WO2023224070A1 - 非水電解質蓄電素子 - Google Patents

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泰幸 古谷
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Abstract

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、タングステン元素を含有する正極活物質を含む正極と、中実黒鉛を含む負極とを備える。

Description

非水電解質蓄電素子
　本発明は、非水電解質蓄電素子に関する。
　リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間で電荷輸送イオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。
　非水電解質蓄電素子用の正極活物質には、リチウム遷移金属複合酸化物、ポリアニオン化合物等が用いられている。非水電解質蓄電素子の性能向上等のため、正極活物質の粒子の表面を他の化合物で被覆すること等も行われる。特許文献１には、リチウムマンガン複合酸化物の粒子表面を、酸化チタン、酸化スズ等の金属酸化物等で被覆してなるリチウム二次電池用正極材料が記載されている。一方、負極活物質には、黒鉛を初めとした炭素材料が広く用いられている（特許文献２参照）。
日本国特許出願公開２００１－６６７６号公報 日本国特許出願公開２００５－２２２９３３号公報
　非水電解質蓄電素子には、初期における入力が大きく、さらに高温環境下で保管した後も、その入力が低下し難いことが望まれる。なお、入力とは、非水電解質蓄電素子が充電の際に単位時間あたりに取り入れることができるエネルギー（仕事率：Ｗ）をいう。換言すれば、入力とは、充電の際の入力電力である。
　本発明の目的は、初期及び高温環境下での保管後の入力が大きい非水電解質蓄電素子を提供することである。
　本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、タングステン元素を含有する正極活物質を含む正極と、中実黒鉛を含む負極とを備える。
　本発明の一側面によれば、初期及び高温環境下での保管後の入力が大きい非水電解質蓄電素子を提供することができる。
図１は、非水電解質蓄電素子の一実施形態を示す透視斜視図である。 図２は、非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置の一実施形態を示す概略図である。
　初めに、本明細書によって開示される非水電解質蓄電素子の概要について説明する。
　［１］：本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、タングステン元素を含有する正極活物質を含む正極と、中実黒鉛を含む負極とを備える。
　上記［１］に記載の非水電解質蓄電素子は、初期及び高温環境下での保管後の入力が大きい。この理由は定かではないが、以下のような理由が推測される。タングステン元素を含有する正極活物質を用いることで、正極の抵抗が小さくなり、非水電解質蓄電素子の初期の入力が大きくなる。しかし、非水電解質蓄電素子を高温環境下で保管した場合、正極活物質に含有されるタングステン元素が、非水電解質中に溶出する。溶出したタングステン元素は、負極上に析出して、負極の抵抗が大きくなる原因となる。その結果、非水電解質蓄電素子の入力が低下する。特に、タングステン元素が負極活物質粒子の内部にまで析出した場合、抵抗がより大きくなり、入力が低下すると考えられる。そこで、負極活物質として内部に空隙が少ない中実黒鉛を用いた場合、正極活物質から溶出したタングステン元素が黒鉛粒子の内部にまで析出することが抑制されるため、負極の抵抗が大きくなることが抑えられると考えられる。このような理由から、上記［１］に記載の非水電解質蓄電素子によれば、初期及び高温環境下での保管後の入力が大きいと推測される。
　中実黒鉛における「中実」とは、黒鉛の粒子内部が詰まっていて実質的に空隙が存在しないことを意味する。より具体的には、「中実」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて取得されるＳＥＭ像において観察される粒子の断面において、粒子全体の面積に対する粒子内の空隙の面積率（空隙率）が２％以下であることをいう。
　黒鉛粒子における「粒子全体の面積に対する粒子内の空隙の面積率（空隙率）」は、以下の手順で決定することができる。
（１）測定用試料の準備
　測定対象とする負極を熱硬化性の樹脂で固定する。樹脂で固定された負極について、クロスセクション・ポリッシャを用いることで、断面を露出させ、測定用試料を作製する。なお、測定対象とする負極は、下記の手順により準備する。非水電解質蓄電素子を組み立てる前の負極が準備できる場合には、そのまま用いる。組み立て後の非水電解質蓄電素子から準備する場合は、まず非水電解質蓄電素子を、０．１Ｃの電流で、通常使用時の放電終止電圧まで定電流放電し、放電された状態とする。この放電された状態の非水電解質蓄電素子を解体し、負極を取り出す。取り出した負極を作用極とし、金属Ｌｉを対極として用いた半電池を組み立てる。この半電池における開回路電圧が０．６Ｖ未満の場合は、開回路電圧が０．６Ｖ以上となるよう半電池を０．１Ｃの電流で放電する。なお、上記半電池における放電とは、負極活物質である黒鉛から電荷輸送イオンが放出される酸化反応をいう。半電池を解体し、負極を取り出し、ジメチルカーボネートにより充分に洗浄した後、室温にて減圧乾燥を行う。非水電解質蓄電素子の解体から測定対象とする負極の準備までの作業は、露点－４０℃以下の乾燥空気雰囲気中で行う。ここで、通常使用時とは、当該非水電解質蓄電素子について推奨され、又は指定される充放電条件を採用して当該非水電解質蓄電素子を使用する場合である。
（２）ＳＥＭ像の取得
　ＳＥＭ像の取得には、走査型電子顕微鏡としてＪＳＭ－７００１Ｆ（日本電子株式会社製）を用いる。ＳＥＭ像は、二次電子像を観察するものとする。加速電圧は、１５ｋＶとする。観察倍率は、一視野に現れる黒鉛粒子が３個以上１５個以内となる倍率に設定する。得られたＳＥＭ像は、画像ファイルとして保存する。その他、スポット径、ワーキングディスタンス、照射電流、輝度、フォーカス等の諸条件は、黒鉛粒子の輪郭が明瞭になるように適宜設定する。
（３）黒鉛粒子の輪郭の切り抜き
　画像編集ソフトＡｄｏｂｅ　Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ　Ｅｌｅｍｅｎｔｓ　１１の画像切り抜き機能を用いて、取得したＳＥＭ像から黒鉛粒子の輪郭を切り抜く。この輪郭の切り抜きは、クイック選択ツールを用いて黒鉛粒子の輪郭より外側を選択し、黒鉛粒子以外を黒背景へと編集して行う。このとき、輪郭を切り抜くことができた黒鉛粒子が３個未満であった場合は、再度、ＳＥＭ像を取得し、輪郭を切り抜くことができた黒鉛粒子が３個以上になるまで行う。
（４）二値化処理
　切り抜いた黒鉛粒子のうち１つ目の黒鉛粒子の画像について、画像解析ソフトＰｏｐＩｍａｇｉｎｇ　６．００を用い、強度が最大となる濃度から２０％分小さい濃度を閾値に設定して二値化処理を行う。二値化処理により、濃度の高い側の面積を算出することで「粒子内の空隙の面積Ｓ１」とする。
　ついで、先ほどと同じ１つ目の黒鉛粒子の画像について、濃度１０％を閾値として二値化処理を行う。二値化処理により、黒鉛粒子の外縁を決定し、当該外縁の内側の面積を算出することで、「粒子全体の面積Ｓ０」とする。
　上記算出したＳ１及びＳ０を用いて、Ｓ０に対するＳ１の比（Ｓ１／Ｓ０）を算出することにより、１つ目の黒鉛粒子における「粒子全体の面積に対する粒子内の空隙の面積率Ｒ１」を算出する。
　切り抜いた黒鉛粒子のうち２つ目以降の黒鉛粒子の画像についても、それぞれ、上記の二値化処理を行い、面積Ｓ１、面積Ｓ０を算出する。この算出した面積Ｓ１、面積Ｓ０に基づいて、それぞれの黒鉛粒子の空隙の面積率Ｒ２、Ｒ３、・・・を算出する。
（５）空隙の面積率の決定
　二値化処理により算出した全ての空隙の面積率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、・・・の平均値を算出することにより、「粒子全体の面積に対する粒子内の空隙の面積率（空隙率）」を決定する。
　なお、上記「ＳＥＭ像の取得」に用いる走査型電子顕微鏡、「黒鉛粒子の輪郭の切り抜き」に用いる画像編集ソフト、及び「二値化処理」に用いる画像解析ソフトに代えて、これらと同等の測定、画像編集及び画像解析が可能な装置及びソフトウェア等を用いてもよい。
　「黒鉛」とは、充放電前又は放電状態において、エックス線回折法により決定される（００２）面の平均格子面間隔（ｄ002）が０．３３ｎｍ以上０．３４ｎｍ未満の炭素材料をいう。ここで、炭素材料の「放電状態」とは、負極活物質である炭素材料から、充放電に伴い吸蔵放出可能なリチウムイオンが十分に放出されるように放電された状態を意味する。例えば、負極活物質として炭素材料を含む負極を作用極として、金属Ｌｉを対極として用いた半電池において、開回路電圧が０．６Ｖ以上である状態である。
　［２］：上記［１］に記載の非水電解質蓄電素子において、上記負極が、上記中実黒鉛を含む負極活物質層を有し、上記負極活物質層の多孔度が、４０％以上であってもよい。多孔度が４０％未満である負極活物質層は、通常、プレス等により圧密化することにより形成される。プレスの圧力が強い場合、中実黒鉛の粒子が割れ、中実黒鉛の表面積が増大するため、高温環境下での保管後に中実黒鉛の表面にタングステン元素がより析出し、抵抗がより大きくなり、入力が低下し易くなる。これに対し、多孔度が４０％以上である負極活物質層は、中実黒鉛の粒子の割れが少なく、上記［２］に記載の非水電解質蓄電素子によれば、高温環境下での保管後の入力がより大きくなる傾向にある。
　負極活物質層の「多孔度（％）」は、負極活物質層の見かけの体積（空隙を含む体積）をＶ1とし、負極活物質層を構成する各材料の実体積の和をＶ2とした場合に、（１－Ｖ2／Ｖ1）×１００の計算式により求められる。負極活物質層を構成する各材料の実体積の和Ｖ2は、負極活物質層における各材料の含有量と各材料の真密度とから算出することができる。
　［３］：上記［１］又は［２］に記載の非水電解質蓄電素子において、上記正極活物質が、上記タングステン元素以外の遷移金属元素をさらに含有し、上記正極活物質における上記タングステン元素以外の遷移金属元素に対する上記タングステン元素の含有量が、０．２モル％以上であってもよい。上記［３］に記載の非水電解質蓄電素子によれば、正極活物質に十分な量のタングステン元素が含有されていることから、非水電解質蓄電素子の初期及び高温環境下での保管後の入力がより大きくなる。
　［４］：上記［１］から［３］のいずれかに記載の非水電解質蓄電素子において、上記中実黒鉛が、中実天然黒鉛であってもよい。天然黒鉛は人造黒鉛よりも結晶性が高い。このため、中実黒鉛が中実天然黒鉛である場合、負極活物質の質量当たりの放電容量が大きくなり、上記［４］に記載の非水電解質蓄電素子によれば、初期及び高温環境下での保管後の入力もより大きくなる。
　［５］：上記［１］から［４］のいずれかに記載の非水電解質蓄電素子において、上記中実黒鉛の平均粒径が、５μｍ以上であってもよい。粒径の大きい中実黒鉛を用いた場合、中実黒鉛の表面積が小さくなる結果、中実黒鉛の表面にタングステン元素の析出が生じ難くなり、上記［５］に記載の非水電解質蓄電素子によれば、高温環境下で保管後の入力がより大きくなる。
　「平均粒径」とは、ＪＩＳ－Ｚ－８８２５（２０１３年）に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザ回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、ＪＩＳ－Ｚ－８８１９－２（２００１年）に準拠し計算される体積基準積算分布が５０％となる値を意味する。
　本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子、蓄電装置、非水電解質蓄電素子の製造方法、及びその他の実施形態について詳述する。なお、各実施形態に用いられる各構成部材（各構成要素）の名称は、背景技術に用いられる各構成部材（各構成要素）の名称と異なる場合がある。
＜非水電解質蓄電素子＞
　本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子（以下、単に「蓄電素子」ともいう。）は、正極、負極及びセパレータを有する電極体と、非水電解質と、上記電極体及び非水電解質を収容する容器と、を備える。電極体は、通常、複数の正極及び複数の負極がセパレータを介して積層された積層型、又は、正極及び負極がセパレータを介して積層された状態で巻回された巻回型である。非水電解質は、正極、負極及びセパレータに含浸した状態で存在する。非水電解質蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池（以下、単に「二次電池」ともいう。）について説明する。
（正極）
　正極は、正極基材と、当該正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層とを有する。
　正極基材は、導電性を有する。「導電性」を有するか否かは、ＪＩＳ－Ｈ－０５０５（１９７５年）に準拠して測定される体積抵抗率が１０7Ω・ｃｍを閾値として判定する。正極基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はこれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ、及びコストの観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。正極基材としては、箔、蒸着膜、メッシュ、多孔質材料等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、正極基材としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔が好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金としては、ＪＩＳ－Ｈ－４０００（２０１４年）又はＪＩＳ－Ｈ－４１６０（２００６年）に規定されるＡ１０８５、Ａ３００３、Ａ１Ｎ３０等が例示できる。
　正極基材の平均厚さは、３μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上４０μｍ以下がより好ましく、８μｍ以上３０μｍ以下がさらに好ましく、１０μｍ以上２５μｍ以下が特に好ましい。正極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、正極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。
　中間層は、正極基材と正極活物質層との間に配される層である。中間層は、炭素粒子等の導電剤を含むことで正極基材と正極活物質層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば、バインダ及び導電剤を含む。
　正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質層は、必要に応じて、導電剤、バインダ（結着剤）、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
　正極活物質は、タングステン元素を含有する。このタングステン元素は、例えば、酸化物（ＷＯ3）等の化合物の状態で存在してもよい。タングステン元素を含む化合物は、例えば、リチウムイオン等の電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質の粒子の表面の少なくとも一部を被覆している。換言すれば、正極活物質は、電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質と、タングステン元素を含む化合物とを含んでもよい。正極活物質は、実質的に、電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質と、タングステン元素を含む化合物とのみからなるものであってもよい。電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質自体が、タングステン元素を含んでいてもよい。タングステン元素は、例えば、正極活物質の粒子の表面に存在してもよい。タングステン元素は、正極活物質の粒子の内部に存在していてもよい。このように正極活物質がタングステン元素を含有することで、正極での副反応を抑え、リチウムイオン等の電荷輸送イオンの伝導性を向上させることができる結果、非水電解質蓄電素子の入力を向上できる。正極活物質にタングステン元素を含有させる形態として、タングステン元素を含む化合物を、電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質の粒子表面にコーティングする形態がある。また、電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質の合成時にタングステン元素を添加し、焼成することで、タングステン元素を含む化合物を正極活物質の粒子表面に担持もしくは粒子内部に含有させる形態もある。タングステン元素を含む正極活物質としては、市販品を用いてもよい。
　電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる物質が好ましく、これらは従来公知の材料を用いることができる。このような物質としては、例えば、α－ＮａＦｅＯ2型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、ポリアニオン化合物、カルコゲン化合物、硫黄等が挙げられる。α－ＮａＦｅＯ2型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Ｌｉ［ＬｉxＮｉ(1-x)］Ｏ2（０≦ｘ＜０．５）、Ｌｉ［ＬｉxＮｉγＣｏ(1-x-γ)］Ｏ2（０≦ｘ＜０．５、０＜γ＜１、０＜１－ｘ－γ）、Ｌｉ［ＬｉxＣｏ(1-x)］Ｏ2（０≦ｘ＜０．５）、Ｌｉ［ＬｉxＮｉγＭｎ(1-x-γ)］Ｏ2（０≦ｘ＜０．５、０＜γ＜１、０＜１－ｘ－γ）、Ｌｉ［ＬｉxＮｉγＭｎβＣｏ(1-x-γ-β)］Ｏ2（０≦ｘ＜０．５、０＜γ、０＜β、０．５＜γ＋β＜１、０＜１－ｘ－γ－β）、Ｌｉ［ＬｉxＮｉγＣｏβＡｌ(1-x-γ-β)］Ｏ2（０≦ｘ＜０．５、０＜γ、０＜β、０．５＜γ＋β＜１、０＜１－ｘ－γ－β）等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＮｉγＭｎ(2-γ)Ｏ4等が挙げられる。ポリアニオン化合物として、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＭｎＰＯ4、ＬｉＮｉＰＯ4、ＬｉＣｏＰＯ4、Ｌｉ3Ｖ2（ＰＯ4）3、Ｌｉ2ＭｎＳｉＯ4、Ｌｉ2ＣｏＰＯ4Ｆ等が挙げられる。カルコゲン化合物として、二硫化チタン、二硫化モリブデン、二酸化モリブデン等が挙げられる。これらの材料中の原子又はポリアニオンは、他の元素からなる原子又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。これら材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質としては、これらの中でも、リチウム遷移金属複合酸化物が好ましく、α－ＮａＦｅＯ2型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物がより好ましく、Ｌｉ［ＬｉxＮｉγＭｎβＣｏ(1-x-γ-β)］Ｏ2（０≦ｘ＜０．５、０＜γ、０＜β、０．５＜γ＋β＜１、０＜１－ｘ－γ－β）がさらに好ましい。上記Ｌｉ［ＬｉxＮｉγＭｎβＣｏ(1-x-γ-β)］Ｏ2においては、例えば、０．１≦γ＜０．９、０．１≦β＜０．９であることが好ましい。このような物質が用いられている場合、タングステン元素による入力向上効果が特に十分に奏される。
　正極活物質は、タングステン元素以外の遷移金属元素をさらに含有することが好ましい。電荷輸送イオンを吸蔵及び放出することができる物質として、リチウム遷移金属複合酸化物、ポリアニオン化合物等が用いられている場合、正極活物質は、タングステン元素以外の遷移金属元素をさらに含有する。正極活物質におけるタングステン元素以外の全ての遷移金属元素に対するタングステン元素の含有量としては、０．２モル％以上３モル％以下が好ましく、０．５モル％以上２モル％以下がより好ましい。タングステン元素の含有量を上記下限以上とすることで、正極活物質におけるタングステン元素による効果が十分に奏され、初期及び高温環境下での保管後の入力がより大きくなる。一方、タングステン元素の含有量を上記上限以下とすることで、正極活物質のイオン伝導性が高まる結果、初期及び高温環境下での保管後の入力がより大きくなる。
　正極活物質層における正極活物質の含有量は、５０質量％以上９９質量％以下が好ましく、７０質量％以上９８質量％以下がより好ましく、８０質量％以上９５質量％以下がさらに好ましい。正極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、正極活物質層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。
　正極活物質は、通常、粒子（粉体）である。正極活物質の平均粒径は、例えば、０．１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。正極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、正極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。正極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、正極活物質層の電子伝導性が向上する。なお、正極活物質と他の材料との複合体を用いる場合、該複合体の平均粒径を正極活物質の平均粒径とする。
　粉体を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法として、例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェットミル、旋回気流型ジェットミル又は篩等を用いる方法が挙げられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、篩や風力分級機等が、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。
　導電剤は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、例えば、炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛、非黒鉛質炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、フラーレン等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、これらの材料を複合化して用いてもよい。例えば、カーボンブラックとＣＮＴとを複合化した材料を用いてもよい。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点よりカーボンブラックが好ましく、中でもアセチレンブラックが好ましい。
　正極活物質層における導電剤の含有量は、１質量％以上１０質量％以下が好ましく、３質量％以上９質量％以下がより好ましい。導電剤の含有量を上記の範囲とすることで、二次電池のエネルギー密度を高めることができる。
　バインダとしては、例えば、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリイミド等の熱可塑性樹脂；エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム等のエラストマー；多糖類高分子等が挙げられる。
　正極活物質層におけるバインダの含有量は、０．５質量％以上１０質量％以下が好ましく、１質量％以上９質量％以下がより好ましい。バインダの含有量を上記の範囲とすることで、活物質を安定して保持することができる。
　増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。増粘剤がリチウム等と反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させてもよい。
　正極活物質層における増粘剤の含有量としては、例えば０．１質量％以上６質量％以下であってもよく、０．５質量％以上３質量％以下であってもよい。正極活物質層における増粘剤の含有量は、１質量％以下であってもよく、正極活物質層において増粘剤は含有されていなくてもよい。
　フィラーは、特に限定されない。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、アルミナ、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。
　正極活物質層におけるフィラーの含有量としては、例えば０．１質量％以上８質量％以下であってもよく、０．５質量％以上５質量％以下であってもよい。正極活物質層におけるフィラーの含有量は、３質量％以下であってもよく、１質量％以下であってもよく、正極活物質層においてフィラーは含有されていなくてもよい。
　正極活物質層は、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等の典型非金属元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｂａ等の典型金属元素、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ等の遷移金属元素を正極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。
　正極活物質層の単位面積当たりの質量は、特に限定されないが、例えば４．０ｍｇ／ｃｍ2以上１５ｍｇ／ｃｍ2以下である。正極活物質層の単位面積当たりの質量の下限は、４．５ｍｇ／ｃｍ2が好ましく、４．８ｍｇ／ｃｍ2又は５．０ｍｇ／ｃｍ2がより好ましい。いくつかの態様において、正極活物質層の単位面積当たりの質量は、例えば５．５ｍｇ／ｃｍ2以上であってもよく、５．８ｍｇ／ｃｍ2以上であってもよい。正極活物質層の単位面積当たりの質量の上限は、１２ｍｇ／ｃｍ2が好ましく、１０ｍｇ／ｃｍ2がより好ましい。単位面積当たりの質量を上記の範囲とする正極活物質層を備えた非水電解質蓄電素子において、本構成の適用効果がより好適に発揮され得る。なお、「正極活物質層の単位面積当たりの質量」は、１つの正極活物質層の単位面積当たりの質量をいう。例えば、正極が正極基材を有し、この正極基材の両面にそれぞれ正極活物質層が設けられている場合、「正極活物質層の単位面積当たりの質量」は、一方の面の正極活物質層の単位面積当たりの質量である。後述する「負極活物質層の単位面積当たりの質量」についても同様である。
（負極）
　負極は、負極基材と、当該負極基材に直接又は中間層を介して配される負極活物質層とを有する。中間層の構成は特に限定されず、例えば上記正極で例示した構成から選択することができる。
　負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はこれらの合金、炭素質材料等が用いられる。これらの中でも銅又は銅合金が好ましい。負極基材としては、箔、蒸着膜、メッシュ、多孔質材料等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、負極基材としては銅箔又は銅合金箔が好ましい。銅箔の例としては、圧延銅箔、電解銅箔等が挙げられる。
　負極基材の平均厚さは、２μｍ以上３５μｍ以下が好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下がより好ましく、４μｍ以上２５μｍ以下がさらに好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下が特に好ましい。負極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、負極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。
　負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質層は、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
　負極活物質層は、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等の典型非金属元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｂａ等の典型金属元素、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ等の遷移金属元素を負極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。
　負極活物質は、中実黒鉛を含む。負極活物質が中実黒鉛を含むことにより、高温環境下での保管後の入力も大きいものとなる。上記したＳＥＭ画像において観測される中実黒鉛の断面における粒子全体の面積に対する粒子内の空隙の面積率（空隙率）は、２％以下であり、１％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。この面積率（空隙率）の下限は０％であってよい。
　中実黒鉛は、天然黒鉛であってもよく、人造黒鉛であってもよいが、天然黒鉛であることが好ましい。中実黒鉛が天然黒鉛（中実天然黒鉛）であることで、負極活物質の質量当たりの放電容量が大きくなり、初期及び高温環境下での保管後の入力もより大きくなる。
　天然黒鉛とは、天然の資源から採れる黒鉛の総称である。中実天然黒鉛の形状は特に限定されず、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛（鱗状黒鉛）、土状黒鉛等が例示される。中実天然黒鉛は、鱗片状天然黒鉛等を球状化した球状化天然黒鉛粒子であってもよい。天然黒鉛は、充放電前又は放電状態において測定されるＣｕＫα線を用いたエックス線回折パターンにおいて、回折角２θが４０°から５０°の範囲に４つのピークが現れるものであってもよい。これらの４つのピークは、六方晶系の構造に由来する２つのピークと、菱面体晶系の構造に由来する２つのピークとであるとされている。人造黒鉛の場合、一般的に、六方晶系の構造に由来する２つのピークのみが現れるとされている。エックス線回折パターンにおいて、（１００）面に由来するピーク強度に対する（０１２）面に由来するピーク強度の比（（０１２）／（１００））は０．３以上が好ましく、０．４以上がさらに好ましい。上記ピーク強度の比（（０１２）／（１００））は０．６以下が好ましい。ここで、（１００）面は六方晶系の構造に由来し、（０１２）面は菱面体晶系の構造に由来する。
　中実黒鉛の平均粒径としては、例えば１μｍ以上２５μｍ以下とすることができ、３μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上１５μｍ以下がより好ましく、７μｍ以上１３μｍ以下がさらに好ましい。いくつかの態様において、中実黒鉛の平均粒径は、８μｍ以上１２μｍ以下であってもよく、９μｍ以上であってもよい。中実黒鉛の平均粒径が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電性能を高めることができる。特に、中実黒鉛の平均粒径が上記下限以上である場合、高温環境下で保管後の入力がより大きくなる。中実黒鉛を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法及び分級方法は、例えば、上記正極で例示した方法から選択できる。
　負極活物質層における中実黒鉛の含有量は、６０質量％以上９９．５質量％以下が好ましく、９０質量％以上９９質量％以下がより好ましい。中実黒鉛の含有量を上記の範囲とすることで、負極活物質層の高エネルギー密度化と製造性を両立できると共に、高温環境下での保管後の入力をより大きくすることができる。
　負極活物質は、中実黒鉛以外の他の負極活物質を含んでいてもよい。他の負極活物質としては、中空黒鉛（中実黒鉛以外の黒鉛）及びその他の従来公知の各種負極活物質を用いることができる。但し、中実黒鉛が主の活物質であることが好ましい。例えば、負極の断面ＳＥＭ像において、負極活物質が占める面積に対する中実黒鉛が占める面積率（中実黒鉛が占める面積／負極活物質が占める面積）は、９０％以上であることが好ましく、９９％以上であることがより好ましく、実質的に１００％であってもよい。なお、上記負極の断面ＳＥＭ像は、黒鉛粒子における「粒子全体の面積に対する粒子内の空隙の面積率（空隙率）」を決定する際のＳＥＭ像と同様の手順で取得する。負極活物質が占める面積は負極活物質の粒子全体の面積（空隙も含む面積）とする。なお、一視野に負極活物質の粒子が１０個以上含まれる断面ＳＥＭ像を用いて、負極活物質が占める面積に対する中実黒鉛が占める面積率（中実黒鉛が占める面積／負極活物質が占める面積）を求める。また、負極活物質層に含まれる全ての負極活物質に占める中実黒鉛の含有量は、９０質量％以上が好ましく、９９質量％以上がより好ましく、実質的に１００質量％であってもよい。すなわち負極活物質として中実黒鉛のみが用いられていることが特に好ましい。このように、負極活物質として中実黒鉛を主に用いることで、高温環境下で保管後の入力がより大きくなる。
　負極活物質層における全ての負極活物質の含有量は、６０質量％以上９９．５質量％以下が好ましく、９０質量％以上９９質量％以下がより好ましい。全ての負極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、負極活物質層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。
　負極活物質層における任意成分である導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等は、上記正極で例示した材料から選択できる。ただし、負極活物質層が含む黒鉛は導電剤に含まない。
　負極活物質層における導電剤の含有量は、３質量％以下、又は１質量％以下であってもよく、負極活物質層において導電剤は含有されていなくてもよい。
　負極活物質層におけるバインダの含有量は、０．５質量％以上５質量％以下が好ましく、０．８質量％以上３質量％以下がより好ましい。
　負極活物質層における増粘剤の含有量としては、例えば０．１質量％以上６質量％以下が好ましく、０．５質量％以上３質量％以下がより好ましい。
　負極活物質層におけるフィラーの含有量としては、例えば０．１質量％以上８質量％以下であってもよく、０．５質量％以上５質量％以下であってもよい。負極活物質層におけるフィラーの含有量は、３質量％以下であってもよく、１質量％以下であってもよく、負極活物質層においてフィラーは含有されていなくてもよい。
　負極活物質層の多孔度としては、例えば３０％以上６０％以下とすることができる。この多孔度の下限としては、３５％が好ましく、３８％がより好ましく、４０％がさらに好ましく、４２％がよりさらに好ましい。負極活物質層の多孔度を上記下限以上とすることで、非水電解質蓄電素子の入力、特に高温環境下での保管後の入力をより大きくすることができる。一方、上記多孔度の上限としては、５５％が好ましく、５０％がより好ましく、４８％がさらに好ましい。負極活物質層の多孔度は、中実黒鉛の粒径、製造時のプレスの有無、プレスの圧力等により調整することができる。
　負極活物質層の単位面積当たりの質量は、特に限定されないが、例えば２．０ｍｇ／ｃｍ2以上１２ｍｇ／ｃｍ2以下である。負極活物質層の単位面積当たりの質量の下限は、２．２ｍｇ／ｃｍ2が好ましく、２．５ｍｇ／ｃｍ2又は２．８ｍｇ／ｃｍ2がより好ましい。いくつかの態様において、負極活物質層の単位面積当たりの質量は、例えば３．０ｍｇ／ｃｍ2以上であってもよく、３．５ｍｇ／ｃｍ2以上であってもよい。負極活物質層の単位面積当たりの質量の上限は、１０ｍｇ／ｃｍ2が好ましく、８．０ｍｇ／ｃｍ2又は６．０ｍｇ／ｃｍ2がより好ましい。単位面積当たりの質量を上記の範囲とする負極活物質層を備えた非水電解質蓄電素子において、本構成の適用効果がより好適に発揮され得る。
　特に限定されるものではないが、正極活物質層に含まれる単位面積当たりのタングステン元素の質量に対する、負極活物質層に含まれる単位面積当たりの中実黒鉛の質量の比の下限は、概ね２５程度であり得る。この比の下限としては、３０が好ましく、３２、３４又は３６がより好ましい場合もある。一方、この比の上限としては、１００が好ましく、８０、７０、６０又は４５がより好ましい場合もある。この比を上記の範囲とする非水電解質蓄電素子において、本構成の適用効果がより好適に発揮され得る。正極活物質層に含まれる単位面積当たりのタングステン元素の質量に対する、負極活物質層に含まれる単位面積当たりの中実黒鉛の質量の比は、正極活物質中のタングステン元素の含有量、負極活物質中の中実黒鉛の含有量、正極活物質層及び負極活物質層の単位面積当たりの質量（塗布質量）等により調整することができる。
（セパレータ）
　セパレータは、公知のセパレータの中から適宜選択できる。セパレータとして、例えば、基材層のみからなるセパレータ、基材層の一方の面又は双方の面に耐熱粒子とバインダとを含む耐熱層が形成されたセパレータ等を使用することができる。セパレータの基材層の形状としては、例えば、織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が挙げられる。これらの形状の中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。セパレータの基材層の材料としては、シャットダウン機能の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。セパレータの基材層として、これらの樹脂を複合した材料を用いてもよい。
　耐熱層に含まれる耐熱粒子は、１気圧の空気雰囲気下で室温から５００℃まで昇温したときの質量減少が５％以下であるものが好ましく、室温から８００℃まで昇温したときの質量減少が５％以下であるものがさらに好ましい。質量減少が所定以下である材料として無機化合物が挙げられる。無機化合物として、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の酸化物；窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物；炭酸カルシウム等の炭酸塩；硫酸バリウム等の硫酸塩；フッ化カルシウム、フッ化バリウム、チタン酸バリウム等の難溶性のイオン結晶；シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶；タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。無機化合物として、これらの物質の単体又は複合体を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。これらの無機化合物の中でも、蓄電素子の安全性の観点から、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又はアルミノケイ酸塩が好ましい。
　セパレータの空孔率は、強度の観点から８０体積％以下が好ましく、放電性能の観点から２０体積％以上が好ましい。ここで、「空孔率」とは、体積基準の値であり、水銀ポロシメータでの測定値を意味する。
　セパレータとして、ポリマーと非水電解質とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。ポリマーとして、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリメチルメタアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。ポリマーゲルを用いると、漏液を抑制する効果がある。セパレータとして、上述したような多孔質樹脂フィルム又は不織布等とポリマーゲルを併用してもよい。
（非水電解質）
　非水電解質としては、公知の非水電解質の中から適宜選択できる。非水電解質には、非水電解液を用いてもよい。非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
　非水溶媒としては、公知の非水溶媒の中から適宜選択できる。非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、エーテル、アミド、ニトリル等が挙げられる。非水溶媒として、これらの化合物に含まれる水素原子の一部がハロゲンに置換されたものを用いてもよい。
　環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）、スチレンカーボネート、１－フェニルビニレンカーボネート、１，２－ジフェニルビニレンカーボネート等が挙げられる。これらの中でもＥＣが好ましい。
　鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジフェニルカーボネート、トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス（トリフルオロエチル）カーボネート等が挙げられる。これらの中でもＥＭＣが好ましい。
　非水溶媒として、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートを用いることで、電解質塩の解離を促進して非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。鎖状カーボネートを用いることで、非水電解液の粘度を低く抑えることができる。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比率（環状カーボネート：鎖状カーボネート）としては、例えば、５：９５から５０：５０の範囲とすることが好ましい。
　電解質塩としては、公知の電解質塩から適宜選択できる。電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でもリチウム塩が好ましい。
　リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＰＯ2Ｆ2、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｆ）2等の無機リチウム塩、リチウムビス（オキサレート）ボレート（ＬｉＢＯＢ）、リチウムジフルオロオキサレートボレート（ＬｉＦＯＢ）、リチウムビス（オキサレート）ジフルオロホスフェート（ＬｉＦＯＰ）等のシュウ酸リチウム塩、ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）（ＳＯ2Ｃ4Ｆ9）、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＣ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）3等のハロゲン化炭化水素基を有するリチウム塩等が挙げられる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、ＬｉＰＦ6がより好ましい。
　非水電解液中にＬｉＰＦ6が含有されている場合、ＬｉＰＦ6が非水電解液中に僅かに存在する水と反応してＨＦが生成し易い。非水電解液中のＨＦの存在が、正極活物質から非水電解液中へのタングステン元素の溶出を促進させると考えられる。また、非水電解液中にＬｉＰＯ2Ｆ2、リチウムビス（オキサレート）ジフルオロホスフェート（ＬｉＦＯＰ）等のフッ素元素と酸素元素とリン元素とを含むアニオンを有する電解質塩が存在する場合、正極活物質から非水電解質中へのタングステン元素の溶出をさらに促進させることが考えられる。従って、このような成分を含む非水電解液が用いられた非水電解質蓄電素子が本発明の一実施形態である場合、高温環境下での保管後の入力が大きくなるという効果が特に顕著に生じる。非水電解液中のフッ素元素と酸素元素とリン元素とを含むアニオンを有する電解質塩の含有量は、２０℃１気圧下において、例えば０．０１ｍｏｌ／ｄｍ3以上０．５ｍｏｌ／ｄｍ3以下であってもよく、０．０３ｍｏｌ／ｄｍ3以上０．３ｍｏｌ／ｄｍ3以下であってもよく、０．０５ｍｏｌ／ｄｍ3以上０．２ｍｏｌ／ｄｍ3以下であってもよい。
　非水電解液における電解質塩の含有量は、２０℃１気圧下において、０．１ｍｏｌ／ｄｍ3以上２．５ｍｏｌ／ｄｍ3以下であると好ましく、０．３ｍｏｌ／ｄｍ3以上２．０ｍｏｌ／ｄｍ3以下であるとより好ましく、０．５ｍｏｌ／ｄｍ3以上１．７ｍｏｌ／ｄｍ3以下であるとさらに好ましく、０．７ｍｏｌ／ｄｍ3以上１．５ｍｏｌ／ｄｍ3以下であると特に好ましい。電解質塩の含有量を上記の範囲とすることで、非水電解液のイオン伝導度を高めることができる。
　非水電解液は、非水溶媒と電解質塩以外に、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、ｔ－ブチルベンゼン、ｔ－アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物；２－フルオロビフェニル、ｏ－シクロヘキシルフルオロベンゼン、ｐ－シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分ハロゲン化物；２，４－ジフルオロアニソール、２，５－ジフルオロアニソール、２，６－ジフルオロアニソール、３，５－ジフルオロアニソール等のハロゲン化アニソール化合物；ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物；亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、４，４’－ビス（２，２－ジオキソ－１，３，２－ジオキサチオラン）、４－メチルスルホニルオキシメチル－２，２－ジオキソ－１，３，２－ジオキサチオラン、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド、１，３－プロペンスルトン、１，３－プロパンスルトン、１，４－ブタンスルトン、１，４－ブテンスルトン、パーフルオロオクタン、ホウ酸トリストリメチルシリル、リン酸トリストリメチルシリル、チタン酸テトラキストリメチルシリル等が挙げられる。これら添加剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　非水電解液に含まれる添加剤の含有量は、非水電解液全体の質量に対して０．０１質量％以上１０質量％以下であると好ましく、０．１質量％以上７質量％以下であるとより好ましく、０．２質量％以上５質量％以下であるとさらに好ましく、０．３質量％以上３質量％以下であると特に好ましい。添加剤の含有量を上記の範囲とすることで、高温保存後の容量維持性能又はサイクル性能を向上させたり、安全性をより向上させたりすることができる。
　非水電解質には、固体電解質を用いてもよく、非水電解液と固体電解質とを併用してもよい。
　固体電解質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオン伝導性を有し、常温（例えば１５℃から２５℃）において固体である任意の材料から選択できる。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、窒化物固体電解質、ポリマー固体電解質等が挙げられる。
　硫化物固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、Ｌｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5、ＬｉＩ－Ｌｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ10Ｇｅ－Ｐ2Ｓ12等が挙げられる。
　本実施形態の非水電解質蓄電素子の形状については特に限定されるものではなく、例えば、円筒型電池、角型電池、扁平型電池、コイン型電池、ボタン型電池等が挙げられる。
　図１に角型電池の一例としての非水電解質蓄電素子１を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。セパレータを挟んで巻回された正極及び負極を有する電極体２が角型の容器３に収納される。正極は正極リード４１を介して正極端子４と電気的に接続されている。負極は負極リード５１を介して負極端子５と電気的に接続されている。
＜蓄電装置＞
　本実施形態の非水電解質蓄電素子は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器用電源、又は電力貯蔵用電源等に、複数の非水電解質蓄電素子を集合して構成した蓄電ユニット（バッテリーモジュール）として搭載することができる。この場合、蓄電ユニットに含まれる少なくとも一つの非水電解質蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。
　図２に、電気的に接続された二以上の非水電解質蓄電素子１が集合した蓄電ユニット２０をさらに集合した蓄電装置３０の一例を示す。蓄電装置３０は、二以上の非水電解質蓄電素子１を電気的に接続するバスバ（図示せず）、二以上の蓄電ユニット２０を電気的に接続するバスバ（図示せず）等を備えていてもよい。蓄電ユニット２０又は蓄電装置３０は、一以上の非水電解質蓄電素子の状態を監視する状態監視装置（図示せず）を備えていてもよい。
＜非水電解質蓄電素子の製造方法＞
　本実施形態の非水電解質蓄電素子の製造方法は、公知の方法から適宜選択できる。当該製造方法は、例えば、電極体を準備することと、非水電解質を準備することと、電極体及び非水電解質を容器に収容することと、を備える。電極体を準備することは、正極及び負極を準備することと、セパレータを介して正極及び負極を積層又は巻回することにより電極体を形成することとを備える。
　正極を準備することは、例えば正極基材に直接又は中間層を介して、正極合剤ペーストを塗布し、乾燥させることにより行うことができる。上記正極合剤ペーストには、正極活物質等、正極活物質層を構成する各成分、及び分散媒が含まれる。塗布した正極合剤ペーストを乾燥後、プレス等を行ってもよい。
　負極を準備することは、例えば負極基材に直接又は中間層を介して、負極合剤ペーストを塗布し、乾燥させることにより行うことができる。上記負極合剤ペーストには、中実黒鉛等、負極活物質層を構成する各成分、及び分散媒が含まれる。塗布した負極合剤ペーストを乾燥後、プレス等を行ってもよい。このプレスの有無及びプレスの圧力等によって、形成される負極活物質層の多孔度を調整できる。
　非水電解質を容器に収容することは、公知の方法から適宜選択できる。例えば、非水電解質に非水電解液を用いる場合、容器に形成された注入口から非水電解液を注入した後、注入口を封止すればよい。
＜その他の実施形態＞
　尚、本発明の非水電解質蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成又は周知技術に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。
　上記実施形態では、非水電解質蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池（リチウムイオン二次電池）として用いられる場合について説明したが、非水電解質蓄電素子の種類、形状、寸法、容量等は任意である。本発明は、種々の二次電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用できる。
　上記実施形態では、正極及び負極がセパレータを介して積層された電極体について説明したが、電極体は、セパレータを備えなくてもよい。例えば、正極又は負極の活物質層上に導電性を有さない層が形成された状態で、正極及び負極が直接接してもよい。
　以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（正極の作製）
　ＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の粒子表面に酸化タングステンを付着させた正極活物質を準備した。この正極活物質におけるタングステン元素以外の遷移金属元素に対するタングステン元素の含有量は１モル％であった。
　上記正極活物質、導電剤であるアセチレンブラック（ＡＢ）、バインダであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及び分散媒であるＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用いて正極合剤ペーストを調製した。なお、正極活物質、ＡＢ及びＰＶＤＦの質量比率は９３：５：２（固形分換算）とした。正極基材としてのアルミニウム箔の両面に正極合剤ペーストを塗布質量（固形分の質量）が６ｍｇ／ｃｍ2となるように塗布し、乾燥した。その後、ロールプレスを行い、正極基材の両面に正極活物質層が積層された正極を得た。
（負極の作製）
　負極活物質である中実黒鉛（中実天然黒鉛、空隙率０．４５％、平均粒径９．９μｍ）、バインダであるスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び分散媒である水を用いて負極合剤ペーストを調製した。なお、中実黒鉛、ＳＢＲ及びＣＭＣの質量比率は９８．５：１：０．５（固形分換算）とした。負極基材としての銅箔の両面に負極合剤ペーストを塗布質量（固形分の質量）が４ｍｇ／ｃｍ2となるように塗布し、乾燥した。その後、ロールプレスを行い、負極基材の両面に負極活物質層が積層された負極を得た。負極活物質層の多孔度は、４５％であった。
（非水電解液）
　エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを３０：７０の体積比率で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ6を１．２ｍｏｌ／ｄｍ3の濃度で、及びＬｉＰＯ2Ｆ2を１質量％の濃度で溶解させ、非水電解液を得た。
（セパレータ）
　セパレータには、ポリオレフィン製微多孔膜を用いた。
（非水電解質蓄電素子の組み立て）
　上記正極と負極とセパレータとを用いて巻回型の電極体を得た。電極体を容器に収納し、非水電解液を注入して封口し、実施例１の非水電解質蓄電素子を得た。
［実施例２から４、比較例１から３］
　正極活物質及び負極活物質の種類、並びに負極活物質層の多孔度を表１、２に記載の通りとしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２から４及び比較例１から３の各非水電解質蓄電素子を得た。
　表１、２中の「正極活物質　Ｗ（タングステン元素）の有無」の欄における「有」は、上記した実施例１で用いた正極活物質を示し、「無」は、タングステン元素を含まない、ＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2を示す。「中空黒鉛」は、空隙率３％、平均粒径９．１μｍの中空天然黒鉛を示す。負極活物質層の多孔度は、プレスの際の圧力を変更することによって調整した。また、実施例１は、表１及び表２の双方に記載している。
［評価］
（１－１）初期充放電
　得られた各非水電解質蓄電素子について、以下の条件にて初期充放電を行った。２５℃の恒温槽内において、充電電流１．０Ｃ、充電終止電圧４．１０Ｖとして定電流充電を行った後、４．１０Ｖにて定電圧充電した。充電の終了条件は、総充電時間が３時間となるまでとした。その後、１０分間の休止期間を設けた。放電電流１．０Ｃ、放電終止電圧３．０Ｖとして定電流放電した。
（１－２）初期入力の測定
　初期充放電後の各非水電解質蓄電素子について、２５℃の恒温槽内において、１．０Ｃの充電電流で定電流充電を行い、ＳＯＣ５０％に調整し、－３０℃の恒温槽に４時間保管した後、５Ｃ、１０Ｃ、１５Ｃ、２０Ｃ又は２５Ｃの定電流でそれぞれ１０秒間充電した。各充電終了後には、１．０Ｃの電流で定電流放電を行い、ＳＯＣを５０％にした。各充電における電流と充電開始後１秒後の電圧との傾きから抵抗値を算出し、「｛充電前の電圧と上限電圧（４．３Ｖ）との差｝／抵抗値×上限電圧（４．３Ｖ）」を求め、初期入力とした。なお、入力とは単位時間あたりに取り入れることができるエネルギー（仕事率）である。
（１－３）高温環境下での保管後の入力の測定
　次いで、各非水電解質蓄電素子について、２５℃の恒温槽内にて、充電電流１．０Ｃで定電流定電圧充電を行い、ＳＯＣを８０％にした。このＳＯＣ８０％の状態で各非水電解質蓄電素子を８０℃の恒温槽内に１０日保管した。その後、２５℃の恒温槽内に３時間以上保管し、放電電流１．０Ｃ、放電終止電圧３．０Ｖで定電流放電した後、上記初期入力と同様の方法で入力を求め、保管後入力（高温環境下で保管後の入力）とした。
　各非水電解質蓄電素子における初期入力及び保管後入力を表１、２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１に示されるように、正極活物質がタングステン元素を含まない比較例２、３の各非水電解質蓄電素子は、初期入力が小さい。正極活物質がタングステン元素を含み、負極活物質が中空黒鉛である比較例１の非水電解質蓄電素子は、初期入力は大きいものの、保管後入力が小さい。これらに対し、正極活物質がタングステン元素を含み、負極活物質が中実黒鉛である実施例１の非水電解質蓄電素子は、初期入力が大きく、且つ保管後入力も大きい結果となった。また、表２に示されるように、負極活物質層の多孔度を高めることで、入力、特に保管後入力が大きくなる傾向があることがわかる。
　本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等の電源として使用される非水電解質蓄電素子等に適用できる。
１　　非水電解質蓄電素子
２　　電極体
３　　容器
４　　正極端子
４１　正極リード
５　　負極端子
５１　負極リード
２０　蓄電ユニット
３０　蓄電装置

　

Claims (5)

  1. 　タングステン元素を含有する正極活物質を含む正極と、
    　中実黒鉛を含む負極と
    　を備える非水電解質蓄電素子。
  2. 　上記負極が、上記中実黒鉛を含む負極活物質層を有し、
    　上記負極活物質層の多孔度が、４０％以上である請求項１に記載の非水電解質蓄電素子。
  3. 　上記正極活物質が、上記タングステン元素以外の遷移金属元素をさらに含有し、
    　上記正極活物質における上記タングステン元素以外の遷移金属元素に対する上記タングステン元素の含有量が、０．２モル％以上である請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。
  4. 　上記中実黒鉛が、中実天然黒鉛である請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。
  5. 　上記中実黒鉛の平均粒径が、５μｍ以上である請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。

    　
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