開示は、電池産業の分野に利用可能である。 This disclosure is applicable to the battery industry.
20 蓄電デバイス、21 電池ケース、22 正極、23 負極、24 セパレータ、25 ガスケット、26 封口板、27 イオン伝導媒体。 20: power storage device, 21: battery case, 22: positive electrode, 23: negative electrode, 24: separator, 25: gasket, 26: sealing plate, 27: ion conductive medium.
Claims (7)
芳香族ジカルボン酸アニオンを含む有機骨格層と前記有機骨格層のカルボン酸に含まれる酸素にアルカリ金属元素が配位して骨格を形成するアルカリ金属元素層とを備える層状構造体を負極活物質として含み、表面を硬X線光電子分光で測定したときに、窒素の1s軌道の光電子スペクトルが396eV以上403eV以下の範囲、フッ素の1s軌道の光電子スペクトルが683eV以上687eV以下及び687eV以上690eV以下の範囲、及び硫黄の1s軌道の光電子スペクトルが2475eV以上2480eV以下の範囲に存在する負極と、
前記正極と前記負極との間に介在し、キャリアイオンを伝導するイオン伝導媒体と、を備え、
前記負極は、式(1)~(3)のうち1以上で表される構造を有する前記層状構造体を前記負極活物質として含む、蓄電デバイス。
a negative electrode comprising, as a negative electrode active material, a layered structure including an organic framework layer containing an aromatic dicarboxylate anion and an alkali metal element layer in which an alkali metal element is coordinated to oxygen contained in a carboxylic acid of the organic framework layer to form a framework, the photoelectron spectrum of a nitrogen 1s orbit being in the range of 396 eV to 403 eV, the photoelectron spectrum of a fluorine 1s orbit being in the range of 683 eV to 687 eV and 687 eV to 690 eV, and the photoelectron spectrum of a sulfur 1s orbit being in the range of 2475 eV to 2480 eV, when the surface is measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy;
an ion conductive medium interposed between the positive electrode and the negative electrode and conducting carrier ions;
The negative electrode of the power storage device comprises, as the negative electrode active material, the layered structure having a structure represented by one or more of formulas (1) to (3).
%以上2at%以下の範囲、フッ素が2at%以上4at%以下の範囲、及び硫黄が1.5at%以上3.5at%以下の範囲にある、請求項1に記載の蓄電デバイス。 The negative electrode has a surface with a ratio of the number of atoms of nitrogen measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy of 0.5 at
2. The power storage device according to claim 1, wherein the atomic percentage of fluorine is in the range of 2 at % to 4 at %, and the atomic percentage of sulfur is in the range of 1.5 at % to 3.5 at %.
項1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。 6. The power storage device according to claim 1, wherein the positive electrode contains activated carbon having a specific surface area of 1000 m 2 /g or more as a positive electrode active material.
芳香族ジカルボン酸アニオンを含む有機骨格層と前記有機骨格層のカルボン酸に含まれる酸素にアルカリ金属元素が配位して骨格を形成するアルカリ金属元素層とを備える層状構造体を電極活物質として含み、表面を硬X線光電子分光で測定したときに、窒素の1s軌道の光電子スペクトルが396eV以上403eV以下の範囲、フッ素の1s軌道の光電子スペクトルが683eV以上687eV以下及び687eV以上690eV以下の範囲、及び硫黄の1s軌道の光電子スペクトルが2475eV以上2480eV以下の範囲に存在し、
前記電極は、式(1)~(3)のうち1以上で表される構造を有する前記層状構造体を前記電極活物質として含む、電極。
the layered structure includes, as an electrode active material, an organic framework layer containing an aromatic dicarboxylate anion and an alkali metal element layer in which an alkali metal element is coordinated to oxygen contained in a carboxylic acid of the organic framework layer to form a framework, and when the surface is measured by hard X-ray photoelectron spectroscopy, the photoelectron spectrum of the nitrogen 1s orbit is in the range of 396 eV or more and 403 eV or less, the photoelectron spectrum of the fluorine 1s orbit is in the range of 683 eV or more and 687 eV or less and 687 eV or more and 690 eV or less, and the photoelectron spectrum of the sulfur 1s orbit is in the range of 2475 eV or more and 2480 eV or less,
The electrode comprises, as the electrode active material, the layered structure having a structure represented by one or more of formulas (1) to (3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019148089A JP7598705B2 (en) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | Electricity storage device and electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019148089A JP7598705B2 (en) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | Electricity storage device and electrode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021028957A JP2021028957A (en) | 2021-02-25 |
| JP7598705B2 true JP7598705B2 (en) | 2024-12-12 |
Family
ID=74666972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019148089A Active JP7598705B2 (en) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | Electricity storage device and electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7598705B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7634075B2 (en) * | 2021-02-26 | 2025-02-20 | セイコーインスツル株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| DE112022005496T5 (en) * | 2021-11-18 | 2024-09-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | SECONDARY BATTERY, BATTERY PACK, ELECTRONIC DEVICE, ELECTRIC TOOL, ELECTRIC AIRCRAFT AND ELECTRIC VEHICLE |
