JP2016178027A - Power storage device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage element and a method for manufacturing the power storage element.
従来、正極と負極とを有する電極体をケース内に収容した蓄電素子が使用されている。蓄電素子としては、負極活物質として難黒鉛化性炭素を使用したものが知られている(下記特許文献1参照)。 Conventionally, an electricity storage element in which an electrode body having a positive electrode and a negative electrode is accommodated in a case has been used. As an electrical storage element, the thing using non-graphitizable carbon as a negative electrode active material is known (refer the following patent document 1).
この種の蓄電素子には出力と容量とを向上させることが求められている。難黒鉛化炭素は乾燥した環境で保管をしないと酸化され易い。蓄電素子は、負極活物質である難黒鉛化炭素が酸化すると十分な容量を確保することが難しくなる。従って、蓄電素子に十分な容量を確保するためには、作製した負極を速やかにケース内に収容して蓄電素子を組み立てることが望ましい。蓄電素子の組み立てに用いられるまでの負極の保管期間は、一度に製造する負極の量を少なくすれば、短くすることができる。しかしながら、一度に製造する負極の量を減らすと頻繁に負極を製造することになる。その場合、蓄電素子を効率良く製造することが難しくなる。 This type of power storage element is required to improve output and capacity. Non-graphitizable carbon is easily oxidized unless stored in a dry environment. When the non-graphitizable carbon that is the negative electrode active material is oxidized, it is difficult to ensure a sufficient capacity of the power storage element. Therefore, in order to secure a sufficient capacity for the power storage element, it is desirable to quickly assemble the power storage element by accommodating the produced negative electrode in the case. The storage period of the negative electrode until it is used for assembling the power storage element can be shortened if the amount of the negative electrode manufactured at one time is reduced. However, when the amount of the negative electrode manufactured at one time is reduced, the negative electrode is frequently manufactured. In that case, it is difficult to efficiently manufacture the power storage element.
本発明は、出力や容量を確保しつつ効率良く製造することが可能な蓄電素子の提供を目的とする。 An object of this invention is to provide the electrical storage element which can be manufactured efficiently, ensuring output and a capacity | capacitance.
本発明の蓄電素子は、
難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を備え、
前記難黒鉛化炭素の真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下であり、且つ、該難黒鉛化炭素の平均粒子径が6μm以下である。
The electricity storage device of the present invention,
Comprising a negative electrode having a negative electrode active material layer containing non-graphitizable carbon,
The true specific gravity of the non-graphitizable carbon is 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less, and the average particle size of the non-graphitizable carbon is 6 μm or less.
本発明の蓄電素子の製造方法は、
難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を作製することを含み、
前記負極活物質層の形成には、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下、且つ、平均粒子径が6μm以下の難黒鉛化炭素を用いる。
The method for producing the electricity storage device of the present invention comprises:
Producing a negative electrode having a negative electrode active material layer comprising non-graphitizable carbon,
For forming the negative electrode active material layer, non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less and an average particle diameter of 6 μm or less is used.
蓄電素子は、平均粒子径が6μm以下の難黒鉛化炭素を負極活物質層に含有させることで出力を向上させることができる。真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素は、湿度の影響による酸化を生じ難い。したがって、このような難黒鉛化炭素を負極活物質層に含む負極は、製造してからケース内に収容するまでの保管期間を従来に比べて長期化しても、蓄電素子に容量低下を生じさせにくい。従って、この蓄電素子は出力や容量を確保しつつ効率良く製造することができる。 The power storage element can improve output by containing non-graphitizable carbon having an average particle diameter of 6 μm or less in the negative electrode active material layer. Non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less is unlikely to be oxidized due to the influence of humidity. Therefore, a negative electrode including such non-graphitizable carbon in the negative electrode active material layer causes a reduction in capacity of the power storage element even if the storage period from manufacture to storage in the case is longer than before. Hateful. Therefore, this power storage element can be efficiently manufactured while ensuring output and capacity.
蓄電素子の製造方法は、
前記負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てることを含み、
前記負極を前記ケースに収容するまでに、露点温度が−20℃以上の環境下に前記負極を置くことをさらに含んでもよい。
The manufacturing method of the storage element is as follows:
Including assembling a storage element by housing the negative electrode in a case;
It may further include placing the negative electrode in an environment having a dew point temperature of −20 ° C. or higher before accommodating the negative electrode in the case.
このような蓄電素子の製造方法においては、負極の保管環境が制限されることを抑制できる。従って、このような蓄電素子の製造方法においては、より効率良く蓄電素子を製造できる。 In such a method for manufacturing a power storage device, it is possible to suppress the storage environment of the negative electrode from being limited. Therefore, in such a method for manufacturing a power storage element, the power storage element can be manufactured more efficiently.
蓄電素子の製造方法は、
前記負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てることを含み、
前記負極を前記ケースに収容するまでに、露点温度が−35℃以下の環境下に前記負極を3日間以上置くことをさらに含んでもよい。
The manufacturing method of the storage element is as follows:
Including assembling a storage element by housing the negative electrode in a case;
It may further include placing the negative electrode in an environment having a dew point temperature of −35 ° C. or lower for 3 days or longer before accommodating the negative electrode in the case.
このような蓄電素子の製造方法においては、負極の保管期間を3日以上確保することができるため、より効率良く蓄電素子を製造できる。 In such a method for manufacturing a power storage element, the storage period of the negative electrode can be secured for 3 days or more, so that the power storage element can be manufactured more efficiently.
本発明によれば、出力や容量を確保しつつ効率良く製造可能な蓄電素子が提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical storage element which can be manufactured efficiently can be provided, ensuring an output and a capacity | capacitance.
以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図1〜図6を参照しつつ説明する。
蓄電素子には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材(各構成要素)の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。
Hereinafter, an embodiment of a power storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
Examples of the power storage element include a primary battery, a secondary battery, and a capacitor. In the present embodiment, a chargeable / dischargeable secondary battery will be described as an example of a power storage element. In addition, the name of each component (each component) of this embodiment is a thing in this embodiment, and may differ from the name of each component (each component) in background art.
本実施形態の蓄電素子は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。 The electricity storage device of this embodiment is a nonaqueous electrolyte secondary battery. More specifically, the power storage element is a lithium ion secondary battery that utilizes electron transfer that occurs as lithium ions move. This type of power storage element supplies electrical energy. One or a plurality of power storage elements are used. Specifically, the storage element is used singly when the required output and the required voltage are small. On the other hand, when at least one of a required output and a required voltage is large, the power storage element is used in a power storage device in combination with another power storage element. In the power storage device, a power storage element used in the power storage device supplies electric energy.
蓄電素子は、図1〜図6に示すように、正極23及び負極24を含む電極体2と、電極体2を収容するケース3と、ケース3の外側に配置される外部端子4であって電極体2と導通する外部端子4と、を備える。また、蓄電素子1は、電極体2、ケース3、及び外部端子4の他に、電極体2と外部端子4とを導通させる集電体5等を有する。
As shown in FIGS. 1 to 6, the storage element includes an
電極体2は、正極23と負極24とが互いに絶縁された状態で積層されたの積層体22が巻回されることによって形成される。
The
正極23は、金属箔と、金属箔の上に形成された正極活物質層と、を有する。金属箔は帯状である。本実施形態の金属箔は、例えば、アルミニウム箔である。正極23は、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、正極活物質層の非被覆部(正極活物質層が形成されていない部位)231を有する。正極23において正極活物質層が形成される部位を被覆部232と称する。
The
前記正極活物質層は、正極活物質と、バインダーと、を有する。 The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and a binder.
前記正極活物質は、例えば、リチウム金属酸化物である。具体的に、正極活物質は、例えば、LiaMebOc(Meは、1又は2以上の遷移金属を表す)によって表される複合酸化物(LiaCoyO2、LiaNixO2、LiaMnzO4、LiaNixCoyMnzO2等)、LiaMeb(XOc)d(Meは、1又は2以上の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、Vを表す)によって表されるポリアニオン化合物(LiaFebPO4、LiaMnbPO4、LiaMnbSiO4、LiaCobPO4F等)である。本実施形態の正極活物質は、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2である。
The positive electrode active material is, for example, a lithium metal oxide. Specifically, the positive electrode active material is, for example, a composite oxide (Li a Co y O 2 , Li a Ni x ) represented by Li a Me b O c (Me represents one or more transition metals). O 2 , Li a Mn z O 4 , Li a Ni x Co y Mn z O 2, etc.), Li a Me b (XO c ) d (Me represents one or more transition metals, and X represents, for example, P , Si, B, a polyanion compounds represented by the representative of the V) (Li a Fe b PO 4, Li a
正極活物質層に用いられるバインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレンブタジエンゴム(SBR)である。本実施形態のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンである。 Examples of the binder used in the positive electrode active material layer include polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of ethylene and vinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, and polymethacrylic acid. Styrene butadiene rubber (SBR). The binder of this embodiment is polyvinylidene fluoride.
前記正極活物質層は、ケッチェンブラック(登録商標)、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。本実施形態の正極活物質層は、導電助剤としてアセチレンブラックを有する。 The positive electrode active material layer may further include a conductive additive such as ketjen black (registered trademark), acetylene black, or graphite. The positive electrode active material layer of this embodiment has acetylene black as a conductive additive.
負極24は、金属箔と、金属箔の上に形成された負極活物質層と、を有する。金属箔は帯状である。本実施形態の金属箔は、例えば、銅箔である。負極24は、帯形状の短手方向である幅方向の他方(正極23の非被覆部231と反対側)の端縁部に、負極活物質層の非被覆部(負極活物質層が形成されていない部位)241を有する。負極24の被覆部(負極活物質層が形成される部位)242の幅は、正極23の被覆部232の幅よりも大きい。
The
前記負極活物質層は、負極活物質と、バインダーと、を有する。 The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and a binder.
前記負極活物質は、例えば、グラファイト、難黒鉛化炭素、及び易黒鉛化炭素などの炭素材、又は、ケイ素(Si)及び錫(Sn)などのリチウムイオンと合金化反応を生じる材料である。本実施形態の負極活物質は、難黒鉛化炭素である。 The negative electrode active material is, for example, a material that causes an alloying reaction with carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon, or lithium ions such as silicon (Si) and tin (Sn). The negative electrode active material of this embodiment is non-graphitizable carbon.
本実施形態の難黒鉛化炭素の真比重は1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下である。難黒鉛化炭素の真比重は、JIS R7222:1997「黒鉛素材の物理特性測定法」に基づいて測定できる。難黒鉛化炭素の真比重は、1.56g/cm3以上1.68g/cm3以下であってもよく、1.62g/cm3以上1.66g/cm3以下であってもよい。本実施形態の難黒鉛化炭素の平均粒子径(D50)は6μm以下である。難黒鉛化炭素の平均粒子径(D50)は、1μm以上であってもよい。好ましくは、難黒鉛化炭素の平均粒子径(D50)は、2μm以上4μm以下である。 The true specific gravity of the non-graphitizable carbon of this embodiment is 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less. The true specific gravity of non-graphitizable carbon can be measured based on JIS R7222: 1997 “Method for measuring physical properties of graphite material”. True specific gravity of the non-graphitizable carbon may be at 1.56 g / cm 3 or more 1.68 g / cm 3 or less, or may be 1.62 g / cm 3 or more 1.66 g / cm 3 or less. The average particle diameter (D50) of the non-graphitizable carbon of this embodiment is 6 μm or less. The average particle diameter (D50) of the non-graphitizable carbon may be 1 μm or more. Preferably, the average particle diameter (D50) of the non-graphitizable carbon is 2 μm or more and 4 μm or less.
難黒鉛化炭素の平均粒子径は、レーザー回折散乱法で測定することができる。平均粒子径とは、体積標準の粒度分布における累積度50%(D50)の粒径を意味する。具体的には、測定装置としてレーザー回折式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社MT3000EXII)、測定制御ソフトとしてマイクロトラック専用アプリケーションソフトフェアDMS(ver.2)を用いる。具体的な測定手法としては、散乱式の測定モードを採用し、測定対象試料(難黒鉛化炭素)が分散溶媒中に分散する分散液が循環する湿式セルを2分超音波環境下に置いた後に、レーザー光を照射し、測定試料から散乱光分布を得る。そして、散乱光分布を対数正規分布により近似し、その粒度分布(横軸、σ)において最小を0.021μm、最大を2000μmに設定した範囲の中で累積度50%(D50)にあたる粒径を平均粒子径とする。また、分散液は界面活性剤と分散剤としてのSNディスパーサント 7347−CまたはトリトンX−100(登録商標)とを含む。分散液には、分散剤を数滴加える。また、試料が浮遊する場合、湿潤材としてSNウェット 366を加える。 The average particle diameter of the hardly graphitized carbon can be measured by a laser diffraction scattering method. The average particle size means a particle size having a cumulative degree of 50% (D50) in a volume standard particle size distribution. Specifically, a laser diffraction type particle size distribution measuring device (Microtrack Bell Co., Ltd. MT3000EXII) is used as a measuring device, and Microtrack dedicated application software DMS (ver. 2) is used as measurement control software. As a specific measurement method, a scattering type measurement mode was adopted, and a wet cell in which a dispersion liquid in which a measurement target sample (non-graphitizable carbon) was dispersed in a dispersion solvent was placed in an ultrasonic environment for 2 minutes. Later, laser light is irradiated to obtain a scattered light distribution from the measurement sample. Then, the scattered light distribution is approximated by a lognormal distribution, and in the particle size distribution (horizontal axis, σ), the particle size corresponding to a cumulative degree of 50% (D50) is set in a range where the minimum is set to 0.021 μm and the maximum is set to 2000 μm. Average particle diameter. The dispersion also contains a surfactant and SN Dispersant 7347-C or Triton X-100 (registered trademark) as a dispersant. A few drops of dispersant are added to the dispersion. When the sample floats, SN wet 366 is added as a wetting material.
負極活物質層に用いられるバインダーは、正極活物質層に用いられたバインダーと同様のものである。本実施形態のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンである。 The binder used for the negative electrode active material layer is the same as the binder used for the positive electrode active material layer. The binder of this embodiment is polyvinylidene fluoride.
本実施形態の電極体2では、以上のように構成される正極23と負極24とがセパレータ25によって絶縁された状態で巻回される。即ち、本実施形態の電極体2では、正極23、負極24、及びセパレータ25の積層体22が巻回される。セパレータ25は、絶縁性を有する部材である。セパレータ25は、正極23と負極24との間に配置される。これにより、電極体2(詳しくは、積層体22)において、正極23と負極24とが互いに絶縁される。また、セパレータ25は、ケース3内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子1の充放電時において、リチウムイオンが、セパレータ25を挟んで交互に積層される正極23と負極24との間を移動する。
In the
セパレータ25は、帯状である。セパレータ25は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリアミドなどの多孔質膜によって構成される。セパレータ25は、SiO2粒子、Al2O3粒子、ベーマイト(アルミナ水和物)等の無機粒子を含んだ無機層を、多孔質膜によって形成された基材の上に設けることで形成されてもよい。本実施形態のセパレータ25は、例えば、ポリエチレンによって形成される。セパレータの幅(帯形状の短手方向の寸法)は、負極24の被覆部242の幅より僅かに大きい。セパレータ25は、被覆部232同士が重なるように幅方向に位置ずれした状態で重ね合わされた正極23と負極24との間に配置される。このとき、正極23の非被覆部231と負極24の非被覆部241とは重なっていない。即ち、正極23の非被覆部231が、正極23と負極24との重なる領域から幅方向に突出し、且つ、負極24の非被覆部241が、正極23と負極24との重なる領域から幅方向(正極23の非被覆部231の突出方向と反対の方向)に突出する。積層された状態の正極23、負極24、及びセパレータ25、即ち、積層体22が巻回されることによって、電極体2が形成される。正極23の非被覆部231又は負極24の非被覆部241のみが積層された部位によって、電極体2における非被覆積層部26が構成される。
The
非被覆積層部26は、電極体2における集電体5と導通される部位である。本実施形態の非被覆積層部26は、巻回された正極23、負極24、及びセパレータ25の巻回中心方向視において、中空部27(図2参照)を挟んで二つの部位(二分された非被覆積層部)261に区分けされる。
The uncoated
以上のように構成される非被覆積層部26は、電極体2の各極に設けられる。即ち、正極23の非被覆部231のみが積層された非被覆積層部26が電極体2における正極の非被覆積層部を構成し、負極24の非被覆部241のみが積層された非被覆積層部26が電極体2における負極の非被覆積層部を構成する。
The uncoated
ケース3は、開口を有するケース本体31と、ケース本体31の開口を塞ぐ(閉じる)蓋板32と、を有する。ケース3は、電極体2及び集電体5等と共に、電解液を内部空間33に収容する。ケース3は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。本実施形態のケース3は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。ケース3は、ステンレス鋼及びニッケル等の金属材料、又は、アルミニウムにナイロン等の樹脂を接着した複合材料等によって形成されてもよい。
The
電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、LiClO4、LiBF4、及びLiPF6等である。本実施形態の電解液は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートを、プロピレンカーボネート:ジメチルカーボネート:エチルメチルカーボネート=3:2:5の割合で調整した混合溶媒に、1mol/LのLiPF6を溶解させたものである。 The electrolytic solution is a non-aqueous electrolytic solution. The electrolytic solution is obtained by dissolving an electrolyte salt in an organic solvent. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. The electrolyte salt is LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 or the like. The electrolyte solution of this embodiment is prepared by mixing 1 mol / L LiPF 6 in a mixed solvent in which propylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are adjusted at a ratio of propylene carbonate: dimethyl carbonate: ethyl methyl carbonate = 3: 2: 5. Is dissolved.
ケース3は、ケース本体31の開口周縁部34と、蓋板32の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース3は、ケース本体31と蓋板32とによって画定される内部空間33を有する。本実施形態では、ケース本体31の開口周縁部34と蓋板32の周縁部とは、溶接によって接合される。本実施形態では、前記内部空間33に電極体2及び集電体5等を収容した状態でケース本体31の開口周縁部34と蓋板32の周縁部との溶接が行われる。
The
本実施形態の負極24は、湿度の影響を受け難い難黒鉛化炭素を負極活物質として備えている。真比重が高い難黒鉛化炭素は、露点温度が−20℃以上のような環境においても酸化を生じ難い。露点温度がさらに低い環境であれば、難黒鉛化炭素の酸化は、さらに抑制できる。従って、該負極24は、製造された時点からこのような露点温度の環境下に一定の期間置くことができる。
The
そのため負極24は、電極体2の構成部材としてケース3に収容される前に露点温度が−20℃以上の環境下で保管することができる。負極24を保管する環境の露点温度は、10℃以下であってもよい。好ましくは、負極24を保管する環境の露点温度は、−10℃以下である。このような環境下に置かれる負極24は、積層体22を形成していない単独の状態であっても、電極体2の状態であってもよく、負極活物質層を形成する前の負極活物質単独の状態であってもよい。好ましくは、負極24は、負極活物質層が製造された時から負極24がケース3に収容されるまでの間に、露点温度が−20℃以上の環境下で置かれる。
Therefore, the
負極24は、電極体2の構成部材としてケース3に収容される前に、露点温度が−35℃以下の環境下に3日間以上置くことができる。負極24は、露点温度が−35℃以下の環境下に5日間以上置いてもよく、7日間以上置いてもよい。負極24が置かれる環境の露点温度は、−50℃以上であってもよい。露点温度が−35℃以下の環境下に負極24を置く期間は、例えば、20日以下であってもよく、10日以下であってもよい。露点温度が−35℃以下の環境下に置かれる負極24は、積層体22を形成していない単独の状態であっても、電極体2の状態であってもよい。露点温度が−35℃以下の環境下に置かれる負極24は、負極活物質層を形成する前の負極活物質単独の状態であってもよい。また、露点温度が−35℃以下の環境下に置かれる負極24は、電極体2の構成部材としてケース3に収容される前に、全体として3日以上置くことができる。つまり、負極活物質単独の状態で置く日数、負極活物質層が形成された負極24の状態で置く日数、及び電極体2の状態で置く日数などを積算して、3日以上置くことができる。好ましくは、負極24は、負極活物質層が製造された時から負極24がケース3に収容されるまでの間に、露点温度が−35℃以下の環境下で3日以上置かれる。本実施形態において負極活物質層が製造された時とは、負極活物質層の形成が完了した時点を意味する。本実施形態において、負極24がケース3に収容される前とは、ケース本体31と蓋板32との溶接が完了する前を意味する。
The
ケース本体31は、板状の閉塞部311であってケース3の内側を向く内面とケース3の外側を向く外面とを有する閉塞部311と、閉塞部311の周縁に接続される胴部312であって、閉塞部311の内面側に延び且つ該内面を包囲する筒状の胴部312とを備える。
The case
閉塞部311は、開口が上を向くようにケース本体31が配置されたときに、ケース本体31の下端に位置する(即ち、前記開口が上を向いたときのケース本体31の底壁となる)部位である。閉塞部311は、該閉塞部311の法線方向視において、矩形状である。閉塞部311の四隅は円弧状である。
The closing
以下では、図1に示すように、閉塞部311の長辺方向をX軸方向とし、閉塞部311の短辺方向をY軸方向とし、閉塞部311の法線方向をZ軸方向とする。
In the following, as shown in FIG. 1, the long side direction of the blocking
本実施形態の胴部312は、角筒形状を有する。詳しくは、胴部312は、偏平な角筒形状を有する。胴部312は、閉塞部311の周縁における長辺から延びる一対の長壁部313と、閉塞部311の周縁における短辺から延びる一対の短壁部314とを有する。即ち、一対の長壁部313は、Y軸方向に間隔(詳しくは、閉塞部311の周縁における短辺に相当する間隔)を空けて対向し、一対の短壁部314は、X軸方向に間隔(詳しくは、閉塞部311の周縁における長辺に相当する間隔)を空けて対向する。短壁部314が一対の長壁部313の対応(詳しくは、Y軸方向に対向)する端部同士をそれぞれ接続することによって、角筒状の胴部312が形成される。
The
以上のように、ケース本体31は、開口方向(Z軸方向)における一方の端部が塞がれた角筒形状(即ち、有底角筒形状)を有する。
As described above, the
蓋板32は、ケース本体31の開口を塞ぐ板状の部材である。具体的に、蓋板32は、ケース本体31の開口を塞ぐようにケース本体に当接する。より具体的には、蓋板32が開口を塞ぐように、蓋板32の周縁部がケース本体31の開口周縁部34に重ねられる。開口周縁部34と蓋板32とが重ねられた状態で、蓋板32とケース本体31との境界部が溶接される。これにより、ケース3が構成される。
The
蓋板32は、Z軸方向視において、ケース本体31の開口周縁部34に対応した輪郭形状を有する。即ち、蓋板32は、Z軸方向視において、X軸方向に長い矩形状の板材である。また、蓋板32の四隅は、円弧状である。
The
本実施形態の蓄電素子は、難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を備え、難黒鉛化炭素の真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下であり、且つ、該難黒鉛化炭素の平均粒子径が6μm以下である。 The electricity storage device of this embodiment includes a negative electrode having a negative electrode active material layer containing non-graphitizable carbon, and the true specific gravity of the non-graphitizable carbon is 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less, and The average particle diameter of the non-graphitizable carbon is 6 μm or less.
本実施形態の蓄電素子の製造方法は、難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を作製することを含み、負極活物質層の形成には、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下、且つ、平均粒子径が6μm以下の難黒鉛化炭素を用いる。図7〜10に示すように、本実施形態の蓄電素子の製造方法では、難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を作製(ステップS11)し、露点温度が−20℃以上の環境下に作製した負極を置くこと(ステップS12)を実施した後、負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てる(ステップS13)。負極のケースへの収容は、本実施形態では、負極を備えた電極体をケースに収容することによって行う。 The method for producing an electricity storage device of this embodiment includes producing a negative electrode having a negative electrode active material layer containing non-graphitizable carbon. The formation of the negative electrode active material layer has a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more. 1. Use of non-graphitizable carbon having an average particle size of 6 μm or less and 1.70 g / cm 3 or less. 7-10, in the manufacturing method of the electrical storage element of this embodiment, the negative electrode which has a negative electrode active material layer containing non-graphitizable carbon is produced (step S11), and dew point temperature is -20 degreeC or more environment. After the prepared negative electrode is placed (step S12), the negative electrode is housed in a case to assemble a storage element (step S13). In this embodiment, the negative electrode is accommodated in the case by accommodating an electrode body including the negative electrode in the case.
蓄電素子の製造方法では、難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を作製(ステップS21)し、露点温度が−35℃以下の環境下に作製した負極を3日間以上置くこと(ステップS22)を実施した後に、負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てること(ステップS23)を実施しても良い。 In the method for producing an electric storage element, a negative electrode having a negative electrode active material layer containing non-graphitizable carbon is produced (step S21), and the produced negative electrode is placed in an environment having a dew point temperature of −35 ° C. or lower for 3 days or more (step After carrying out S22), the negative electrode may be housed in a case and a power storage element may be assembled (step S23).
本実施形態の蓄電素子の製造方法では、難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を作製することと、負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てることとの間に、露点温度が−20℃以上の環境下に負極を置くことと、露点温度が−35℃以下の環境下に3日間以上負極を置くこととの両方を実施してもよい。 In the method for manufacturing the electricity storage device of this embodiment, the dew point temperature is between the production of the anode having the anode active material layer containing non-graphitizable carbon and the assembly of the electricity storage device by housing the anode in the case. Both placing the negative electrode in an environment of −20 ° C. or higher and placing the negative electrode in an environment having a dew point temperature of −35 ° C. or lower for 3 days or more may be performed.
従って、本実施形態の蓄電素子の製造方法では、難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を作製し(ステップS31)、作製した負極を露点温度が−20℃以上の環境下に置き(ステップS32)、さらに露点温度が−35℃以下の環境下に負極を置くこと(ステップS33)を実施した後、負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てること(ステップS34)を実施してもよい。 Therefore, in the method for manufacturing the electricity storage device of this embodiment, a negative electrode having a negative electrode active material layer containing non-graphitizable carbon is produced (step S31), and the produced negative electrode is placed in an environment with a dew point temperature of −20 ° C. or higher. (Step S32), and after placing the negative electrode in an environment where the dew point temperature is −35 ° C. or lower (Step S33), housing the negative electrode in the case and assembling the storage element (Step S34) Also good.
本実施形態の蓄電素子の製造方法では、難黒鉛化炭素を含む負極活物質層を有する負極を作製し(ステップS41)、作製した負極を露点温度が−35℃以下の環境下に3日間以上置き(ステップS42)、さらに露点温度が−20℃以上の環境下に負極を置くこと(ステップS43)を実施した後、負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てること(ステップS44)を実施しても良い。 In the method for manufacturing an electricity storage device of this embodiment, a negative electrode having a negative electrode active material layer containing non-graphitizable carbon is produced (step S41), and the produced negative electrode is subjected to an environment with a dew point temperature of −35 ° C. or lower for 3 days or more. After placing the negative electrode in an environment where the dew point temperature is −20 ° C. or higher (step S43), the negative electrode is housed in the case and the storage element is assembled (step S44). May be.
本実施形態の蓄電素子の製造方法では、平均粒子径が6μm以下の難黒鉛化炭素を負極活物質層に含有させることで蓄電素子の出力を向上させることができる。真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素は、湿度の影響による酸化を生じ難い。したがって、このような難黒鉛化炭素を負極活物質層に含む負極は、製造してからケース内に収容するまでの保管期間を従来に比べて長期化しても蓄電素子に容量低下を生じさせ難い。従って、本実施形態の蓄電素子の製造方法では、蓄電素子の出力や容量を確保しつつ効率良く蓄電素子を製造することができる。 In the method for manufacturing the electricity storage device of this embodiment, the output of the electricity storage device can be improved by adding non-graphitizable carbon having an average particle diameter of 6 μm or less to the negative electrode active material layer. Non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less is unlikely to be oxidized due to the influence of humidity. Therefore, a negative electrode including such a non-graphitizable carbon in the negative electrode active material layer is unlikely to cause a capacity reduction in the power storage element even if the storage period from manufacture to storage in the case is extended compared to the conventional case. . Therefore, in the method for manufacturing a power storage element of the present embodiment, the power storage element can be efficiently manufactured while ensuring the output and capacity of the power storage element.
蓄電素子の製造方法は、負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てることを含み、 負極を作製してから該負極をケースに収容するまでの間に、露点温度が−20℃以上の環境下に負極を置くことができる。 A method for manufacturing a power storage element includes housing a negative electrode in a case and assembling the power storage element, and in an environment in which a dew point temperature is −20 ° C. or higher after the negative electrode is manufactured and the negative electrode is housed in the case. A negative electrode can be placed on.
このような蓄電素子の製造方法においては、負極の保管環境が制限されることを抑制できる。従って、本実施形態の蓄電素子の製造方法においては、効率良く蓄電素子を製造できる。 In such a method for manufacturing a power storage device, it is possible to suppress the storage environment of the negative electrode from being limited. Therefore, in the method for manufacturing a power storage device of this embodiment, the power storage device can be manufactured efficiently.
蓄電素子の製造方法は、負極をケースに収容して蓄電素子を組み立てることを含み、負極を作製してから該負極をケースに収容するまでの間に、露点温度が−35℃以下の環境下に負極を3日間以上置くことができる。 A method for manufacturing a power storage element includes housing a negative electrode in a case and assembling the power storage element, and in an environment in which a dew point temperature is −35 ° C. or lower after the negative electrode is manufactured and the negative electrode is housed in the case. The negative electrode can be placed for 3 days or longer.
このような蓄電素子の製造方法においては、負極の保管期間を3日以上確保することができるため、効率良く蓄電素子を製造できる。 In such a method for manufacturing a power storage element, the storage period of the negative electrode can be secured for 3 days or more, so that the power storage element can be manufactured efficiently.
尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。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。 In addition, the electrical storage element of this invention is not limited to the said embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment, and a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, a part of the configuration of an embodiment can be deleted.
また、上記実施形態においては、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池(例えば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、蓄電素子の種類や大きさ(容量)は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。 Moreover, in the said embodiment, although the case where an electrical storage element was used as a nonaqueous electrolyte secondary battery (for example, lithium ion secondary battery) which can be charged / discharged was demonstrated, the kind and magnitude | size (capacity | capacitance) of an electrical storage element are arbitrary. It is. Moreover, in the said embodiment, although the lithium ion secondary battery was demonstrated as an example of an electrical storage element, it is not limited to this. For example, the present invention can be applied to various secondary batteries, other primary batteries, and power storage elements of capacitors such as electric double layer capacitors.
蓄電素子(例えば電池)は、蓄電装置(蓄電素子が電池の場合は電池モジュール)に用いられてもよい。蓄電装置は、少なくとも二つの蓄電素子1と、二つの(異なる)蓄電素子1同士を電気的に接続するバスバ部材と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子1に適用されていればよい。
The power storage element (eg, battery) may be used in a power storage device (a battery module when the power storage element is a battery). The power storage device includes at least two
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.
(難黒鉛化炭素の平均粒子径と出力)
負極活物質として平均粒子径(D50)が異なる複数種類の難黒鉛化炭素を用意した。
この難黒鉛化炭素を用い、平均粒子径以外の条件を共通させて負極を形成させた。
該負極を用いて蓄電素子を作製し、出力を測定した。
難黒鉛化炭素の平均粒子径と蓄電素子の出力との関係を下記表1に示す。
なお、表1には、平均粒子径が10μmの難黒鉛化炭素を用いた場合の蓄電素子の出力を基準(100%)にして、各平均粒子径の難黒鉛化炭素を用いた場合の蓄電素子の出力を相対比率で示している。
この表に示した結果から、蓄電素子の出力は、平均粒子径が6μm以下の難黒鉛化炭素を負極活物質層に含有させることで向上することがわかる。
(Average particle size and output of non-graphitizable carbon)
A plurality of types of non-graphitizable carbon having different average particle diameters (D50) were prepared as negative electrode active materials.
Using this non-graphitizable carbon, negative electrodes were formed under the same conditions other than the average particle diameter.
A power storage device was produced using the negative electrode, and the output was measured.
The relationship between the average particle diameter of non-graphitizable carbon and the output of the electricity storage device is shown in Table 1 below.
Table 1 shows the electricity storage when the non-graphitizable carbon having each average particle diameter is used, based on the output of the electricity storage element when the non-graphitizable carbon having an average particle diameter of 10 μm is used as a reference (100%). The output of the element is shown as a relative ratio.
From the results shown in this table, it can be seen that the output of the electricity storage element is improved by adding non-graphitizable carbon having an average particle diameter of 6 μm or less to the negative electrode active material layer.
(難黒鉛化炭素の真比重と水分量)
真比重の異なる3種類の難黒鉛化炭素を用意し、これを露点温度−20℃の環境下に150時間置いた後の各難黒鉛化炭素の水分量を測定した。
結果を、下記表2に示す。
(True specific gravity and moisture content of non-graphitizable carbon)
Three types of non-graphitizable carbon having different true specific gravity were prepared, and the moisture content of each non-graphitizable carbon after being placed in an environment with a dew point temperature of −20 ° C. for 150 hours was measured.
The results are shown in Table 2 below.
表2に示した結果からは、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素は、露点温度−20℃の環境下における水分吸着量が、1.55g/cm3未満の真比重の難黒鉛化炭素に比べて少ないことがわかる。
即ち、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素は、露点温度−20℃の環境下でも酸化を生じ難いことがわかる。
From the results shown in Table 2, the non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less has a moisture adsorption amount of 1.55 g in an environment with a dew point temperature of −20 ° C. It can be seen that it is less than non-graphitizable carbon having a true specific gravity of less than / cm 3 .
That is, it can be seen that non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less hardly oxidizes even in an environment with a dew point temperature of −20 ° C.
(難黒鉛化炭素の真比重と容量の変化)
上記の3種類の難黒鉛化炭素を負極活物質として負極を作製した。
この負極を用いて蓄電素子を作製し、容量(C0)を測定した。
次に、この負極を露点温度−20℃の環境と、露点温度−35℃の環境とにおいてそれぞれ15日間保管し、この保管後の負極を用いて蓄電素子を作製した。
そして、作製した蓄電素子の容量(C1)を測定した。
15日間保管した後の負極を用いた場合の容量(C1)の初期の容量(C0)に対する割合(C1/C0)を容量保持率として下記表3に示す。
(Change in true specific gravity and capacity of non-graphitizable carbon)
A negative electrode was prepared using the above three types of non-graphitizable carbon as a negative electrode active material.
A storage element was produced using this negative electrode, and the capacity (C 0 ) was measured.
Next, this negative electrode was stored for 15 days in an environment with a dew point temperature of −20 ° C. and an environment with a dew point temperature of −35 ° C., respectively, and a storage element was fabricated using the negative electrode after this storage.
The measured capacity of the power storage element was produced (C 1).
The ratio (C 1 / C 0 ) of the capacity (C 1 ) to the initial capacity (C 0 ) when the negative electrode after storage for 15 days is used is shown in Table 3 below as the capacity retention rate.
表3に示した結果からは、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素を使った負極は、蓄電素子に組み込まれるまでに日数を要したとしても蓄電素子に容量低下を生じさせにくいことがわかる。 From the results shown in Table 3, the negative electrode using non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less may take days to be incorporated into a power storage device. It turns out that it is hard to produce a capacity | capacitance fall to an electrical storage element.
(保管環境による難黒鉛化炭素の水分量変化)
真比重が1.64g/cm3の難黒鉛化炭素を用い、この難黒鉛化炭素を露点温度−20℃の環境と露点温度−35℃の環境とにおいて最大7日間保管して水分量の変化を観察した。
そして、初期水分量を100%とした場合の時間経過ごとの水分量を相対比率で下記表4に示す。
(Change in moisture content of non-graphitizable carbon depending on storage environment)
Change in moisture content by using non-graphitizable carbon with a true specific gravity of 1.64 g / cm 3 and storing this non-graphitizable carbon in an environment with a dew point temperature of −20 ° C. and an environment with a dew point temperature of −35 ° C. for a maximum of 7 days. Was observed.
And the moisture content for every time passage when the initial moisture content is 100% is shown in the following Table 4 as a relative ratio.
表4に示した結果からは、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素は、露点温度−35℃の環境下では水分量が初期状態のまま殆ど変化しないことがわかる。 From the results shown in Table 4, the non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less is almost in its initial state in a dew point temperature of −35 ° C. It turns out that it does not change.
上記のように真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下で平均粒子径が6μm以下の難黒鉛化炭素を負極活物質とすることで蓄電素子の出力を向上でき、蓄電素子の容量低下を抑制できることがわかる。
また、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素を負極活物質とすることで負極の製造後、蓄電素子の組み立てまでに時間を要しても蓄電素子の容量が十分確保されることがわかる。従って、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素を負極活物質とすることで負極の保管期間を長期化できる。即ち、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下の難黒鉛化炭素を負極活物質とすることで製造工程の自由度が広がり蓄電素子を効率良く製造することができる。
As described above, by using non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less and an average particle diameter of 6 μm or less as the negative electrode active material, the output of the electricity storage element can be improved. It can be seen that a reduction in the capacitance of the element can be suppressed.
Further, by using non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less as a negative electrode active material, it is possible to store electricity even if it takes time to assemble a power storage element after manufacturing the negative electrode. It can be seen that a sufficient capacitance of the element is secured. Therefore, the storage period of the negative electrode can be extended by using non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less as the negative electrode active material. That is, by using non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less as the negative electrode active material, the degree of freedom of the manufacturing process is increased, and the electricity storage device can be efficiently manufactured.
1:蓄電素子、23:正極、24:負極、25:セパレータ 1: power storage element, 23: positive electrode, 24: negative electrode, 25: separator
Claims (4)
前記難黒鉛化炭素の真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下であり、且つ、該難黒鉛化炭素の平均粒子径が6μm以下である、蓄電素子。 Comprising a negative electrode having a negative electrode active material layer containing non-graphitizable carbon,
The flame true specific gravity of the graphitized carbon is less 1.55 g / cm 3 or more 1.70 g / cm 3, and an average particle diameter of the flame graphitized carbon is 6μm or less, the electric storage element.
前記負極活物質層の形成には、真比重が1.55g/cm3以上1.70g/cm3以下、且つ、平均粒子径が6μm以下の難黒鉛化炭素を用いる、蓄電素子の製造方法。 Producing a negative electrode having a negative electrode active material layer comprising non-graphitizable carbon,
The negative electrode active material layer is formed by using a non-graphitizable carbon having a true specific gravity of 1.55 g / cm 3 or more and 1.70 g / cm 3 or less and an average particle diameter of 6 μm or less.
前記負極を前記ケースに収容するまでに、露点温度が−20℃以上の環境下に前記負極を置くことをさらに含む、請求項2記載の蓄電素子の製造方法。 Including assembling a storage element by housing the negative electrode in a case;
The method for manufacturing a storage element according to claim 2, further comprising placing the negative electrode in an environment having a dew point temperature of -20 ° C or higher before the negative electrode is housed in the case.
前記負極を前記ケースに収容するまでに、露点温度が−35℃以下の環境下に前記負極を3日間以上置くことをさらに含む、請求項2記載の蓄電素子の製造方法。 Including assembling a storage element by housing the negative electrode in a case;
The method for manufacturing a power storage element according to claim 2, further comprising placing the negative electrode in an environment having a dew point temperature of −35 ° C. or lower for 3 days or longer before accommodating the negative electrode in the case.
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