JP2018148229A - Electrochemical device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an electrochemical device superior in productivity and reliability; and a method for manufacturing the electrochemical device.SOLUTION: An electrochemical device according to the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode and a separator which are laminated and wound so that a first principal face of the negative electrode and a third principal face of the positive electrode are located at a winding inner side, and a second principal face of the negative electrode and a fourth principal face of the positive electrode are located at a winding outer side with the separator isolating the positive and negative electrodes from each other. The first principal face is opposed to the positive electrode through the separator. The second principal face has: a first region where it is opposed to the positive electrode through the separator; and a second region where it is located at a winding outermost side and not opposed to the positive electrode. The second region includes a first uncoated region where a negative electrode active material layer is not formed. Metallic lithium is joined to the first uncoated region. The negative electrode active material layer is pre-doped with lithium ions when immersed in electrolyte solution.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、正極、負極及びセパレータが捲回されて構成された蓄電素子を有する電気化学デバイス及びこの電気化学デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to an electrochemical device having a power storage element configured by winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a method for manufacturing the electrochemical device.

近年、太陽光、風力発電等によるクリーンエネルギの蓄電システムや、自動車、ハイブリッド電気自動車等の主電源又は補助電源として、キャパシタ等の電気化学デバイスが着目されている。ここで、電気二重層キャパシタは、高出力であるが容量が低く、電池は高容量であるが出力が低い。そこで、負極にリチウムを吸蔵可能な材料を使用したリチウムイオンキャパシタは電気二重層キャパシタより容量が高く、電池より長寿命であるため、電池からの置き換え用途が広がりつつある。   2. Description of the Related Art In recent years, electrochemical devices such as capacitors have attracted attention as a main power source or auxiliary power source for clean energy storage systems such as sunlight and wind power generation, automobiles, and hybrid electric vehicles. Here, the electric double layer capacitor has high output but low capacity, and the battery has high capacity but low output. Therefore, a lithium ion capacitor using a material capable of occluding lithium in the negative electrode has a higher capacity than an electric double layer capacitor and has a longer life than a battery, and therefore, uses for replacement from batteries are expanding.

一方で、リチウムイオンキャパシタではリチウムイオンを負極にドープするプレドープと呼ばれる工程を必要とする。例えば、特許文献１には、リチウムイオンを吸蔵ないしドープさせるための金属リチウム板を電極群内に捲回配置したリチウムイオンキャパシタが開示されている。   On the other hand, a lithium ion capacitor requires a process called pre-doping for doping lithium ions into the negative electrode. For example, Patent Document 1 discloses a lithium ion capacitor in which a metal lithium plate for occluding or doping lithium ions is wound in an electrode group.

また、特許文献２には、負極集電体に活物質層を積層したリチウムイオン蓄電素子が開示されており、負極集電体上に活物質層を積層しない領域が形成され、その領域にリチウムが配置され、プレドープがなされている。   Patent Document 2 discloses a lithium ion storage element in which an active material layer is stacked on a negative electrode current collector, and a region in which no active material layer is stacked is formed on the negative electrode current collector, and a lithium ion storage element is formed in the region. Is arranged and pre-doped.

また、特許文献３には、リチウムイオン供給源であるリチウム金属と隣接する正極と負極との間に少なくとも２枚以上のセパレータを挟装させることにより、短絡等の不具合なく所定量のリチウムイオンを負極にドーピングすることができるリチウムイオンキャパシタが開示されている。   Patent Document 3 discloses that at least two separators are sandwiched between a positive electrode and a negative electrode adjacent to a lithium metal that is a lithium ion supply source, so that a predetermined amount of lithium ions can be obtained without a short circuit or the like. A lithium ion capacitor capable of doping the negative electrode is disclosed.

特開２０１１−１３９００６号公報JP 2011-139006 A 特開２０１０−２３２５６５号公報JP 2010-232565 A 特開２００９−５９７３２号公報JP 2009-59732 A

上記のようにリチウムイオンのプレドープが必要な電気化学デバイスにおいて、リチウム源の配置方法には、リチウム用集電体にリチウムを貼付し、リチウム用集電体を負極集電体に接続する方法がある。しかし、リチウム用集電体を別途用意する必要があり、リチウム用集電体を負極集電体に接続する工程も必要となることから生産性が低いという問題がある。   In the electrochemical device that requires lithium ion pre-doping as described above, the lithium source is disposed by attaching lithium to the lithium current collector and connecting the lithium current collector to the negative electrode current collector. is there. However, it is necessary to prepare a current collector for lithium separately, and a process of connecting the current collector for lithium to the negative electrode current collector is also required, so that there is a problem that productivity is low.

また、特許文献１〜３に記載の発明では、リチウムイオンを負極にプレドープする際に発生する微小なリチウム粉が負極と対向する正極に到達し、電圧降下が生じるため、信頼性が確保されないおそれもある。   In addition, in the inventions described in Patent Documents 1 to 3, since the fine lithium powder generated when lithium ions are pre-doped into the negative electrode reaches the positive electrode facing the negative electrode and a voltage drop occurs, reliability may not be ensured. There is also.