| DE112022004427T5 (en) * | 2021-11-18 | 2024-07-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Secondary battery, battery pack, electronic equipment, electric tool, electric aircraft and electric vehicle |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014080870A1 (en) | 2012-11-20 | 2014-05-30 | 日本電気株式会社 | Lithium ion secondary battery |
| JP2016162957A (en) | 2015-03-04 | 2016-09-05 | Jmエナジー株式会社 | Lithium ion capacitor |
| JP2017017299A (en) | 2015-04-23 | 2017-01-19 | 株式会社ジェイテクト | Lithium ion capacitor |
| JP2019021810A (en) | 2017-07-19 | 2019-02-07 | 株式会社豊田中央研究所 | Electrode active material, electrode for power storage device, power storage device, and method for producing electrode active material |
-
2019
- 2019-08-09 JP JP2019148089A patent/JP7598705B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014080870A1 (en) | 2012-11-20 | 2014-05-30 | 日本電気株式会社 | Lithium ion secondary battery |
| JP2016162957A (en) | 2015-03-04 | 2016-09-05 | Jmエナジー株式会社 | Lithium ion capacitor |
| JP2017017299A (en) | 2015-04-23 | 2017-01-19 | 株式会社ジェイテクト | Lithium ion capacitor |
| JP2019021810A (en) | 2017-07-19 | 2019-02-07 | 株式会社豊田中央研究所 | Electrode active material, electrode for power storage device, power storage device, and method for producing electrode active material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021028957A (en) | 2021-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6889582B2 (en) | Method for manufacturing electrode active material, electrode for power storage device, power storage device and electrode active material | |
| JP5348170B2 (en) | Negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery | |
| JP6361599B2 (en) | Power storage device | |
| JP2018026497A (en) | Storage device manufacturing method and storage device pre-doping method | |
| JP7598705B2 (en) | Electricity storage device and electrode | |
| JP7243377B2 (en) | Evaluation method, electrode for power storage device, and power storage device | |
| JP6958053B2 (en) | Method for manufacturing electrode active material, electrode for power storage device, power storage device and electrode active material | |
| JP7147719B2 (en) | lithium ion capacitor | |
| JP7152965B2 (en) | storage device | |
| JP2020047523A (en) | Electrode active material, power storage device, and method for producing electrode active material | |
| JP7463056B2 (en) | POWER STORAGE SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING POWER STORAGE DEVICE | |
| JP7147725B2 (en) | lithium ion capacitor | |
| JP7181709B2 (en) | storage device | |
| JP7472926B2 (en) | Electrode, power storage device, and method for manufacturing electrode | |
| JP6831180B2 (en) | Power storage device and its manufacturing method | |
| JP2020150213A (en) | Power storage device | |
| JP7472700B2 (en) | Electrode active material, power storage device, and method for producing electrode active material | |
| JP2020009846A (en) | Power storage system and power storage device control method | |
| JP7180499B2 (en) | Electrode composition, electricity storage device electrode, electricity storage device, and method for producing electrode composition | |
| JP7311973B2 (en) | storage device | |
| JP2020149941A (en) | Power storage device | |
| JP6990159B2 (en) | A method for manufacturing an electrode for a power storage device, a power storage device, and an electrode for a power storage device. | |
| JP7207077B2 (en) | Electrode composition, electricity storage device electrode, and electricity storage device | |
| JP7263860B2 (en) | Electrode for power storage device and power storage device | |
| JP2018098439A (en) | Power storage device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220324 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230314 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230822 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231025 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231102 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20240119 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240903 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241202 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7598705 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |






