TWI629819B - Non-aqueous lithium storage element - Google Patents
Non-aqueous lithium storage element Download PDFInfo
- Publication number
- TWI629819B TWI629819B TW106102082A TW106102082A TWI629819B TW I629819 B TWI629819 B TW I629819B TW 106102082 A TW106102082 A TW 106102082A TW 106102082 A TW106102082 A TW 106102082A TW I629819 B TWI629819 B TW I629819B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- active material
- negative electrode
- lithium
- positive electrode
- less
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 616
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 597
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 461
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 228
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 212
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 116
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 109
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 108
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 236
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 233
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 83
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 78
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 69
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 68
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 61
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 50
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 49
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 43
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 32
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 31
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 28
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 28
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 26
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 24
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 20
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 17
- 238000001530 Raman microscopy Methods 0.000 claims description 14
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 9
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 6
- 238000004438 BET method Methods 0.000 claims description 5
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000003606 tin compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 357
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 163
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 163
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 147
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 122
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 91
- -1 polycyclic hydrocarbon Chemical class 0.000 description 74
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 71
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 71
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 70
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 66
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 39
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 38
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 description 37
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 34
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 33
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 33
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 32
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 31
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 30
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 30
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 29
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 28
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 27
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 26
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 26
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 25
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 25
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 24
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 22
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 22
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 22
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 22
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 21
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 21
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 19
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 19
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 18
- HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N Trichloro(2H)methane Chemical compound [2H]C(Cl)(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N 0.000 description 18
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 18
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 17
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 17
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 17
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 17
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 17
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 17
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 16
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 16
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 16
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 16
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 15
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 15
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 15
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 15
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 14
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 13
- SDXUIOOHCIQXRP-UHFFFAOYSA-N 1,2,4,5-tetrafluorobenzene Chemical compound FC1=CC(F)=C(F)C=C1F SDXUIOOHCIQXRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 12
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 12
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 12
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 11
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 11
- 238000009782 nail-penetration test Methods 0.000 description 11
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 9
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 8
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 8
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 8
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 8
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 8
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 8
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 8
- 238000000550 scanning electron microscopy energy dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-BJUDXGSMSA-N carbon-11 Chemical class [11C] OKTJSMMVPCPJKN-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 7
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 7
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 7
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 7
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 7
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 6
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 6
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 6
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 6
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 6
- GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N n-[bis(dimethylamino)phosphinimyl]-n-methylmethanamine Chemical compound CN(C)P(=N)(N(C)C)N(C)C GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 6
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 5
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 5
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 5
- 235000012149 noodles Nutrition 0.000 description 5
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 4
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910001615 alkaline earth metal halide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000011300 coal pitch Substances 0.000 description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 4
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- RVZRBWKZFJCCIB-UHFFFAOYSA-N perfluorotributylamine Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)N(C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F RVZRBWKZFJCCIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L strontium carbonate Chemical compound [Sr+2].[O-]C([O-])=O LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 4
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 4
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 4
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-IGMARMGPSA-N Carbon-12 Chemical class [12C] OKTJSMMVPCPJKN-IGMARMGPSA-N 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 3
- 229910000023 beryllium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- HBNBMOGARBJBHS-UHFFFAOYSA-N dimethylarsane Chemical compound C[AsH]C HBNBMOGARBJBHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 3
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 3
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FALRKNHUBBKYCC-UHFFFAOYSA-N 2-(chloromethyl)pyridine-3-carbonitrile Chemical compound ClCC1=NC=CC=C1C#N FALRKNHUBBKYCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CNAKTXZWYQSHCU-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-sulfophenyl)methyl]benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1CC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O CNAKTXZWYQSHCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 2
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003332 Raman imaging Methods 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Substances O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 2
- JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N gamma-caprolactone Chemical compound CCC1CCC(=O)O1 JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 2
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Chemical compound [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011301 petroleum pitch Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- LVTJOONKWUXEFR-FZRMHRINSA-N protoneodioscin Natural products O(C[C@@H](CC[C@]1(O)[C@H](C)[C@@H]2[C@]3(C)[C@H]([C@H]4[C@@H]([C@]5(C)C(=CC4)C[C@@H](O[C@@H]4[C@H](O[C@H]6[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](C)O6)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]6[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](C)O6)[C@H](CO)O4)CC5)CC3)C[C@@H]2O1)C)[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 LVTJOONKWUXEFR-FZRMHRINSA-N 0.000 description 2
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000007613 slurry method Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229940014800 succinic anhydride Drugs 0.000 description 2
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 2
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005011 time of flight secondary ion mass spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000002042 time-of-flight secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYIRMSRYCSMGJA-UHFFFAOYSA-N 1,5,2,4-dioxadithiepane 2,2,4,4-tetraoxide Chemical compound O=S1(=O)CS(=O)(=O)OCCO1 RYIRMSRYCSMGJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 1-[6-[4-(5-chloro-6-methyl-1H-indazol-4-yl)-5-methyl-3-(1-methylindazol-5-yl)pyrazol-1-yl]-2-azaspiro[3.3]heptan-2-yl]prop-2-en-1-one Chemical compound ClC=1C(=C2C=NNC2=CC=1C)C=1C(=NN(C=1C)C1CC2(CN(C2)C(C=C)=O)C1)C=1C=C2C=NN(C2=CC=1)C AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVFZOVWCLRSYKC-UHFFFAOYSA-N 1-methylpyrrolidine Chemical compound CN1CCCC1 AVFZOVWCLRSYKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGRVJHAUYBGFFP-UHFFFAOYSA-N 2,2'-Methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol) Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C)=CC(CC=2C(=C(C=C(C)C=2)C(C)(C)C)O)=C1O KGRVJHAUYBGFFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNZZEQCBAGUFMT-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6-pentafluoro-6-phenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound FP1(F)=NP(F)(F)=NP(F)(OC=2C=CC=CC=2)=N1 XNZZEQCBAGUFMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQUHMJRQMWPKN-UHFFFAOYSA-N 2,3,4,6-tetramethylbenzenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC(C)=C(S(O)(=O)=O)C(C)=C1C CTQUHMJRQMWPKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNAMYOYQYRYFQY-UHFFFAOYSA-N 2-(4,4-difluoropiperidin-1-yl)-6-methoxy-n-(1-propan-2-ylpiperidin-4-yl)-7-(3-pyrrolidin-1-ylpropoxy)quinazolin-4-amine Chemical compound N1=C(N2CCC(F)(F)CC2)N=C2C=C(OCCCN3CCCC3)C(OC)=CC2=C1NC1CCN(C(C)C)CC1 RNAMYOYQYRYFQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBTAIOOTRCAMBD-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxy-2,4,4,6,6-pentafluoro-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound CCOP1(F)=NP(F)(F)=NP(F)(F)=N1 CBTAIOOTRCAMBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IFDLFCDWOFLKEB-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutylbenzene Chemical compound CCC(C)CC1=CC=CC=C1 IFDLFCDWOFLKEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AGKVESJDAWVUAI-UHFFFAOYSA-N 3-[[3-sulfo-2-(trifluoromethyl)phenyl]methyl]-2-(trifluoromethyl)benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC(CC=2C(=C(C=CC=2)S(O)(=O)=O)C(F)(F)F)=C1C(F)(F)F AGKVESJDAWVUAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AYKYXWQEBUNJCN-UHFFFAOYSA-N 3-methylfuran-2,5-dione Chemical compound CC1=CC(=O)OC1=O AYKYXWQEBUNJCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 3-methylideneoxolane-2,5-dione Chemical compound C=C1CC(=O)OC1=O OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWEYDBUEGDKEHC-UHFFFAOYSA-N 3-methyloxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound CC1CCOS1(=O)=O VWEYDBUEGDKEHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RAEHYISCRHEVNT-UHFFFAOYSA-N 5-methyloxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound CC1CCS(=O)(=O)O1 RAEHYISCRHEVNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- XILBBBKPGSBWAK-UHFFFAOYSA-N C(C)OP1(=NP(=NP(=N1)(F)F)(F)F)OCC Chemical compound C(C)OP1(=NP(=NP(=N1)(F)F)(F)F)OCC XILBBBKPGSBWAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920002160 Celluloid Polymers 0.000 description 1
- 229910011763 Li2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013454 LiC4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013131 LiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008293 Li—C Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AHVYPIQETPWLSZ-UHFFFAOYSA-N N-methyl-pyrrolidine Natural products CN1CC=CC1 AHVYPIQETPWLSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000681 Silicon-tin Inorganic materials 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- TWFMKJHWXGLVDF-UHFFFAOYSA-L [Li].[Mn](=O)(=O)(O)O Chemical compound [Li].[Mn](=O)(=O)(O)O TWFMKJHWXGLVDF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001422 barium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000009 barium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- PWOSZCQLSAMRQW-UHFFFAOYSA-N beryllium(2+) Chemical compound [Be+2] PWOSZCQLSAMRQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical class [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJDQFPXHSGXQBY-UHFFFAOYSA-L caesium carbonate Chemical compound [Cs+].[Cs+].[O-]C([O-])=O FJDQFPXHSGXQBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000024 caesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N caesium(1+) Chemical compound [Cs+] NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004147 desorption mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N dibutyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OCCCC QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YNQRWVCLAIUHHI-UHFFFAOYSA-L dilithium;oxalate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C(=O)C([O-])=O YNQRWVCLAIUHHI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000011978 dissolution method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000000426 electronic spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 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
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000011357 graphitized carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N lithium nitride Chemical compound [Li]N([Li])[Li] IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 239000002116 nanohorn Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N oxathiane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)CCCCO1 MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- WAIFNKJFSAECAT-UHFFFAOYSA-N pentane-1,5-disulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CCCCCS(O)(=O)=O WAIFNKJFSAECAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 238000004525 petroleum distillation Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011802 pulverized particle Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003297 rubidium Chemical class 0.000 description 1
- WPFGFHJALYCVMO-UHFFFAOYSA-L rubidium carbonate Chemical compound [Rb+].[Rb+].[O-]C([O-])=O WPFGFHJALYCVMO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000026 rubidium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001419 rubidium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000371 solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N strontium(2+) Chemical compound [Sr+2] PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/04—Hybrid capacitors
- H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
- H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/50—Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/66—Current collectors
- H01G11/70—Current collectors characterised by their structure
-
- 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
-
- 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
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
本發明之鋰蓄電元件包含含有活性物質以外之鋰化合物之正極、負極、分隔件、及含有鋰離子之非水系電解液,於無孔狀正極集電體之兩面塗佈有活性物質,於無孔狀負極集電體之兩面塗佈有能夠吸藏、釋放鋰離子之負極活性物質, 將正極活性物質層Cx
面之單位面積重量設為Cx1
,將另一正極活性物質層Cy
面之單位面積重量設為Cy1
, 將與Cy
面對向之負極活性物質層Ay
面之單位面積重量設為Ay1
,將另一負極活性物質層Ax
面之單位面積重量設為Ax1
, 將Cx
面之每單位面積之鋰化合物量設為Cx2
,將Cy
面之每單位面積之鋰化合物量設為Cy2
, 0.85≦Cx1
/Cy1
≦1.15、 0.85≦Ax1
/Ay1
≦1.15、 0.80≦(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)≦1.20、 0.1≦Cx2
(g/m2
)≦18、 0.1≦Cy2
(g/m2
)≦18、 0.60≦Cy2
/Cx2
≦1.70、 0.60≦Cx2
/Cy2
≦1.70。
Description
本發明係關於一種非水系鋰蓄電元件。
近年來,就以保護地球環境及節省資源為目標之有效利用能源之觀點而言,風力發電之電力平滑化系統或深夜電力儲存系統、基於太陽光發電技術之家庭用分散型蓄電系統、電動汽車用之蓄電系統等受到關注。 該等蓄電系統所使用之電池之第一要求事項為能量密度較高。作為能夠應對此種要求之高能量密度電池之有力候補,業界正積極地推進鋰離子電池之開發。 第二要求事項為輸出特性較高。例如對於高效率引擎與蓄電系統之組合(例如油電混合車)或燃料電池與蓄電系統之組合(例如燃料電池電動汽車),要求於加速時發揮高輸出放電特性之蓄電系統。 目前,作為高輸出蓄電裝置,開發有電雙層電容器、鎳氫電池等。 電雙層電容器中將活性碳用於電極者具有0.5~1 kW/L左右之輸出特性。該電雙層電容器不僅輸出特性較高,且耐久性(循環特性及高溫保存特性)亦較高,一直被認為係最適於要求上述高輸出之領域的裝置。但是,其能量密度僅為1~5 Wh/L左右。因此,需要進一步提高能量密度。 另一方面,目前油電混合車一般所採用之鎳氫電池具有與電雙層電容器同等之高輸出,且具有160 Wh/L左右之能量密度。然而,業界正積極地推進用以更進一步提高其能量密度及輸出特性並且提高耐久性(尤其是高溫下之穩定性)之研究。 又,對於鋰離子電池,亦正進行適於高輸出化之研究。例如,開發出於放電深度(即,放電量相對於蓄電元件之放電電容之比率(%))50%下獲得超過3 kW/L之高輸出的鋰離子電池。但是,其能量密度為100 Wh/L以下,成為強行抑制作為鋰離子電池之最大特徵之高能量密度的設計。又,其耐久性(循環特性及高溫保存特性)遜於電雙層電容器。因此,此種鋰離子電池為了具有實用上之耐久性,須於放電深度小於0~100%之範圍的範圍內使用。實際可使用之電容變得更小,因而業界正積極地推進用以更進一步提高耐久性之研究。 如上所述,業界強烈謀求兼具高能量密度、高輸出特性、及高耐久性之蓄電元件之實用化。但是,上述之現有之蓄電元件各有長短。因此,謀求滿足該等技術要求之新穎蓄電元件。作為其有力之候補,稱為鋰離子電容器之蓄電元件受到關注,業界正盛行其之開發。 鋰離子電容器係使用含有鋰鹽之非水系電解液的蓄電元件(以下,亦稱為「非水系鋰蓄電元件」)之一種,且係於正極中於約3 V以上之條件下藉由與電雙層電容器相同之利用陰離子之吸附及脫附所進行之非法拉第反應,於負極中藉由與鋰離子電池相同之利用鋰離子之吸藏及釋放所進行之法拉第反應,而進行充放電之蓄電元件。 若總結通常用於上述蓄電元件之電極材料與其特徵,則一般而言於將活性碳等材料用於電極,藉由活性碳表面之離子之吸附及脫離(非法拉第反應)而進行充放電之情形時,雖然獲得高輸出及高耐久性,但能量密度會變低(例如設為1倍)。另一方面,於將氧化物或碳材料用於電極,藉由法拉第反應進行充放電之情形時,雖然能量密度會變高(例如設為使用活性碳之非法拉第反應之10倍),但於耐久性及輸出特性方面存在課題。 作為該等電極材料之組合,電雙層電容器係以將活性碳(能量密度1倍)用於正極及負極,正負極均藉由非法拉第反應進行充放電為特徵,因此具有雖然具有高輸出及高耐久性但能量密度較低(正極1倍×負極1倍=1)之特徵。 鋰離子二次電池係以將鋰過渡金屬氧化物(能量密度10倍)用於正極,且將碳材料(能量密度10倍)用於負極,正負極均藉由法拉第反應進行充放電為特徵,因此雖然具有高能量密度(正極10倍×負極10倍=100),但於輸出特性及耐久性方面存在課題。進而,為了滿足油電混合車等所要求之高耐久性,必須限制放電深度,對於鋰離子二次電池而言,僅能使用其能量之10~50%。 鋰離子電容器係以將活性碳(能量密度1倍)用於正極,且將碳材料(能量密度10倍)用於負極,於正極藉由非法拉第反應且於負極藉由法拉第反應進行充放電為特徵,因此為兼具電雙層電容器及鋰離子二次電池之特徵的非對稱電容器。而且,鋰離子電容器具有如下特徵:為高輸出且高耐久性,並且具有高能量密度(正極1倍×負極10倍=10),無需如鋰離子二次電池般限制放電深度。 對上述所說明之蓄電元件(尤其鋰離子二次電池)之正極進行有各種研究。 專利文獻1中提出有使用正極中含有碳酸鋰之正極、且具有對應於電池內壓之上升而作動之電流斷路機構的鋰離子二次電池。專利文獻2中提出有於正極使用鋰錳酸等鋰複合氧化物、並藉由使正極含有碳酸鋰而抑制錳溶出之鋰離子二次電池。專利文獻3中提出有於正極將作為可氧化物之各種鋰化合物進行氧化而使已劣化之蓄電元件之電容恢復的方法。然而,專利文獻1~3記載之正極關於在鋰離子電容器等非對稱電容器中之應用尚有改良餘地,尤其關於抑制非水系鋰蓄電元件於高負載充放電循環下正極中之鋰化合物之分解、以及抑制氣體產生及電阻上升,完全未作研究。又,專利文獻1~3記載之電極關於在包含具有複雜層構成之電極積層體或電極捲繞體之非水系蓄電元件中之應用尚有改良餘地,尤其關於抑制非水系鋰蓄電元件於內部短路時之熱失控、高負載充放電循環中之電阻上升、及高溫高電壓環境下之氣體產生各情況,完全未作研究。專利文獻4中提出有正背面之電極層之厚度之偏差較小之鋰離子電容器。然而,專利文獻4記載之電極完全未考慮有關內部短路時之熱失控之抑制。 另一方面,專利文獻5中提出有使用活性碳作為正極活性物質、使用如下碳質材料作為負極活性物質之蓄電元件,上述碳質材料係預先藉由化學方法或電氣化學方法使能夠吸藏及釋放處於離子化狀態之鋰之碳材料吸藏鋰而得。專利文獻5中,作為碳材料,例示有天然石墨、人造石墨、石墨化中間相碳微球、石墨化中間相碳纖維、石墨晶鬚、石墨化碳纖維,糠醇樹脂或酚醛清漆樹脂之熱分解物,瀝青、焦炭等多環烴縮合高分子化合物之熱分解物等。 專利文獻6~10中分別提出有使用活性碳作為正極活性物質,使用於活性碳之表面覆著有碳質材料之複合多孔性材料作為負極活性物質,且負極活性物質中預先摻雜有特定量鋰的電極及蓄電元件。使用該等負極活性物質之鋰離子電容器其內部電阻低於使用石墨等其他材料作為負極活性物質之鋰離子電容器,因此獲得較高之輸入輸出特性。 作為鋰離子電容器之用途,例如可列舉鐵道、建築機械、汽車用之蓄電元件等。該等用途不僅要求維持較高輸入輸出特性或高負載充放電循環特性,且要求進一步提高能量密度。 提高能量密度之一方法如下:一面維持恆定能量一面使負極活性物質層薄膜化而縮小單元體積。隨著負極活性物質層之薄膜化,每單位面積之負極中之負極活性物質之質量減少,因此使鋰離子電容器充放電時之每單位質量之負極活性物質之利用電容變大。即,於使負極活性物質層薄膜化時較佳為使用可逆電容較大之負極材料。作為此種負極材料,可列舉:可與鋰形成合金之矽、矽氧化物、錫等合金系負極材料。 非專利文獻1中揭示有使用活性碳作為正極活性物質、使用矽作為負極活性物質之鋰離子電容器。然而,根據本發明者等人之研究,可知若使用此種鋰離子電容器,以極大電流連續多次實施充放電循環(以下亦稱為「高負載充放電循環」),則電容明顯降低,負極活性物質層之膜厚越小則該傾向越明顯。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開平4-328278號公報 [專利文獻2]日本專利特開2001-167767號公報 [專利文獻3]日本專利特開2012-174437號公報 [專利文獻4]國際公開第2012/63545號 [專利文獻5]日本專利特開平8-107048號公報 [專利文獻6]日本專利特開2001-229926號公報 [專利文獻7]國際公開第2002/041420號 [專利文獻8]日本專利特開2003-346801號公報 [專利文獻9]日本專利特開2003-346802號公報 [專利文獻10]日本專利特開2010-267875號公報 [非專利文獻] [非專利文獻1]高橋耕路朗等人,「利用預摻有Li之Si負極之大電容混合電容器之創製」,東京農工大,電中研,第55次電池討論會,2014年11月19日~21日,P198
[發明所欲解決之問題] 鑒於以上現狀,本發明所欲解決之課題在於發現一種非水系鋰蓄電元件,其抑制內部短路時之熱失控,抑制高負載充放電循環中之電阻上升,且抑制因高溫環境下鋰化合物之分解所致之氣體產生,具有較高能量密度且表現出較高之高負載充放電循環特性。本發明係基於上述知識見解而成者。 [解決問題之技術手段] 上述課題可藉由以下之技術手段得到解決。 即,本發明如下所述: [1] 一種非水系鋰蓄電元件,其係包含 含有活性物質以外之鋰化合物之至少1個正極、 至少1個負極、 分隔件、及 含有鋰離子之非水系電解液者,並且 於上述正極之無孔狀之正極集電體之兩面塗佈有上述活性物質, 於上述負極之無孔狀之負極集電體之兩面塗佈有能夠吸藏及釋放鋰離子之負極活性物質, 於將上述正極之一面(Cx
面)之正極活性物質層之單位面積重量設為Cx1
(g/m2
),將另一面(Cy
面)之正極活性物質層之單位面積重量設為Cy1
(g/m2
)時,Cx1
/Cy1
為0.85以上且1.15以下, 於將與上述Cy
面對向之上述負極之一面(Ay
面)之負極活性物質層之單位面積重量設為Ay1
(g/m2
),將另一面(Ax
面)之負極活性物質層之單位面積重量設為Ax1
(g/m2
)時,Ax1
/Ay1
為0.85以上且1.15以下,且(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)為0.80以上且1.20以下,且 於將上述Cx
面之每單位面積之上述鋰化合物之量設為Cx2
(g/m2
),將上述Cy
面之每單位面積之上述鋰化合物之量設為Cy2
(g/m2
)時,Cx2
及Cy2
分別為0.1以上且18以下,且Cy2
/Cx2
及Cx2
/Cy2
分別為0.60以上且1.70以下。 [2] 如[1]記載之非水系鋰蓄電元件,其中(Cx1
+Cx2
+Ay1
)/(Cy1
+Cy2
+Ax1
)為0.70以上且1.30以下。 [3] 如[1]或[2]記載之非水系鋰蓄電元件,其中(Cx1
+Cx2
+Ay1
)/(Cy1
+Cy2
+Ax1
)為0.80以上且1.20以下。 [4] 如[1]至[3]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述正極含有相對於上述正極物質層之單位質量而為1.60×10-4
mol/g~300×10-4
mol/g之選自由下述式(1)~(3)所表示之化合物所組成之群中之至少1種, LiX1
-OR1
O-X2
Li 式(1) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)}、 LiX1
-OR1
O-X2
R2
式(2) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2
為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)}、及 R2
X1
-OR1
O-X2
R3
式(3) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2
及R3
分別獨立為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)}。 [5] 如[4]記載之非水系鋰蓄電元件,其中於將上述Cy
面之每單位質量之上述式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Cy3
(mol/g)時,Cy3
為1.60×10-4
以上且300×10-4
以下。 [6] 如[5]記載之非水系鋰蓄電元件,其中於將上述Ay
面所含有之上述式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Ay3
(mol/g)時,Cy3
/Ay3
為0.2以上且20以下。 [7] 如[1]至[6]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰化合物為選自由碳酸鋰、氧化鋰及氫氧化鋰所組成之群中之至少1種。 [8] 如[1]至[6]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰化合物為碳酸鋰,且 於上述Cx
面及Cy
面之藉由顯微拉曼光譜測定所獲得之成像圖像中,於將上述Cx
面及Cy
面之碳酸根離子分佈分析之面積比率分別設為Sx
%及Sy
%時,Sx
及Sy
分別為1以上且40以下,且Sx
/Sy
為0.5以上且1.5以下。 [9] 如[1]至[8]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述非水系鋰蓄電元件包含將上述正極與上述負極介隔上述分隔件進行積層或捲繞而成之電極積層體或電極捲繞體, 上述電極積層體或電極捲繞體包含上述負極作為至少1個最外層,且作為上述最外層之上述負極具有不與上述正極對向之負極活性物質層Aw
面,且 於將上述Aw
面所含之每單位面積之鋰離子量設為Aw1
(mol/m2
),將上述Aw
面之背面之負極活性物質層設為Az
面,且將上述Az
面所含之每單位面積之鋰離子量設為Az1
(mol/m2
)時,Aw1
/Az1
為0.01以上且0.45以下。 [10] 如[9]記載之非水系鋰蓄電元件,其中於將與上述Az
面對向之正極活性物質層設為Cz
面時,上述Cz
面所含之每單位面積之上述活性物質量Cz1
(g/m2
)為10以上且50以下,上述Cz
面所含之每單位面積之上述鋰化合物量Cz2
(g/m2
)為0.1以上且18.0以下,且Cz2
/Cz1
為0.03以上且0.5以下。 [11] 如[9]或[10]記載之非水系鋰蓄電元件,其中上述Aw
面所含之每單位面積之負極活性物質量Aw2
(g/m2
)與上述Az
面所含之每單位面積之負極活性物質量Az2
(g/m2
)之比Aw2
/Az2
為0.85以上且1.15以下。 [12] 如[10]記載之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰化合物為碳酸鋰,且 於上述Cz
面之藉由顯微拉曼光譜測定所獲得之成像圖像中,於將碳酸根離子分佈分析之面積比率設為Sz
%時,Sz
為1以上且40以下。 [13] 如[10]記載之非水系鋰蓄電元件,其中上述Cz
面包含選自由下述式(1)~(3)所表示之化合物所組成之群中之至少1種, LiX1
-OR1
O-X2
Li 式(1) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)}、 LiX1
-OR1
O-X2
R2
式(2) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2
為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)}、及 R2
X1
-OR1
O-X2
R3
式(3) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2
及R3
分別獨立為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)}, 且 於將上述Cz
面之每單位質量之上述式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Cz3
(mol/g)時,Cz3
為1.60×10-4
以上且300×10-4
以下。 [14] 如[13]記載之非水系鋰蓄電元件,其中於將上述負極活性物質層Az
面之每單位質量之上述式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Az3
(mol/g)時,Cz3
/Az3
為0.2以上且20以下。 [15] 如[1]至[14]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰離子對上述負極活性物質之摻雜量相對於該負極活性物質之單位質量而為530 mAh/g以上且2,500 mAh/g以下。 [16] 如[15]記載之非水系鋰蓄電元件,其中上述負極活性物質之BET比表面積為100 m2
/g以上且1,500 m2
/g以下。 [17] 如[1]至[14]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰離子對上述負極活性物質之摻雜量相對於該負極活性物質之單位質量而為50 mAh/g以上且700 mAh/g以下。 [18] 如[17]記載之非水系鋰蓄電元件,其中上述負極活性物質之BET比表面積為1 m2
/g以上且50 m2
/g以下。 [19] 如[1]至[14]、[17]及[18]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述負極活性物質之平均粒徑為1 μm以上且10 μm以下。 [20] 如[1]至[19]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述正極活性物質層中之正極活性物質包含活性碳,且 上述負極活性物質包含與鋰形成合金之合金系負極材料。 [21] 如[20]記載之非水系鋰蓄電元件,其中上述合金系負極材料為選自由矽、矽化合物、錫、錫化合物、及該等與碳或碳質材料之複合材料所組成之群中之至少1種。 [22] 如[20]或[21]記載之非水系鋰蓄電元件,其中上述正極中之上述鋰化合物之含有比率以上述正極活性物質層之總質量作為基準而為1質量%以上且50質量%以下。 [23] 如[20]至[22]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰化合物之平均粒徑為0.1 μm以上且10 μm以下。 [24] 如[20]至[23]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述負極活性物質層之厚度於每一單面為1 μm以上且30 μm以下。 [25] 如[20]至[24]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中於將上述非水系鋰蓄電元件之電量設為Wh(Wh),將上述蓄電元件之體積設為Vi(L)時,Wh/Vi為15以上且50以下, 於使上述非水系鋰蓄電元件於環境溫度25℃、單元電壓2.2 V至3.8 V之條件下以300 C之速率進行60,000次充放電循環,將上述充放電循環後之內部電阻設為Rb(Ω),將上述充放電循環前之內部電阻設為Ra(Ω)時,Rb/Ra為0.9以上且2.0以下。 [26] 如[20]至[25]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述活性碳於將藉由BJH法所算出之源自直徑為20 Å以上且500 Å以下之細孔之中孔量設為V1
(cc/g),將藉由MP法所算出之源自直徑未達20 Å之細孔之微孔量設為V2
(cc/g)時,滿足0.3<V1
≦0.8及0.5≦V2
≦1.0,且藉由BET法所測得之比表面積顯示1,500 m2
/g以上且3,000 m2
/g以下。 [27] 如[20]至[25]中任一項之非水系鋰蓄電元件,其中上述活性碳於將藉由BJH法所算出之源自直徑為20 Å以上且500 Å以下之細孔之中孔量設為V1
(cc/g),將藉由MP法所算出之源自直徑未達20 Å之細孔之微孔量設為V2
(cc/g)時,滿足0.8<V1
≦2.5及0.8<V2
≦3.0,且藉由BET法所測得之比表面積顯示2,300 m2
/g以上且4,000 m2
/g以下。 [28] 一種蓄電模組,其包含如[1]至[27]中任一項之非水系鋰蓄電元件。 [29] 一種電力再生系統,其包含如[1]至[27]中任一項之非水系鋰蓄電元件。 [30] 一種電力負載平準化系統,其包含如[1]至[27]中任一項之非水系鋰蓄電元件。 [31] 一種不斷電電源系統,其包含如[1]至[27]中任一項之非水系鋰蓄電元件。 [32] 一種非接觸供電系統,其包含如[1]至[27]中任一項之非水系鋰蓄電元件。 [33] 一種能量採集系統,其包含如[1]至[27]中任一項之非水系鋰蓄電元件。 [34] 一種蓄電系統,其包含如[1]至[27]中任一項之非水系鋰蓄電元件。 [發明之效果] 根據本發明,提供一種非水系鋰蓄電元件,其抑制內部短路時之熱失控,因高溫環境下鋰化合物之分解所致之氣體產生較少,抑制高負載充放電循環中之電阻上升,且表現出較高能量密度與高負載充放電循環特性。
以下詳細說明本發明之實施形態(以下稱為「本實施形態」),但本發明並不限定於本實施形態。本實施形態之各數值範圍中之上限值及下限值可任意組合而構成任意之數值範圍。 非水系鋰蓄電元件一般而言以正極、負極、分隔件及電解液作為主要構成要素。作為電解液,使用含鋰離子之有機溶劑(以下亦稱為「非水系電解液」)。 圖1表示本發明之第一實施形態之非水系鋰蓄電元件中之正極活性物質層之面與負極活性物質層之面的對向狀態。於本發明之第一實施形態之非水系鋰蓄電元件之外裝體(9)中收納有將正極與負極介隔分隔件(7)積層而成之電極積層體(8)。 電極積層體(8)中,至少1個正極包含無孔狀之正極集電體(3),且於無孔狀之正極集電體(3)之兩面塗佈活性物質,藉此分別配置具有正極活性物質層Cx
面(1)之正極活性物質層、及具有正極活性物質層Cy
面(2)之正極活性物質層。 電極積層體(8)中,至少1個負極包含無孔狀之負極集電體(6),且於無孔狀之負極集電體(6)之兩面塗佈能夠吸藏及釋放鋰離子之負極活性物質,藉此分別配置具有負極活性物質層Ax
面(4)之負極活性物質層、及具有負極活性物質層Ay
面(5)之負極活性物質層。 如圖1所示,正極活性物質層Cx
面(1)與負極活性物質層Ax
面(4)介隔分隔件(7)而對向,且/或正極活性物質層Cy
面(2)與負極活性物質層Ay
面(5)介隔分隔件(7)而對向。 圖1中未作圖示,但亦可將與下述正極前驅體對應之鋰摻雜步驟後之正極配置於電極積層體之最外側。 圖2係本發明之第二實施形態之非水系鋰蓄電元件之厚度方向之剖面模式圖。於本發明之第二實施形態之非水系鋰蓄電元件之外裝體(9)中收納有將正極與負極介隔分隔件(7)積層或捲繞而成之電極積層體(8)或電極捲繞體(未作圖示)。 電極積層體(8)或電極捲繞體(未作圖示)係以1個負極與1個正極之一面對向、且另一負極與同一正極之另一面對向的方式構成。 至少1個負極包含無孔狀之負極集電體(6),且於無孔狀之負極集電體(6)之兩面塗佈有能夠吸藏及釋放鋰離子之負極活性物質。電極積層體(8)之至少1個最外層為負極,且作為最外層之負極具有不與正極對向之負極活性物質層Aw
面(10)。於電極捲繞體(未作圖示)之情形時,負極活性物質層Aw
面(10)為捲繞體之露出面,且為不與正極對向之面。又,負極之與Aw
面為相反側之面(所謂負極之背面)為負極活性物質層Az
面(11)。 至少1個正極包含無孔狀之正極集電體(3),且於無孔狀之正極集電體(3)之兩面塗佈有活性物質。正極之正極活性物質層Cz
面(12)與負極活性物質層Az
面(11)視需要介隔分隔件(7)而對向。 <正極> 本實施形態之正極具有正極集電體、與設置於其單面或兩面上之含有正極活性物質之正極活性物質層。正極之至少一個具有無孔狀之正極集電體、與設置於其兩面上之含有正極活性物質之正極活性物質層。 於本案說明書中,所謂「無孔狀之正極集電體」意指至少於塗敷有正極活性物質層之區域,不具有鋰離子通過正極集電體而使鋰離子於正極之表背面均勻化之程度之孔的正極集電體。因此,於發揮本案發明之效果之範圍內,並不排除具有極小孔徑或極微量之孔的正極集電體、及於未塗敷有正極活性物質層之區域具有孔之正極集電體。又,本實施形態中,正極集電體中之至少塗敷有正極活性物質層之區域為無孔狀,正極集電體中之未塗敷正極活性物質之剩餘部分可有孔亦可無孔。 本實施形態之正極較佳為組裝蓄電元件前之正極前驅體含有活性物質以外之鋰化合物。如下所述,於本實施形態中,較佳為於組裝蓄電元件之步驟中,對負極預摻雜鋰離子。作為本實施形態中之預摻雜方法,較佳為於使用含有鋰化合物之正極前驅體、負極、分隔件、及非水系電解液而組裝蓄電元件之後,對正極前驅體與負極之間施加電壓。鋰化合物可以任意態樣包含於正極前驅體及正極中。例如鋰化合物可存在於正極集電體與正極活性物質層之間,亦可存在於正極活性物質層之表面上。上述鋰化合物較佳為含有於形成於正極前驅體之正極集電體上的正極活性物質層內。 於本案說明書中,將鋰摻雜步驟前之正極定義為「正極前驅體」,將鋰摻雜步驟後之正極定義為「正極」。 [正極活性物質層] 正極活性物質層含有正極活性物質,此外亦可視需要含有導電性填料、黏結劑及分散穩定劑等任意成分。 正極活性物質較佳為含有碳材料。 正極前驅體之正極活性物質層較佳為含有鋰化合物。 [正極活性物質] 正極活性物質係於蓄電元件之充放電時參與法拉第反應或非法拉第反應之物質,較佳為包含碳材料。作為碳材料,可較佳地列舉:奈米碳管、導電性高分子、及多孔性之碳材料,進而較佳為活性碳。正極活性物質可混合含有2種以上之材料,亦可含有碳材料以外之材料,例如鋰與過渡金屬之複合氧化物等。 碳材料相對於正極活性物質之合計質量的含有率較佳為50質量%以上,更佳為70質量%以上。雖然碳材料之含有率可為100質量%,但就良好地獲得因與其他材料併用而產生之效果之觀點而言,例如較佳為90質量%以下,亦可為80質量%以下。 於使用活性碳作為正極活性物質之情形時,活性碳之種類及其原料並無特別限制。但是,為了同時實現較高之輸入輸出特性、與較高之能量密度,較佳為將活性碳之細孔控制為最佳。具體而言,於將藉由BJH法所算出之源自直徑20 Å以上且500 Å以下(即為200 nm以上且5000 nm以下)之細孔的中孔量設為V1
(cc/g),且將藉由MP法所算出之源自直徑未達20 Å之細孔的微孔量設為V2
(cc/g)時, 較佳為(1)為了獲得較高之輸入輸出特性而滿足0.3<V1
≦0.8、及0.5≦V2
≦1.0,且藉由BET法所測得之比表面積為1,500 m2
/g以上且3,000 m2
/g以下之活性碳(以下亦稱為「活性碳1」),又, 較佳為(2)為了獲得較高之能量密度而滿足0.8<V1
≦2.5、及0.8<V2
≦3.0,且藉由BET法所測得之比表面積為2,300 m2
/g以上且4,000 m2
/g以下之活性碳(以下亦稱為「活性碳2」)。 以下,對於(1)活性碳1及(2)活性碳2進行說明。 (活性碳1) 活性碳1之中孔量V1
就增大將正極材料組入至蓄電元件時之輸入輸出特性之方面而言,較佳為大於0.3 cc/g之值。另一方面,就抑制正極之鬆密度之降低之方面而言,活性碳1之V1
較佳為0.8 cc/g以下。活性碳1之V1
更佳為0.35 cc/g以上且0.7 cc/g以下,進而較佳為0.4 cc/g以上且0.6 cc/g以下。 為了增大活性碳之比表面積而使電容增加,活性碳1之微孔量V2
較佳為0.5 cc/g以上。另一方面,就抑制活性碳之體積,使作為電極之密度增加,而使每單位體積之電容增加之方面而言,活性碳1之V2
較佳為1.0 cc/g以下。活性碳1之V2
更佳為0.6 cc/g以上且1.0 cc/g以下,進而較佳為0.8 cc/g以上且1.0 cc/g以下。 活性碳1之中孔量V1
相對於微孔量V2
之比(V1
/V2
)較佳為0.3≦V1
/V2
≦0.9之範圍。即,就以能夠維持高電容並且抑制輸出特性降低之程度增大中孔量相對於微孔量之比例之方面而言,活性碳1之V1
/V2
較佳為0.3以上。另一方面,就以能夠維持高輸出特性並且抑制電容降低之程度增大微孔量相對於中孔量之比例之方面而言,活性碳1之V1
/V2
較佳為0.9以下。活性碳1之V1
/V2
之範圍更佳為0.4≦V1
/V2
≦0.7,進而較佳為0.55≦V1
/V2
≦0.7。 就增大所獲得之蓄電元件之輸出之方面而言,活性碳1之平均細孔徑較佳為17 Å以上,更佳為18 Å以上,進而較佳為20 Å以上。又,就增大電容之方面而言,活性碳1之平均細孔徑較佳為25 Å以下。 活性碳1之BET比表面積較佳為1,500 m2
/g以上且3,000 m2
/g以下,更佳為1,500 m2
/g以上且2,500 m2
/g以下。於活性碳1之BET比表面積為1,500 m2
/g以上之情形時,容易獲得良好之能量密度,另一方面,於活性碳1之BET比表面積為3,000 m2
/g以下之情形時,無需為了保持電極之強度而大量地加入黏合劑,因此相對於電極體積之性能變高。 具有如上所述之特徵的活性碳1例如可使用以下所說明之原料及處理方法而獲得。 於本實施形態中,用作活性碳1之原料的碳源並無特別限定。作為活性碳1之碳源,例如可列舉:木材、木粉、椰子殼、製造紙漿時之副產物、甘蔗渣、赤糖蜜等植物系原料;泥炭、褐煤、褐炭、瀝青煤、無煙煤、石油蒸餾殘渣成分、石油瀝青、焦炭、煤焦油等化石系原料;酚樹脂、氯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、間苯二酚樹脂、賽璐珞、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂等各種合成樹脂;聚丁烯、聚丁二烯、聚氯戊二烯等合成橡膠;其他之合成木材、合成紙漿等、及該等之碳化物。該等原料中,就量產應對及成本之觀點而言,較佳為椰子殼、木粉等植物系原料、及此等之碳化物,尤佳為椰子殼碳化物。 作為用以由該等原料製作上述活性碳1的碳化及活化之方式,例如可採用:固定床方式、移動床方式、流動床方式、漿料方式、旋轉窯方式等已知方式。 作為藉由上述碳化方法而獲得之碳化物之活化方法,較佳為採用使用水蒸汽、二氧化碳、氧氣等活化氣體進行煅燒之氣體活化法。更佳為使用水蒸汽或二氧化碳作為活化氣體之方法。 於該活化方法中,較佳為一邊以0.5~3.0 kg/h、較佳為0.7~2.0 kg/h之比例供給活化氣體,一邊以3~12小時、較佳為5~11小時、進而較佳為6~10小時將碳化物升溫至800~1,000℃而進行活化。 進而,亦可於碳化物之活化處理之前,預先將碳化物進行1次活化。於該1次活化中,通常較佳為使用水蒸汽、二氧化碳、氧氣等活化氣體,將碳材料於未達900℃之溫度下進行煅燒而進行氣體活化。 藉由將碳化方法中之煅燒溫度及煅燒時間、與活化方法中之活化氣體供給量、升溫速度及最高活化溫度適當加以組合,可製造出本實施形態中較佳之具有上述特徵之活性碳1。 活性碳1之平均粒徑較佳為2~20 μm。 若活性碳1之平均粒徑為2 μm以上,則由於活性物質層之密度較高,故而有相對於電極體積之電容變高之傾向。若活性碳1之平均粒徑較小則存在耐久性較低之情況,但若平均粒徑為2 μm以上,則耐久性不易變低。若活性碳1之平均粒徑為20 μm以下,則有變得容易適於高速充放電之傾向。活性碳1之平均粒徑更佳為2~15 μm,進而較佳為3~10 μm。 (活性碳2) 就增大將正極材料組入至蓄電元件時之輸出特性之觀點而言,活性碳2之中孔量V1
較佳為大於0.8 cc/g之值。另一方面,就抑制蓄電元件之電容之降低之觀點而言,較佳為2.5 cc/g以下。活性碳2之V1
更佳為1.00 cc/g以上且2.0 cc/g以下,進而較佳為1.2 cc/g以上且1.8 cc/g以下。 為了增大活性碳之比表面積而使電容增加,活性碳2之微孔量V2
較佳為大於0.8 cc/g之值。另一方面,就使活性碳之作為電極之密度增加,而使每單位體積之電容增加之觀點而言,活性碳2之V2
較佳為3.0 cc/g以下。活性碳2之V2
更佳為大於1.0 cc/g且為2.5 cc/g以下,進而較佳為1.5 cc/g以上且2.5 cc/g以下。 具有上述之中孔量及微孔量的活性碳2係BET比表面積高於先前作為電雙層電容器或鋰離子電容器用而使用之活性碳者。作為活性碳2之BET比表面積之具體值,較佳為2,300 m2
/g以上且4,000 m2
/g以下,更佳為3,000 m2
/g以上且4,000m2
/g以下,進而較佳為3,200 m2
/g以上且3,800 m2
/g以下。於活性碳2之BET比表面積為2,300 m2
/g以上之情形時,容易獲得良好之能量密度,於活性碳2之BET比表面積為4,000 m2
/g以下之情形時,無需為了保持電極之強度而大量地加入黏合劑,因此相對於電極體積之性能變高。 具有如上所述之特徵的活性碳2可使用例如以下所說明之原料及處理方法而獲得。 作為用作活性碳2之原料的碳質材料,只要為通常用作活性碳原料之碳源,則無特別限定,例如可列舉:木材、木粉、椰子殼等植物系原料;石油瀝青、焦炭等化石系原料;酚樹脂、呋喃樹脂、氯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、間苯二酚樹脂等各種合成樹脂等。該等原料中,酚樹脂、及呋喃樹脂適合製作高比表面積之活性碳,故而尤佳。 作為將該等原料進行碳化之方式、或者活化處理時之加熱方法,例如可列舉:固定床方式、移動床方式、流動床方式、漿料方式、旋轉窯方式等公知方式。加熱時之環境係使用氮氣、二氧化碳、氦氣、氬氣等惰性氣體、或以該等惰性氣體作為主成分而與其他氣體混合而成之氣體。通常為於碳化溫度400~700℃左右、碳化時間0.5~10小時左右之條件下煅燒之方法。 作為碳化處理後之碳化物之活化方法,可列舉:使用水蒸汽、二氧化碳、氧氣等活化氣體進行煅燒之氣體活化法、及於與鹼金屬化合物混合後進行加熱處理之鹼金屬活化法。對於製作高比表面積之活性碳而言,較佳為鹼金屬活化法。 於該活化方法中,較佳為以碳化物與KOH、NaOH等鹼金屬氫氧化物之質量比成為1:1以上(鹼金屬氫氧化物之量為與碳化物相同之量或高於其之量)之方式進行混合後,於惰性氣體環境下於600~900℃之範圍內加熱0.5~5小時,其後利用酸及水將鹼金屬化合物洗淨除去,進而進行乾燥。 為了增多微孔量且不增多中孔量,於活化時使碳化物之量更多而與KOH進行混合即可。為了增多微孔量及中孔量之兩者,使KOH之量更多即可。又,為了主要增多中孔量,較佳為於進行鹼活化處理後進行水蒸汽活化。 活性碳2之平均粒徑較佳為2 μm以上且20 μm以下,更佳為3 μm以上且10 μm以下。 (活性碳之使用態樣) 活性碳1及2可分別為單獨1種活性碳,亦可為整體顯示出上述各特性值之2種以上之活性碳之混合物。 活性碳1及2可選擇該等中之任一者而使用,亦可將兩者混合而使用。 正極活性物質亦可含有活性碳1及2以外之材料、例如不具有上述特定之V1
及/或者V2
之活性碳,或亦可含有活性碳以外之材料、例如鋰與過渡金屬之複合氧化物等。於例示之態樣中,活性碳1之含量、活性碳2之含量、或活性碳1及2之合計含量較佳為分別高於全部正極活性物質之50質量%,更佳為70質量%以上,進而較佳為90質量%以上,進而更佳為100質量%。 正極活性物質層中之正極活性物質之含有比率以正極前驅體中之正極活性物質層之總質量作為基準,較佳為35質量%以上且95質量%以下。作為正極活性物質之含有比率之下限,更佳為45質量%以上,進而較佳為55質量%以上。另一方面,作為正極活性物質之含有比率之上限,更佳為90質量%以下,進而較佳為85質量%以下。藉由將正極活性物質之含有比率設為該範圍,發揮出適宜之充放電特性。 (鋰化合物) 本說明書中,鋰化合物意指含有鋰之物質,但不包括於蓄電元件之充放電時於電極中參與法拉第反應或非法拉第反應之活性物質。 作為本實施形態之鋰化合物,可適宜地使用選自碳酸鋰、氧化鋰、氫氧化鋰、氟化鋰、氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰、氮化鋰、草酸鋰、及乙酸鋰中之1種以上。其中,更適宜為碳酸鋰、氧化鋰、及氫氧化鋰,就能夠於空氣中使用且吸濕性較低之觀點而言,進而適宜為使用碳酸鋰。此種鋰化合物由於藉由施加電壓會分解,而作為向負極之鋰摻雜之摻雜劑源發揮機能,並且於正極活性物質層中形成空孔,故而可形成電解液之保持性優異且離子傳導性優異之正極。除了上述鋰化合物以外,亦可使用1種以上之選自碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銣、及碳酸銫中之鹼金屬碳酸鹽。作為非水系電解液,於使用預先溶解有下述之LiPF6
等鋰鹽之電解液之情形時,亦可單獨使用上述鹼金屬碳酸鹽。正極前驅體中所含之鋰化合物可含有1種鋰化合物,亦可含有2種以上之鋰化合物,亦可將鋰化合物與其他鹼金屬碳酸鹽混合而使用。 又,作為本實施形態之正極前驅體,只要含有至少1種鋰化合物即可,除了鋰化合物以外,亦可含有下述式中之M設為選自Na、K、Rb、及Cs中之1種以上者: M2
O等氧化物、 MOH等氫氧化物、 MF或MCl等鹵化物、 M2
(CO2
)2
等草酸鹽、 RCOOM(式中,R為H、烷基、或芳基)等羧酸鹽。 又,正極前驅體亦可含有1種以上之選自BeCO3
、MgCO3
、CaCO3
、SrCO3
、或BaCO3
中之鹼土金屬碳酸鹽、以及鹼土金屬氧化物、鹼土金屬氫氧化物、鹼土金屬鹵化物、鹼土金屬草酸鹽、及鹼土金屬羧酸鹽。 本實施形態之正極前驅體可包含鋰化合物之微粒子。鋰化合物之微粒子化可使用各種方法。例如可使用:球磨機、珠磨機、環輥磨機、噴射磨機、棒磨機等粉碎機。 (正極活性物質層之其他成分) 本實施形態之正極活性物質層除了正極活性物質及鋰化合物以外,視需要亦可含有導電性填料、黏結劑、分散穩定劑等任意成分。 上述導電性填料,可列舉導電性高於正極活性物質之導電性碳質材料。作為導電性填料,例如較佳為科琴黑、乙炔黑、氣相生長碳纖維、石墨、奈米碳管、該等之混合物等。 正極活性物質層中之導電性填料之混合量相對於正極活性物質100質量份,較佳為超過0~20質量份,進而較佳為1~15質量份之範圍。就高輸入特性之觀點而言,正極活性物質層較佳為含有導電性填料。若正極活性物質層中之導電性填料之混合量為20質量份以下,則正極活性物質層中之正極活性物質之含有比率變多,可確保相對於正極活性物質層體積之能量密度。 作為黏結劑,並無特別限定,例如可使用:PVdF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、聚醯亞胺、乳膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、氟橡膠、丙烯酸系共聚物等。黏結劑之使用量相對於正極活性物質100質量份,較佳為1質量份以上且30質量份以下,更佳為3質量份以上且27質量份以下,進而較佳為5質量份以上且25質量份以下。若黏結劑之量為1質量%以上,則表現出充分之電極強度。另一方面,若黏結劑之量為30質量份以下,則不會阻礙離子對正極活性物質之出入及擴散,表現出較高之輸入輸出特性。 作為分散穩定劑,並無特別限定,例如可使用:PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、PVA(聚乙烯醇)、纖維素衍生物等。分散穩定劑之使用量相對於正極活性物質100質量份,較佳為超過0質量份且為10質量份以下。若分散穩定劑之量為10質量份以下,則不會阻礙離子對正極活性物質之出入及擴散,表現出較高之輸入輸出特性。 [正極集電體] 作為構成本實施形態之正極集電體的材料,只要為電子傳導性較高、不易發生因向電解液之溶出及與電解質或離子之反應等所引起之劣化的材料,則無特別限制,較佳為金屬箔。作為本實施形態之非水系鋰蓄電元件中之正極集電體,尤佳為鋁箔。 金屬箔只要作為不具有凹凸或者貫通孔之通常之金屬箔、或上述所定義之「無孔狀之正極集電體」而使用,則亦可為實施有壓紋加工、化學蝕刻、電解析出法、噴擊加工等之具有凹凸之金屬箔、或者多孔金屬網、穿孔金屬、蝕刻箔等具有貫通孔之金屬箔。 正極集電體之厚度只要能夠充分地保持正極之形狀及強度,則無特別限制,例如較佳為1~100 μm。再者,於正極集電體具有孔或凹凸之情形時係基於無孔或凹凸之部分而測定正極集電體之厚度。 [正極前驅體之製造] 於本實施形態中,成為非水系鋰蓄電元件之正極的正極前驅體可藉由已知之鋰離子電池、電雙層電容器等中之電極之製造技術而製造。例如可藉由將正極活性物質及鋰化合物、以及視需要使用之其他之任意成分分散或溶解至水或有機溶劑中,而製備漿料狀之塗敷液,將該塗敷液塗敷至正極集電體之單面或兩面上而形成塗膜,並將其加以乾燥,而獲得正極前驅體。進而,亦可對所獲得之正極前驅體進行加壓,而調整正極活性物質層之膜厚或鬆密度。亦可轉而採用如下方法:不使用溶劑,將正極活性物質及鋰化合物、以及視需要使用之其他之任意成分以乾式加以混合,並對所獲得之混合物進行加壓成型後,使用導電性接著劑將其貼附於正極集電體。 正極前驅體之塗敷液亦可將含有正極活性物質之各種材料粉末之一部分或者全部進行乾摻,繼而追加水或有機溶劑及/或於此等中溶解或分散有黏結劑或分散穩定劑之液狀或漿料狀之物質而製備。亦可向於水或有機溶劑中溶解或分散有黏結劑或分散穩定劑之液狀或漿料狀之物質之中追加含有正極活性物質之各種材料粉末而製備塗敷液。作為乾摻之方法,例如亦可使用球磨機等,將正極活性物質及鋰化合物、以及視需要之導電性填料加以預混合,而進行用以對導電性較低之鋰化合物塗佈導電材之預混合。藉此,於下述之鋰摻雜步驟中,於正極前驅體中,鋰化合物變得容易分解。於將水用於塗敷液之溶劑之情形時,由於亦有因添加鋰化合物而塗敷液成為鹼性之情形,故而視需要亦可於塗敷液中添加pH值調整劑。 溶解或分散方法並無特別限定,可適宜地使用:勻相分散機或多軸分散機、行星式混合機、薄膜回轉型高速混合機等分散機等。為了獲得良好之分散狀態之塗敷液,較佳為於周速1 m/s以上且50 m/s以下之條件下進行分散。若周速為1 m/s以上,則各種材料會良好地溶解或分散,故而較佳。若周速為50 m/s以下,則各種材料不易因由分散產生之熱或剪切力而破壞,減輕再凝集,故而較佳。 關於塗敷液之分散度,利用粒度計所測得之粒度較佳為0.1 μm以上且100 μm以下。作為分散度之上限,更佳為粒度為80 μm以下,進而較佳為粒度為50 μm以下。粒度為0.1 μm以上意味著含有正極活性物質之各種材料粉末於製作塗敷液時不會被過度破碎。又,若粒度為100 μm以下,則鮮有發生噴出塗敷液時之堵塞或塗膜產生條紋,而可穩定地進行塗敷液之塗敷。 正極前驅體之塗敷液之黏度(ηb)較佳為1,000 mPa・s以上且20,000 mPa・s以下,更佳為1,500 mPa・s以上且10,000 mPa・s以下,進而較佳為1,700 mPa・s以上且5,000 mPa・s以下。若正極前驅體之塗敷液之黏度(ηb)為1,000 mPa・s以上,則會抑制形成塗膜時之滴液,可良好地控制塗膜寬度及厚度。若正極前驅體之塗敷液之黏度(ηb)為20,000 mPa・s以下,則使用塗敷機時之塗敷液之流道中之壓力損失較少,而可穩定地進行塗敷液之塗敷,又,可控制為所需之塗膜厚度以下。 正極前驅體之塗敷液之TI值(觸變指數值)較佳為1.1以上,更佳為1.2以上,進而較佳為1.5以上。若正極前驅體之塗敷液之TI值為1.1以上,則可良好地控制塗膜寬度及厚度。 正極前驅體之塗膜之形成方法並無特別限定,可適宜地使用模具塗佈機或刮刀塗佈機、刮塗機、凹版塗敷機等塗敷機。塗膜可塗敷單層而形成,亦可塗敷多層而形成。於塗敷多層之情形時,亦可以塗膜各層內之鋰化合物之含量不同之方式調整塗敷液組成。塗敷速度較佳為0.1 m/min以上且100 m/min以下,更佳為0.5 m/min以上且70 m/min以下,進而較佳為1 m/min以上且50 m/min以下。若塗敷速度為0.1 m/min以上,則可穩定地進行塗敷液之塗敷,若為100 m/min以下,則可充分地確保塗敷精度。 正極前驅體之塗膜之乾燥方法並無特別限定,可適宜地採用熱風乾燥或紅外線(IR)乾燥等乾燥方法。塗膜之乾燥可於單一溫度下進行乾燥,亦可多階段地改變溫度而進行乾燥。又,亦可將複數種乾燥方法組合而進行乾燥。乾燥溫度較佳為25℃以上且200℃以下,更佳為40℃以上且180℃以下,進而較佳為50℃以上且160℃以下。若乾燥溫度為25℃以上,則可使塗膜中之溶劑充分地揮發。若乾燥溫度為200℃以下,則可抑制因急速之溶劑揮發引起之塗膜皸裂破裂或因遷移引起之黏結劑之偏集存在、正極集電體或正極活性物質層之氧化。 正極前驅體之加壓方法並無特別限定,可適宜地使用油壓加壓機、真空加壓機等加壓機。正極活性物質層之膜厚、鬆密度及電極強度可藉由下述之加壓壓力、加壓輥彼此之間隙、加壓部之表面溫度而進行調整。加壓壓力較佳為0.5 kN/cm以上且20 kN/cm以下,更佳為1 kN/cm以上且10 kN/cm以下,進而較佳為2 kN/cm以上且7 kN/cm以下。若加壓壓力為0.5 kN/cm以上,則可充分地提高電極強度。若加壓壓力為20 kN/cm以下,則正極前驅體上不易產生彎曲或皺褶,容易調整為所需之正極活性物質層膜厚或鬆密度。 加壓輥彼此之間隙可以成為正極活性物質層所需之膜厚或鬆密度之方式根據乾燥後之正極前驅體膜厚而設定任意之值。 加壓速度可以減輕正極前驅體之彎曲或皺褶之方式而設定為任意速度。 加壓部之表面溫度可為室溫,亦可視需要進行加熱。於進行加熱之情形時之加壓部之表面溫度之下限較佳為所使用之黏結劑之熔點-60℃以上,更佳為黏結劑之熔點-45℃以上,進而較佳為黏結劑之熔點-30℃以上。另一方面,於進行加熱之情形時之加壓部之表面溫度之上限較佳為所使用之黏結劑之熔點+50℃以下,更佳為黏結劑之熔點+30℃以下,進而較佳為黏結劑之熔點+20℃以下。例如,於將PVdF(聚偏二氟乙烯:熔點150℃)用於黏結劑之情形時,較佳為將加壓部之表面加熱至90℃以上且200℃以下,更佳為加熱至105℃以上且180℃以下,進而較佳為加熱至120℃以上且170℃以下。又,於將苯乙烯-丁二烯共聚物(熔點100℃)用於黏結劑之情形時,較佳為將加壓部之表面加溫至40℃以上且150℃以下,更佳為加溫至55℃以上且130℃以下,進而較佳為加溫至70℃以上且120℃以下。 黏結劑之熔點可根據DSC(Differential Scanning Calorimetry、示差掃描熱量分析)之吸熱波峰位置而求出。例如,使用PerkinElmer公司製造之示差掃描熱量計「DSC7」,將試樣樹脂10 mg設置於測定單元,於氮氣環境中,以10℃/分鐘之升溫速度自溫度30℃升溫至250℃,升溫過程中之吸熱波峰溫度成為熔點。 亦可一邊改變加壓壓力、間隙、速度、或加壓部之表面溫度之條件,一邊實施複數次加壓。 正極活性物質層之厚度較佳為正極集電體之每一單面為20 μm以上且200 μm以下。正極活性物質層之厚度更佳為每一單面為25 μm以上且100 μm以下,進而較佳為30 μm以上且80 μm以下。若正極活性物質層之厚度為20 μm以上,則可表現出充分之充放電電容。若正極活性物質層之厚度為200 μm以下,則可將電極內之離子擴散阻力維持為較低。因此,若正極活性物質層之厚度為20 μm以上且200 μm以下,則可獲得充分之輸出特性,並且縮小單元體積(cell volume),因而可提高能量密度。再者,正極集電體具有貫通孔或凹凸之情形時之正極活性物質層之所謂厚度係指正極集電體之不具有貫通孔或凹凸之部分中之每一單面之正極活性物質層之厚度之平均值。 下述之鋰摻雜步驟後之正極之正極活性物質層之鬆密度較佳為0.40 g/cm3
以上,更佳為0.50 g/cm3
以上且1.3 g/cm3
以下之範圍。若正極活性物質層之鬆密度為0.40 g/cm3
以上,則可表現出較高之能量密度,可達成蓄電元件之小型化。若正極活性物質層之鬆密度為1.3 g/cm3
以下,則正極活性物質層內之空孔中之電解液之擴散變得充分,而獲得較高之輸出特性。 <負極> 本實施形態中之負極具有負極集電體、與設置於其單面或兩面上之含有負極活性物質之負極活性物質層。 於本案說明書中,所謂「無孔狀之負極集電體」意指至少於塗敷有負極活性物質層之區域,不具有可供鋰離子通過負極集電體而使鋰離子於負極之表背面均勻化之程度之孔的負極集電體。因此,於發揮本案發明之效果之範圍內,並不排除具有極小孔徑或極微量之孔的負極集電體、或於未塗敷有負極活性物質層之區域具有孔之負極集電體。又,於本實施形態中,負極集電體中至少塗敷有負極活性物質層之區域為無孔狀,負極集電體中未塗敷負極活性物質之剩餘部分可有孔亦可無孔。 [負極活性物質層] 負極活性物質層含有負極活性物質,視需要亦可含有導電性填料、黏結劑、分散材穩定劑等任意成分。 [負極活性物質] 負極活性物質可使用能夠吸藏及釋放鋰離子之物質。作為負極活性物質,具體而言,可列舉:碳材料、可與鋰形成合金之材料(以下亦稱為「合金系負極材料」)。作為合金系負極材料,並無特別限制,較佳為包含選自由矽、矽化合物、錫、及錫化合物、以及該等與碳或碳質材料之複合材料所組成之群中之至少1種。矽化合物較佳為矽氧化物,更佳為SiOx
(式中,x為0.01≦x≦1之範圍內之數)。關於碳材料或合金系負極材料之含有率,相對於負極活性物質、導電性填料、黏結劑、分散穩定劑等之合計質量,較佳為50質量%以上、更佳為70質量%以上。碳材料或合金系負極材料之含有率亦可為100質量%,但就良好地獲得因併用其他材料而產生之效果之觀點而言,例如較佳為90質量%以下,亦可為80質量%以下。 複合材料較佳為將如下基材與如下碳或碳質材料藉由熱處理等使之複合而成之材料,上述基材係選自由矽、矽化合物、錫、及錫化合物所組成之群中之至少1種;上述碳或碳質材料係選自由難石墨化碳材料,易石墨化碳材料,碳黑,碳奈米粒子,活性碳,人工石墨,天然石墨,石墨化中間相碳微球,石墨晶鬚,多并苯系物質等非晶碳質材料,對石油系瀝青、煤系瀝青、中間相碳微球、焦炭、合成樹脂(例如酚樹脂等)等碳質材料前驅體進行熱處理而得之碳質材料,糠醇樹脂或酚醛清漆樹脂之熱分解物,富勒烯,及碳奈米角所組成之群中之至少1種。 該等之中,尤佳為可對1種以上之上述基材於使其與石油系瀝青或煤系瀝青共存之狀態下進行熱處理而獲得之複合材料。於進行熱處理前,亦可於高於瀝青熔點之溫度下將基材與瀝青加以混合。熱處理溫度只要為所使用之瀝青揮發或熱分解而產生之成分成為碳質材料之溫度即可。熱處理溫度較佳為400℃以上且2500℃以下、更佳為500℃以上且2000℃以下、進而較佳為550℃以上1500℃以下。進行熱處理之環境並無特別限制,較佳為非氧化性環境。 作為碳材料,例如可列舉:難石墨化碳材料;易石墨化碳材料;碳黑;碳奈米粒子;活性碳;人造石墨;天然石墨;石墨化中間相碳微球;石墨晶鬚;多并苯系物質等非晶碳質材料;對石油系瀝青、煤系瀝青、中間相碳微球、焦炭、合成樹脂(例如酚樹脂等)等碳前驅體進行熱處理而獲得之碳質材料;糠醇樹脂或酚醛清漆樹脂之熱分解物;富勒烯;碳奈米角;及該等之複合碳材料。 碳材料並無特別限制,亦可使用活性碳、碳黑、鑄模多孔質碳、高比表面積石墨、碳奈米粒子等。 該等中,就降低負極之電阻之觀點而言,較佳為可藉由對1種以上之碳材料於使其與石油系瀝青或煤系瀝青共存之狀態下進行熱處理而獲得之瀝青複合碳材料。於進行熱處理前,亦可於高於瀝青熔點之溫度下將上述碳材料與上述瀝青加以混合。熱處理溫度只要為所使用之瀝青揮發或熱分解而產生之成分成為碳質材料之溫度即可。作為進行熱處理之環境,較佳為非氧化性環境。 瀝青複合碳材之較佳例為下述之瀝青複合碳材料1及2。可選擇使用該等中之任何者,或者亦可將該等兩者併用。 於本案說明書中,瀝青複合碳材料1係可於使1種以上之BET比表面積為100 m2
/g以上且3000 m2
/g以下之碳材料與石油系瀝青或煤系瀝青共存之狀態下進行熱處理而獲得的材料。 於一實施形態中,瀝青複合碳材料1之BET比表面積較佳為100 m2
/g以上且1,500 m2
/g以下。 於一實施形態中,瀝青複合碳材料1之每單位質量之鋰離子之摻雜量較佳為530 mAh/g以上且2,500 mAh/g以下,更佳為620 mAh/g以上且2,100 mAh/g以下,進而較佳為760 mAh/g以上且1,700 mAh/g以下,進而更佳為840 mAh/g以上且1,500 mAh/g以下。 藉由摻雜鋰離子,負極電位變低。因此,於將含有摻雜有鋰離子之負極活性物質的負極與正極加以組合之情形時,非水系鋰蓄電元件之電壓變高,並且正極之利用電容變大。因此,所獲得之非水系鋰蓄電元件之電容及能量密度變高。 若瀝青複合碳材料1之每單位質量之鋰離子之摻雜量為530 mAh/g以上,則對於複合碳材料1中之一旦插入鋰離子便無法脫離之不可逆之位點亦可良好地摻雜鋰離子,進而可減少相對於所需鋰量之負極活性物質之量。因此,變得能夠減小負極膜厚,而獲得較高之能量密度。摻雜量越高,負極電位越降低,輸入輸出特性、能量密度、及耐久性越提高。 若瀝青複合碳材料1之每單位質量之鋰離子之摻雜量為2,500 mAh/g以下,則不易產生鋰金屬之析出等副作用。 瀝青複合碳材料2係可於使1種以上之BET比表面積為1 m2
/g以上且30 m2
/g以下之碳材料與石油系瀝青或煤系瀝青共存之狀態下進行熱處理而獲得的材料。 於另一實施形態中,瀝青複合碳材料2之BET比表面積亦較佳為1 m2
/g以上且50 m2
/g以下。 於另一實施形態中,負極活性物質之每單位質量之鋰離子之摻雜量較佳為50 mAh/g以上且700 mAh/g以下,更佳為70 mAh/g以上且650 mAh/g以下,進而較佳為90 mAh/g以上且600 mAh/g以下,進而更佳為100 mAh/g以上且550 mAh/g以下。 若瀝青複合碳材料2之每單位質量之鋰離子之摻雜量為50 mAh/g以上,則對於複合碳材料2中之一旦插入鋰離子便無法脫離之不可逆之位點亦可良好地摻雜鋰離子,因此可獲得較高之能量密度。摻雜量越高,負極電位越降低,輸入輸出特性、能量密度、及耐久性越提高。 若瀝青複合碳材料2之每單位質量之鋰離子之摻雜量為700 mAh/g以下,則不易發生鋰金屬之析出等副作用。 再者,於本實施形態中,出貨時及使用後之非水系鋰蓄電元件中之負極活性物質之鋰離子之摻雜量(即,負極之每單位質量之電容)之測定可依據實施例之對應項目中之說明而進行。 瀝青複合碳材料1及2之平均粒徑較佳為1 μm以上10 μm以下,其下限值更佳為2 μm以上,進而較佳為2.5 μm以上,其上限值更佳為6 μm以下,進而較佳為4 μm以下。若負極活性物質之平均粒徑為1 μm以上且10 μm以下,則保持良好之耐久性。 合金系負極材料之平均粒徑較佳為0.01 μm以上且30 μm以下。若平均粒徑為0.01 μm以上,則與非水系電解液之接觸面積增大,故可降低鋰離子二次電池之電阻。若合金系負極材料之平均粒徑為30 μm以下,則可使負極活性物質層充分地薄膜化,故可提高鋰離子二次電池之能量密度。 合金系負極材料之平均粒徑可藉由使用內置分級機之濕式及乾式噴射磨機、攪拌型球磨機等粉碎合金系負極材料而進行調整。粉碎機具備離心力分級機,可利用旋風分離器或集塵機捕集於氮氣、氬氣等惰性氣體環境下經粉碎之微粒子。 本實施形態中之平均粒徑可藉由以下方法求出。首先,藉由下述方法測定活性物質之1次粒徑。若1次粒徑為小於1 μm之值,則將1次粒徑作為平均粒徑。若1次粒徑為1 μm以上,則使用粒度分佈測定裝置測定活性物質之粉末之粒度 ,將總體積設為100%而求出累積曲線,將該累積曲線上50%之點所對應之粒徑(即50%粒徑(中值粒徑))作為平均粒徑。作為粒度分佈測定裝置,例示雷射繞射式粒度分佈測定裝置等。 本實施形態中之活性物質之1次粒徑係藉由以下方法求出。 1)利用電子顯微鏡於數個視野下拍攝活性物質之粉體,使用全自動圖像處理裝置等計測此等視野中之2,000~3,000個左右之粒子之粒徑,將對該等進行算術平均所獲得之值作為1次粒徑。 2)利用電子顯微鏡於數個視野下拍攝所獲得之電極之表面及/或剖面,藉由上述方法進行算術平均而求出。 鋰離子二次電池中所組入之活性物質之1次粒徑可藉由拆解鋰離子二次電池而取出電極,利用上述方法2)進行測定;或自所取出之電極去除活性物質以外之成分,利用上述方法1)進行測定。 拆解鋰離子二次電池而取出電極之操作較佳為於氬氣等惰性氣體環境下進行。 自電極去除活性物質以外之成分可藉由例如以下之方法而進行。首先,將所取出之電極浸漬於碳酸甲酯乙酯或碳酸二甲酯中,去除非水系電解液、鋰鹽等,加以風乾。其次,將經風乾之電極浸漬於由甲醇與異丙醇構成之混合溶劑中,使活性物質所吸藏之鋰離子失活,再次風乾。其次,將鋰離子已失活之電極浸漬於蒸餾水或NMP中以去除活性物質層所含之黏結材。繼而,視需要利用刮刀等剝取活性物質,並對電極照射超音波而使活性物質自集電體滑落,藉由吸濾而回收活性物質。進而,視需要亦可將所獲得之活性物質再次浸漬於蒸餾水或NMP中,照射超音波後進行吸濾,反覆實施該操作數次。最後,將所獲得之活性物質於170℃下真空乾燥,藉此可獲得活性物質之粉體。 (負極活性物質層之其他成分) 本實施形態之負極活性物質層除了負極活性物質以外,視需要亦可含有導電性填料、黏結劑、分散材穩定劑等任意成分。 導電性填料之種類並無特別限定,例如可例示:乙炔黑、科琴黑、氣相生長碳纖維等。導電性填料之使用量相對於負極活性物質100質量份,較佳為超過0質量份且30質量份以下。更佳為超過0質量份且20質量份以下,進而較佳為超過0質量份且15質量份以下。 作為黏結劑,並無特別限定,例如可使用:PVdF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、聚醯亞胺、乳膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、氟橡膠、丙烯酸系共聚物等。黏結劑之使用量相對於負極活性物質100質量份,較佳為1質量份以上且30質量份以下,更佳為2質量份以上且27質量份以下,進而較佳為3質量份以上且25質量份以下。若黏結劑之量為1質量%以上,則表現出充分之電極強度。若黏結劑之量為30質量份以下,則不會阻礙鋰離子對負極活性物質之出入,表現出較高之輸入輸出特性。 作為分散穩定劑,並無特別限定,例如可使用:PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、PVA(聚乙烯醇)、纖維素衍生物等。分散穩定劑之使用量相對於負極活性物質100質量份,較佳為0質量份以上且10質量份以下。若分散穩定劑之量為10質量份以下,則不會阻礙鋰離子對負極活性物質之出入,表現出較高之輸入輸出特性。 [負極集電體] 作為構成本實施形態之負極集電體的材料,較佳為電子傳導性較高、不易發生因向電解液之溶出及與電解質或離子之反應等引起之劣化的金屬箔。作為此種金屬箔,並無特別限制,例如可列舉:鋁箔、銅箔、鎳箔、不鏽鋼箔等。作為本實施形態之非水系鋰蓄電元件中之負極集電體,較佳為銅箔。 金屬箔只要作為不具有凹凸或者貫通孔之通常之金屬箔、或上述所定義之「無孔狀之負極集電體」而使用,則亦可為實施有壓紋加工、化學蝕刻、電解析出法、噴擊加工等之具有凹凸之金屬箔、或者多孔金屬網、穿孔金屬、蝕刻箔等具有貫通孔之金屬箔。 負極集電體之厚度只要可充分地保持負極之形狀及強度,則無特別限制,例如較佳為1~100 μm。再者,於負極集電體具有孔或凹凸之情形時係基於無孔或凹凸之部分而測定負極集電體之厚度。 負極集電體之十點平均粗糙度Rzjis
較佳為0.01 μm以上且30 μm以下,更佳為0.1 μm以上且20 μm以下,進而較佳為1 μm以上且15 μm以下。若Rzjis
為0.01 μm以上,則塗敷液之潤濕性及與負極活性物質層之密接性可充分變高。若Rzjis
為30 μm以下,則穿破與之對向之分隔件而造成微短路之擔憂較小。 本實施形態中之十點平均粗糙度Rzjis
係依據JIS B 0601(2001),藉由以下方法而求出。 首先,於負極集電體之任意部位設定測定剖面曲線(粗糙度曲線)之直線。評價長度應設為下述要素之平均長度Rsm
之5倍以上,較佳為設為Rsm
之10倍~15倍左右。於Rsm
不明之情形時,對暫定之評價長度進行測定,若判定評價長度相對於所獲得之Rsm
值而為不足之情形時,則應再次設定適當長度之測定直線後重新進行測定。剖面曲線之測定可使用例如市售之接觸式表面形狀測定裝置而進行。 藉由上述測定而獲得例如圖3所示之剖面曲線。根據測定剖面曲線,算出要素之平均長度Rsm
,使用該Rsm
而確定基準長度(臨界值λc)。於將評價長度內之高度由高到低之前5位之5點設為“L+ 1
”~“L+ 5
”,將高度由低到高之前5位之5點設為“L-1
”~“L-5
”時,十點平均粗糙度Rzjis
為根據以下數式所求出之值。 [數1]圖3中之虛線Lave
為剖面曲線之平均座標。 [負極之製造] 負極於負極集電體之單面或兩面上具有負極活性物質層。典型而言,負極活性物質層係固著於負極集電體之單面或兩面上。 負極可藉由已知之鋰離子電池、電雙層電容器等中之電極之製造技術而製造。例示下述方法1)~3)。 1)將含有負極活性物質之各種材料分散或溶解至水或有機溶劑中而製備漿料狀之塗敷液,並將該塗敷液塗敷至負極集電體之單面或兩面上而形成塗膜,加以乾燥,藉此可獲得負極。進而,亦可對所獲得之負極進行加壓,而調整負極活性物質層之膜厚或鬆密度。 2)不使用溶劑,將含有負極活性物質之各種材料以乾式加以混合,並對所獲得之混合物進行加壓成型後,使用導電性接著劑而貼附於負極集電體,藉此可獲得負極。 3)亦可藉由於負極集電體上成膜負極活性物質層而獲得負極。作為成膜方法,可適當採用無電解鍍覆法、電解鍍覆法、化學還原法、真空蒸鍍法、離子鍍敷法、濺鍍法、化學氣相沈積(CVD)法、雷射剝蝕法、溶射法等。 上述負極之製造方法之中,就量產性之觀點而言,較佳為1)之方法。 塗敷液亦可將含有負極活性物質之各種材料粉末之一部分或者全部進行乾摻,繼而追加水或有機溶劑、及/或於此等中溶解或分散有黏結劑或分散穩定劑之液狀或漿料狀之物質而製備。又,亦可向於水或有機溶劑中溶解或分散有黏結劑或分散材穩定劑之液狀或漿料狀之物質中,追加含有負極活性物質之各種材料粉末而製備塗敷液。 溶解或分散方法並無特別限定,可適宜地使用勻相分散機或多軸分散機、行星式混合機、薄膜回轉型高速混合機等分散機等。為了獲得良好之分散狀態之塗敷液,較佳為以周速1 m/s以上且50 m/s以下進行分散。若周速為1 m/s以上,則各種材料良好地進行溶解或分散,故而較佳。若周速為50 m/s以下,則各種材料不易被因分散產生之熱或剪切力所破壞,而減輕再凝集,故而較佳。 負極之塗敷液之黏度(ηb)較佳為1,000 mPa・s以上且20,000 mPa・s以下,更佳為1,500 mPa・s以上且10,000 mPa・s以下,進而較佳為1,700 mPa・s以上且5,000 mPa・s以下。若負極之塗敷液之黏度(ηb)為1,000 mPa・s以上,則形成塗膜時之滴液得到抑制,可良好地控制塗膜寬度及厚度。若負極之塗敷液之黏度(ηb)為20,000 mPa・s以下,則使用塗敷機時塗敷液於流道中之壓力損失較少,可穩定地進行塗敷液之塗敷,又,可控制為所需之塗膜厚度以下。 負極之塗敷液之TI值(觸變指數值)較佳為1.1以上,更佳為1.2以上,進而較佳為1.5以上。若負極之塗敷液之TI值為1.1以上,則可良好地控制塗膜寬度及厚度。 於本說明書中,所謂分散度係依據JIS K5600所規定之利用粒度計所進行之分散度評價試驗而求出之值。即,針對具有與粒之尺寸對應之所需深度之槽的粒度計,使充分之量之試樣流入槽之深度底端,使之略微自槽溢出。繼而,以刮板之長邊與規之寬度方向平行且刮板邊緣接觸粒度計之槽之深度底端之方式進行放置,一邊保持刮板成為規之表面,一邊於與槽之長邊方向呈直角之方向上將規之表面以均等之速度以1~2秒鐘刮至槽之深度0,刮完後3秒以內以20°以上且30°以下之角度照光觀察,讀取粒度計之槽中出現粒之深度。 於本說明書中,黏度(ηb)、及TI值係分別藉由以下之方法所求出之值。首先,使用E型黏度計,於溫度25℃、剪切速度2 s-1
之條件下測定2分鐘以上之後,取得穩定之黏度(ηa)。繼而,取得除了將剪切速度變更為20 s-1
以外於與上述相同之條件下測得之黏度(ηb)。使用上述所獲得之黏度之值,TI值係根據TI值=ηa/ηb之式而算出。於使剪切速度自2 s-1
上升至20 s-1
時,可以1階段使之上升,亦可一邊於上述範圍內多階段地使剪切速度上升並適當取得該剪切速度下之黏度,一邊使剪切速度上升。 負極之塗膜之形成方法並無特別限定,可適宜地使用模具塗佈機或刮刀塗佈機、刮塗機、凹版塗敷機等塗敷機。塗膜可塗敷單層而形成,亦可塗敷多層而形成。塗敷速度較佳為0.1 m/min以上且100 m/min以下,更佳為0.5 m/min以上且70 m/min以下,進而較佳為1 m/min以上且50 m/min以下。若塗敷速度為0.1 m/min以上,則可穩定地進行塗敷液之塗敷。若塗敷速度為100 m/min以下,則可充分地確保塗敷精度。 負極之塗膜之乾燥方法並無特別限定,可適宜地使用熱風乾燥或紅外線(IR)乾燥等乾燥方法。塗膜之乾燥可於單一溫度下進行乾燥,亦可多階段地改變溫度而進行乾燥。又,亦可將複數種乾燥方法組合而進行乾燥。乾燥溫度較佳為25℃以上且200℃以下,更佳為40℃以上且180℃以下,進而較佳為50℃以上且160℃以下。若乾燥溫度為25℃以上,則可使塗膜中之溶劑充分地揮發。若乾燥溫度為200℃以下,則可抑制因急速之溶劑揮發引起之塗膜皸裂破裂或因遷移引起之黏結劑之偏集存在、負極集電體或負極活性物質層之氧化。 負極之加壓方法並無特別限定,可適宜地使用油壓加壓機、真空加壓機等加壓機。負極活性物質層之膜厚、鬆密度及電極強度可藉由下述之加壓壓力、加壓輥彼此之間隙、加壓部之表面溫度而進行調整。加壓壓力較佳為0.5 kN/cm以上且20 kN/cm以下,更佳為1 kN/cm以上且10 kN/cm以下,進而較佳為2 kN/cm以上且7 kN/cm以下。若加壓壓力為0.5 kN/cm以上,則可充分地提高電極強度。若加壓壓力為20 kN/cm以下,則負極不易產生彎曲或皺褶,容易調整為負極活性物質層所需之膜厚或鬆密度。 加壓輥彼此之間隙可以成為負極活性物質層所需之膜厚或鬆密度之方式根據乾燥後之負極膜厚而設定任意之值。 加壓速度可以減輕負極之彎曲或皺褶之方式設定為任意速度。 加壓部之表面溫度可為室溫,亦可視需要進行加熱。於進行加熱之情形時之加壓部之表面溫度之下限較佳為所使用之黏結劑之熔點-60℃以上,更佳為黏結劑之熔點-45℃以上,進而較佳為黏結劑之熔點-30℃以上。另一方面,於進行加熱之情形時之加壓部之表面溫度之上限較佳為所使用之黏結劑之熔點+50℃以下,更佳為黏結劑之熔點+30℃以下,進而較佳為黏結劑之熔點+20℃以下。例如,於將PVdF(聚偏二氟乙烯:熔點150℃)用於黏結劑之情形時,較佳為將加壓部之表面加熱至90℃以上且200℃以下,更佳為加熱至105℃以上且180℃以下,進而較佳為加熱至120℃以上且170℃以下。又,於將苯乙烯-丁二烯共聚物(熔點100℃)用於黏結劑之情形時,較佳為將加壓部之表面加溫至40℃以上且150℃以下,更佳為加溫至55℃以上且130℃以下,進而較佳為加溫至70℃以上且120℃以下。 黏結劑之熔點可根據DSC(Differential Scanning Calorimetry、示差掃描熱量分析)之吸熱波峰位置而求出。例如,使用PerkinElmer公司製造之示差掃描熱量計「DSC7」,將試樣樹脂10 mg設置於測定單元,於氮氣環境中,以10℃/分鐘之升溫速度自溫度30℃升溫至250℃,升溫過程中之吸熱波峰溫度成為熔點。 亦可一邊改變加壓壓力、間隙、速度、加壓部之表面溫度之條件,一邊實施複數次加壓。 負極活性物質層之厚度較佳為負極集電體之每一單面為5 μm以上且100 μm以下。負極活性物質層之厚度之下限更佳為7 μm以上,進而較佳為10 μm以上。負極活性物質層之厚度之上限更佳為80 μm以下,進而較佳為60 μm以下。若負極活性物質層之厚度為5 μm以上,則塗敷負極活性物質層時不易產生條紋等,而塗敷性優異。若負極活性物質層之厚度為100 μm以下,則藉由縮小單元體積,可表現出較高之能量密度。再者,負極集電體具有貫通孔或凹凸之情形時之負極活性物質層之所謂厚度係指負極集電體之不具有貫通孔或凹凸之部分中之每一單面之負極活性物質層之厚度之平均值。 於使用合金系負極材料作為負極活性物質之情形時,於鋰離子之預摻雜前及預摻雜後之任一情形時,負極活性物質層之膜厚於每一單面均較佳為1 μm以上且30 μm以下,其下限值更佳為2 μm以上、進而較佳為3 μm以上,其上限值更佳為20 μm以下、進而較佳為15 μm以下。若負極活性物質層之膜厚為1 μm以上,則負極之電容充分大於正極之電容,因此可充分利用正極之電容。若負極活性物質層之膜厚為30 μm以下,則藉由縮小單元體積而可表現出較高之能量密度。 負極活性物質層之鬆密度較佳為0.30 g/cm3
以上且1.8 g/cm3
以下,更佳為0.40 g/cm3
以上且1.5 g/cm3
以下,進而較佳為0.45 g/cm3
以上且1.3 g/cm3
以下。若負極活性物質層之鬆密度為0.30 g/cm3
以上,則可保持充分之強度,並且可表現出負極活性物質間之充分之導電性。若負極活性物質層之鬆密度為1.8 g/cm3
以下,則可於負極活性物質層內確保離子能夠充分地進行擴散之空孔。 本實施形態中之BET比表面積、中孔量及微孔量分別為藉由以下方法所求出之值。將試樣於200℃下真空乾燥一晝夜,以氮氣作為吸附質而進行吸附脫附之等溫線之測定。使用此處獲得之吸附側之等溫線,藉由BET多點法或BET一點法算出BET比表面積,藉由BJH法算出中孔量,藉由MP法算出微孔量。 BJH法係中孔分析時通常採用之計算方法,由Barrett、Joyner、Halenda等人提出(E. P. Barrett, L. G. Joyner and P. Halenda, J. Am. Chem. Soc., 73, 373 (1951))。 MP法係指利用「t-作圖法」(B. C. Lippens, J. H. de Boer, J. Catalysis, 4319(1965))而求出微孔體積、微孔面積及微孔分佈之方法,此方法由R. S. Mikhail、Brunauer、Bodor設計(R. S. Mikhail, S. Brunauer, E. E. Bodor, J. Colloid Interface Sci., 26, 45 (1968))。 <分隔件> 正極前驅體及負極一般而言介隔分隔件進行積層或捲繞,而形成具有正極前驅體、負極及分隔件之電極積層體、或電極捲繞體。 上述分隔件,可使用鋰離子二次電池所使用之聚乙烯製之微多孔膜或者聚丙烯製之微多孔膜、或電雙層電容器所使用之纖維素製之不織紙等。於該等分隔件之單面或兩面上亦可積層有由有機或無機之微粒子構成之膜。又,於分隔件之內部亦可含有有機或無機之微粒子。 分隔件之厚度較佳為5 μm以上且35 μm以下。藉由分隔件之厚度為5 μm以上,而有因內部之微短路引起之自放電減小之傾向,故而較佳。藉由分隔件之厚度為35 μm以下,而有蓄電元件之輸出特性變高之傾向,故而較佳。 由有機或無機之微粒子構成之膜之厚度較佳為1 μm以上且10 μm以下。藉由由有機或無機之微粒子構成之膜之厚度為1 μm以上之厚度,而有因內部之微短路引起之自放電減小之傾向,故而較佳。藉由由有機或無機之微粒子構成之膜之厚度為10 μm以下之厚度,而有蓄電元件之輸出特性變高之傾向,故而較佳。 <外裝體> 作為外裝體,可使用:金屬罐、層壓膜等。 作為金屬罐,較佳為鋁製者。 作為層壓膜,較佳為將金屬箔與樹脂膜積層而成之膜,例如可例示由外層樹脂膜/金屬箔/內層樹脂膜之3層構成之層壓膜。外層樹脂膜係用以防止金屬箔因接觸等而受到損傷之情況者,可適宜地使用尼龍或聚酯等樹脂。金屬箔係用以防止水分及氣體之透過者,可適宜地使用銅、鋁、不鏽鋼等之箔。又,內層樹脂膜係用以保護金屬箔不受其內部所收納之電解液影響,並且於外裝體之熱密封時進行熔融封口者,可適宜地使用聚烯烴、酸改性聚烯烴等。 <非水系電解液> 本實施形態之電解液係包含鋰離子之非水系電解液。非水系電解液含有下述之非水溶劑。非水系電解液較佳為以非水系電解液之合計體積為基準而含有0.5 mol/L以上之鋰鹽。 關於本實施形態之非水系電解液,作為鋰鹽,例如可單獨使用LiN(SO2
F)2
、LiN(SO2
CF3
)2
、LiN(SO2
C2
F5
)2
、LiN(SO2
CF3
)(SO2
C2
F5
)、LiN(SO2
CF3
)(SO2
C2
F4
H)、LiC(SO2
F)3
、LiC(SO2
CF3
)3
、LiC(SO2
C2
F5
)3
、LiCF3
SO3
、LiC4
F9
SO3
、LiPF6
、LiBF4
等,亦可將2種以上混合而使用。含有LiPF6
及/或LiN(SO2
F)2
時由於可表現出較高之傳導度,故而較佳。 本實施形態之非水系電解液中含有至少1種以上之鋰鹽即可,除上述鋰鹽以外,亦可含有選自由鈉鹽、鉀鹽、銣鹽及銫鹽所組成之群中之鹼金屬鹽、或選自由鈹鹽、鎂鹽、鈣鹽、鍶鹽及鋇鹽所組成之群中之鹼土金屬鹽。 於非水系電解液中含有鋰以外之上述鹼金屬鹽之情形時,由於斯托克斯半徑小於鋰離子之鈉離子、鉀離子、銣離子及銫離子具有較高之離子傳導度,故而可將非水系鋰蓄電元件低電阻化。於非水系電解液中含有鋰以外之上述鹼土金屬鹽之情形時,由於鈹離子、鎂離子、鈣離子、鍶離子及鋇離子為2價陽離子,故而可將非水系鋰蓄電元件高電容化。 使鋰鹽以外之上述鹼金屬鹽、或/及鹼土金屬鹽含有於非水系電解液中之方法並無特別限定,可於非水系電解液中預先溶解鋰鹽、與鋰鹽以外之鹼金屬鹽或/及鹼土金屬鹽,可列舉:使正極前驅體中含有選自由將下述式中之M設為選自Na、K、Rb、及Cs中之1種以上的 M2
CO3
等碳酸鹽、 M2
O等氧化物、 MOH等氫氧化物、 MF或MCl等鹵化物、 M2
(CO2
)2
等草酸鹽、 RCOOM(式中,R為H、烷基、或芳基)等羧酸鹽、 選自BeCO3
、MgCO3
、CaCO3
、SrCO3
、或BaCO3
中之鹼土金屬碳酸鹽、以及 鹼土金屬氧化物、鹼土金屬氫氧化物、鹼土金屬鹵化物、鹼土金屬草酸鹽、及鹼土金屬羧酸鹽所組成之群中之一種以上,並藉由下述之鋰摻雜步驟而進行分解之方法等。 非水系電解液中之鋰鹽濃度較佳為0.5 mol/L以上,更佳為0.5~2.0 mol/L之範圍。若鋰鹽濃度為0.5 mol/L以上,則充分地存在陰離子,因此可使蓄電元件之電容充分高。又,於鋰鹽濃度為2.0 mol/L以下之情形時,可防止未溶解之鋰鹽析出至非水系電解液中、及電解液之黏度變得過高,傳導度不會降低,輸出特性亦不會降低,故而較佳。 於非水系電解液中含有鋰鹽以外之上述鹼金屬鹽、或/及鹼土金屬鹽之情形時,此等之鹽濃度之合計值較佳為0.5 mol/L以上,更佳為0.5~2.0 mol/L之範圍。 本實施形態之非水系電解液較佳為含有環狀碳酸酯及鏈狀碳酸酯作為非水溶劑。非水系電解液含有環狀碳酸酯及鏈狀碳酸酯於溶解所需濃度之鋰鹽之方面、及表現出較高之鋰離子傳導度之方面有利。作為環狀碳酸酯,例如可列舉:碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、碳酸丁二酯等所代表之碳酸烷二酯化合物。碳酸烷二酯化合物典型而言為未經取代。作為鏈狀碳酸酯,可列舉:碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲酯乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯等所代表之碳酸二烷基酯化合物。碳酸二烷基酯化合物典型而言為未經取代。 環狀碳酸酯及鏈狀碳酸酯之合計含量以非水系電解液之合計質量作為基準而較佳為50質量%以上,更佳為65質量%以上,且較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下。若環狀碳酸酯及鏈狀碳酸酯之合計含量為50質量%以上,則能夠溶解所需濃度之鋰鹽,可表現出較高之鋰離子傳導度。若環狀碳酸酯及鏈狀碳酸酯之合計含量為95質量%以下,則電解液可進而含有下述之添加劑。 本實施形態之非水系電解液亦可進而含有添加劑。作為添加劑,並無特別限制,例如可列舉:磺內酯化合物、環狀磷腈、非環狀含氟醚、含氟環狀碳酸酯、環狀碳酸酯、環狀羧酸酯、及環狀酸酐等,該等可單獨使用,亦可將2種以上混合而使用。 作為磺內酯化合物,例如可列舉下述通式(4)~(6)各者所表示之磺內酯化合物。該等磺內酯化合物可單獨使用,或亦可混合使用2種以上。 [化1]{式(4)中,R11
~R16
表示氫原子、鹵素原子、碳數1~12之烷基或碳數1~12之鹵化烷基,相互可相同亦可不同;並且,n為0~3之整數} [化2]{式(5)中,R11
~R14
表示氫原子、鹵素原子、碳數1~12之烷基或碳數1~12之鹵化烷基,相互可相同亦可不同;並且,n為0~3之整數} [化3]{式(6)中,R11
~R16
表示氫原子、鹵素原子、碳數1~12之烷基或碳數1~12之鹵化烷基,相互可相同亦可不同} 於本實施形態中,就對電阻之不良影響較小之觀點、及抑制非水系電解液於高溫下之分解而抑制氣體產生之觀點而言,作為式(4)所表示之磺內酯化合物,可較佳地列舉:1,3-丙烷磺內酯、2,4-丁烷磺內酯、1,4-丁烷磺內酯、1,3-丁烷磺內酯或2,4-戊烷磺內酯;作為式(5)所表示之磺內酯化合物,可較佳地列舉:1,3-丙烯磺內酯及1,4-丁烯磺內酯;作為式(6)所表示之磺內酯化合物,可較佳地列舉1,5,2,4-二氧雜硫雜環庚烷-2,2,4,4-四氧化物(1,5,2,4-Dioxadithiepane 2,2,4,4-tetraoxide);作為其他磺內酯化合物,可較佳地列舉:亞甲基雙(苯磺酸)、亞甲基雙(苯甲磺酸)、亞甲基雙(乙磺酸)、亞甲基雙(2,4,6-三甲基苯磺酸)、及亞甲基雙(2-三氟甲基苯磺酸),更佳為選自該等中之至少1種以上。 本實施形態之非水系鋰蓄電元件之非水系電解液中所含之磺內酯化合物之總含量以非水系電解液之總量為基準,較佳為0.5質量%~15質量%。若非水系電解液中所含之磺內酯化合物之總含量為0.5質量%以上,則會抑制高溫下之非水系電解液之分解,而變得能夠抑制氣體產生。若磺內酯化合物之總含量為15質量%以下,則可抑制非水系電解液之離子傳導度之降低,而可保持較高之輸入輸出特性。就同時實現較高之輸入輸出特性與耐久性之觀點而言,非水系鋰蓄電元件之非水系電解液中所存在之磺內酯化合物之含量較佳為1質量%以上且10質量%以下,進而較佳為3質量%以上且8質量%以下。 作為環狀磷腈,例如可列舉:乙氧基五氟環三磷腈、二乙氧基四氟環三磷腈、苯氧基五氟環三磷腈等,較佳為選自該等中之1種以上。 非水系電解液中之環狀磷腈之含有率以上述非水系電解液之總量為基準,較佳為0.5質量%~20質量%。若環狀磷腈之含有率為0.5質量%以上,則會抑制高溫下之非水系電解液之分解,而變得能夠抑制氣體產生。若環狀磷腈之含有率為20質量%以下,則可抑制非水系電解液之離子傳導度之降低,而可保持較高之輸入輸出特性。基於以上原因,環狀磷腈之含有率較佳為2質量%以上且15質量%以下,進而較佳為4質量%以上且12質量%以下。 再者,該等環狀磷腈可單獨使用,或亦可將2種以上混合而使用。 作為非環狀含氟醚,例如可列舉:HCF2
CF2
OCH2
CF2
CF2
H、CF3
CFHCF2
OCH2
CF2
CF2
H、HCF2
CF2
CH2
OCH2
CF2
CF2
H、CF3
CFHCF2
OCH2
CF2
CFHCF3
等,該等中,就電化學穩定性之觀點而言,較佳為HCF2
CF2
OCH2
CF2
CF2
H。 非環狀含氟醚之含量以上述非水系電解液之總量為基準,較佳為0.5質量%以上且15質量%以下,進而較佳為1質量%以上且10質量%以下。若非環狀含氟醚之含量為0.5質量%以上,則非水系電解液對氧化分解之穩定性提高,而獲得高溫時耐久性較高之非水系鋰蓄電元件。若非環狀含氟醚之含量為15質量%以下,則良好地保持電解質鹽之溶解度,且可較高地維持非水系電解液之離子傳導度,因此變得能夠表現出高度之輸入輸出特性。 再者,非環狀含氟醚可單獨使用,亦可將2種以上混合而使用。 關於含氟環狀碳酸酯,就與其他非水溶劑之相溶性之觀點而言,較佳為選自由氟化碳酸乙二酯(FEC)及二氟化碳酸乙二酯(dFEC)所組成之群中之至少一種。 含氟環狀碳酸酯之含量以上述非水系電解液之總量為基準,較佳為0.5質量%以上且10質量%以下,更佳為1質量%以上且5質量%以下。若含氟環狀碳酸酯之含量為0.5質量%以上,則可於負極上形成優質之覆膜,而抑制負極上之非水系電解液之還原分解,藉此獲得高溫下之耐久性較高之非水系鋰蓄電元件。若含氟環狀碳酸酯之含量為10質量%以下,則良好地保持電解質鹽之溶解度,且可較高地維持非水系電解液之離子傳導度,因此變得能夠表現出高度之輸入輸出特性。 再者,含氟環狀碳酸酯可單獨使用,亦可將2種以上混合而使用。 關於環狀碳酸酯,較佳為碳酸伸乙烯酯。環狀碳酸酯之含量以非水系電解液之總量為基準,較佳為0.5質量%以上且10質量%以下,更佳為1質量%以上且5質量%以下。若環狀碳酸酯之含量為0.5質量%以上,則可於負極上形成優質之覆膜,而抑制負極上之非水系電解液之還原分解,藉此獲得高溫下之耐久性較高之非水系鋰蓄電元件。若環狀碳酸酯之含量為10質量%以下,則良好地保持電解質鹽之溶解度,且可較高地維持非水系電解液之離子傳導度,因此變得能夠表現出高度之輸入輸出特性。 作為環狀羧酸酯,例如可列舉:γ-丁內酯、γ-戊內酯、γ-己內酯、ε-己內酯等,較佳為使用選自該等中之至少1種。其中,就源於鋰離子解離度提高之電池特性提高之方面而言,尤佳為γ-丁內酯。 環狀羧酸酯之含量以非水系電解液之總量為基準,較佳為0.5質量%以上且15質量%以下,更佳為1質量%以上且5質量%以下。若環狀酸酐之含量為0.5質量%以上,則可於負極上形成優質之覆膜,而抑制負極上之非水系電解液之還原分解,藉此獲得高溫時耐久性較高之非水系鋰蓄電元件。若環狀羧酸酯之含量為5質量%以下,則良好地保持電解質鹽之溶解度,且可較高地維持非水系電解液之離子傳導度,因此變得能夠表現出高度之輸入輸出特性。 再者,環狀羧酸酯可單獨使用,亦可將2種以上混合而使用。 關於環狀酸酐,較佳為選自由琥珀酸酐、順丁烯二酸酐、甲基順丁烯二酸酐、及衣康酸酐所組成之群中之至少一種。其中,就藉由工業上之易獲得性而抑制非水系電解液之製造成本之方面、容易溶解至非水系電解液中之方面等而言,較佳為琥珀酸酐及順丁烯二酸酐。 環狀酸酐之含量以非水系電解液之總量為基準,較佳為0.5質量%以上且15質量%以下,進而較佳為1質量%以上且10質量%以下。若環狀酸酐之含量為0.5質量%以上,則可於負極上形成優質之覆膜,而抑制負極上之非水系電解液之還原分解,藉此獲得高溫時耐久性較高之非水系鋰蓄電元件。若環狀酸酐之含量為10質量%以下,則良好地保持電解質鹽之溶解度,且可較高地維持非水系電解液之離子傳導度,因此變得能夠表現出高度之輸入輸出特性。 再者,環狀酸酐可單獨使用,亦可將2種以上混合而使用。 <非水系鋰蓄電元件之製造方法> [組裝步驟] 於一實施形態之組裝步驟中,例如於將切割為單片形狀之正極前驅體及負極介隔分隔件進行積層而成之積層體上連接正極端子及負極端子而製作電極積層體。於另一實施形態中,於將正極前驅體及負極介隔分隔件進行積層並捲繞而成之捲繞體上連接正極端子及負極端子而製作電極捲繞體。電極捲繞體之形狀可為圓筒型,亦可為扁平型。 正極端子及負極端子之連接方法並無特別限定,可使用電阻熔接或超音波熔接等方法。 連接有端子之電極積層體或電極捲繞體較佳為藉由進行乾燥而除去殘存溶劑。乾燥方法並無限定,可藉由真空乾燥等進行乾燥。殘存溶劑相對於正極活性物質層或負極活性物質層之合計質量,較佳為1.5%以下。若殘存溶劑高於1.5%,則會於系內殘存溶劑,而使自放電特性惡化,故而欠佳。 已乾燥之電極積層體或電極捲繞體較佳為於露點-40℃以下之乾燥環境下,收納至金屬罐或層壓膜所代表之外裝體中,並於僅留有1個用以注入非水系電解液之開口部之狀態下進行密封。若高於露點-40℃,則會於電極積層體或電極捲繞體上附著水分,於系內殘存水,而使自放電特性惡化,故而欠佳。外裝體之密封方法並無特別限定,可使用熱密封或脈衝密封等方法。 [注液、含浸、密封步驟] 組裝步驟後,對外裝體中所收納之電極積層體注入非水系電解液。注液後,進而進行含浸,較理想為利用非水系電解液充分地浸漬正極、負極、及分隔件。於正極、負極、及分隔件中之至少一部分未浸漬非水系電解液之狀態下,於下述之鋰摻雜步驟中,鋰摻雜不均勻地進行,因此所獲得之非水系鋰蓄電元件之電阻上升,或耐久性降低。作為含浸之方法,並無特別限制,例如可使用:將注液後之電極積層體於外裝體開口之狀態下設置於減壓腔室中,使用真空泵將腔室內設為減壓狀態,再次恢復至大氣壓之方法等。含浸後,可藉由一邊將外裝體開口之狀態之電極積層體進行減壓一邊進行密封,而將其密閉。 [鋰摻雜步驟] 於鋰摻雜步驟中,較佳為藉由對正極前驅體與負極之間施加電壓,使正極前驅體中之鋰化合物分解而釋放鋰離子,並於負極將鋰離子還原,藉此對負極活性物質層預摻雜鋰離子。 於鋰摻雜步驟中,隨著正極前驅體中之鋰化合物之氧化分解,而產生CO2
等氣體。因此,於施加電壓時,較佳為採用將所產生之氣體釋放至外裝體之外部之方法。作為該方法,例如可列舉:於使外裝體之一部分開口之狀態下施加電壓之方法;於預先對外裝體之一部分設置有排氣閥、氣體透過膜等適宜之氣體釋放機構之狀態下施加電壓之方法等。 [老化步驟] 鋰摻雜步驟後,較佳為對電極積層體進行老化。於老化步驟中,於負極將電解液中之溶劑分解,而於負極表面形成鋰離子透過性之固體高分子覆膜。 作為老化之方法,並無特別限制,例如可使用於高溫環境下使電解液中之溶劑進行反應之方法等。 [排氣步驟] 老化步驟後,進而進行排氣,較佳為確實地除去電解液、正極、及負極中所殘存之氣體。於電解液、正極、及負極之至少一部分殘存有氣體之狀態下,由於離子傳導受到阻礙,故而導致所獲得之非水系鋰蓄電元件之電阻上升。 作為排氣之方法,並無特別限制,例如可使用:於外裝體開口之狀態下將電極積層體設置於減壓腔室中,使用真空泵將腔室內設為減壓狀態之方法等。排氣後,密封外裝體,藉此使外裝體成為密閉狀態,而可製作非水系鋰蓄電元件。 <內部短路時之熱失控抑制 正極及負極之設計1> 非水系鋰蓄電元件若於例如釘刺試驗等中發生內部短路,則存在溫度急遽上升並產生氣體之情況,該情況即通常稱為熱失控之現象。該熱失控之機制尚未明確,認為其原因在於:內部短路導致大電流流向短路部位而發熱(若將短路電流設為I、短路路段之電阻設為R,則焦耳熱J係以J=I2
R表示),預摻雜有鋰離子之低電位狀態之負極或鋰離子與非水系電解液之反應藉由上述焦耳熱而加速進行。因此,若能夠減小上述短路電流I,則可大幅抑制與I之平方成正比產生之焦耳熱,而可抑制熱失控。 此時,藉由於將正極之一面(Cx
面)之正極活性物質層之單位面積重量設為Cx1
(g/m2
),將另一面(Cy
面)之正極活性物質層之單位面積重量設為Cy1
(g/m2
)時,Cx1
/Cy1
為0.85以上且1.15以下,於將與Cy
面對向之上述負極之一面(Ay
面)之負極活性物質層之單位面積重量設為Ay1
(g/m2
),將另一面(Ax
面)之負極活性物質層之單位面積重量設為Ax1
(g/m2
)時,Ax1
/Ay1
為0.85以上且1.15以下,(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)為0.80以上且1.20以下,於將Cx
面之每單位面積之鋰化合物量設為Cx2
(g/m2
)、將Cy
面之每單位面積之鋰化合物量設為Cy2
(g/m2
)時,Cx2
及Cy2
分別為0.1以上且18以下,且Cy2
/Cx2
及Cx2
/Cy2
為0.60以上且1.70以下,而可抑制內部短路時之熱失控。於電極積層體由複數片之正極及負極構成之情形時,只要電極積層體中之至少一組之正極與負極之組合滿足Cx1
/Cy1
為0.85以上且1.15以下、Ax1
/Ay1
為0.85以上且1.15以下、(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)為0.80以上且1.20以下、且Cy2
/Cx2
及Cx2
/Cy2
為0.60以上且1.70以下即可。於Cx2
及Cy2
為0.1以上之情形時,正極活性物質層所含有之鋰化合物於內部短路時分解而產生氣體,藉此電阻上升而可減小短路電流I。於Cx2
及Cy2
為18以下之情形時,可實現用以確保正極活性物質間電子傳導之低電阻化。若Cy2
/Cx2
及Cx2
/Cy2
為0.60以上且1.70以下,則意指於正極集電體之兩面遍及各處地含有鋰化合物,於內部短路時鋰化合物分解而可抑制熱失控。 Cx1
/Cy1
為0.85以上且1.15以下意指正極集電體之兩面所塗佈之正極活性物質層之單位面積重量之差異較小,Ax1
/Ay1
為0.85以上且1.15以下意指負極集電體之兩面所塗佈之正極活性物質層之單位面積重量之差異較小,(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)為0.80以上且1.20以下意指相對向之正極活性物質層與負極活性物質層之單位面積重量之差異較小。即,藉由滿足上述條件,於內部短路時各電極中之短路電流之差異變小。推測於不滿足上述條件之情形時,出現局部流通短路電流之部分而導致局部發熱,以該部分為起點而引起熱失控。 Cx1
及Cy1
分別較佳為5以上且100以下,更佳為10以上且50以下。若Cx1
及Cy1
為5以上,則可提高能量密度。若Cx1
及Cy1
為100以下,則輸出特性優異。又,Ax1
及Ay1
分別較佳為5以上且100以下,更佳為10以上且50以下。若Ax1
及Ay1
為5以上,則可提高能量密度。若Ax1
及Ay1
為100以下,則輸出特性優異。 進而,(Cx1
+Cx2
+Ay1
)/(Cy1
+Cy2
+Ax1
)較佳為0.70以上且1.30以下,更佳為0.80以上且1.20以下。於(Cx1
+Cx2
+Ay1
)/(Cy1
+Cy2
+Ax1
)為0.70以上且1.30以下之情形時,意指非對向之正極活性物質層與負極活性物質層之單位面積重量之差異較小。即,藉由滿足上述條件,於內部短路時各電極中之短路電流之差異進一步變小。 可藉由顯微拉曼光譜測定而評價正極活性物質層所含之碳酸鋰之分散狀態,於將Cx
面之藉由顯微拉曼光譜測定所獲得之成像圖像中之碳酸根離子分佈分析之面積設為Sx
%、將Cy
面之藉由顯微拉曼光譜測定所獲得之成像圖像中之碳酸根離子分佈分析之面積設為Sy
%時,較佳為Sx
及Sy
分別為1以上且40以下,並且Sx
/Sy
為0.50以上且1.50以下。於Sx
/Sy
未達0.50或Sx
/Sy
大於1.50之情形時,於正極集電體之兩面所塗佈之正極活性物質層中之一面,內部短路時發生分解之鋰化合物之量變少,因此無法抑制熱失控。 <高溫環境下之鋰化合物之分解抑制 正極或負極之沈積物> 本實施形態之正極包含相對於正極活性物質層之單位質量而較佳為1.60×10-4
mol/g~300×10-4
mol/g、更佳為5.0×10-4
mol/g以上150×10-4
mol/g以下之下述式(1)~(3): LiX1
-OR1
O-X2
Li 式(1) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)}、 LiX1
-OR1
O-X2
R2
式(2) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2
為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)}、及 R2
X1
-OR1
O-X2
R3
式(3) {式中,R1
為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2
及R3
分別獨立為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1
及X2
分別獨立為-(COO)n
(此處,n為0或1)} 所表示之1種以上之化合物。 於上述所說明之正極活性物質層Cy
面亦可包含選自由式(1)~(3)所表示之化合物所組成之群中之至少1種。於將正極物質層Cy
面之每單位質量之式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Cy3
(mol/g)時,Cy3
較佳為1.60×10-4
以上且300×10-4
以下,更佳為5.0×10-4
以上且150×10-4
以下。 藉由使Cy
面含有鋰化合物,可抑制高負載充放電循環中之電阻上升,另一方面,上述鋰化合物若被曝露於高溫高電壓環境下,則會緩慢地分解而產生氣體。因此,藉由使Cy
面含有上述式(1)~(3)所表示之化合物,可抑制高溫高電壓環境下之鋰化合物之分解。若Cy3
為1.60×10-4
以上,則高溫耐久性優異。若Cy3
為300×10-4
以下,則輸出特性優異。 式(1)之尤佳之化合物為LiOC2
H4
OLi、LiOC3
H6
OLi、LiOC2
H4
OCOOLi、LiOCOOC3
H6
OLi、LiOCOOC2
H4
OCOOLi及LiOCOOC3
H6
OCOOLi所表示之化合物。 式(2)之尤佳之化合物為LiOC2
H4
OH、LiOC3
H6
OH、LiOC2
H4
OCOOH、LiOC3
H6
OCOOH、LiOCOOC2
H4
OCOOH、LiOCOOC3
H6
OCOOH、LiOC2
H4
OCH3
、LiOC3
H6
OCH3
、LiOC2
H4
OCOOCH3
、LiOC3
H6
OCOOCH3
、LiOCOOC2
H4
OCOOCH3
、LiOCOOC3
H6
OCOOCH3
、LiOC2
H4
OC2
H5
、LiOC3
H6
OC2
H5
、LiOC2
H4
OCOOC2
H5
、LiOC3
H6
OCOOC2
H5
、LiOCOOC2
H4
OCOOC2
H5
、LiOCOOC3
H6
OCOOC2
H5
所表示之化合物。 式(3)之尤佳之化合物為HOC2
H4
OH、HOC3
H6
OH、HOC2
H4
OCOOH、HOC3
H6
OCOOH、HOCOOC2
H4
OCOOH、HOCOOC3
H6
OCOOH、HOC2
H4
OCH3
、HOC3
H6
OCH3
、HOC2
H4
OCOOCH3
、HOC3
H6
OCOOCH3
、HOCOOC2
H4
OCOOCH3
、HOCOOC3
H6
OCOOCH3
、HOC2
H4
OC2
H5
、HOC3
H6
OC2
H5
、HOC2
H4
OCOOC2
H5
、HOC3
H6
OCOOC2
H5
、HOCOOC2
H4
OCOOC2
H5
、HOCOOC3
H6
OCOOC2
H5
、CH3
OC2
H4
OCH3
、CH3
OC3
H6
OCH3
、CH3
OC2
H4
OCOOCH3
、CH3
OC3
H6
OCOOCH3
、CH3
OCOOC2
H4
OCOOCH3
、CH3
OCOOC3
H6
OCOOCH3
、CH3
OC2
H4
OC2
H5
、CH3
OC3
H6
OC2
H5
、CH3
OC2
H4
OCOOC2
H5
、CH3
OC3
H6
OCOOC2
H5
、CH3
OCOOC2
H4
OCOOC2
H5
、CH3
OCOOC3
H6
OCOOC2
H5
、C2
H5
OC2
H4
OC2
H5
、C2
H5
OC3
H6
OC2
H5
、C2
H5
OC2
H4
OCOOC2
H5
、C2
H5
OC3
H6
OCOOC2
H5
、C2
H5
OCOOC2
H4
OCOOC2
H5
、C2
H5
OCOOC3
H6
OCOOC2
H5
所表示之化合物。 作為使正極活性物質層內含有式(1)~(3)所表示之化合物的方法,例如可列舉:對正極活性物質層混合上述化合物之方法;使上述化合物吸附於正極活性物質層之方法;使上述化合物電化學地析出至正極活性物質層之方法等。其中,較佳為預先使非水系電解液中含有能夠分解而生成該等化合物之前驅體,利用製作蓄電元件之步驟中之上述前驅體之分解反應,而使上述化合物沈積於正極活性物質層內之方法。 作為形成式(1)~(3)所表示之化合物的前驅體,較佳為使用選自由碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、碳酸丁二酯、碳酸伸乙烯酯、及氟化碳酸乙二酯所組成之群中之至少1種有機溶劑,進而較佳為使用碳酸乙二酯、及碳酸丙二酯。 進而,於與上述Cy
面對向之負極活性物質層Ay
面包含上述式(1)~(3)所示之化合物,於將其含量設為Ay3
(mol/g)時,Cy3
/Ay3
較佳為0.2以上且20以下。若Cy3
/Ay3
為0.2以上,則可抑制Cy
面之鋰化合物發生分解,高溫耐久性優異。若Cy3
/Ay3
為20以下,則輸出特性優異。 <內部短路時之熱失控之抑制 正極及負極之設計2> 發現針對上述非水系鋰蓄電元件由內部短路所致之熱失控,藉由以如下方式設計負極,可同時實現對內部短路所致之熱失控之抑制、與低電阻化,上述負極之設計方式係於電極積層體之最外層配置負極,最外層之負極於上述積層體之最外面具有不與正極對向之負極活性物質層Aw
面,於將Aw
面所含之每單位面積之鋰離子量設為Aw1
(mAh/m2
)、將Aw
面之背面之負極活性物質層設為Az
面、且將Az
面所含之每單位面積之鋰離子量設為Az1
(mAh/m2
)時,Aw1
/Az1
處於0.01以上且0.45以下之範圍內。即,藉由減少不參與充放電之Aw
面之鋰離子量,於內部短路時可利用負極電位之上升而抑制非水系鋰蓄電元件之熱失控,另一方面,藉由增加參與充放電之Az
面之鋰離子量,可實現非水系鋰蓄電元件之低電阻化。 若Aw1
/Az1
為0.01以上,則電極積層體之最外層之負極電位降低,故電容增大。若Aw1
/Az1
為0.45以下,則可抑制內部短路時之熱失控。 就以上觀點而言,較佳為至少設置於最外層之負極包含無孔狀之負極集電體。於負極之正背面鋰離子無法擴散,因此可控制Aw
面與Az
面之鋰離子量。 關於內部短路時熱失控之抑制效果,只要於電極積層體之最外層存在不與正極對向之負極活性物質層Aw
面即可,因此只要於電極積層體之最外層整體或局部存在具有Aw
面之負極即可,最外層亦可局部為正極,電極積層體亦可經分隔件等被覆。 作為使Aw
面之鋰離子量小於Az
面之方法,並無特別限制,可列舉:僅使Az
面接觸金屬鋰而進行預摻雜之方法、藉由與Az
面對向之Cz
面所含之鋰化合物之氧化還原反應而對Az
面進行預摻雜之方法等。 於將Aw
面所含之每單位面積之活性物質量設為Aw2
(g/m2
)、將Az
面所含之每單位面積之活性物質量設為Az2
(g/m2
)時,Aw2
/Az2
較佳為0.85以上且1.15以下。若Aw2
/Az2
為0.85以上,則可增大內部短路時之負極電位上升幅度,因此可抑制熱失控。若Aw2
/Az2
為1.15以下,則電極積層體之最外層之負極電位降低,因此電容增大。 於將與Az
面對向之正極活性物質層設為Cz
面時,較佳為Cz
面所含之每單位面積之活性物質量Cz1
(g/m2
)為10以上且50以下,Cz
面所含之每單位面積之鋰化合物量Cz2
(g/m2
)為0.1以上且18.0以下,並且Cz2
/Cz1
為0.03以上且0.5以下。 藉由正極活性物質中包含鋰化合物,可利用鋰化合物捕捉高負載充放電循環中產生之氟離子,因此可抑制高負載充放電循環中之電阻上升。然而,由於鋰化合物幾乎無電子傳導性,故而若過剩地存在於正極活性物質中,則會導致電阻上升。藉由將Cz1
及Cz2
設計為上述值,可同時實現高負載充放電循環中之電阻上升、與低電阻化。 可藉由顯微拉曼光譜測定而評價正極活性物質層所含之碳酸鋰之分散狀態,於將Cz
面之藉由顯微拉曼光譜測定所獲得之成像圖像中之碳酸根離子分佈分析之面積比率設為Sz
%時,Sz
較佳為1以上且40以下。若Sz
為1以上,則Cz
面所含之鋰化合物為遍及各處地分散之狀態,因此可抑制高負載充放電循環中之電阻上升。若Sz
為40以下,則可確保正極活性物質間之電子傳導,因此可實現低電阻化。 較佳為於正極活性物質層Cz
面包含上述式(1)~(3)所表示之1種以上之化合物。又,於將上述正極物質層Cz
面之每單位質量之式(1)~(3)所表示之含量設為Cz3
(mol/g)時,Cz3
較佳為1.60×10-4
以上且300×10-4
以下,更佳為5.0×10-4
mol/g以上且150×10-4
以下。 藉由Cz
面包含鋰化合物,可抑制高負載充放電循環中之電阻上升,但另一方面,上述鋰化合物若暴露於高溫高電壓環境下則會緩慢分解而產生氣體。因此,可藉由使Cz
面包含上述式(1)~(3)所表示之化合物而抑制鋰化合物於高溫高電壓環境下之分解。若Cz3
為1.60×10-4
以上,則高溫耐久性優異。若Cz3
為300×10-4
以下,則輸出特性優異。 作為用以使正極活性物質層內含有式(1)~(3)所表示之化合物之方法,例如可列舉:於正極活性物質層中混合上述化合物之方法、使上述化合物吸附於正極活性物質層之方法、使上述化合物電化學地析出至正極活性物質層之方法等。其中,較佳為如下方法:預先使非水系電解液中含有能夠分解生成該等化合物之前驅體,於製作蓄電元件之步驟中利用上述前驅體之分解反應而使上述化合物沈積於正極活性物質層內。 作為形成式(1)~(3)所表示之化合物之前驅體,較佳為使用選自由碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、碳酸丁二酯、碳酸伸乙烯酯及氟化碳酸乙二酯所組成之群中之至少1種有機溶劑,更佳為使用碳酸乙二酯及碳酸丙二酯。 進而,於與上述Cz
面對向之負極活性物質層Az
面包含上述式(1)~(3)所表示之化合物,於將其含量設為Az3
(mol/g)時,Cz3
/Az3
較佳為0.2以上且20以下。若Cz3
/Az3
為0.2以上,則可抑制Cz
面之鋰化合物發生分解,高溫耐久性優異。若Cz3
/Az3
為20以下,則輸出特性優異。 如正極及負極之設計1及2中之說明,Cx1
/Cy1
、Ax1
/Ay1
、(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)、Cx2
、Cy2
、Cy2
/Cx2
及Cx2
/Cy2
相互關聯,因此作為該等數值範圍之較佳組合,可使用下述I~III。 較佳組合I: 0.86≦Cx1
/Cy1
≦1.14 0.86≦Ax1
/Ay1
≦1.14 0.90≦(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)≦1.10 2.1≦Cx2
(g/m2
)≦16.6 2.0≦Cy2
(g/m2
)≦16.0 0.61≦Cy2
/Cx2
≦1.39 0.72≦Cx2
/Cy2
≦1.64 較佳組合II: 0.86≦Cx1
/Cy1
≦1.14 0.85≦Ax1
/Ay1
≦1.15 0.80≦(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)≦1.20 2.1≦Cx2
(g/m2
)≦16.6 2.0≦Cy2
(g/m2
)≦16.0 0.61≦Cy2
/Cx2
≦1.39 0.72≦Cx2
/Cy2
≦1.64 較佳組合III: 0.85≦Cx1
/Cy1
≦1.15 0.86≦Ax1
/Ay1
≦1.14 0.90≦(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)≦1.10 0.1≦Cx2
(g/m2
)≦18 0.1≦Cy2
(g/m2
)≦18 0.60≦Cy2
/Cx2
≦1.70 0.60≦Cx2
/Cy2
≦1.70 <非水系鋰蓄電元件之特性評價> [靜電電容] 於本說明書中,所謂靜電電容Fa(F)係指藉由以下之方法所獲得之值。 首先,將與非水系鋰蓄電元件對應之單元(cell)於設定為25℃之恆溫槽內,以2 C之電流值恆定電流充電至達到3.8 V,繼而進行合計30分鐘之施加3.8 V之恆定電壓之恆定電壓充電。其後,將以2 C之電流值實施恆定電流放電至2.2 V時之電容設為Q(C)。使用此處所獲得之Q及電壓變化ΔVx
(V),將根據靜電電容Fa=Q/ΔVx
=Q/(3.8-2.2)而算出之值稱為靜電電容Fa(F)。 此處所謂電流之放電速率(亦稱為「C速率」)係指放電時之電流相對於放電電容之相對比率,一般而言,於自上限電壓進行恆定電流放電至下限電壓時,將以1小時完成放電之電流值稱為1 C。於本說明書中,於自上限電壓3.8 V進行恆定電流放電至下限電壓2.2 V時,將以1小時完成放電之電流值設為1 C。 [電量] 於本說明書中,所謂電量Wh(Wh)係指藉由以下之方法所獲得之值。 將使用藉由上文所述之方法所算出之靜電電容Fa(F), 根據Fa×(3.82
-2.22
)/2/3,600而算出之值稱為電量Wh(Wh)。 [用以計算能量密度之非水系鋰蓄電元件之體積] 用以計算能量密度之非水系鋰蓄電元件之體積係指於電極積層體或電極捲繞體中,利用外裝體而收納堆迭有正極活性物質層及負極活性物質層之區域的部分之體積。 例如,於為利用層壓膜所收納之電極積層體或電極捲繞體之情形時,典型而言,於電極積層體或電極捲繞體中,將正極活性物質層及負極活性物質層所存在之區域收納於經杯式成形之層壓膜中。該非水系鋰蓄電元件之體積(Vc
)係由該杯式成形部分之外尺寸長度(l1
)與外尺寸寬度(w1
)、及包括層壓膜在內之蓄電元件之厚度(t1
),根據Vc
=l1
×w1
×t1
進行計算。 於為收納於角型之金屬罐中之電極積層體或電極捲繞體之情形時,作為非水系鋰蓄電元件之體積,單純使用該金屬罐之外尺寸之體積。即,該蓄電元件之體積(Vd
)係由角型之金屬罐之外尺寸長度(l2
)與外尺寸寬度(w2
)、外尺寸厚度(t2
),根據Vd
=l2
×w2
×t2
進行計算。 又,於為收納於圓筒型之金屬罐中之電極捲繞體之情形時,作為非水系鋰蓄電元件之體積,使用該金屬罐之外尺寸之體積。即,該蓄電元件之體積(Ve
)係由圓筒型之金屬罐之底面或上表面之外尺寸半徑(r)、外尺寸長度(l3
),根據Ve
=3.14×r×r×l3
進行計算。 [能量密度] 於本說明書中,所謂能量密度係使用非水系鋰蓄電元件之電量Wh及體積Vi(i=c、d或e),根據算式Wh/Vi(Wh/L)所獲得之值。 就表現出充分之充電電容與放電電容之觀點而言,Wh/Vi較佳為15以上。若Wh/Vi為15以上,則可獲得具有優異之體積能量密度之非水系鋰蓄電元件。因此,於將使用該非水系鋰蓄電元件之蓄電系統與例如汽車之引擎組合使用之情形時,能夠於汽車內有限之狹小空間設置蓄電系統,故而較佳。作為Wh/Vi之上限值,較佳為50以下。 [內部電阻] 於本說明書中,所謂內部電阻Ra(Ω)係指藉由以下之方法所獲得之值: 首先,將非水系鋰蓄電元件於設定為25℃之恆溫槽內,以20 C之電流值恆定電流充電至達到3.8 V,繼而進行合計30分鐘之施加3.8 V之恆定電壓的恆定電壓充電。繼而,將取樣間隔設為0.1秒,以20 C之電流值進行恆定電流放電至2.2 V,而獲得放電曲線(時間-電壓)。於該放電曲線中,由放電時間2秒及4秒之時刻之電壓值,藉由線性近似進行外插,將所獲得之放電時間=0秒時之電壓設為Eo時,由降低電壓ΔE=3.8-Eo作為Ra=ΔE/(20 C之電流值)而算出之值。 就表現出足以應對大電流之充電電容與放電電容之觀點而言,Ra・Fa較佳為3.0以下、更佳為2.5以下、進而較佳為2.2以下。若Ra・Fa為3.0以下,則可獲得具有優異之輸入輸出特性之非水系鋰蓄電元件。因此,藉由將使用該非水系鋰蓄電元件之蓄電系統與例如高效率引擎加以組合等,而亦能夠充分地耐受對非水系鋰蓄電元件所施加之高負載,故而較佳。作為Ra・Fa之下限值,較佳為0.3以上。 [高溫保存試驗後之氣體產生量] 於本說明書中,高溫保存試驗時之氣體產生量係藉由以下之方法進行測定: 首先,將與非水系鋰蓄電元件對應之單元於設定為25℃之恆溫槽內,以100 C之電流值進行恆定電流充電至達到4.0 V,繼而進行10分鐘之施加4.0 V之恆定電壓的恆定電壓充電。繼而,將非水系鋰蓄電元件保存於60℃環境下,每2週自60℃環境下取出,藉由上述之充電步驟將單元電壓充電至4.0 V後,再次將非水系鋰蓄電元件保存於60℃環境下。重複進行該步驟,藉由阿基米德法而測定保存開始前之單元體積Va、保存試驗2個月後之單元體積Vb。藉由阿基米德法之體積測定所使用之溶劑並無特別限定,較佳為使用導電度為10 μS/cm以下,於浸漬有非水系鋰蓄電元件之情形時不引起電解之溶劑。例如適宜為使用純水、氟系不活性液體。尤其就具有較高之比重且具有優異之電氣絕緣性之觀點而言,適宜為使用氟系不活性液體、例如Fluorinert(註冊商標、日本3M股份有限公司)FC-40、FC-43等。Vb-Va係於單元電壓4.0 V及環境溫度60℃下保存2個月時所產生之氣體量,將根據上述靜電電容Fa進行規格化之值B=(Vb-Va)/Fa設為高溫保存試驗中之產生氣體量。 [高負載充放電循環試驗] 於本說明書中,高負載充放電循環試驗後之電阻變化率及氣體產生量係藉由以下之方法進行測定。 (高負載充放電循環後之電阻變化率) 首先,將與非水系鋰蓄電元件對應之單元於設定為25℃之恆溫槽內,以200 C或300 C之電流值進行恆定電流充電至達到3.8 V,繼而以200 C或300 C之電流值進行恆定電流放電至達到2.2 V。於重複該高負載充放電循環60000次後,依據上述內部電阻之測定方法,測定高負載充放電循環後之內部電阻Rb。將高負載充放電循環後之電阻變化率設為Rb/Ra。 高負載充放電循環試驗後之電阻變化率Rb/Ra較佳為2.0以下,更佳為1.5以下,進而較佳為1.2以下。若高負載充放電循環試驗後之電阻變化率為2.0以下,則即使反覆進行充放電,亦維持非水系鋰蓄電元件之特性,因此可長期穩定地獲得優異之輸入輸出特性,而實現非水系鋰蓄電元件之長壽命化。Rb/Ra之下限值較佳為0.9以上。 [釘刺試驗] 本說明書中,釘刺試驗係藉由以下方法進行測定: (電壓調整) 首先,於設定為25℃之防爆型恆溫槽內,以20 C之電流值對與非水系鋰蓄電元件對應之單元進行恆定電流充電直至達到4.0 V,繼而,進行10分鐘之施加4.0 V恆定電壓之恆定電壓充電。 (釘刺試驗) 充電結束後,於單元之負極端子、正極端子、及外裝體之中央部附近貼附熱電偶,將單元電壓測定用纜線與資料記錄器連接。資料記錄器之取樣時間之間隔較佳為不超過0.1秒。於單元之中央部配置鐵釘(N65),貫通速度設為30 mm/sec。釘刺試驗結束後,觀察負極端子之最高到達溫度、及非水系鋰蓄電元件之狀態。 本說明書中,著火、破裂及開裂之定義如下所示, 著火:非水系鋰蓄電元件燃燒之狀態; 破裂:非水系鋰蓄電元件之外裝體一部分或全部破損,電極積層體一部分或全部暴露至外裝體外之狀態; 開裂:非水系鋰蓄電元件之外裝體一部分破損,電極積層體仍留於外裝體內部之狀態(亦可為非水系電解液自外裝體之刺入鐵釘之部位向外部流出)。 <電極中之鋰化合物之鑑定方法> 正極中所含之鋰化合物之鑑定方法並無特別限定,可藉由例如下述之方法進行鑑定。鋰化合物之鑑定較佳為將以下所記載之複數種分析方法組合而進行鑑定。 於測定以下所記載之SEM-EDX、拉曼光譜、XPS時,較佳為於氬氣箱中將非水系鋰蓄電元件拆解並取出正極,將正極表面所附著之電解質洗淨後進行測定。關於正極之洗淨方法,由於將正極表面所附著之電解質加以沖洗即可,故而可適宜地利用碳酸二甲酯、碳酸甲酯乙酯、碳酸二乙酯等碳酸酯溶劑。作為洗淨方法,例如使正極於正極重量之50~100倍之碳酸二乙酯溶劑中浸漬10分鐘以上,其後更換溶劑再次浸漬正極。其後,將正極自碳酸二乙酯取出,進行真空乾燥後,實施SEM-EDX、拉曼光譜、XPS之分析。真空乾燥之條件係設為於溫度:0~200℃、壓力:0~20 kPa、時間:1~40小時之範圍內正極中之碳酸二乙酯之殘存成為1質量%以下之條件。關於碳酸二乙酯之殘存量,可測定下述之蒸餾水洗淨、液量調整後之水之GC/MS,並基於預先製作之校準曲線進行定量。 關於下述之離子層析法,可藉由對利用蒸餾水將正極洗淨後之水加以分析,而鑑定陰離子。 於藉由分析方法未能鑑定鋰化合物之情形時,亦可藉由使用作為其他分析方法之7
Li-固態NMR、XRD(X射線繞射)、TOF-SIMS(飛行時間型二次離子質譜分析)、AES(歐傑電子能譜)、TPD/MS(程式溫控脫附質譜分析)、DSC(示差掃描熱量分析)等而鑑定鋰化合物。 [鋰化合物之平均粒徑] 於將鋰化合物之平均粒徑設為X1
時,較佳為0.1 μm≦X1
≦10 μm,更佳為0.5 μm≦X1
≦5 μm。於X1
為0.1 μm以上之情形時,藉由吸附高負載充放電循環中所生成之氟離子而高負載充放電循環特性提高。於X1
為10 μm以下之情形時,由於與高負載充放電循環中所生成之氟離子之反應面積增加,故而可高效率地進行氟離子之吸附。X1
之測定方法並無特別限定,可根據下述之正極剖面之SEM圖像、及SEM-EDX圖像而算出。於正極剖面之形成方法中,可使用如下之BIB加工:自正極上部照射氬束,沿著設置於試樣正上方之遮蔽板之端部而製作平滑之剖面。於使正極含有碳酸鋰之情形時,亦可藉由測定正極剖面之拉曼成像而求出碳酸根離子之分佈。 [掃描型電子顯微鏡-能量分散型X射線分析(SEM-EDX)] 鋰化合物及正極活性物質可根據將觀察倍率設為1000倍~4000倍而測得之正極表面或正極剖面之SEM-EDX圖像之氧分佈分析加以判別。作為SEM-EDX圖像之測定例,可將加速電壓設為10 kV、發射電流設為10 μA、測定像素數設為256×256個像素、累計次數設為50次而進行測定。為了防止試樣之帶電,亦可藉由真空蒸鍍或濺鍍等方法,而表面處理有金、鉑、鋨等。關於SEM-EDX圖像之測定方法,較佳為以分佈分析圖中無達到最大亮度值之像素,亮度值之平均值處於最大亮度值之40%~60%之範圍之方式調整亮度及對比度。對於所獲得之氧分佈分析,將含有面積50%以上之以亮度值之平均值作為基準進行二值化時之明部的粒子設為鋰化合物。 [X1
之算出方法] 鋰化合物之平均粒徑X1
可藉由如下方式求出:於與上述正極剖面SEM同一視野中進行測定,對由所測得之正極剖面SEM-EDX所獲得之圖像進行圖像分析。將於上述正極剖面之SEM圖像中判別出鋰化合物之粒子設為X,針對剖面SEM圖像中所觀察到之全部之X粒子求出剖面積S,並根據下述式進行計算而求出粒徑d(將圓周率設為π)。 d=2×(S/π)1/2
使用所獲得之粒徑d,根據下述式求出體積平均粒徑X0
。 X0
=Σ[4/3π×(d/2)3
×d]/Σ[4/3π×(d/2)3
] 改變正極剖面之視野測定5處以上,取各X0
之平均值設為平均粒徑X1
。 [顯微拉曼光譜] 鹼金屬碳酸鹽及正極活性物質可根據將觀察倍率設為1000倍~4000倍而測得之正極前驅體表面之碳酸根離子之拉曼成像加以判別。作為測定條件之例,可於將激發光設為532 nm、激發光強度設為1%、物鏡之長作動設為50倍、繞射光柵設為1800 gr/mm、分佈分析方式設為點掃描(狹縫65 mm、合併5 pix)、步距1 mm、每1點之曝光時間設為3秒、累計次數設為1次、有雜波濾波器之條件下進行測定。針對所測得之拉曼光譜,於1071~1104 cm-1
之範圍內設定直線之基準線,將與基準線相比為正之值作為碳酸根離子之波峰而算出面積,將頻率進行累計,此時自碳酸根離子之頻率分佈減去相對於將雜波成分利用高斯型函數進行近似之碳酸根離子波峰面積的頻率。 [X射線光電分光法(XPS)] 可藉由利用XPS分析電子狀態,而判別鋰化合物之鍵結狀態。作為測定條件之例,可於將X射線源設為單色化AlKα、X射線束直徑設為100 μm(25 W、15 kV)、通能設為細部掃描:58.70 eV、有電荷中和、掃描數設為細部掃描:10次(碳、氧)20次(氟)30次(磷)40次(鋰元素)50次(矽)、能階設為細部掃描:0.25 eV之條件下進行測定。較佳為於XPS測定前,藉由濺鍍而清潔正極之表面。作為濺鍍條件,例如可於加速電壓1.0 kV、2 mm×2 mm之範圍、1分鐘(以SiO2
換算為1.25 nm/min)之條件對正極之表面進行清潔。 針對所獲得之XPS光譜, 可將Li1s之鍵結能50~54 eV之波峰歸屬於LiO2
或Li-C鍵; 將55~60 eV之波峰歸屬於LiF、Li2
CO3
、Lix
POy
Fz
(式中,x、y、z分別為1~6之整數); 將C1s之鍵結能285 eV之波峰歸屬於C-C鍵,將286 eV之波峰歸屬於C-O鍵,將288 eV之波峰歸屬於COO,將290~292 eV之波峰歸屬於CO3 2-
、C-F鍵; 將O1s之鍵結能527~530 eV之波峰歸屬於O2-
(Li2
O),將531~532 eV之波峰歸屬於CO、CO3
、OH、POx
(式中,x為1~4之整數)、SiOx
(x為1~4之整數),將533 eV之波峰歸屬於C-O、SiOx
(式中,x為1~4之整數); 將F1s之鍵結能685 eV之波峰歸屬於LiF,將687 eV之波峰歸屬於C-F鍵、Lix
POy
Fz
(式中,x、y、z分別為1~6之整數)、PF6 -
; 關於P2p之鍵結能,將133 eV之波峰歸屬於POx
(式中,x為1~4之整數),將134~136 eV之波峰歸屬於PFx
(式中,x為1~6之整數); 將Si2p之鍵結能99 eV之波峰歸屬於Si、矽化物,將101~107 eV之波峰歸屬於Six
Oy
(式中,x、y分別為任意之整數)。 針對所獲得之光譜,於波峰重合之情形時,較佳為假設高斯函數或勞侖茲函數進行波峰分離,而將光譜進行歸屬。根據所獲得之電子狀態之測定結果及存在元素比之結果,可鑑定所存在之鋰化合物。 [離子層析法] 使用蒸餾水洗淨正極前驅體,利用離子層析法對洗淨後之水進行分析,藉此可鑑定溶出至水中之碳酸根離子。作為所使用之管柱,可使用離子交換型、離子排除型及逆相離子對型。作為檢測器,可使用導電度檢測器、紫外可見光吸光光度檢測器、電化學檢測器等,可使用在檢測器之前設置抑制器的抑制器方式、或不配置抑制器而將導電度較低之溶液用於溶離液之無抑制器方式。又,亦可將質譜分析儀或帶電粒子檢測器與檢測器組合而進行測定。 若所使用之管柱、溶離液等條件固定,則樣品之保持時間根據每種離子種成分而固定,又,波峰之響應之大小根據每種離子種而異,與離子種之濃度成比例。變得能夠藉由預先測定已確保溯源性之已知濃度之標準液,而進行離子種成分之定性與定量。 <鹼金屬元素之定量方法 ICP-MS> 針對測定試樣,使用濃硝酸、濃鹽酸、王水等強酸進行酸分解,將所獲得之溶液以成為2%~3%之酸濃度之方式利用純水加以稀釋。關於酸分解,亦可適當對試樣進行加熱、加壓。藉由ICP-MS對所獲得之稀釋液進行分析,較佳為此時預先添加已知量之元素作為內部標準。於測定對象之鹼金屬元素成為測定上限濃度以上之情形時,較佳為於維持稀釋液之酸濃度之情況下進一步加以稀釋。針對所獲得之測定結果,可基於使用化學分析用之標準液而預先製作之校準曲線,而對各元素進行定量。 <正極活性物質層之單位面積重量、鋰化合物量之定量方法1 Cx1
、Cy1
、Cx2
、Cy2
之算出> 正極活性物質層之單位面積重量與正極活性物質層中所含之鋰化合物之定量方法記載於以下。於氬氣箱中,將電壓調整至2.9 V之非水系鋰蓄電元件加以拆解而取出電極積層體,自電極積層體切出正極並利用有機溶劑洗淨。作為有機溶劑,只要能夠除去正極表面所沈積之電解液分解物即可,並無特別限定,藉由使用鋰化合物之溶解度為2%以下之有機溶劑,會抑制鋰化合物之溶出。作為此種有機溶劑,適宜地使用例如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸甲基等極性溶劑。所測定之正極之面積並無特別限制,就減輕測定之偏差之觀點而言,較佳為5 cm2
以上且200 cm2
以下,更佳為25 cm2
以上且150 cm2
以下。若正極面積為5 cm2
以上,則確保測定之再現性。若正極面積為200 cm2
以下,則樣品之操作性優異。 正極之洗淨方法係將正極於相對於正極之重量為50~100倍之乙醇溶液中浸漬3天以上。浸漬期間較佳為對容器封蓋以阻止甲醇揮發。經過3天以上之浸漬後,將正極自乙醇取出,進行真空乾燥。真空乾燥係設為於溫度:100~200℃、壓力:0~10 kPa、時間:5~20小時之範圍內正極中之乙醇之殘存成為1質量%以下之條件。關於乙醇之殘存量,可測定下述之蒸餾水洗淨後之水之GC/MS,並基於預先製作之校準曲線進行定量。將所獲得之正極切斷為兩半,將一者設為正極Cx0
,將另一者設為正極Cy0
,將面積分別設為XC
(m2
)及YC
(m2
)。使用刮勺、刷子、毛刷等而除去正極Cx0
之Cy
面之正極活性物質層、及正極Cy0
之Cx
面之正極活性物質層,將正極Cx0
之重量設為M0x
(g),將正極Cy0
之重量設為M0y
(g)。繼而,將正極Cx0
及正極Cy0
於各自重量之100~150倍之蒸餾水中浸漬3天以上。於浸漬期間,較佳為對容器封蓋以阻止蒸餾水揮發,並偶爾攪拌水溶液以促進鋰化合物之溶出。於浸漬3天以上後,自蒸餾水取出正極Cx0
及正極Cy0
,與上述之乙醇洗淨同樣地進行真空乾燥。將真空乾燥後之正極Cx0
及正極Cy0
之重量分別設為M1x
(g)及M1y
(g)。繼而,為了測定所獲得之正極Cx0
及正極Cy0
之集電體之重量,使用刮勺、刷子、毛刷等而除去正極Cx0
及正極Cy0
上所殘留之正極活性物質層。若將所獲得之正極集電體之重量設為M2x
(g)及M2y
(g),則正極Cx0
之正極活性物質層之單位面積重量Cx1
(g/m2
)、及正極Cy0
之正極活性物質層之單位面積重量Cy1
(g/m2
)可根據下述(7)式而算出。 Cx1
=(M1x
-M2x
)/XC
、及 Cy1
=(M1y
-M2y
)/YC
・・・(7) Cx0
之以每單位面積計之鋰化合物量Cx2
(g/m2
)及Cy0
之以每單位面積計之鋰化合物量Cy2
(g/m2
)可根據下式(8)而算出。 Cx2
=(M0x
-M1x
)/XC
、及 Cy2
=(M0y
-M1y
)/YC
(8) 再者,於正極活性物質層包含複數種鋰化合物之情形時,於除鋰化合物以外亦包含M2
O等氧化物、MOH等氫氧化物、MF或MCl等鹵化物、M2
(CO2
)2
等草酸鹽、RCOOM(式中,R為H、烷基或芳基)等羧酸鹽(上述式中之M為選自Na、K、Rb及Cs中之1種以上)之情形時,以及於正極活性物質層包含選自BeCO3
、MgCO3
、CaCO3
、SrCO3
及BaCO3
中之鹼土金屬碳酸鹽、或者鹼土金屬氧化物、鹼土金屬氫氧化物、鹼土金屬鹵化物、鹼土金屬草酸鹽、鹼土金屬羧酸鹽之情形時,算出該等之總量作為鋰化合物量。 <負極活性物質層之單位面積重量之算出 Ax1
、Ay1
之算出> 將負極活性物質層之單位面積重量之定量方法記載於以下。於氬氣箱中,自上述電極積層體切出負極,並利用有機溶劑加以洗淨。作為洗淨所使用之有機溶劑,為除去負極表面所沈積之電解液分解物並與負極中之鋰離子進行反應之溶劑即可,並無特別限定,適宜地使用甲醇、乙醇、異丙醇等醇、或該等之混合溶劑。所測定之負極之面積並無特別限制,就減輕測定之偏差之觀點而言,較佳為5 cm2
以上且200 cm2
以下,進而較佳為25 cm2
以上且150 cm2
以下。若負極面積為5 cm2
以上,則確保測定之再現性。若負極面積為200 cm2
以下,則樣品之操作性優異。 負極之洗淨方法係將負極於相對於負極之重量為50~100倍之乙醇溶液中浸漬3天以上。於浸漬期間,較佳為例如對容器封蓋,以阻止乙醇揮發。於浸漬3天以上之後,將負極自乙醇取出,並進行真空乾燥。真空乾燥之條件設為於溫度:100~200℃、壓力:0~10 kPa、時間:5~20小時之範圍內負極中之乙醇之殘存成為1質量%以下之條件。關於乙醇之殘存量,可將真空乾燥後之負極浸漬於碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、或碳酸甲酯乙酯等有機溶劑中之後,測定上述有機溶劑之GC/MS,並基於預先製作之校準曲線進行定量。將真空乾燥後之負極切斷為兩半,將一者設為負極Ax0
,將另一者設為負極Ay0
,將面積分別設為XA
(m2
)及YA
(m2
)。使用刮勺、刷子、毛刷等而除去負極Ax0
之Ay
面之負極活性物質層、及負極Ay0
之Ax
面之負極活性物質層,將負極Ax0
之重量設為M0xA
(g),且將負極Ay0
之重量設為M0yA
(g)。繼而,為了測定所獲得之負極Ax0
及負極Ay0
之集電體之重量,使用刮勺、刷子、毛刷等而除去負極Ax0
及負極Ay0
上所殘留之負極活性物質層。若將所獲得之負極集電體之重量設為M1xA
(g)及M1yA
(g),則負極Ax0
之負極活性物質層之單位面積重量Ax1
(g/m2
)、及負極Ay0
之負極活性物質層之單位面積重量Ay1
(g/m2
)可根據下述(9)式而算出。 Ax1
=(M0xA
-M1xA
)/XA
、及 Ay1
=(M0yA
-M1yA
)/YA
(9) <鋰離子量、及負極活性物質量之算出2 Aw1
、Az1
、Aw2
、Az2
之算出> 以下記載電極積層體或電極捲繞體之最外層所配置之負極中所含之鋰離子量之定量方法。於氬氣箱中,拆解電壓調整至2.9 V之非水系鋰蓄電元件而取出電極積層體。切出配置於電極積層體之最外層之負極,將負極利用有機溶劑洗淨。此時,於積層單片電極而成之電極積層體之情形時,只要切出最外層之負極即可,於電極積層體為捲繞體之情形時,只要切出包含不與正極對向之負極活性物質層之負極即可。作為洗淨所使用之有機溶劑,只要可去除負極表面所沈積之電解液分解物、且不會與負極中之鋰離子反應,則並無特別限定,適宜使用碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲酯乙酯等溶劑。所測定之負極之面積並無特別限制,就減小測定偏差之觀點而言,較佳為2 cm2
以上且20 cm2
以下,更佳為4 cm2
以上且10 cm2
以下。若面積為2 cm2
以上,則確保測定之再現性。若面積為20 cm2
以下,則樣品之操作性優異。 將洗淨後之負極加以風乾後,切成面積相等之兩半,一半設為負極Aw0
、另一半設為負極Az0
,各自之面積設為XB
(m2
)及YB
(m2
)。使用刮勺、刷子、毛刷等去除負極Aw0
之Az
面之負極活性物質層、及負極Az0
之Aw
面之負極活性物質層後,將負極Aw0
之重量設為M0w
(g)、將負極Az0
之重量設為M0z
(g)。其後,利用甲醇與異丙醇之體積比1:1之混合溶劑自負極Aw0
及負極Az0
萃取鋰離子。將萃取後之負極加以風乾,一面維持大氣非暴露之狀態一面於側箱中真空乾燥,將乾燥後之負極於維持大氣非暴露之狀態下自側箱移至氬氣箱。將真空乾燥後之負極Aw0
之重量設為M1w
(g)、將負極Az0
之重量設為M1z
(g)。繼而,去除負極Aw0
及負極Az0
上殘餘之負極活性物質層,將負極活性物質層經去除後之負極Aw0
之負極集電體之重量設為M2w
(g)、將負極Az0
之負極集電體之重量設為M2z
(g),則負極Aw0
之負極活性物質重量可以M1w
-M2w
、負極Az0
之負極活性物質重量可以M1z
-M2z
的形式算出。用所獲得之值除以負極Aw0
之面積XB
、及負極Az0
之面積YB
而算出以每單位面積計之負極活性物質量Aw2
(g/m2
)、及Az2
(g/m2
)即可。 關於以如上方式獲得之萃取液中、與萃取後之負極活性物質層中所含之鋰量,使用例如ICP-MS(感應耦合電漿質譜分析計)等分別定量萃取液中及負極活性物質層中之鋰濃度,根據測定所使用之萃取液之重量、及上述算出之負極活性物質重量(M1x
-M2x
及M1y
-M2y
)而求出鋰量之合計,藉此可知曉Aw
面及Az
面所含之鋰之總物質量(mol)。用所獲得之值除以供於萃取之負極面積而算出鋰離子量Aw1
(mol/m2
)及Az1
(mol/m2
)即可。 <正極以每單位面積計之活性物質量Cz1
、及正極以每單位面積計之鋰化合物量Cz2
之算出2> 以下記載與負極活性物質層Az
面對向之正極活性物質層Cz
面中所含之鋰化合物及活性物質量之定量方法。 對上述於氬氣箱中拆解獲得之電極積層體,切出與作為最外層之負極對向之正極,利用有機溶劑洗淨。作為洗淨所使用之有機溶劑,只要可去除正極表面所沈積之電解液分解物,則並無特別限定,但藉由使用鋰化合物之溶解度為2%以下之有機溶劑而可抑制鋰化合物之溶出。作為此種有機溶劑,例如適宜使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸甲酯等極性溶劑。所測定之正極之面積並無特別限制,就減小測定偏差之觀點而言,較佳為5 cm2
以上且200 cm2
以下,更佳為25 cm2
以上且150 cm2
以下。若面積為5 cm2
以上,則確保測定之再現性。若面積為200 cm2
以下,則樣品之操作性優異。 如上所述洗淨正極,對乾燥後獲得之正極,使用刮勺、刷子、毛刷等,使與Az
面對向之Cz
面之正極活性物質層留存而去除Cz
面之相反面之正極活性物質層,將該Cz
面之相反面之正極活性物質層經去除後之重量設為M0c
(g)、面積設為Z(m2
)。繼而,於正極之重量之100~150倍之蒸餾水中浸漬3天以上。浸漬期間,較佳為對容器封蓋,以阻止蒸餾水揮發。經過3天以上之浸漬後,自蒸餾水取出正極,與上述之乙醇洗淨同樣地進行真空乾燥。 將真空乾燥後之正極之重量設為M1c
(g)。繼而,為了測定所獲得之正極之集電體之重量,使用刮勺、刷子、毛刷等而去除正極上所殘留之正極活性物質層。若將所獲得之正極集電體之重量設為M2c
,則Cy
面所含之每單位面積之活性物質量Cz1
(g/m2
)可根據下述(10)式而算出。 Cz1
=(M1c
-M2c
)/Z ・・・(10) Cz
面所含之每單位面積之鋰化合物量Cz2
(g/m2
)可根據下式(11)而算出。 Cz2
=(M0c
-M1c
)/Z ・・・(11) 再者,於正極活性物質層包含複數種鋰化合物之情形時,於除鋰化合物以外亦包含M2
O等氧化物、MOH等氫氧化物、MF或MCl等鹵化物、M2
(CO2
)2
等草酸鹽、RCOOM(式中,R為H、烷基或芳基)等羧酸鹽(上述式中之M為選自Na、K、Rb及Cs中之1種以上)之情形時,以及於正極活性物質層包含選自BeCO3
、MgCO3
、CaCO3
、SrCO3
及BaCO3
中之鹼土金屬碳酸鹽、或者鹼土金屬氧化物、鹼土金屬氫氧化物、鹼土金屬鹵化物、鹼土金屬草酸鹽、鹼土金屬羧酸鹽之情形時,算出該等之總量作為鋰化合物量。 [實施例] 以下,揭示實施例及比較例而具體地說明本發明之實施形態,但本發明並不受以下實施例及比較例之任何限定。 以下,具體地說明第一實施形態。 <實施例1> <正極活性物質之製備> [製備例1a] 將經破碎之椰子殼碳化物放入小型碳化爐內,於氮氣環境下,於500℃下碳化處理3小時而獲得碳化物。將所獲得之碳化物放入活化爐內,將利用預熱爐進行加溫之水蒸汽以1 kg/h導入活化爐內,以8小時升溫至900℃而進行活化。取出活化後之碳化物,並於氮氣環境下進行冷卻,而獲得經活化之活性碳。將所獲得之經活化之活性碳流水洗淨10小時後進行脫水,於保持於115℃之電氣乾燥機內乾燥10小時後,利用球磨機粉碎1小時,而獲得活性碳1。 使用島津製作所公司製造之雷射繞射式粒度分佈測定裝置(SALD-2000J),測定活性碳1之平均粒徑,結果為4.2 μm。又,使用Yuasa-ionics公司製造之細孔分佈測定裝置(AUTOSORB-1 AS-1-MP),測定活性碳1之細孔分佈。其結果為,BET比表面積為2360 m2
/g,中孔量(V1
)為0.52 cc/g,微孔量(V2
)為0.88 cc/g,V1
/V2
=0.59。 [製備例2a] 將酚樹脂放入煅燒爐內,於氮氣環境下,於600℃下碳化處理2小時後,利用球磨機進行粉碎,並進行分級而獲得平均粒徑7 μm之碳化物。將所獲得之碳化物與KOH以質量比1:5加以混合,放入煅燒爐內,於氮氣環境下,於800℃下加熱1小時而進行活化。取出活化後之碳化物,於調整為濃度2 mol/L之稀鹽酸中攪拌洗淨1小時,利用蒸餾水進行煮沸洗淨直至pH值穩定於5~6之間之後,進行乾燥,藉此獲得活性碳2。 使用島津製作所公司製造之雷射繞射式粒度分佈測定裝置(SALD-2000J),測定活性碳2之平均粒徑,結果為7.0 μm。又,使用Yuasa-ionics公司製造之細孔分佈測定裝置(AUTOSORB-1 AS-1-MP),測定活性碳2之細孔分佈。其結果為,BET比表面積為3627 m2
/g,中孔量(V1
)為1.50 cc/g,微孔量(V2
)為2.28 cc/g,V1
/V2
=0.66。 <正極前驅體之製造> 使用活性碳2作為正極活性物質而製造正極前驅體。 將50.0質量份之活性碳2、37.5質量份之碳酸鋰、3.0質量份之科琴黑、1.5質量份之PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、及8.0質量份之PVDF(聚偏二氟乙烯)、以及使固形物成分之重量比成為31.2%之NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物以周速17 m/s之條件進行分散而獲得塗敷液1C。 使用東機產業公司之E型黏度計TVE-35H而測定所獲得之塗敷液1C之黏度(ηb)及TI值。其結果為,黏度(ηb)為650 mPa・s,TI值為3.4。又,使用Yoshimitsu Seiki公司製造之粒度計而測定所獲得之塗敷液1C之分散度。其結果為,粒度為31 μm。以固形物成分之重量比成為29.7%之方式將含有物與NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,除此以外,藉由與上述相同之方法進行分散而獲得塗敷液2C。所獲得之塗敷液2C之黏度(ηb)為2,580 mPa・s,TI值為3.4,粒度為31 μm。 使用Toray Engineering公司製造之兩面模具塗佈機,於塗敷速度1 m/s之條件下,將塗敷液1C塗敷至厚度15 μm之鋁箔之上表面,將塗敷液2C塗敷至鋁箔之下表面,於乾燥溫度120℃下進行乾燥,而獲得正極前驅體1。對於所獲得之正極前驅體1,使用輥壓機於壓力6 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。對於正極前驅體1之整體厚度,使用小野計器公司製造之膜厚計Linear Gauge Sensor GS-551,測定正極前驅體1之任意10處。其後,去除正極前驅體1之一面之正極活性物質層,再次測定厚度。其後,將正極集電體上所殘留之正極活性物質層全部去除,測定鋁箔之厚度。根據所獲得之測定結果,求出正極前驅體1之正極活性物質層之膜厚,結果為,正極活性物質層之上表面為54 μm,正極活性物質層之下表面為52 μm,將上表面設為正極前驅體Cx1面,將下表面設為正極前驅體Cy1面。 <負極活性物質之製備 製備例1> 使用Yuasa-ionics公司製造之細孔分佈測定裝置(AUTOSORB-1 AS-1-MP),藉由上述方法而測定市售之人造石墨之BET比表面積及細孔分佈。其結果為,BET比表面積為3.1 m2
/g,平均粒徑為4.8 μm。 將該人造石墨300 g放入不鏽鋼網製籠中,置於裝有煤系瀝青(軟化點:50℃)30 g之不鏽鋼製槽之上,將兩者設置於電爐(爐內有效尺寸300 mm×300 mm×300 mm)內。藉由將人造石墨與煤系瀝青於氮氣環境下,以12小時升溫至1000℃,於相同溫度下保持5小時,使之熱反應,而獲得複合多孔質碳材料2a。將所獲得之複合多孔質碳材料2a藉由自然冷卻而冷卻至60℃,自電爐中取出。 針對所獲得之複合多孔質碳材料2a,藉由與上述相同之方法測定BET比表面積及細孔分佈。其結果為,BET比表面積為6.1 m2
/g,平均粒徑為4.9 μm。又,複合多孔質碳材料2a中之源自煤系瀝青之碳質材料相對於活性碳之質量比率為2.0%。 <負極之製造> 使用複合多孔質碳材料2a作為負極活性物質而製造負極。 將84質量份之複合多孔質碳材料2a、10質量份之乙炔黑、及6質量份之PVdF(聚偏二氟乙烯)、以及使固形物成分之重量比成為28.5%之NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物以周速17 m/s之條件進行分散而獲得塗敷液1A。 使用東機產業社之E型黏度計TVE-35H測定所獲得之塗敷液1A之黏度(ηb)及TI值。其結果為,黏度(ηb)為2,520 mPa・s,TI值為3.8。以固形物成分之重量比成為27.7%之方式將含有物與NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,除此以外,藉由與上述相同之方法進行分散而獲得塗敷液2A。所獲得之塗敷液2A之黏度(ηb)為2,480 mPa・s,TI值為3.8。 使用Toray Engineering公司製造之模具塗佈機,於塗敷速度2 m/s之條件下,將塗敷液1A塗敷至厚度10 μm之電解銅箔之上表面,將塗敷液2A塗敷至電解銅箔之下表面,於乾燥溫度120℃下進行乾燥,而獲得負極1。使用輥壓機於壓力5 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。對於經加壓之負極1之整體厚度,使用小野計器公司製造之膜厚計Linear Gauge Sensor GS-551,測定負極1之任意10處。其後,去除負極1之一面之負極活性物質層,再次測定厚度。其後,將負極集電體上殘餘之負極活性物質層全部去除,測定銅箔之厚度。根據所獲得之測定結果,求出負極1之負極活性物質層之膜厚,結果為,負極活性物質層之上表面為34 μm、負極活性物質層之下表面為32 μm,將上表面設為負極Ay1面、將下表面設為負極Ax1面。 [負極每單位重量之電容之測定] 將所獲得之負極1切出1塊1.4 cm×2.0 cm(2.8 cm2
)之大小,使用刮勺、刷子、毛刷除去銅箔上所塗敷之Ax1面之負極活性物質層,而製成工作電極。使用金屬鋰分別作為相對電極及參考電極,使用向碳酸乙二酯(EC)與碳酸甲酯乙酯(EMC)之體積比1:1混合溶劑中以1.0 mol/L之濃度溶解有LiPF6
之非水系溶液作為電解液,於氬氣箱中製作電化學電池。 針對所獲得之電化學電池,使用Toyo System公司製造之充放電裝置(TOSCAT-3100U),按照以下之順序測定初期充電電容。 對於電化學電池,於溫度25℃下,以電流值0.5 mA/cm2
進行恆定電流充電至電壓值成為0.01 V後,進而進行恆定電壓充電至電流值成為0.01 mA/cm2
。將該恆定電流充電及恆定電壓充電時之充電電容設為初次充電電容並進行評價,結果為0.74 mAh,負極1之每單位質量之電容(鋰離子之摻雜量)為545 mAh/g。 <電解液之製備> 使用碳酸乙二酯(EC):碳酸甲酯乙酯(EMC)=33:67(體積比)之混合溶劑作為有機溶劑,以相對於全部電解液LiN(SO2
F)2
及LiPF6
之濃度比為75:25(莫耳比),且LiN(SO2
F)2
及LiPF6
之濃度之和成為1.2 mol/L之方式溶解各自之電解質鹽,而獲得非水系電解液1。非水系電解液1中之LiN(SO2
F)2
及LiPF6
之濃度分別為0.9 mol/L及0.3 mol/L。 <非水系鋰蓄電元件之製作> 以正極活性物質層成為10.0 cm×10.0 cm(100 cm2
)之大小之方式,將所獲得之正極前驅體1切出21塊。繼而,以負極活性物質層成為10.1 cm×10.1 cm(102 cm2
)之大小之方式,將負極1切出20塊。又,準備40塊10.3 cm×10.3 cm(106 cm2
)之聚乙烯製之分隔件(旭化成股份有限公司製造、厚度10 μm)。將該等以最外層成為正極前驅體1,正極前驅體Cx1
面與負極Ax1
面夾著分隔件而對向,正極前驅體Cy1
面與負極Ay1
面夾著分隔件而對向之方式,按照正極前驅體1、分隔件、負極1、分隔件、正極前驅體1之順序進行積層,而獲得電極積層體。於所獲得之電極積層體上超音波熔接正極端子及負極端子,放入設置有附帶止回閥之排氣閥的由鋁層壓包材所形成之容器中,藉由熱密封將含有電極端子部之3邊進行密封。 對於收納至鋁層壓包材中之電極積層體,於大氣壓下,於溫度25℃、露點-40℃以下之乾燥空氣環境下注入約70 g之非水系電解液1。繼而,將收納有電極積層體及非水系電解液之鋁層壓包材放入減壓腔室中,自大氣壓減壓至-87 kPa之後,恢復至大氣壓,並靜置5分鐘。其後,對於腔室內之包材,重複進行4次自大氣壓減壓至-87 kPa之後恢復至大氣壓之步驟後,靜置15分鐘。進而,對於腔室內之包材,自大氣壓減壓至-91 kPa後,恢復至大氣壓。對包材重複進行合計7次同樣地進行減壓並恢復至大氣壓之步驟(自大氣壓分別減壓至-95、-96、-97、-81、-97、-97、-97 kPa)。藉由以上之步驟,使非水系電解液1含浸於電極積層體。 其後,藉由將含浸有非水系電解液1之電極積層體放入減壓密封機中,於減壓至-95 kPa之狀態下,於180℃下以0.1 MPa之壓力密封10秒鐘,而將鋁層壓包材進行密封。 [鋰摻雜步驟] 將密封後獲得之電極積層體放入溫度25℃、露點-60℃、氧濃度1 ppm之氬氣箱內。將鋁層壓包材之剩餘部切斷而開封,使用Matsusada Precision公司製造之電源(P4LT18-0.2),藉由如下方法進行初期充電,而對負極進行鋰摻雜,即以電流值100 mA進行恆定電流充電至達到電壓4.5 V後,繼而繼續進行4.5 V恆定電壓充電72小時。鋰摻雜結束後,使用Fuji Impulse公司製造之熱密封機(FA-300)將鋁層壓層加以密封。 [老化步驟] 將鋰摻雜後之電極積層體自氬氣箱中取出,於25℃環境下,以100 mA進行恆定電流放電直至電壓達到3.8 V後,進行3.8 V下之恆定電流放電1小時,藉此將電壓調整為3.8 V。繼而,將電極積層體於60℃之恆溫槽中保管48小時。 [排氣步驟] 對於老化後之電極積層體,於溫度25℃、露點-40℃之乾燥空氣環境下將鋁層壓包材之一部分開封。繼而,將電極積層體放入減壓腔室中,使用隔膜泵(KNF公司製造、N816.3KT.45.18),以3分鐘自大氣壓減壓至-80 kPa後,以3分鐘恢復至大氣壓,將該步驟合計重複進行3次。其後,將電極積層體放入減壓密封機中,減壓至-90 kPa後,於200℃下以0.1 MPa之壓力密封10秒鐘,藉此將鋁層壓包材進行密封,而製作非水系鋰蓄電元件。藉由以上之步驟,而製作3個非水系鋰蓄電元件。 <非水系鋰蓄電元件之評價> [靜電電容Fa之測定] 對於所獲得之一非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用Fujitsu Telecom Networks Fukushima股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),以2 C之電流值(1.6 A)進行恆定電流充電直至達到3.8 V,繼而進行合計30分鐘之施加3.8 V恆定電壓之恆定電壓充電。其後,將以2 C之電流值(1.6 A)實施恆定電流放電直至達到2.2 V時之電容設為Q[C],根據F=Q/(3.8-2.2)所算出之靜電電容Fa為1753 F。 [內部電阻Ra之測定] 對於上述非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用Fujitsu Telecom Networks Fukushima股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),以20 C之電流值(16 A)進行恆定電流充電直至達到3.8 V,繼而進行合計30分鐘之施加3.8 V恆定電壓之恆定電壓充電。其後,取樣時間設為0.1秒,以20 C之電流值(16 A)進行恆定電流放電直至達到2.2 V,獲得放電曲線(時間-電壓)。於該放電曲線中,由放電時間2秒及4秒時之電壓值,藉由線性近似進行外推,將所獲得之放電時間=0秒時之電壓設為Eo,根據降低電壓ΔE=3.8-Eo及R=ΔE/(電流值20 C)而算出內部電阻Ra,結果為0.57 mΩ。 [高溫保存試驗] 對於上述非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用FUJITSU TELECOM NETWORKS股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),以100 C之電流值(80 A)進行恆定電流充電直至達到4.0 V,繼而進行合計10分鐘之施加4.0 V恆定電壓之恆定電壓充電。繼而,將單元保存於60℃環境下,每隔2週自60℃環境中取出,藉由相同之充電步驟進行充電而使單元電壓成為4.0 V後,再次將單元保存於60℃環境下。連續2個月反覆實施該步驟,使用Fluorinert(註冊商標,日本3M股份有限公司)FC-40作為測定溶劑,於25℃環境下藉由阿基米德法測定保存試驗開始前之單元體積Va、保存試驗2個月後之單元之體積Vb。利用靜電電容Fa將根據Vb-Va所求出之氣體產生量進行規格化,所獲得之值B為1.95×10-3
cc/F。 [釘刺試驗] 對於上述步驟中獲得之一剩餘之非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之防爆型恆溫槽內,使用高砂製作所製造之電源(ELZ-175),以20 C(16 A)之電流值進行恆定電流充電直至達到4.0 V,繼而,進行10分鐘之施加4.0 V恆定電壓之恆定電壓充電。其後,拆除電源,於負極端子、正極端子、及外裝體之中央部附近貼附熱電偶,於非水系鋰蓄電元件之中央部沿與平面方向垂直之方向配置鐵釘(N65)。資料記錄器之取樣間隔時間設為0.1秒,開始測定,使鐵釘以30 mm/sec之貫通速度貫通。釘刺試驗時之負極端子部之最大到達溫度為44℃,釘刺試驗後之非水系鋰蓄電元件之狀態為開裂。 [Cx1
、Cy1
、Cx2
、Cy2
、Ax1
、Ay1
之算出] 將所獲得之剩餘之非水系鋰蓄電元件之電壓調整至2.9 V,於露點溫度-72℃之氬氣箱中進行拆解,藉由上述方法,依據式(7)、式(8)及式(9)算出Cx1
、Cy1
、Cx2
、Cy2
、Ax1
、Ay1
。 [顯微拉曼光譜測定] 自拆解上述非水系鋰蓄電元件所獲得之電極積層體切出大小10 cm×10 cm之正極。將所獲得之正極浸漬於30 g碳酸二乙酯溶劑,偶爾利用鑷子挪動正極,洗淨10分鐘。繼而,取出正極,於氬氣箱中風乾5分鐘,將正極浸漬於新準備之30 g碳酸二乙酯溶劑中,藉由與上述相同之方法洗淨10分鐘。將洗淨之正極自氬氣箱中取出,使用真空乾燥機(大和科學製造,DP33),於溫度25℃、壓力1 kPa之條件下乾燥20小時而獲得正極試樣1。 於維持大氣非暴露之狀態下,自所獲得之正極試樣1切出2片1 cm×1 cm之小片,使用刮勺、刷子或毛刷,去除Cy
面之正極活性物質層,將所得者設為試樣Sx
,去除Cx
面之正極活性物質層,將所得者設為試樣Sy
,而作為顯微拉曼光譜測定用樣品。 (測定) 碳酸根離子分佈分析分析係使用Renishaw公司之顯微拉曼光譜裝置inVia Reflex而實施。激發光之雷射之波長係設為532 nm,使用長作動距離之50倍物鏡,於試樣位置以成為約0.7 mW之功率之方式進行聚光。於正極剖面之厚度方向上對90 μm之範圍,於與厚度方向垂直之方向上對30 μm之範圍,以1 μm間隔進行點掃描,而獲得各測定點之拉曼光譜。針對拉曼光譜中於1086 cm-1
所觀測到之碳酸根離子之波峰,自1071 cm-1
劃直線之基準線至1104 cm-1
,將較基準線出現於正區域之面積與較基準線出現於負區域之面積分別以波峰面積之形式算出。使較基準線出現於負區域之面積之符號成為負值。繪製該碳酸根離子之波峰面積之空間分佈,而獲得碳酸根離子之成像圖像。 (碳酸根離子分佈分析之面積Sx
及Sy
之算出) 藉由以下方式算出碳酸根離子分佈分析之面積Sx
及Sy
。於試樣Sx
之表面之各測定位置所獲得之2700點之拉曼光譜中,於1071、1104 cm-1
之位置設定直線之基準線,將高於基準線之部分之面積設為正,將低於基準線之部分之面積設為負,而製作面積(a)之分佈分析資料。繼而,將面積(a)之最大值至最小值分割為100個區間數,而製作柱狀圖A,針對產生最大度數之面積值之負側之部分,使用高斯函數,藉由最小平方法進行擬合,藉此將雜波成分利用高斯函數B進行近似。將自原柱狀圖A減去該擬合之高斯函數B的差量設為CO3 2-
之波峰面積之柱狀圖C。於該柱狀圖C中,求出產生最大頻率之面積(b)以上之累積頻率,作為CO3 2-
離子之分佈分析度數,結果為165。藉由將其除以整體之度數2700,而算出碳酸根離子分佈分析之面積Sx
,結果Sx
=6.1%。同樣地算出試樣Sy
之碳酸根離子分佈分析之面積Sy
,結果為Sy
=5.9%。 [Cy3
及Ay3
之算出] 於氬氣箱中,於維持大氣非暴露之狀態下,將剩餘之正極試樣1切成10 cm×5 cm之大小,使用刮勺、刷子或毛刷去除Cx
面之正極活性物質層。將所獲得之正極試樣1利用30 g碳酸二乙酯溶劑洗淨10分鐘,於維持大氣非暴露之狀態下於側箱中真空乾燥。將乾燥後之正極電極體於維持大氣非暴露之狀態下自側箱移至氬氣箱,利用碳酸氫鈉溶液進行浸漬萃取而獲得正極電極體萃取液。萃取液之分析係藉由離子層析法(IC)及1
H-NMR進行,由所求出之正極電極體萃取液中之各化合物之濃度C1
(mol/ml)、萃取所用之碳酸氫鈉溶液之體積D1
(ml)、及萃取所用之正極之活性物質之質量E1
(g),根據下述式(12),求出正極電極體中沈積之各化合物之以每單位質量之正極活性物質計之存在量Cy3
(mol/g)。 Cy3
=C1
×D1
/E1
・・・(12) 再者,萃取所用之正極活性物質層之質量係藉由以下方法求出。 使用刮勺、刷子或毛刷,自碳酸氫鈉溶液萃取後剩餘之正極電極體之集電體剝取正極活性物質層,將該所剝取之正極活性物質層水洗後,進行真空乾燥。將經真空乾燥獲得之正極活性物質層利用NMP洗淨。繼而,再次真空乾燥所獲得之正極活性物質層後,進行稱量,藉此獲得萃取所用之正極活性物質層之質量。 (1
H-NMR之測定) 將正極電極體萃取液裝入至3 mmNMR管(Shigemi股份有限公司製造之PN-002)內,插入至裝有含1,2,4,5-四氟苯之氘化氯仿之5 mmNMR管(日本精密科學股份有限公司製造之N-5)中,藉由雙管法進行1
H NMR測定。利用1,2,4,5-四氟苯之訊號7.1 ppm(m, 2H)將測定結果規格化,求出所觀測到之各化合物之積分值。 又,將含濃度已知之二甲基亞碸之氘化氯仿裝入至3 mmNMR管(Shigemi股份有限公司製造之PN-002)內,插入至與上述相同之裝有含1,2,4,5-四氟苯之氘化氯仿之5 mmNMR管(日本精密科學股份有限公司製造之N-5)中,藉由雙管法進行1
H NMR測定。與上述同樣地利用1,2,4,5-四氟苯之訊號7.1 ppm(m, 2H)將測定結果規格化,求出二甲基亞碸之訊號2.6 ppm(s, 6H)之積分值。根據所使用之二甲基亞碸之濃度與積分值之關係,求出正極電極體萃取液中之各化合物之濃度C1
。1
H NMR光譜之歸屬如下所示。 (關於LiOCH2
CH2
OLi) LiOCH2
CH2
OLi之CH2
:3.7 ppm(s, 4H) CH3
OLi:3.3 ppm(s, 3H) CH3
CH2
OLi之CH3
:1.2 ppm(t, 3H) CH3
CH2
OLi之CH2
O:3.7 ppm(q, 2H) 如上所述,LiOCH2
CH2
OLi之CH2
之訊號(3.7 ppm)與CH3
CH2
OLi之CH2
O之訊號(3.7 ppm)重合,因此去除由CH3
CH2
OLi之CH3
之訊號(1.2 ppm)所算出之相當於CH3
CH2
OLi之CH2
O之部分,而算出LiOCH2
CH2
OLi量。 根據藉由上述分析所求出之各化合物於萃取液中之濃度、及萃取所用之碳酸氫鈉溶液之體積、萃取所用之正極之活性物質質量,可算出Cy
面所含之LiOCH2
CH2
OLi之濃度Cy3
為83.9×10-4
mol/g。 藉由與上述相同之方法,可算出與Cy
面對向之負極活性物質層中所含之LiOCH2
CH2
OLi之濃度Ay3
為43.0×10-4
mol/g。 <實施例2> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例3> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例4> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.6 V後,繼而持續進行72小時之4.6 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例5> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.6 V後,繼而持續進行36小時之4.6 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例4相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例6> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.6 V後,繼而持續進行12小時之4.6 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例4相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例7> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.3 V後,繼而持續進行72小時之4.3 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例8> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.3 V後,繼而持續進行36小時之4.3 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例7相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例9> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.3 V後,繼而持續進行12小時之4.3 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例7相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例10> 於製作正極前驅體時,以固形物成分之重量比成為26.0%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液3C。使用塗敷液1C與塗敷液3C製作正極前驅體2,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例11> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例10相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例12> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例10相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例13> 於製作正極前驅體時,以固形物成分之重量比成為33.7%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液4C。使用塗敷液1C與塗敷液4C製作正極前驅體3,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例14> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例13相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例15> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例13相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例16> 於製作負極前驅體時,以固形物成分之重量比成為25.7%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液3A。使用塗敷液1A與塗敷液3A製作負極2,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例17> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例16相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例18> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例16相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例19> 於製作負極前驅體時,以固形物成分之重量比成為31.2%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液4A。使用塗敷液1A與塗敷液4A製作負極3,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例20> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例19相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例21> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例19相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例1> 於製作正極前驅體時,以固形物成分之重量比成為24.2%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液5C。使用塗敷液1C與塗敷液5C製作正極前驅體4,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例2> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例3> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例4> 於製作正極前驅體時,以固形物成分之重量比成為21.5%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液6C。使用塗敷液1C與塗敷液6C製作正極前驅體5,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例5> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例4相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例6> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例4相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例7> 於製作正極前驅體時,以固形物成分之重量比成為35.3%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液7C。使用塗敷液1C與塗敷液7C製作正極前驅體6,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例8> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例7相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例9> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例7相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例10> 於製作正極前驅體時,以固形物成分之重量比成為38.8%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液8C。使用塗敷液1C與塗敷液8C製作正極前驅體7,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例11> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例10相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例12> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例10相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例13> 於製作負極前驅體時,以固形物成分之重量比成為24.0%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液5A。使用塗敷液1A與塗敷液5A製作負極4,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例14> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例13相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例15> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例13相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例16> 於製作負極前驅體時,以固形物成分之重量比成為33.5%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作塗敷液6A。使用塗敷液1A與塗敷液6A製作負極5,除此以外,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例17> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例16相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例18> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例16相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例19> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.1 V後,繼而持續進行72小時之4.1 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例20> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.1 V後,繼而持續進行36小時之4.1 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例21> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.1 V後,繼而持續進行12小時之4.1 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例22> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到5.0 V後,繼而持續進行72小時之5.0 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例23> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到5.1 V後,繼而持續進行72小時之5.1 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例24> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到5.2 V後,繼而持續進行72小時之5.2 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 實施例1~21、比較例1~24之評價結果示於表1及2。 [表1]
[表2]
<實施例22> <正極前驅體之製造> 使用活性碳1作為正極活性物質而製造正極前驅體。 將50.0質量份之活性碳1、37.5質量份之碳酸鋰、3.0質量份之科琴黑、1.5質量份之PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、及8.0質量份之PVDF(聚偏二氟乙烯)、以及使固形物成分之重量比成為33.2%之NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物以周速17 m/s之條件進行分散而獲得塗敷液9C。 所獲得之塗敷液9C之黏度(ηb)為2,790 mPa・s,TI值為4.2,粒度為29 μm。以固形物成分之重量比成為31.5%之方式將含有物與NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,除此以外,藉由與上述相同之方法進行分散而獲得塗敷液10C。所獲得之塗敷液10C之黏度(ηb)為2,710 mPa・s,TI值為4.2,粒度為30 μm。 使用Toray Engineering公司製造之兩面模具塗佈機,於塗敷速度1 m/s之條件下,將塗敷液9C塗敷至厚度15 μm之鋁箔之上表面,將塗敷液10C塗敷至鋁箔之下表面,於乾燥溫度120℃下進行乾燥,而獲得正極前驅體8。對所獲得之正極前驅體8,使用輥壓機於壓力6 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。正極前驅體8之正極活性物質層之上表面之膜厚為51 μm、正極活性物質層之下表面之膜厚為49 μm,將上表面設為正極前驅體Cx1
面、下表面設為正極前驅體Cy1
面。 <負極活性物質之製備 製備例2> 使用Yuasa-ionics公司製造之細孔分佈測定裝置(AUTOSORB-1 AS-1-MP),藉由上述方法測定市售之椰子殼活性碳之BET比表面積及細孔分佈。其結果為,BET比表面積為1,790 m2
/g、中孔量(V1
)為0.199 cc/g、微孔量(V2
)為0.698 cc/g、V1
/V2
=0.29、且平均細孔徑為20.1 Å。 將該椰子殼活性碳300 g放入不鏽鋼網製籠中,置於裝有煤系瀝青(軟化點:50℃)540 g之不鏽鋼製之槽之上,將兩者設置於電爐(爐內有效尺寸300 mm×300 mm×300 mm)內。藉由將其於氮氣環境下,以8小時升溫至600℃,於相同溫度下保持4小時,使之熱反應,而獲得複合多孔質碳材料1b。將所獲得之複合多孔質碳材料1b以自然冷卻方式冷卻至60℃後,自電爐中取出。 針對所獲得之複合多孔質碳材料1b,藉由與上述相同之方法測定BET比表面積及細孔分佈。其結果為,BET比表面積為262 m2
/g,中孔量(Vm1
)為0.186 cc/g,微孔量(Vm2
)為0.082 cc/g,Vm1
/Vm2
=2.27。又,於複合多孔質碳材料1b中,源自煤系瀝青之碳質材料相對於活性碳之質量比率為78%。 <負極之製造> 使用複合多孔質碳材料1b作為負極活性物質而製造負極。 將84質量份之複合多孔質碳材料1b、10質量份之乙炔黑、及6質量份之PVdF(聚偏二氟乙烯)、以及使固形物成分之重量比成為24.2%之NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物以周速17 m/s之條件進行分散而獲得塗敷液7A。 所獲得之塗敷液7A之黏度(ηb)為2,710 mPa・s,TI值為4.1。以固形物成分之重量比成為23.5%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與上述相同之方法進行分散而獲得塗敷液8A。所獲得之塗敷液8A之黏度(ηb)為2,680 mPa・s,TI值為4.1。 使用Toray Engineering公司製造之模具塗佈機,於塗敷速度2 m/s之條件下,將塗敷液7A塗敷至厚度10 μm之電解銅箔之上表面,將塗敷液8A塗敷至電解銅箔之下表面,於乾燥溫度120℃下進行乾燥,而獲得負極7。使用輥壓機於壓力5 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。負極7之負極活性物質層之上表面之膜厚為38 μm、負極活性物質層之下表面之膜厚為36 μm,將上表面設為負極Ay7
面、下表面設為負極Ax7
面。 [負極每單位重量之電容之測定] 將所獲得之負極7切出1塊1.4 cm×2.0 cm(2.8 cm2
)之大小,使用刮勺、刷子、毛刷除去塗敷於銅箔之Ay2面之負極活性物質層而製成工作電極。使用金屬鋰分別作為相對電極及參考電極,使用向碳酸乙二酯(EC)與碳酸甲酯乙酯(EMC)之體積比1:1混合溶劑中以1.0 mol/L之濃度溶解有LiPF6
之非水系溶液作為電解液,於氬氣箱中製作電化學電池。 針對所獲得之電化學電池,使用Toyo System公司製造之充放電裝置(TOSCAT-3100U),按照以下之順序測定初期充電電容。 對於電化學電池,於溫度25℃下,以電流值0.5 mA/cm2
進行恆定電流充電至電壓值成為0.01 V後,進而進行恆定電壓充電至電流值成為0.01 mA/cm2
。將該恆定電流充電及恆定電壓充電時之充電電容設為初次充電電容並進行評價,結果為1.6 mAh,負極7之每單位質量之電容(鋰離子之摻雜量)為1460 mAh/g。 <非水系鋰蓄電元件之製作及評價> 以正極活性物質層成為10.0 cm×10.0 cm(100 cm2
)之大小之方式,將所獲得之正極前驅體8切出21塊。繼而,以負極活性物質層成為10.1 cm×10.1 cm(102 cm2
)之大小之方式,將負極7切出20塊。又,準備40塊10.3 cm×10.3 cm(106 cm2
)之聚乙烯製之分隔件(旭化成股份有限公司製造、厚度10 μm)。將該等以最外層成為正極前驅體8,正極前驅體Cx8
面與負極Ax7
面夾著分隔件而對向,正極前驅體Cy8
面與負極Ay7
面夾著分隔件而對向之方式,按照正極前驅體1、分隔件、負極1、分隔件、正極前驅體1之順序進行積層,而獲得電極積層體。其後,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件並進行評價。 <實施例23> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例22相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例24> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例22相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例25> 使用氧化鋰代替碳酸鋰,除此以外,藉由與實施例22相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例26> 使用氫氧化鋰代替碳酸鋰,除此以外,藉由與實施例22相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例25> 於製作正極前驅體時,以固形物成分之重量比成為28.5%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例22相同之方法製作塗敷液11C。使用塗敷液9C與塗敷液11C製作正極前驅體9,除此以外,藉由與實施例22相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例26> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例25相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例27> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例25相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例28> 於製作正極前驅體時,以固形物成分之重量比成為38.5%之方式混合NMP(N-甲基吡咯啶酮),除此以外,藉由與實施例22相同之方法製作塗敷液12C。使用塗敷液9C與塗敷液12C製作正極前驅體10,除此以外,藉由與實施例22相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例29> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例28相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例30> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例28相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例31> 使用氧化鋰代替碳酸鋰,除此以外,藉由與比較例25相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例32> 使用氫氧化鋰代替碳酸鋰,除此以外,藉由與比較例25相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例27> 將正極前驅體1切斷為12.0 cm×210.0 cm之大小(正極活性物質層之大小為10.0 cm×210.0 cm,於正極集電體上未塗敷正極活性物質層之正極未塗敷部為2.0 cm×210.0 cm),將負極1切斷為12.1×220.0 cm之大小(負極活性物質層之大小為10.1 cm×220.0 cm,於負極集電體上未塗敷負極活性物質層之負極未塗敷部為2.0 cm×220.0 cm),將所切出之正極前驅體及負極隔著聚乙烯製之分隔件(旭化成股份有限公司製造、厚度10 μm)進行捲繞,而製作電極積層體。此時,以正極前驅體Cx1
面與負極Ax1
面夾著分隔件而對向,正極前驅體Cy1
面與負極Ay1
面夾著分隔件而對向之方式捲繞為橢圓形狀。於所獲得之電極積層體上超音波熔接正極端子及負極端子,放入由鋁層壓包材所形成之容器中,藉由熱密封將含有電極端子部之3邊進行密封。其後,藉由與實施例1相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例28> 使用正極前驅體8與負極7,除此以外,藉由與實施例27相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例33> 使用正極前驅體4與負極5,除此以外,藉由與實施例27相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例34> 使用正極前驅體9與負極7,除此以外,藉由與實施例27相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 實施例22~28、比較例25~34之評價結果示於表3及4。 [表3]
[表4]
根據表1~4所示之評價結果,認為於Cx1
/Cy1
為0.85以上且1.15以下、Ax1
/Ay1
為0.85以上且1.15以下、Cy2
/Cx2
及Cx2
/Cy2
為0.60以上且1.70以下、(Ax1
+Cx1
)/(Ay1
+Cy1
)為0.80以上且1.20以下之情形時,可抑制內部短路時局部之電流集中,藉由遍及各處地使鋰化合物分解而減小短路電流,抑制釘刺試驗中之熱失控。 又,認為藉由使式(1)~(3)所表示之化合物存在於正極表面,可抑制正極中之鋰化合物與非水系電解液發生反應,可抑制於高溫保存試驗中產生氣體。 以下,具體地說明第二實施形態。 <實施例29> <正極前驅體之製造> 使用活性碳2作為正極活性物質,使用碳酸鋰作為鋰化合物,而製造正極前驅體。 將55.5質量份之活性碳2、32.0質量份之碳酸鋰、3.0質量份之科琴黑、1.5質量份之PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、及8.0質量份之PVDF(聚偏二氟乙烯)、以及NMP(N-甲基吡咯啶酮)與純水之99:1之混合溶劑加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物於周速17 m/s之條件下進行分散而獲得塗敷液。使用東機產業社之E型黏度計TVE-35H測定所獲得之塗敷液之黏度(ηb)及TI值。其結果為,黏度(ηb)為2,750 mPa・s,TI值為4.2。又,使用Yoshimitsu Seiki公司製造之粒度計而測定所獲得之塗敷液之分散度。其結果為,粒度為31 μm。使用Toray Engineering公司製造之模具塗佈機,於塗敷速度1 m/s之條件下將塗敷液塗敷至厚度15 μm之鋁箔之兩面,於乾燥溫度120℃下進行乾燥,而獲得正極前驅體11。對於所獲得之正極前驅體11,使用輥壓機於壓力6 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。對於經加壓之正極前驅體11之整體厚度,使用小野計器公司製造之膜厚計Linear Gauge Sensor GS-551,測定正極前驅體11之任意10處。自所測得之整體厚度之平均值減去鋁箔之厚度,而求出正極前驅體11之正極活性物質層之膜厚。其結果為,正極活性物質層之膜厚於每一單面為55 μm。 <負極之製造> 使用複合多孔質碳材料2a作為負極活性物質而製造負極。 將84質量份之複合多孔質碳材料2a、10質量份之乙炔黑、及6質量份之PVdF(聚偏二氟乙烯)、以及NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物於周速17 m/s之條件下進行分散而獲得塗敷液。使用東機產業社之E型黏度計TVE-35H測定所獲得之塗敷液之黏度(ηb)及TI值。其結果為,黏度(ηb)為2,310 mPa・s,TI值為2.9。使用Toray Engineering公司製造之模具塗佈機,於將上表面模嘴及下表面模嘴之噴出壓設為60 kPa、且塗敷速度2 m/s之條件下,將塗敷液塗敷至厚度10 μm之電解銅箔之兩面,於乾燥溫度120℃下進行乾燥,而獲得負極8。對於所獲得之負極8,使用輥壓機於壓力5 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。對於經加壓之負極8之整體厚度,使用小野計器公司製造之膜厚計Linear Gauge Sensor GS-551,測定負極8之任意10處。自所測得之整體厚度之平均值減去銅箔之厚度,而求出負極8之負極活性物質層之膜厚。其結果為,負極活性物質層之膜厚於每一單面為31 μm。 [負極每單位重量之電容之測定] 將所獲得之負極8切出1塊1.4 cm×2.0 cm(2.8 cm2
)之大小,使用刮勺、刷子、毛刷除去塗敷於銅箔兩面之負極活性物質層之其中一層而製成工作電極。使用金屬鋰分別作為相對電極及參考電極,使用向碳酸乙二酯(EC)與碳酸甲酯乙酯(EMC)之體積比1:1混合溶劑中以1.0 mol/L之濃度溶解有LiPF6
之非水系溶液作為電解液,於氬氣箱中製作電化學電池。 針對所獲得之電化學電池,使用Toyo System公司製造之充放電裝置(TOSCAT-3100U),按照以下之順序測定初期充電電容。 對於電化學電池,於溫度25℃下,以電流值0.5 mA/cm2
進行恆定電流充電至電壓值成為0.01 V後,進而進行恆定電壓充電至電流值成為0.01 mA/cm2
。將該恆定電流充電及恆定電壓充電時之充電電容設為初次充電電容並進行評價,結果為0.74 mAh,負極8之每單位質量之電容(鋰離子之摻雜量)為545 mAh/g。 <非水系鋰蓄電元件之製作> 以正極活性物質層成為10.0 cm×10.0 cm(100 cm2
)之大小之方式,將所獲得之正極前驅體11切出20塊。繼而,以負極活性物質層成為10.1 cm×10.1 cm(102 cm2
)之大小之方式,將負極8切出21塊。又,準備40塊10.3 cm×10.3 cm(106 cm2
)之聚乙烯製之分隔件(旭化成股份有限公司製造、厚度10 μm)。將該等以自最外層起依序為負極8、分隔件、正極前驅體11、分隔件、負極8之順序、且正極活性物質層與負極活性物質層夾著分隔件而對向之方式進行積層,而獲得電極積層體。對所獲得之電極積層體之最外層所配置之不與正極前驅體11對向之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬10.6 mg。其後,於電極積層體上超音波熔接正極端子及負極端子,放入由鋁層壓包材所形成之容器中,藉由熱密封將含有電極端子部之3邊進行密封。 對於收納至鋁層壓包材中之電極積層體,於大氣壓下,於溫度25℃、露點-40℃以下之乾燥空氣環境下,注入約70 g之非水系電解液1。繼而,將收納有電極積層體及非水系電解液之鋁層壓包材放入減壓腔室中,自大氣壓減壓至-87 kPa之後,恢復至大氣壓,並靜置5分鐘。其後,對於腔室內之包材,重複進行4次自大氣壓減壓至-87 kPa之後恢復至大氣壓之步驟後,靜置15分鐘。進而,對於腔室內之包材,自大氣壓減壓至-91 kPa後,恢復至大氣壓。對包材重複進行合計7次同樣地進行減壓並恢復至大氣壓之步驟(自大氣壓分別減壓至-95、-96、-97、-81、-97、-97、-97 kPa)。藉由以上之步驟,使非水系電解液1含浸於電極積層體。 其後,藉由將含浸有非水系電解液1之電極積層體放入減壓密封機中,於減壓至-95 kPa之狀態下,於180℃下以0.1 MPa之壓力密封10秒鐘,而將鋁層壓包材進行密封。 [鋰摻雜步驟] 將密封後獲得之電極積層體放入溫度25℃、露點-60℃、氧濃度1 ppm之氬氣箱內。將鋁層壓包材之剩餘部切斷而開封,使用Matsusada Precision公司製造之電源(P4LT18-0.2),藉由如下方法進行初期充電,而對負極進行鋰摻雜,即以電流值100 mA進行恆定電流充電至達到電壓4.5 V後,繼而繼續進行4.5 V恆定電壓充電72小時。鋰摻雜結束後,使用Fuji Impulse公司製造之熱密封機(FA-300)將鋁層壓層加以密封。 [老化步驟] 將鋰摻雜後之電極積層體自氬氣箱中取出,於25℃環境下,以100 mA進行恆定電流放電直至電壓達到3.8 V後,進行3.8 V下之恆定電流放電1小時,藉此將電壓調整為3.8 V。繼而,將電極積層體於60℃之恆溫槽中保管48小時。 [排氣步驟] 對於老化後之電極積層體,於溫度25℃、露點-40℃之乾燥空氣環境下將鋁層壓包材之一部分開封。繼而,將電極積層體放入減壓腔室中,使用隔膜泵(KNF公司製造、N816.3KT.45.18),以3分鐘自大氣壓減壓至-80 kPa後,以3分鐘恢復至大氣壓,將該步驟合計重複進行3次。其後,將電極積層體放入減壓密封機中,減壓至-90 kPa後,於200℃下以0.1 MPa之壓力密封10秒鐘,藉此將鋁層壓包材進行密封,而製作非水系鋰蓄電元件。藉由以上之步驟,而製作4個非水系鋰蓄電元件。 <非水系鋰蓄電元件之評價> [靜電電容Fa之測定] 對於所獲得之一非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用Fujitsu Telecom Networks Fukushima股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),以2 C之電流值(1.6 A)進行恆定電流充電直至達到3.8 V,繼而進行合計30分鐘之施加3.8 V恆定電壓之恆定電壓充電。其後,將以2 C之電流值(1.6 A)實施恆定電流放電直至達到2.2 V時之電容設為Q[C],根據F=Q/(3.8-2.2)所算出之靜電電容Fa為1745 F。 [內部電阻Ra之測定] 對於上述非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用Fujitsu Telecom Networks Fukushima股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),以20 C之電流值(16 A)進行恆定電流充電直至達到3.8 V,繼而進行合計30分鐘之施加3.8 V恆定電壓之恆定電壓充電。其後,取樣時間設為0.1秒,以20 C之電流值(16 A)進行恆定電流放電直至達到2.2 V,獲得放電曲線(時間-電壓)。於該放電曲線中,由放電時間2秒及4秒時之電壓值,藉由線性近似進行外推,將所獲得之放電時間=0秒時之電壓設為Eo,根據降低電壓ΔE=3.8-Eo及R=ΔE/(電流值20 C)而算出內部電阻Ra,結果為0.58 mΩ。 [高負載充放電循環試驗] 對於上述非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用Fujitsu Telecom Networks Fukushima股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),不間斷地反覆進行60,000次之如下充放電步驟:以200 C之電流值(160 A)進行恆定電流充電直至達到3.8 V,繼而,以200 C之電流值進行恆定電流放電直至達到2.2 V。循環結束後測定內部電阻Rb,結果為0.64 mΩ,Rb/Ra=1.10。 [高溫保存試驗] 對於上述步驟中獲得之一剩餘之非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用FUJITSU TELECOM NETWORKS股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),以100 C之電流值(80 A)進行恆定電流充電直至達到4.0 V,繼而進行合計10分鐘之施加4.0 V恆定電壓之恆定電壓充電。繼而,將單元保存於60℃環境下,每隔2週自60℃環境中取出,藉由相同之充電步驟進行充電而使單元電壓成為4.0 V後,再次將單元保存於60℃環境下。連續2個月反覆實施該步驟,使用Fluorinert(註冊商標,日本3M股份有限公司)FC-40作為測定溶劑,於25℃環境下藉由阿基米德法測定保存試驗開始前之單元體積Va、保存試驗2個月後之單元之體積Vb。利用靜電電容Fa將根據Vb-Va所求出之氣體產生量進行規格化,所獲得之值B為1.81×10-3
cc/F。 [釘刺試驗] 對於上述步驟中獲得之一剩餘之非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之防爆型恆溫槽內,使用高砂製作所製造之電源(ELZ-175),以20 C(16 A)之電流值進行恆定電流充電直至達到4.0 V,繼而,進行10分鐘之施加4.0 V恆定電壓之恆定電壓充電。其後,拆除電源,於負極端子、正極端子、及外裝體之中央部附近貼附熱電偶,於非水系鋰蓄電元件之中央部沿與平面方向垂直之方向配置鐵釘(N65)。資料記錄器之取樣間隔時間設為0.1秒,開始測定,使鐵釘以30 mm/sec之貫通速度貫通蓄電元件。釘刺試驗時之負極端子部之最大到達溫度為45℃,釘刺試驗後之非水系鋰蓄電元件之狀態為開裂。 [Aw1
、Az1
、Aw2
、Az2
、Cz1
、Cz2
之算出] 將所獲得之剩餘之非水系鋰蓄電元件之電壓調整至2.9 V,於露點溫度-72℃之氬氣箱中進行拆解,藉由上述方法計算Aw1
、Az1
、Aw2
、Az2
、Cz1
及Cz2
,可算出Aw1
/Az1
=0.34、Aw2
/Az2
=0.97、Cz1
=31.3 g/m2
、Cz2
=2.5 g/m2
。 [顯微拉曼光譜測定] 自拆解上述非水系鋰蓄電元件所獲得之電極積層體切出大小10 cm×10 cm之正極。將所獲得之正極浸漬於30 g碳酸二乙酯溶劑,偶爾利用鑷子挪動正極,洗淨10分鐘。繼而,取出正極,於氬氣箱中風乾5分鐘,將正極浸漬於新準備之30 g碳酸二乙酯溶劑中,藉由與上述相同之方法洗淨10分鐘。將洗淨之正極自氬氣箱中取出,使用真空乾燥機(大和科學製造,DP33),於溫度25℃、壓力1 kPa之條件下乾燥20小時而獲得正極試樣1。 於維持大氣非暴露之狀態下,自上述所獲得之正極試樣1切出1 cm×1 cm之小片,作為顯微拉曼光譜測定用樣品。 (測定) 碳酸根離子分佈分析分析係使用Renishaw公司之顯微拉曼光譜裝置inVia Reflex而實施。激發光之雷射之波長係設為532 nm,使用長作動距離之50倍物鏡,於試樣位置以成為約0.7 mW之功率之方式進行聚光。於正極剖面之厚度方向上對90 μm之範圍,於與厚度方向垂直之方向上對30 μm之範圍,以1 μm間隔進行點掃描,而獲得各測定點之拉曼光譜。針對拉曼光譜中於1086 cm-1
所觀測到之碳酸根離子之波峰,自1071 cm-1
劃直線之基準線至1104 cm-1
,將較基準線出現於正區域之面積與較基準線出現於負區域之面積分別以波峰面積之形式算出。使較基準線出現於負區域之面積之符號成為負值。繪製該碳酸根離子之波峰面積之空間分佈,而獲得碳酸根離子之成像圖像。 (碳酸根離子分佈分析之面積Sz
之算出) 藉由以下方式算出碳酸根離子分佈分析之面積Sz
。於試樣表面之各測定位置所獲得之2700點之拉曼光譜中,於1071、1104 cm-1
之位置設定直線之基準線,將高於基準線之部分之面積設為正,將低於基準線之部分之面積設為負,而製作面積(a)之分佈分析資料。繼而,將面積(a)之最大值至最小值分割為100個區間數,而製作柱狀圖A,針對產生最大度數之面積值之負側之部分,使用高斯函數,藉由最小平方法進行擬合,藉此將雜波成分利用高斯函數B進行近似。將自原柱狀圖A減去該擬合之高斯函數B的差量設為CO3 2-
之波峰面積之柱狀圖C。於該柱狀圖C中,求出產生最大頻率之面積(b)以上之累積頻率,作為CO3 2-
離子之分佈分析度數,結果為145。藉由將其除以整體之度數2700,而算出碳酸根離子分佈分析之面積Sz
,結果Sz
=5.4%。 [Cz3
及Az3
之算出] 於氬氣箱中,於維持大氣非暴露之狀態下,將剩餘之正極試樣1切成10 cm×5 cm之大小,使用刮勺、刷子或毛刷去除Cx
面之正極活性物質層。將所獲得之正極試樣1利用30 g碳酸二乙酯溶劑洗淨10分鐘,於維持大氣非暴露之狀態下於側箱中真空乾燥。將乾燥後之正極電極體於維持大氣非暴露之狀態下自側箱移至氬氣箱,利用碳酸氫鈉溶液進行浸漬萃取而獲得正極電極體萃取液。萃取液之分析係藉由離子層析法(IC)及1
H-NMR進行,由所求出之正極電極體萃取液中之各化合物之濃度C2
(mol/ml)、萃取所用之碳酸氫鈉溶液之體積D2
(ml)、及萃取所用之正極之活性物質之質量E2
(g),根據下述(13)式求出正極電極體中沈積之各化合物之以每單位質量之正極活性物質計之存在量Cz3
(mol/g)。 Cz3
=C2
×D2
/E2
・・・(13) 再者,萃取所用之正極活性物質層之質量係藉由以下方法求出。 使用刮勺、刷子或毛刷,自碳酸氫鈉溶液萃取後剩餘之正極電極體之集電體剝取正極活性物質層,將該所剝取之正極活性物質層水洗後,進行真空乾燥。將經真空乾燥獲得之正極活性物質層利用NMP洗淨。繼而,再次真空乾燥所獲得之正極活性物質層後,進行稱量,藉此獲得萃取所用之正極活性物質層之質量。 (1
H-NMR之測定) 將正極電極體萃取液裝入至3 mmNMR管(Shigemi股份有限公司製造之PN-002)內,插入至裝有含1,2,4,5-四氟苯之氘化氯仿之5 mmNMR管(日本精密科學股份有限公司製造之N-5)中,藉由雙管法進行1
H NMR測定。利用1,2,4,5-四氟苯之訊號7.1 ppm(m, 2H)將測定結果規格化,求出所觀測到之各化合物之積分值。 又,將含濃度已知之二甲基亞碸之氘化氯仿裝入至3 mmNMR管(Shigemi股份有限公司製造之PN-002)內,插入至與上述相同之裝有含1,2,4,5-四氟苯之氘化氯仿之5 mmNMR管(日本精密科學股份有限公司製造之N-5)中,藉由雙管法進行1
H NMR測定。與上述同樣地利用1,2,4,5-四氟苯之訊號7.1 ppm(m, 2H)將測定結果規格化,求出二甲基亞碸之訊號2.6 ppm(s, 6H)之積分值。根據所使用之二甲基亞碸之濃度與積分值之關係,求出正極電極體萃取液中之各化合物之濃度C2
。1
H NMR光譜之歸屬如下所示。 (關於LiOCH2
CH2
OLi) LiOCH2
CH2
OLi之CH2
:3.7 ppm(s, 4H) CH3
OLi:3.3 ppm(s, 3H) CH3
CH2
OLi之CH3
:1.2 ppm(t, 3H) CH3
CH2
OLi之CH2
O:3.7 ppm(q, 2H) 如上所示,LiOCH2
CH2
OLi之CH2
之訊號(3.7 ppm)與CH3
CH2
OLi之CH2
O之訊號(3.7 ppm)重合,因此去除由CH3
CH2
OLi之CH3
之訊號(1.2 ppm)所算出之相當於CH3
CH2
OLi之CH2
O之部分,而算出LiOCH2
CH2
OLi量。 根據藉由上述分析所求出之各化合物於萃取液中之濃度、及萃取所用之碳酸氫鈉溶液之體積、萃取所用之正極之活性物質質量,可算出Cz
面所含之LiOCH2
CH2
OLi之濃度Cz3
為84.5×10-4
mol/g。 藉由與上述相同之方法,可算出與Cz
面對向之負極活性物質層中所含之LiOCH2
CH2
OLi之濃度Az3
為45.3×10-4
mol/g。 <實施例30> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例31> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例32> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.6 V後,繼而持續進行72小時之4.6 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例33> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.6 V後,繼而持續進行36小時之4.6 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例32相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例34> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.6 V後,繼而持續進行12小時之4.6 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例32相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例35> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.3 V後,繼而持續進行72小時之4.3 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例36> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.3 V後,繼而持續進行36小時之4.3 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例37> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.3 V後,繼而持續進行12小時之4.3 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例38> 對電極積層體之最外層所配置之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬13.8 mg,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例39> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例38相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例40> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例38相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例41> 對電極積層體之最外層所配置之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬2.7 mg,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例42> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例41相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例43> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例41相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例44> 對電極積層體之最外層所配置之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬1.1 mg,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例45> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例44相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例46> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例44相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例35> 對電極積層體之最外層所配置之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬18.6 mg,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例36> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例37> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例38> 對電極積層體之最外層所配置之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬26.6 mg,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例39> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例38相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例40> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例38相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例41> 對鋰摻雜步驟前之電極積層體,使用刮勺、毛刷、刷子去除最外層之負極活性物質層,除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例42> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例41相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例43> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例41相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例44> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.1 V後,繼而持續進行72小時之4.1 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例45> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.1 V後,繼而持續進行36小時之4.1 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例46> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.1 V後,繼而持續進行12小時之4.1 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例47> 負極塗敷時,將上表面模嘴之噴出壓設為45 kPa、下表面模嘴之噴出壓設為60 kPa而製作負極9。藉由與實施例29相同之方法測定負極活性物質層之膜厚,結果一層為23 μm、另一層為31 μm。製作電極積層體時,將最外層之負極8替換成負極9,將膜厚23 μm之負極活性物質層作為不與正極前驅體對向之Aw
面,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例48> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例47相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例49> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例47相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例50> 負極塗敷時,將上表面模嘴之噴出壓設為75 kPa、下表面模嘴之噴出壓設為60 kPa而製作負極10。藉由與實施例29相同之方法測定負極活性物質層之膜厚,結果一層為40 μm、另一層為31 μm。製作電極積層體時,將最外層之負極8替換成負極10,將膜厚40 μm之負極活性物質層作為不與正極前驅體對向之Aw
面,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例51> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例50相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例52> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例50相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例53> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到5.0 V後,繼而持續進行72小時之5.0 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例54> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到5.1 V後,繼而持續進行72小時之5.1 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例55> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到5.2 V後,繼而持續進行72小時之5.2 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例35相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 實施例29~46、比較例35~55之評價結果示於表5。 [表5]
<實施例47> <正極前驅體之製造> 使用50.5質量份之活性碳1、38.0質量份之平均粒徑2.5 μm之碳酸鋰、2.7質量份之科琴黑、1.4質量份之PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、及7.4質量份之PVDF(聚偏二氟乙烯),除此以外,藉由與實施例29相同之方法製作正極前驅體12。對於所獲得之正極前驅體12,使用輥壓機於壓力6 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。對於經加壓之正極前驅體12之整體厚度,使用小野計器公司製造之膜厚計Linear Gauge Sensor GS-551,測定正極前驅體12之任意10處。自所測得之整體厚度之平均值減去鋁箔之厚度,而求出正極前驅體12之正極活性物質層之膜厚,結果為,正極活性物質層之膜厚於每一單面為53 μm。 <負極之製造> 使用複合多孔質碳材料1b作為負極活性物質而製造負極。 將84質量份之複合多孔質碳材料1b、10質量份之乙炔黑、及6質量份之PVdF(聚偏二氟乙烯)、以及NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物以周速17 m/s之條件進行分散而獲得塗敷液。使用東機產業社之E型黏度計TVE-35H測定所獲得之塗敷液之黏度(ηb)及TI值。其結果為,黏度(ηb)為2,789 mPa・s,TI值為4.3。使用Toray Engineering公司製造之模具塗佈機,於塗敷速度2 m/s之條件下將塗敷液塗敷至厚度10 μm之電解銅箔之兩面,於乾燥溫度120℃下進行乾燥,而獲得負極11。對於所獲得之負極11,使用輥壓機於壓力5 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。對於經加壓之負極11之整體厚度,使用小野計器公司製造之膜厚計Linear Gauge Sensor GS-551,測定負極11之任意10處。自所測得之整體厚度之平均值減去銅箔之厚度,而求出負極11之負極活性物質層之膜厚。其結果為,負極活性物質層之膜厚於每一單面為40 μm。 [負極每單位重量之電容之測定] 將所獲得之負極11切出1塊1.4 cm×2.0 cm(2.8 cm2
)之大小,使用刮勺、刷子、毛刷除去塗敷於銅箔兩面之負極活性物質層之其中一層而製成工作電極。使用金屬鋰分別作為相對電極及參考電極,使用向碳酸乙二酯(EC)與碳酸甲酯乙酯(EMC)之體積比1:1混合溶劑中以1.0 mol/L之濃度溶解有LiPF6
之非水系溶液作為電解液,於氬氣箱中製作電化學電池。 針對所獲得之電化學電池,使用Toyo System公司製造之充放電裝置(TOSCAT-3100U),按照以下之順序測定初期充電電容。 對於電化學電池,於溫度25℃下,以電流值0.5 mA/cm2
進行恆定電流充電至電壓值成為0.01 V後,進而進行恆定電壓充電至電流值成為0.01 mA/cm2
。將該恆定電流充電及恆定電壓充電時之充電電容設為初次充電電容並進行評價,結果為1.6 mAh,負極11之每單位質量之電容(鋰離子之摻雜量)為1460 mAh/g。 <非水系鋰蓄電元件之製作> 以正極活性物質層成為10.0 cm×10.0 cm(100 cm2
)之大小之方式,將所獲得之正極前驅體12切出20塊。繼而,以負極活性物質層成為10.1 cm×10.1 cm(102 cm2
)之大小之方式,將負極11切出21塊。又,準備40塊10.3 cm×10.3 cm(106 cm2
)之聚乙烯製之分隔件(旭化成製、厚度10 μm)。將該等以自最外層起依序為負極11、分隔件、正極前驅體12、分隔件、負極11之順序、且正極活性物質層與負極活性物質層夾著分隔件而對向之方式進行積層,而獲得電極積層體。對所獲得之電極積層體之最外層所配置之不與正極前驅體12對向之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬10.6 mg。其後,於電極積層體上超音波熔接正極端子及負極端子,放入由鋁層壓包材所形成之容器中,藉由熱密封將含有電極端子部之3邊進行密封。其後,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例48> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例47相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例49> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例47相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例50> 使用氧化鋰代替碳酸鋰,除此以外,藉由與實施例47相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例51> 使用氫氧化鋰代替碳酸鋰,除此以外,藉由與實施例47相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例56> 對電極積層體之最外層所配置之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬18.6 mg,除此以外,藉由與實施例47相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例57> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例56相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例58> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例56相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例59> 對電極積層體之最外層所配置之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬18.6 mg,除此以外,藉由與實施例50相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例60> 對電極積層體之最外層所配置之2個負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬18.6 mg,除此以外,藉由與實施例51相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例52> 將正極前驅體11切斷為12.0 cm×210.0 cm之大小(正極活性物質層之大小為10.0 cm×210.0 cm,於正極集電體上未塗敷正極活性物質層之正極未塗敷部為2.0 cm×210.0 cm),將負極8切斷為12.1×220.0 cm之大小(負極活性物質層之大小為10.1 cm×220.0 cm,於負極集電體上未塗敷負極活性物質層之負極未塗敷部為2.0 cm×220.0 cm),將所切出之正極前驅體及負極隔著聚乙烯製之分隔件(旭化成股份有限公司製造、厚度10 μm)進行捲繞,而製作電極積層體。此時,以正極活性物質層與負極活性物質層夾著分隔件而對向、正極未塗敷部與負極未塗敷部分別自電極積層體之相反方向突出、負極8配置於電極積層體之最外層之方式捲繞為橢圓形狀。對所獲得之電極積層體之最外層所配置之不與正極前驅體11對向之最外層之負極活性物質層Aw
面壓接粉體狀之鋰金屬合計21.mg。於所獲得之電極積層體上超音波熔接正極端子及負極端子,放入由鋁層壓包材所形成之容器中,藉由熱密封將含有電極端子部之3邊進行密封。其後,藉由與實施例29相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例53> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例52相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <實施例54> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與實施例52相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例61> 對電極積層體之最外層所配置之最外層之負極活性物質層Aw
面分別壓接粉體狀之鋰金屬合計37.2 mg,除此以外,藉由與實施例52相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例62> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行36小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例51相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 <比較例63> 鋰摻雜步驟之非水系鋰蓄電元件之初期充電中,以電流值100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.5 V後,繼而持續進行12小時之4.5 V恆定電壓充電,藉此對負極進行鋰摻雜,除此以外,藉由與比較例61相同之方法製作非水系鋰蓄電元件。 實施例47~54、比較例56~63之評價結果示於表6。 [表6]
雖不受理論所限定,但認為藉由降低配置於最外層之負極活性物質層Aw
面之鋰離子量,而於內部短路時負極之電位上升,可抑制預摻雜至負極中之鋰離子與非水電解液之反應,因此可抑制溫度急遽上升。 又,認為藉由使式(1)~(3)所表示之化合物存在於正極表面,可抑制正極中之鋰化合物與非水系電解液發生反應,可抑制於高溫保存試驗中產生氣體。 以下,具體地說明第三實施形態。 <實施例55> <正極前驅體之製造> [活性碳1b] 將經破碎之椰子殼碳化物放入小型碳化爐內,於氮氣環境下,於500℃下碳化處理3小時而獲得碳化物。將所獲得之碳化物放入活化爐內,將利用預熱爐進行加溫之水蒸汽以1 kg/h導入活化爐內,以8小時升溫至900℃而進行活化。取出活化後之碳化物,並於氮氣環境下進行冷卻,而獲得經活化之活性碳。將所獲得之經活化之活性碳流水洗淨10小時後進行脫水,於保持於115℃之電氣乾燥機內乾燥10小時後,利用球磨機粉碎1小時,而獲得活性碳1b。 使用島津製作所公司製造之雷射繞射式粒度分佈測定裝置(SALD-2000J),測定活性碳1b之平均粒徑,結果為4.2 μm。又,使用Yuasa-ionics公司製造之細孔分佈測定裝置(AUTOSORB-1 AS-1-MP),測定活性碳1b之細孔分佈。其結果為,BET比表面積為2360 m2
/g,中孔量(V1
)為0.52 cc/g,微孔量(V2
)為0.88 cc/g,V1
/V2
=0.59。 [活性碳2b] 將酚樹脂放入煅燒爐內,於氮氣環境下,於600℃下碳化處理2小時後,利用球磨機進行粉碎,並進行分級而獲得平均粒徑7 μm之碳化物。將所獲得之碳化物與KOH以質量比1:5加以混合,放入煅燒爐內,於氮氣環境下,於800℃下加熱1小時而進行活化。取出活化後之碳化物,於調整為濃度2 mol/L之稀鹽酸中攪拌洗淨1小時,利用蒸餾水進行煮沸洗淨直至pH值穩定於5~6之間之後,進行乾燥,藉此獲得活性碳2b。 使用島津製作所公司製造之雷射繞射式粒度分佈測定裝置(SALD-2000J),測定活性碳2b之平均粒徑,結果為7.0 μm。又,使用Yuasa-ionics公司製造之細孔分佈測定裝置(AUTOSORB-1 AS-1-MP),測定活性碳2b之細孔分佈。其結果為,BET比表面積為3627 m2
/g,中孔量(V1
)為1.50 cc/g,微孔量(V2
)為2.28 cc/g,V1
/V2
=0.66。 使用上述獲得之活性碳1b作為正極活性物質而製造正極前驅體。 將62.5質量份之活性碳1b、25.0質量份之作為鋰化合物之平均粒徑2.0 μm之碳酸鋰、3.0質量份之科琴黑、1.5質量份之PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、及8.0質量份之PVDF(聚偏二氟乙烯)、以及NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物以周速17 m/s之條件進行分散而獲得塗敷液。使用東機產業社之E型黏度計TVE-35H測定所獲得之塗敷液之黏度(ηb)及TI值。其結果為,黏度(ηb)為2,820 mPa・s,TI值為3.2。又,使用Yoshimitsu Seiki公司製造之粒度計而測定所獲得之塗敷液之分散度。其結果為,粒度為35 μm。使用Toray Engineering公司製造之模具塗佈機,於塗敷速度1 m/s之條件下將上述塗敷液塗敷至厚度15 μm之鋁箔之單面或兩面,於乾燥溫度100℃下進行乾燥,而獲得正極前驅體13(以下分別稱為「單面正極前驅體」、「兩面正極前驅體」)。對於所獲得之正極前驅體13,使用輥壓機於壓力4 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下進行加壓。 <負極活性物質之調整> [製備例3] 將100 g平均粒徑0.9 μm之矽裝入不鏽鋼網製籠內,置於裝有30 g煤系瀝青(軟化點:50℃)之不鏽鋼製槽之上,將兩者設置於電爐(爐內有效尺寸300 mm×300 mm×300 mm)內。將矽及煤系瀝青於氮氣環境下歷時15小時升溫至1000℃,於同溫度下保持6小時,藉此進行熱反應,而獲得複合材料1。將所獲得之複合材料1以自然冷卻方式冷卻至60℃後,自電爐內取出。所獲得之複合材料1之平均粒徑為1.1 μm。 [製備例4] 使用平均粒徑1.0 μm之一氧化矽代替矽,除此以外,藉由與製備例3相同之方式製造複合材料2。所獲得之複合材料2之平均粒徑為1.2 μm。 [製備例5] 使用平均粒徑0.8 μm之錫代替矽,除此以外,藉由與製備例3相同之方式製造複合材料3。所獲得之複合材料3之平均粒徑為1.0 μm。 [製備例6] 使用平均粒徑1.1 μm之二氧化錫代替矽,除此以外,藉由與製備例1相同之方式製造複合材料4。所獲得之複合材料4之平均粒徑為1.3 μm。 <負極之製造> 將75質量份之平均粒徑0.9 μm之矽、10質量份之科琴黑、及15質量份之聚醯亞胺黏合劑、以及NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機「Filmix(註冊商標)」,將該混合物於周速15 m/s之條件下進行分散而獲得塗敷液。使用東機產業社之E型黏度計TVE-35H測定所獲得之塗敷液之黏度(ηb)及TI值。其結果為,黏度(ηb)為2,982 mPa・s,TI值為3.2。使用Toray Engineering公司製造之模具塗佈機,於塗敷速度1 m/s之條件下,將上述塗敷液塗敷至厚度10 μm、Rzjis
1.5 μm之電解銅箔之兩面,於乾燥溫度85℃下進行乾燥,而獲得負極12(以下亦稱為「兩面負極」)。對於所獲得之負極12,使用輥壓機於壓力4 kN/cm、加壓部之表面溫度25℃之條件下實施加壓。對於所獲得之負極12之整體厚度,使用小野計器公司製造之膜厚計Linear Gauge Sensor GS-551,測定負極12之任意10處。自所測得之整體厚度之平均值減去銅箔之厚度,而求出負極12之負極活性物質層之膜厚。其結果為,負極12之負極活性物質層之膜厚於每一單面為10 μm。 <非水系電解液之製備> 使用碳酸乙二酯(EC):碳酸甲酯乙酯(EMC)=33:67(體積比)之混合溶劑作為有機溶劑,使用如下溶液作為非水系電解液2,該溶液係相對於全部非水系電解液,以LiN(SO2
F)2
及LiPF6
之濃度比為75:25(莫耳比),且LiN(SO2
F)2
及LiPF6
之濃度之和成為1.2 mol/L之方式溶解各自之電解質鹽而獲得者。 所製備之非水系電解液2中之LiN(SO2
F)2
及LiPF6
之濃度分別為0.9 mol/L及0.3 mol/L。 <非水系鋰蓄電元件之製造> 使用上述獲得之正極前驅體13與負極12,於下述條件下製造複數個非水系鋰蓄電元件。 [組裝] 將所獲得之兩面負極12與兩面正極前驅體13切割為10 cm×10 cm(100 cm2
)。最上表面與最下表面使用單面正極前驅體13,進而使用21塊兩面負極12與20塊兩面正極前驅體13,於負極12與正極前驅體13之間夾著厚度15 μm之微多孔膜分隔件而積層。其後,對負極12與正極前驅體13分別藉由超音波熔接而連接負極端子及正極端子,從而獲得電極積層體。將該電極積層體收納至由鋁層壓包材構成之外裝體內,將電極端子部及底部之外裝體3邊於溫度180℃、密封時間20 sec及密封壓1.0 MPa之條件下進行熱密封,並於溫度80℃、壓力50 Pa、乾燥時間60 hr之條件下進行真空乾燥。 [注液、含浸、密封步驟] 對於收納至鋁層壓包材中之電極積層體,於大氣壓下,於溫度25℃、露點-40℃以下之乾燥空氣環境下,注入約80 g之上述非水系電解液2。繼而,將該包材放入減壓腔室中,自大氣壓減壓至-87 kPa之後,恢復至大氣壓,並靜置5分鐘。其後,重複進行4次自大氣壓減壓至-87 kPa之後恢復至大氣壓之步驟後,靜置15分鐘。進而,將包材自大氣壓減壓至-91 kPa後,恢復至大氣壓。重複進行合計7次同樣地進行減壓並恢復至大氣壓之步驟(自大氣壓分別減壓至-95、-96、-97、-81、-97、-97、-97 kPa)。藉由以上之步驟,使非水系電解液含浸於電極積層體。 其後,將收納了含浸有非水系電解液之電極積層體的鋁層壓包材放入減壓密封機中,於減壓至-95 kPa之狀態下,於180℃下以0.1 MPa之壓力密封10秒鐘,藉此將鋁層壓包材進行密封,而製作非水系鋰蓄電元件。 [鋰摻雜步驟] 對於所獲得之非水系鋰蓄電元件,使用Toyo System公司製造之充放電裝置(TOSCAT-3100U),25℃環境下,藉由如下方法進行初期充電,而對負極進行鋰摻雜,即,以電流值50 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.0 V後,繼而持續進行4.0 V恆定電壓充電120小時。 [老化步驟] 對於鋰摻雜後之非水系鋰蓄電元件,於25℃環境下,以100 mA進行恆定電流放電直至電壓達到2.0 V後,以100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.0 V,進而實施進行4.0 V下之恆定電流放電48小時之恆定電流恆定電壓充電步驟。 [排氣步驟] 於溫度25℃、露點-40℃之乾燥空氣環境下,將老化後之非水系鋰蓄電元件之鋁層壓包材之一部分開封。繼而,將上述非水系鋰蓄電元件放入減壓腔室中,使用KNF公司製造之隔膜泵(N816.3KT.45.18),以3分鐘自大氣壓減壓至-80 kPa後,以3分鐘恢復至大氣壓,將該步驟合計重複進行3次。其後,藉由將非水系鋰蓄電元件放入減壓密封機中,減壓至-90 kPa後,於200℃下以0.1 MPa之壓力密封10秒鐘,而將鋁層壓包材加以密封。 <非水系鋰蓄電元件之評價> 對上述獲得之一非水系鋰蓄電元件實施下述[靜電電容、Ra之測定]及[高負載充放電循環試驗]。使用剩餘之非水系鋰蓄電元件,分別實施下述[正極中之鋰化合物之定量]及[正極活性物質層所含之化合物之定量]。 [靜電電容、Ra之測定] 對於所獲得之非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用FUJITSU TELECOM NETWORKS股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),藉由上述方法算出靜電電容Fa與25℃下之內部電阻Ra,獲得能量密度Wh/Vi
。所獲得之結果示於表7。 [高負載充放電循環試驗] 對於所獲得之非水系鋰蓄電元件,於設定為25℃之恆溫槽內,使用FUJITSU TELECOM NETWORKS股份有限公司製造之充放電裝置(5 V,360 A),藉由上述方法實施高負載充放電循環試驗,測定高溫保存試驗後之常溫內部電阻Rb,獲得Rb/Ra。所獲得之結果示於表7。 [正極中之鋰化合物之定量] 將所獲得之非水系鋰蓄電元件於露點溫度-72℃之氬氣箱中進行拆解,將於兩面塗敷有正極活性物質層之正極切出10 cm×5 cm之大小。將所切出之正極浸於30 g之碳酸二乙酯溶劑中,偶爾利用鑷子挪動正極,洗淨10分鐘。繼而,取出正極,於氬氣箱中風乾5分鐘,將正極浸於新準備之30 g之碳酸二乙酯溶劑中,藉由與上述相同之方法洗淨10分鐘。將正極自氬氣箱中取出,使用真空乾燥機(大和科學製造、DP33),於溫度25℃、壓力1 kPa之條件下乾燥20小時,而獲得正極試樣。 將所切出之大小5 cm×5 cm之正極試樣浸漬於甲醇中,對容器封蓋,於25℃環境下靜置3天。其後,取出正極,於120℃、5 kPa之條件下真空乾燥10小時。對洗淨後之甲醇溶液,於已預先製作校準曲線之條件下測定GC/MS,確認碳酸二乙酯之存在量未達1%。繼而,測定正極質量M0
後,使正極試樣含浸於蒸餾水中,對容器封蓋,於45℃環境下靜置3天。其後,取出正極試樣,於150℃、3 kPa之條件下真空乾燥12小時。對洗淨後之蒸餾水,於已預先製作校準曲線之條件下測定GC/MS,確認甲醇之存在量未達1%。其後,測定正極質量M1
,繼而,使用刮勺、刷子或毛刷去除正極集電體上之活性物質層,測定正極集電體之質量M2
。使用所獲得之M0
、M1
、M2
,藉由上述方法定量正極中之鋰化合物量N(質量%)。其結果示於表7。 [正極活性物質層所含之式(1)~(3)之化合物之定量] 將所獲得之非水系鋰蓄電元件調整至2.9 V後,於設置於23℃室內之維持露點-90℃以下、維持氧濃度1 ppm以下之氬氣(Ar)箱內,拆解非水系鋰蓄電元件而取出正極。利用碳酸二甲酯(DMC)浸漬洗淨所取出之正極後,於維持大氣非暴露之狀態下,於側箱中真空乾燥。 將乾燥後之正極於維持大氣非暴露之狀態下自側箱移至氬氣箱內,利用碳酸氫鈉溶液進行浸漬萃取而獲得正極萃取液。萃取液之分析係藉由(i)IC及(ii)1
H-NMR進行,由所求出之正極萃取液中之各化合物之濃度C(mol/ml)、萃取所用之碳酸氫鈉溶液之體積D(ml)、及萃取所用之正極活性物質層之質量E(g),根據下述數式13: 以每單位質量計之存在量(mol/g)=C×D÷E ・・・(13), 求出正極中所沈積之各化合物之以每單位質量之正極活性物質層計之存在量(mol/g)。 萃取所用之正極活性物質層之質量係藉由以下方法求出。自碳酸氫鈉溶液萃取後殘餘之正極之集電體剝取合劑(正極活性物質層),將所剝取之合劑水洗後,進行真空乾燥。將經真空乾燥獲得之合劑利用NMP或DMF洗淨。繼而,再次真空乾燥所獲得之正極活性物質層後,進行稱量,藉此獲得萃取所用之正極活性物質層之質量。 將正極萃取液裝入至3 mmNMR管(Shigemi股份有限公司製造之PN-002)內,插入至裝有含1,2,4,5-四氟苯之氘化氯仿之5 mmNMR管(日本精密科學股份有限公司製造之N-5)中,藉由雙管法進行1
H NMR測定。利用1,2,4,5-四氟苯之訊號7.1 ppm(m, 2H)將測定結果規格化,求出所觀測到之各化合物之積分值。 又,將含濃度已知之二甲基亞碸之氘化氯仿裝入至3 mmNMR管(Shigemi股份有限公司製造之PN-002)內,插入至與上述相同之裝有含1,2,4,5-四氟苯之氘化氯仿之5 mmNMR管(日本精密科學股份有限公司製造之N-5)中,藉由雙管法進行1
H NMR測定。與上述同樣地利用1,2,4,5-四氟苯之訊號7.1 ppm(m, 2H)將測定結果規格化,求出二甲基亞碸之訊號2.6 ppm(s, 6H)之積分值。根據所使用之二甲基亞碸之濃度與積分值之關係,求出正極萃取液中之各化合物之濃度C。1
H NMR光譜之歸屬如下所示。 [關於XOCH2
CH2
OX] XOCH2
CH2
OX之CH2
:3.7 ppm(s, 4H) CH3
OX:3.3 ppm(s, 3H) CH3
CH2
OX之CH3
:1.2 ppm(t, 3H) CH3
CH2
OX之CH2
O:3.7 ppm(q, 2H) 如上所示,XOCH2
CH2
OX之CH2
之訊號(3.7 ppm)與CH3
CH2
OX之CH2
O之訊號(3.7 ppm)重合,因此去除由CH3
CH2
OX之CH3
之訊號(1.2 ppm)所算出之相當於CH3
CH2
OX之CH2
O之部分,而算出XOCH2
CH2
OX量。 上述中,X分別為-(COO)n
Li或-(COO)n
R1
(此處,n為0或1,R1
為碳數1~4之烷基、碳數1~4之鹵化烷基)。 根據藉由上述(i)及(ii)之分析所求出之各化合物於萃取液中之濃度、及萃取所用之碳酸氫鈉溶液之體積、萃取所用之正極活性物質層之質量,算出上述正極活性物質層中之式(1)~(3)之化合物量。所獲得之結果示於表7。 <實施例56~57> <負極之製造> 將65質量份之平均粒徑0.2 μm之矽微粒子、15質量份之科琴黑、及20質量份之聚醯亞胺黏合劑、以及NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,對其使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機FILMIX,於周速15 m/s之條件下進行分散而獲得塗敷液。使用上述塗敷液,將負極活性物質層之每單面之膜厚調整成為表7所示之值,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造負極。 <非水系鋰蓄電元件之製造、評價> 使正極活性物質、鋰化合物、及此等之質量份成為如表7所示,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造正極前驅體,將其與上述獲得之負極進行組合,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造非水系鋰蓄電元件並進行評價。其結果示於表7。 <實施例58~68及71~72> <負極之製造> 使負極活性物質、負極活性物質層之每單面之膜厚成為如表7所示,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造負極。 <非水系鋰蓄電元件之製造、評價> 使正極活性物質、鋰化合物、及此等之質量份成為如表7所示,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造正極前驅體,將其與上述獲得之負極進行組合,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造非水系鋰蓄電元件並進行評價。其結果示於表7。 <實施例69> 採用下述老化步驟,除此以外,藉由與實施例64相同之方式製造非水系鋰蓄電元件並進行評價。其結果示於表7。 [老化步驟] 對鋰摻雜後之非水系鋰蓄電元件,於0℃環境下,以100 mA進行恆定電流放電直至電壓達到2.0 V後,以100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.0 V,進而實施進行4.0 V恆定電流放電10小時之恆定電流恆定電壓充電步驟。 <實施例70> 採用下述老化步驟,除此以外,藉由與實施例64相同之方式製造非水系鋰蓄電元件並進行評價。其結果示於表7。 [老化步驟] 對鋰摻雜後之非水系鋰蓄電元件,於75℃環境下,以100 mA進行恆定電流放電直至電壓達到2.0 V後,以100 mA進行恆定電流充電直至電壓達到4.0 V,進而實施進行4.0 V恆定電流放電120小時之恆定電流恆定電壓充電步驟。 <比較例64> <正極前驅體之製造> 將87.5質量份之活性碳2、3.0質量份之科琴黑、1.5質量份之PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、及8.0質量份之PVDF(聚偏二氟乙烯)、以及NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,對其使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機FILMIX,於周速17 m/s之條件下進行分散而獲得塗敷液。使用上述獲得之塗敷液,除此以外,藉由與實施例55相同之方式獲得正極前驅體。 <負極之製造> 使負極活性物質與負極活性物質層之每單面之膜厚成為如表7所示,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造負極。 <非水系鋰蓄電元件之製造、評價> 使用所獲得之正極前驅體與於負極活性物質層表面貼附有負極活性物質每單位質量相當於1300 mAh/g之金屬鋰箔的負極,除此以外,藉由與實施例55相同之方式實施非水系鋰蓄電元件之組裝及注液、含浸、密封步驟。 繼而,作為鋰摻雜步驟,將上述獲得之非水系鋰蓄電元件於環境溫度45℃之恆溫槽中保管120小時,使金屬鋰實現離子化而摻雜至負極中。其後,對所獲得之非水系鋰蓄電元件,藉由與實施例55相同之方式製造非水系鋰蓄電元件並進行評價。其結果示於表7。 <比較例65> 使用複合材料2作為負極活性物質,使用於負極活性物質層表面貼附有負極活性物質每單位質量相當於750 mAh/g之金屬鋰箔的負極,除此以外,藉由與比較例64相同之方式製造非水系鋰蓄電元件並進行評價。其結果示於表7。 <比較例66> <正極前驅體之製造> 使正極活性物質、鋰化合物、及此等之質量份成為如表7所示,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造正極前驅體。 <負極之製造> 將80質量份之平均粒徑5.2 μm之人造石墨、5質量份之科琴黑、及15質量份之PVdF(聚偏二氟乙烯)、以及NMP(N-甲基吡咯啶酮)加以混合,對其使用PRIMIX公司製造之薄膜回轉型高速混合機FILMIX,於周速15 m/s之條件下進行分散而獲得塗敷液。使用上述塗敷液,將負極活性物質層之每單面之膜厚調整成為如表7所示,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造負極。 <非水系鋰蓄電元件之製造、評價> 將上述獲得之表7所示之正極前驅體與負極進行組合,除此以外,藉由與實施例55相同之方式製造非水系鋰蓄電元件並進行評價。其結果示於表7。 <比較例67> 使用平均粒徑7.1 μm之天然石墨,除此以外,藉由與比較例66相同之方式製造非水系鋰蓄電元件並進行評價。其結果示於表7。 將以上之結果彙總示於以下之表7。 [表7]
根據實施例55~72及比較例64~67可知,藉由正極活性物質層具有正極活性物質以外之鋰化合物,且負極活性物質具有可與鋰形成合金之合金系負極材料、例如矽等,而即便於負極活性物質層之膜厚較小之情形時,亦可提昇高負載充放電循環特性,可兼備較高能量密度與高負載充放電循環特性。 [產業上之可利用性] 關於本發明之非水系鋰蓄電元件,例如可將複數個非水系鋰蓄電元件串聯或並聯地連接而製作蓄電模組。本發明之非水系鋰蓄電元件及上述蓄電模組可適宜地利用於:要求高負載充放電循環特性之汽車之混合驅動系統之電力再生系統、太陽光發電或風力發電等自然發電或者微電網等中之電力負載平準化系統、工廠之生產設備等中之不斷電電源系統、以微波輸電或電場共振等電壓變動之平準化及能量之蓄電為目的之非接觸供電系統、以振動發電等所產生之電力之利用為目的之能量採集系統。 本發明之非水系鋰蓄電元件例如於應用作鋰離子電容器或鋰離子二次電池時,最大限度地發揮出本發明之效果,故而較佳。
1‧‧‧正極活性物質層Cx面
2‧‧‧正極活性物質層Cy 面
3‧‧‧正極集電體
4‧‧‧負極活性物質層Ax面
5‧‧‧負極活性物質層Ay面
6‧‧‧負極集電體
7‧‧‧分隔件
8‧‧‧電極積層體
9‧‧‧外裝體
10‧‧‧負極活性物質層Aw面
11‧‧‧負極活性物質層Az面
12‧‧‧正極活性物質層Cz面
2‧‧‧正極活性物質層Cy 面
3‧‧‧正極集電體
4‧‧‧負極活性物質層Ax面
5‧‧‧負極活性物質層Ay面
6‧‧‧負極集電體
7‧‧‧分隔件
8‧‧‧電極積層體
9‧‧‧外裝體
10‧‧‧負極活性物質層Aw面
11‧‧‧負極活性物質層Az面
12‧‧‧正極活性物質層Cz面
圖1係表示本發明之第一實施形態之電極積層體剖面之正極活性物質層Cx
面及Cy
面與負極活性物質層Ax
面及Ay
面的對向狀態之圖。 圖2係本發明之第二實施形態之非水系鋰蓄電元件之厚度方向之剖面模式圖。 圖3係用以測定本發明之第三實施形態之負極集電體之十點平均粗糙度Rzjis
的剖面曲線之模式圖。
Claims (34)
- 一種非水系鋰蓄電元件,其係包含含有活性物質以外之鋰化合物之至少1個正極、至少1個負極、分隔件、及含有鋰離子之非水系電解液者,並且於上述正極之無孔狀之正極集電體之兩面塗佈有上述活性物質,於上述負極之無孔狀之負極集電體之兩面塗佈有能夠吸藏及釋放鋰離子之負極活性物質,於將上述正極之一面(Cx面)之正極活性物質層之單位面積重量設為Cx1(g/m2),將另一面(Cy面)之正極活性物質層之單位面積重量設為Cy1(g/m2)時,Cx1/Cy1為0.85以上且1.15以下,於將與上述Cy面對向之上述負極之一面(Ay面)之負極活性物質層之單位面積重量設為Ay1(g/m2),將另一面(Ax面)之負極活性物質層之單位面積重量設為Ax1(g/m2)時,Ax1/Ay1為0.85以上且1.15以下,且(Ax1+Cx1)/(Ay1+Cy1)為0.80以上且1.20以下,且於將上述Cx面之每單位面積之上述鋰化合物之量設為Cx2(g/m2),將上述Cy面之每單位面積之上述鋰化合物之量設為Cy2(g/m2)時,Cx2及Cy2分別為0.1以上且18以下,且Cy2/Cx2及Cx2/Cy2分別為0.60以上且1.70以下。
- 如請求項1之非水系鋰蓄電元件,其中(Cx1+Cx2+Ay1)/(Cy1+Cy2+Ax1)為0.70以上且1.30以下。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中(Cx1+Cx2+Ay1)/(Cy1+Cy2+Ax1)為0.80以上且1.20以下。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中上述正極含有相對於上述正極物質層之單位質量而為1.60×10-4mol/g~300×10-4mol/g之選自由下述式(1)~(3)所表示之化合物所組成之群中之至少1種,LiX1-OR1O-X2Li 式(1){式中,R1為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,且X1及X2分別獨立為-(COO)n(此處,n為0或1)}、LiX1-OR1O-X2R2 式(2){式中,R1為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1及X2分別獨立為-(COO)n(此處,n為0或1)}、及R2X1-OR1O-X2R3 式(3){式中,R1為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2及R3分別獨立為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1及X2分別獨立為-(COO)n(此處,n為0或1)}。
- 如請求項4之非水系鋰蓄電元件,其中於將上述Cy面之每單位質量之上述式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Cy3(mol/g)時,Cy3為1.60×10-4以上且300×10-4以下。
- 如請求項5之非水系鋰蓄電元件,其中於將上述Ay面所含有之上述式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Ay3(mol/g)時,Cy3/Ay3為0.2以上且20以下。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰化合物為選自由碳酸鋰、氧化鋰及氫氧化鋰所組成之群中之至少1種。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰化合物為碳酸鋰,且於上述Cx面及Cy面之藉由顯微拉曼光譜測定所獲得之成像圖像中,於將上述Cx面及Cy面之碳酸根離子分佈分析之面積比率分別設為Sx%及Sy%時,Sx及Sy分別為1以上且40以下,且Sx/Sy為0.5以上且1.5以下。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中上述非水系鋰蓄電元件包含將上述正極與上述負極介隔上述分隔件進行積層或捲繞而成之電極積層體或電極捲繞體,上述電極積層體或電極捲繞體包含上述負極作為至少1個最外層,且作為上述最外層之上述負極具有不與上述正極對向之負極活性物質層Aw面,且於將上述Aw面所含之每單位面積之鋰離子量設為Aw1(mol/m2),將上述Aw面之背面之負極活性物質層設為Az面,且將上述Az面所含之每單位面積之鋰離子量設為Az1(mol/m2)時,Aw1/Az1為0.01以上且0.45以下。
- 如請求項9之非水系鋰蓄電元件,其中於將與上述Az面對向之正極活性物質層設為Cz面時,上述Cz面所含之每單位面積之上述活性物質量Cz1(g/m2)為10以上且50以下,上述Cz面所含之每單位面積之上述鋰化合物量Cz2(g/m2)為0.1以上且18.0以下,且Cz2/Cz1為0.03以上且0.5以下。
- 如請求項9之非水系鋰蓄電元件,其中上述Aw面所含之每單位面積之負極活性物質量Aw2(g/m2)與上述Az面所含之每單位面積之負極活性物質量Az2(g/m2)之比Aw2/Az2為0.85以上且1.15以下。
- 如請求項10之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰化合物為碳酸鋰,且於上述Cz面之藉由顯微拉曼光譜測定所獲得之成像圖像中,於將碳酸根離子分佈分析之面積比率設為Sz%時,Sz為1以上且40以下。
- 如請求項10之非水系鋰蓄電元件,其中上述Cz面包含選自由下述式(1)~(3)所表示之化合物所組成之群中之至少1種,LiX1-OR1O-X2Li 式(1){式中,R1為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,且X1及X2分別獨立為-(COO)n(此處,n為0或1)}、LiX1-OR1O-X2R2 式(2){式中,R1為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1及X2分別獨立為-(COO)n(此處,n為0或1)}、及R2X1-OR1O-X2R3 式(3){式中,R1為碳數1~4之伸烷基、或碳數1~4之鹵化伸烷基,R2及R3分別獨立為氫、碳數1~10之烷基、碳數1~10之單或多羥基烷基、碳數2~10之烯基、碳數2~10之單或多羥基烯基、碳數3~6之環烷基、或者芳基,且X1及X2分別獨立為-(COO)n(此處,n為0或1)},且於將上述Cz面之每單位質量之上述式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Cz3(mol/g)時,Cz3為1.60×10-4以上且300×10-4以下。
- 如請求項13之非水系鋰蓄電元件,其中於將上述負極活性物質層Az面之每單位質量之上述式(1)~(3)所表示之化合物之含量設為Az3(mol/g)時,Cz3/Az3為0.2以上且20以下。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰離子對上述負極活性物質之摻雜量相對於該負極活性物質之單位質量而為530mAh/g以上且2,500mAh/g以下。
- 如請求項15之非水系鋰蓄電元件,其中上述負極活性物質之BET比表面積為100m2/g以上且1,500m2/g以下。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰離子對上述負極活性物質之摻雜量相對於該負極活性物質之單位質量而為50mAh/g以上且700mAh/g以下。
- 如請求項17之非水系鋰蓄電元件,其中上述負極活性物質之BET比表面積為1m2/g以上且50m2/g以下。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中上述負極活性物質之平均粒徑為1μm以上且10μm以下。
- 如請求項1或2之非水系鋰蓄電元件,其中上述正極活性物質層中之正極活性物質包含活性碳,且上述負極活性物質包含與鋰形成合金之合金系負極材料。
- 如請求項20之非水系鋰蓄電元件,其中上述合金系負極材料為選自由矽、矽化合物、錫、錫化合物、及該等與碳或碳質材料之複合材料所組成之群中之至少1種。
- 如請求項20之非水系鋰蓄電元件,其中上述正極中之上述鋰化合物之含有比率以上述正極活性物質層之總質量作為基準而為1質量%以上且50質量%以下。
- 如請求項20之非水系鋰蓄電元件,其中上述鋰化合物之平均粒徑為0.1μm以上且10μm以下。
- 如請求項20之非水系鋰蓄電元件,其中上述負極活性物質層之厚度於每一單面為1μm以上且30μm以下。
- 如請求項20之非水系鋰蓄電元件,其中於將上述非水系鋰蓄電元件之電量設為Wh(Wh),將上述蓄電元件之體積設為Vi(L)時,Wh/Vi為15以上且50以下,於使上述非水系鋰蓄電元件於環境溫度25℃、單元電壓2.2V至3.8V之條件下以300C之速率進行60,000次充放電循環,將上述充放電循環後之內部電阻設為Rb(Ω),將上述充放電循環前之內部電阻設為Ra(Ω)時,Rb/Ra為0.9以上且2.0以下。
- 如請求項20之非水系鋰蓄電元件,其中上述活性碳於將藉由BJH法所算出之源自直徑為20Å以上且500Å以下之細孔之中孔量設為V1(cc/g),將藉由MP法所算出之源自直徑未達20Å之細孔之微孔量設為V2(cc/g)時,滿足0.3<V1≦0.8及0.5≦V2≦1.0,且藉由BET法所測得之比表面積顯示1,500m2/g以上且3,000m2/g以下。
- 如請求項20之非水系鋰蓄電元件,其中上述活性碳於將藉由BJH法所算出之源自直徑為20Å以上且500Å以下之細孔之中孔量設為V1(cc/g),將藉由MP法所算出之源自直徑未達20Å之細孔之微孔量設為V2(cc/g)時,滿足0.8<V1≦2.5及0.8<V2≦3.0,且藉由BET法所測得之比表面積顯示2,300m2/g以上且4,000m2/g以下。
- 一種蓄電模組,其包含如請求項1至27中任一項之非水系鋰蓄電元件。
- 一種電力再生系統,其包含如請求項1至27中任一項之非水系鋰蓄電元件。
- 一種電力負載平準化系統,其包含如請求項1至27中任一項之非水系鋰蓄電元件。
- 一種不斷電電源系統,其包含如請求項1至27中任一項之非水系鋰蓄電元件。
- 一種非接觸供電系統,其包含如請求項1至27中任一項之非水系鋰蓄電元件。
- 一種能量採集系統,其包含如請求項1至27中任一項之非水系鋰蓄電元件。
- 一種蓄電系統,其包含如請求項1至27中任一項之非水系鋰蓄電元件。
Applications Claiming Priority (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016010895 | 2016-01-22 | ||
JP??2016-010895 | 2016-01-22 | ||
JP??2016-155461 | 2016-08-08 | ||
JP2016155461 | 2016-08-08 | ||
JP2016192621 | 2016-09-30 | ||
JP2016192439 | 2016-09-30 | ||
JP??2016-192621 | 2016-09-30 | ||
JP??2016-192439 | 2016-09-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201737545A TW201737545A (zh) | 2017-10-16 |
TWI629819B true TWI629819B (zh) | 2018-07-11 |
Family
ID=59362120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106102082A TWI629819B (zh) | 2016-01-22 | 2017-01-20 | Non-aqueous lithium storage element |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10403447B2 (zh) |
EP (1) | EP3392891B1 (zh) |
JP (2) | JP6261807B2 (zh) |
KR (1) | KR101984452B1 (zh) |
CN (1) | CN108475586B (zh) |
TW (1) | TWI629819B (zh) |
WO (1) | WO2017126686A1 (zh) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3352188B1 (en) | 2016-01-22 | 2020-07-29 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Nonaqueous lithium-type power storage element |
WO2017126687A1 (ja) | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 旭化成株式会社 | 正極前駆体 |
WO2017126693A1 (ja) | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 旭化成株式会社 | 非水系リチウム蓄電素子 |
WO2017126689A1 (ja) | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 旭化成株式会社 | 非水系リチウム蓄電素子 |
CN108475584B (zh) | 2016-01-22 | 2019-07-02 | 旭化成株式会社 | 非水系锂型蓄电元件 |
US10646813B2 (en) * | 2016-09-23 | 2020-05-12 | Lehigh University | Gas separation apparatus and methods using same |
JP7343485B2 (ja) * | 2018-04-19 | 2023-09-12 | 武蔵エナジーソリューションズ株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
CN109713312A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-03 | 蜂巢能源科技有限公司 | 正极极片及其制备方法、锂离子电池 |
EP3905408B1 (en) * | 2018-12-28 | 2023-02-01 | SANYO Electric Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing same |
WO2023060494A1 (zh) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件、二次电池、电池模块、电池包及用电装置 |
CN116803561B (zh) * | 2023-08-23 | 2023-10-27 | 太原科技大学 | 一种拟高斯分布的板凸度测量方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201611395A (zh) * | 2014-07-09 | 2016-03-16 | Asahi Chemical Ind | 非水系鋰型蓄電元件 |
Family Cites Families (56)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3010781B2 (ja) | 1991-04-26 | 2000-02-21 | ソニー株式会社 | 非水電解質二次電池 |
US5427875A (en) | 1991-04-26 | 1995-06-27 | Sony Corporation | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
JPH08107048A (ja) | 1994-08-12 | 1996-04-23 | Asahi Glass Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
US5702843A (en) * | 1995-05-24 | 1997-12-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nonaqueous secondary battery |
US5928812A (en) * | 1996-11-18 | 1999-07-27 | Ultralife Batteries, Inc. | High performance lithium ion polymer cells and batteries |
JP2001126718A (ja) | 1999-10-22 | 2001-05-11 | Gs-Melcotec Co Ltd | 非水電解質電池用電極の製造方法及び非水電解質電池 |
JP2001167767A (ja) | 1999-12-07 | 2001-06-22 | Sony Corp | 非水電解液2次電池 |
JP4497622B2 (ja) | 2000-02-17 | 2010-07-07 | 株式会社Kri | リチウム系二次電池用負極材料 |
US6850263B2 (en) * | 2000-08-02 | 2005-02-01 | Sony Chemicals Corporation Of America | Methods of thermal transfer printing and thermal transfer printers |
JP4288465B2 (ja) | 2000-11-17 | 2009-07-01 | 株式会社Kri | 非水系リチウム二次電池 |
JP2003297424A (ja) | 2002-04-04 | 2003-10-17 | Sony Corp | 非水電解質電池及びその製造方法 |
JP4105897B2 (ja) | 2002-05-27 | 2008-06-25 | 旭化成株式会社 | 負極材料、その製造方法及び蓄電素子 |
JP2003346802A (ja) | 2002-05-27 | 2003-12-05 | Asahi Kasei Corp | 負極材料、その製造方法及び蓄電素子 |
JP3960167B2 (ja) | 2002-08-29 | 2007-08-15 | 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション | リチウム二次電池用電極の製造方法及びリチウム二次電池の製造方法、並びに、これらを用いたリチウム二次電池用電極及びリチウム二次電池 |
EP1576678A2 (en) * | 2002-09-10 | 2005-09-21 | California Institute Of Technology | High-capacity nanostructured silicon and lithium alloys thereof |
JP2004362859A (ja) | 2003-06-03 | 2004-12-24 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池 |
US20050130043A1 (en) | 2003-07-29 | 2005-06-16 | Yuan Gao | Lithium metal dispersion in electrodes |
US20050023321A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-03 | Eric Tsai | Double trigger electric stapler |
JP4318313B2 (ja) | 2003-08-21 | 2009-08-19 | Agcセイミケミカル株式会社 | リチウム二次電池用の正極活物質粉末 |
JP4087343B2 (ja) * | 2004-02-25 | 2008-05-21 | Tdk株式会社 | リチウムイオン二次電池、及び、リチウムイオン二次電池の充電方法 |
DE102004016766A1 (de) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Degussa | Nanoskalige Siliziumpartikel in negativen Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien |
JP4794866B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2011-10-19 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質およびその製造方法ならびにそれを用いた非水電解質二次電池 |
US7183462B2 (en) * | 2004-07-08 | 2007-02-27 | Stine Seed Farm, Inc. | Soybean cultivar 02912951 |
US7264206B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-09-04 | The Boeing Company | Leading edge flap apparatuses and associated methods |
US7635540B2 (en) * | 2004-11-15 | 2009-12-22 | Panasonic Corporation | Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the same |
JP5147170B2 (ja) | 2004-12-17 | 2013-02-20 | 三洋電機株式会社 | リチウム二次電池 |
JP4839633B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2011-12-21 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池および非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法 |
JP4597727B2 (ja) | 2005-03-18 | 2010-12-15 | 本田技研工業株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
TW200705183A (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Genesys Logic Inc | High-privacy non-sequential hidden block memory confidential data protection method for a mass storage device |
KR101201044B1 (ko) * | 2006-04-27 | 2012-11-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 양극판과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 양극판 제조방법 |
JP4971729B2 (ja) | 2006-09-04 | 2012-07-11 | 富士重工業株式会社 | リチウムイオンキャパシタ |
JP2008177263A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 活性炭電極及びその製造方法並びに電気二重層キャパシタ及びハイブリッドキャパシタ |
JP5230108B2 (ja) * | 2007-01-26 | 2013-07-10 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
JP5153200B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2013-02-27 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
EP2214236B1 (en) * | 2007-11-16 | 2017-08-09 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Nonaqueous lithium-type storage element |
JP4636341B2 (ja) * | 2008-04-17 | 2011-02-23 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム二次電池およびその製造方法 |
KR101094937B1 (ko) * | 2009-02-16 | 2011-12-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 원통형 이차전지 |
JP5554932B2 (ja) * | 2009-03-02 | 2014-07-23 | 旭化成株式会社 | 非水系リチウム型蓄電素子 |
KR20110030666A (ko) * | 2009-05-08 | 2011-03-23 | 파나소닉 주식회사 | 비수 용매, 및 그것을 사용한 비수 전해액 및 비수계 이차 전지 |
JP2010267875A (ja) | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Asahi Kasei Corp | 非水系リチウム型蓄電素子用負極、及びそれを用いた非水系リチウム型蓄電素子 |
US20110015938A1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-01-20 | Lawrence Rabinowitz | Preoperative surgical time out procedure feature incorporated into a surgical specialty instrument |
JP2011070994A (ja) | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 正極合剤、正極および非水電解質二次電池 |
JP5391328B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-01-15 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン電池用正極、その製造方法、および前記正極を用いたリチウムイオン電池 |
JP5515996B2 (ja) * | 2010-04-09 | 2014-06-11 | ソニー株式会社 | 電池 |
KR101138594B1 (ko) | 2010-08-31 | 2012-05-10 | 삼성전기주식회사 | 리튬 이온 커패시터 |
JP5654820B2 (ja) * | 2010-09-28 | 2015-01-14 | 旭化成株式会社 | 正極材料及びその製造方法並びに蓄電素子 |
EP2639801A4 (en) | 2010-11-10 | 2018-03-28 | JM Energy Corporation | Lithium ion capacitor |
JP5278467B2 (ja) | 2011-02-21 | 2013-09-04 | 株式会社デンソー | リチウム二次電池の充電装置及び充電方法 |
KR101494506B1 (ko) * | 2011-05-06 | 2015-02-17 | 도요타 지도샤(주) | 리튬 이온 이차 전지 |
JP2014022334A (ja) | 2012-07-23 | 2014-02-03 | Asahi Kasei Corp | 非水蓄電デバイス用電解液 |
EP2905793B1 (en) * | 2012-10-01 | 2019-05-22 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Nonaqueous lithium ion capacitor |
JP6373761B2 (ja) | 2012-12-06 | 2018-08-15 | 旭化成株式会社 | 非水系リチウム型蓄電素子 |
JP6218413B2 (ja) | 2013-03-29 | 2017-10-25 | 株式会社Subaru | プレドープ剤、これを用いた蓄電デバイス及びその製造方法 |
JP6508562B2 (ja) * | 2013-11-28 | 2019-05-08 | 株式会社Gsユアサ | 蓄電素子 |
JP2016012620A (ja) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 株式会社豊田自動織機 | プリドープ剤、リチウムイオンキャパシタ用正極、並びにリチウムイオンキャパシタ及びその製造方法 |
KR20180116296A (ko) | 2016-02-23 | 2018-10-24 | 맥스웰 테크놀러지스 인코포레이티드 | 에너지 저장 장치를 위한 원소상 금속 및 탄소 혼합물들 |
-
2017
- 2017-01-20 EP EP17741563.5A patent/EP3392891B1/en active Active
- 2017-01-20 WO PCT/JP2017/002005 patent/WO2017126686A1/ja active Application Filing
- 2017-01-20 KR KR1020187020088A patent/KR101984452B1/ko active IP Right Grant
- 2017-01-20 TW TW106102082A patent/TWI629819B/zh active
- 2017-01-20 CN CN201780007189.9A patent/CN108475586B/zh active Active
- 2017-01-20 JP JP2017509052A patent/JP6261807B2/ja active Active
- 2017-01-20 US US16/070,327 patent/US10403447B2/en active Active
- 2017-10-23 JP JP2017204485A patent/JP2018061041A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201611395A (zh) * | 2014-07-09 | 2016-03-16 | Asahi Chemical Ind | 非水系鋰型蓄電元件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6261807B2 (ja) | 2018-01-17 |
EP3392891B1 (en) | 2020-01-08 |
JP2018061041A (ja) | 2018-04-12 |
KR20180087421A (ko) | 2018-08-01 |
JPWO2017126686A1 (ja) | 2018-02-01 |
TW201737545A (zh) | 2017-10-16 |
US10403447B2 (en) | 2019-09-03 |
CN108475586B (zh) | 2019-08-02 |
KR101984452B1 (ko) | 2019-05-30 |
WO2017126686A1 (ja) | 2017-07-27 |
EP3392891A1 (en) | 2018-10-24 |
US20190027319A1 (en) | 2019-01-24 |
CN108475586A (zh) | 2018-08-31 |
EP3392891A4 (en) | 2019-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI629819B (zh) | Non-aqueous lithium storage element | |
TWI624975B (zh) | 非水系鋰型蓄電元件 | |
JP6227839B1 (ja) | 非水系リチウム蓄電素子 | |
TWI628679B (zh) | 非水系鋰型蓄電元件 | |
TWI641008B (zh) | 非水系鋰蓄電元件 | |
JP6786335B2 (ja) | 非水系リチウム蓄電素子 | |
TWI660912B (zh) | Non-aqueous alkali metal ion capacitor | |
JP6914015B2 (ja) | 非水系アルカリ金属型蓄電素子 | |
JP6815168B2 (ja) | リチウムイオンキャパシタ用の負極 | |
JP6815126B2 (ja) | 非水系リチウム型蓄電素子 | |
JP6669915B1 (ja) | 非水系アルカリ金属蓄電素子の製造方法 | |
JP6912337B2 (ja) | 非水系リチウム蓄電素子 | |
JP6698493B2 (ja) | 非水系リチウム蓄電素子 | |
JP6815148B2 (ja) | 非水系リチウム型蓄電素子 | |
JP2018026408A (ja) | 非水系アルカリ土類金属型蓄電素子 | |
JP6754659B2 (ja) | 非水系リチウム型蓄電素子 | |
JP6815151B2 (ja) | 非水系リチウム型蓄電素子 |