以上のような事情の鑑み、本発明の目的は、生産性かつ信頼性に優れた電気化学デバイス及びこの電気化学デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an electrochemical device excellent in productivity and reliability and a method for producing the electrochemical device.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、負極と、正極と、セパレータと、電解液とを有する。
上記負極は、金属箔であり、第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する負極集電体と、上記第１の主面と上記第２の主面に形成された負極活物質層とを有する。
上記正極は、金属箔であり、第３の主面と上記第３の主面とは反対側の第４の主面を有する正極集電体と、上記第３の主面と上記第４の主面に形成された正極活物質層とを有する。
上記セパレータは、上記正極と上記負極を絶縁する。
上記電解液は、上記正極と上記負極と上記セパレータを浸漬する。
上記電気化学デバイスは、上記正極、上記負極及び上記セパレータが積層され、上記第１の主面及び上記第３の主面が捲回内側となり、上記第２の主面及び上記第４の主面が捲回外側となるように捲回され、上記セパレータが上記正極と上記負極を隔てている電気化学デバイスであって、
上記第１の主面は、上記セパレータを介して上記正極と対向し、
上記第２の主面は、上記セパレータを介して上記正極と対向する第１の領域と、最も捲回外側であって上記正極と対向しない第２の領域とを有し、
上記第２の領域は上記負極活物質層が形成されていない第１の未塗工領域を含み、上記第１の未塗工領域には金属リチウムが接合され、上記電解液に浸漬されることで、上記負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされている
電気化学デバイスである。 In order to achieve the above object, an electrochemical device according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode, a positive electrode, a separator, and an electrolytic solution.
The negative electrode is a metal foil, a negative electrode current collector having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, the first main surface, and the second main surface. A negative electrode active material layer formed on the main surface.
The positive electrode is a metal foil, a positive electrode current collector having a third main surface and a fourth main surface opposite to the third main surface, the third main surface, and the fourth main surface. A positive electrode active material layer formed on the main surface.
The separator insulates the positive electrode and the negative electrode.
The electrolytic solution immerses the positive electrode, the negative electrode, and the separator.
In the electrochemical device, the positive electrode, the negative electrode, and the separator are laminated, and the first main surface and the third main surface are wound inside, the second main surface, and the fourth main surface. Is an electrochemical device wound so as to be wound outside, and the separator separates the positive electrode and the negative electrode,
The first main surface is opposed to the positive electrode through the separator,
The second main surface has a first region that faces the positive electrode through the separator, and a second region that is the outermost winding and does not face the positive electrode,
The second region includes a first uncoated region where the negative electrode active material layer is not formed, and metallic lithium is bonded to the first uncoated region and immersed in the electrolytic solution. In the electrochemical device, the negative electrode active material layer is pre-doped with lithium ions.

この構成によれば、金属リチウムが、セパレータを介して正極と対向しない最も捲回外側の第２の主面に接合される。これにより、負極にリチウムイオンがプレドープされる際に、微小なリチウム粉が発生したとしても、当該リチウム粉の正極との接触が抑制される。よって、負極へのプレドープの過程で発生するリチウム粉の影響による不具合が発生しにくくなり、これまでのリチウムイオンキャパシタよりも安定した信頼性を確保することが可能となる。   According to this structure, metallic lithium is joined to the 2nd main surface of the outermost winding which does not oppose a positive electrode through a separator. Thereby, even when a minute lithium powder is generated when lithium ions are pre-doped on the negative electrode, the contact of the lithium powder with the positive electrode is suppressed. Therefore, it becomes difficult to produce the malfunction by the influence of the lithium powder which generate | occur | produces in the process of the pre dope to a negative electrode, and it becomes possible to ensure more reliable reliability than the conventional lithium ion capacitor.

また、上記電気化学デバイスは、負極集電体の第２の主面における第２の領域を金属リチウムの設置面として利用することができる。これにより、負極にリチウムイオンをプレドープするために、リチウム用集電体等の部品を別途準備し、当該部品を負極に接続する工程が不要となるので、生産性を向上させることもできる。従って、本発明により、生産性かつ信頼性に優れた電気化学デバイスを提供することが可能となる。   Moreover, the said electrochemical device can utilize the 2nd area | region in the 2nd main surface of a negative electrode collector as a metal lithium installation surface. Thereby, in order to pre-dope lithium ions into the negative electrode, a step of separately preparing components such as a current collector for lithium and connecting the components to the negative electrode becomes unnecessary, and thus productivity can be improved. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical device excellent in productivity and reliability.

上記第１の未塗工領域は、上記第２の領域の全体に設けられていてもよい。   The first uncoated region may be provided in the entire second region.

この構成によれば、負極集電体の第２の主面における第２の領域の全体に金属リチウムを貼り付けることができる。これにより、負極に十分な量のリチウムイオンをプレドープでき、キャパシタの高容量化を図ることができる。   According to this configuration, metallic lithium can be attached to the entire second region of the second main surface of the negative electrode current collector. Thereby, a sufficient amount of lithium ions can be pre-doped in the negative electrode, and the capacity of the capacitor can be increased.

上記負極は、上記第１の領域に形成された第１の負極活物質層と、上記第２の領域に形成され、上記第１の負極活物質層と離間し、上記負極集電体の端部に形成された第２の負極活物質層とを含み、
上記第１の未塗工領域は、上記第１の負極活物質層と上記第２の負極活物質層との間に設けられていてもよい。 The negative electrode is formed in the first region, the first negative electrode active material layer formed in the first region, and is formed in the second region. The negative electrode is separated from the first negative electrode active material layer, and the end of the negative electrode current collector A second negative electrode active material layer formed on the portion,
The first uncoated region may be provided between the first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer.

負極集電体の端部に第２の負極活物質層が設けられることにより、負極集電体の切断辺によるセパレータの破損を防止することができる。   By providing the second negative electrode active material layer at the end of the negative electrode current collector, it is possible to prevent the separator from being damaged by the cutting edge of the negative electrode current collector.

上記第２の主面は、最も捲回内側の上記負極集電体の端部に上記負極活物質層が設けられていない第２の未塗工領域を含んでもよい。   The second main surface may include a second uncoated region where the negative electrode active material layer is not provided at the end of the negative electrode current collector that is on the innermost winding side.

これにより、キャパシタの充放電に関与しない最も捲回外側の負極活物質層の一部が除去され、蓄電素子のコンパクト化を図ることが可能となる。   As a result, a part of the outermost negative electrode active material layer not involved in charging / discharging of the capacitor is removed, and the power storage device can be made compact.

上記負極集電体は、銅からなるものであってもよい。   The negative electrode current collector may be made of copper.

銅は、薄くても強度があり、柔軟性も高いため、負極集電体の材料として好適である。銅と金属リチウムとを圧着することで、圧着した界面に電解液が入り込むことによる界面側からの金属リチウムの溶融が抑制されると共に、負極集電体と金属リチウムの導通が維持される。これにより、リチウムイオンを適正に負極にプレドープすることができる。   Copper is suitable as a material for the negative electrode current collector because it is strong even when thin and has high flexibility. By crimping copper and metallic lithium, melting of metallic lithium from the interface side due to the electrolyte entering the crimped interface is suppressed, and conduction between the negative electrode current collector and metallic lithium is maintained. Thereby, lithium ion can be appropriately pre-doped to the negative electrode.

上記負極集電体は、複数の貫通孔を有してもよい。   The negative electrode current collector may have a plurality of through holes.

負極集電体に貫通孔を形成することにより、負極へのリチウムイオンのプレドープの効率を向上させることができる。   By forming a through hole in the negative electrode current collector, the efficiency of pre-doping lithium ions into the negative electrode can be improved.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスの製造方法は、
金属箔であり第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する負極集電体の上記第１の主面と上記第２の主面に負極活物質層を形成し、上記第２の主面に上記負極活物質層が設けられていない未塗工領域を形成して負極を作製する工程と、
上記未塗工領域に金属リチウムを接合する工程と、
金属箔であり、第３の主面と上記第３の主面とは反対側の第４の主面を有する正極集電体と、上記第３の主面と上記第４の主面に形成された正極活物質層とを有する正極を準備し、上記正極、セパレータ及び上記負極を積層して積層体を形成する工程と、
上記積層体を上記第１の主面及び上記第３の主面が捲回内側となり、上記第２の主面及び上記第４の主面が捲回外側となるように捲回して、上記セパレータが上記正極と上記負極を隔てている蓄電素子を形成する工程であって、上記第１の主面は上記セパレータを介して上記正極と対向し、上記第２の主面は上記セパレータを介して上記正極と対向する第１の領域と、最も捲回外側であって上記正極と対向しない第２の領域とを有し、上記第２の領域に上記未塗工領域が設けられている蓄電素子を形成する工程と、
上記蓄電素子を電解液に浸漬させ、上記金属リチウムから上記負極活物質層にリチウムイオンをドープさせる工程と
を具備する。 In order to achieve the above object, a method for producing an electrochemical device according to an aspect of the present invention includes:
A negative electrode active material on the first main surface and the second main surface of the negative electrode current collector that is a metal foil and has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface Forming a layer, forming an uncoated region in which the negative electrode active material layer is not provided on the second main surface, and producing a negative electrode;
Bonding metal lithium to the uncoated region,
A positive electrode current collector, which is a metal foil and has a fourth main surface opposite to the third main surface and the third main surface, and is formed on the third main surface and the fourth main surface Preparing a positive electrode having a positive electrode active material layer formed, laminating the positive electrode, the separator and the negative electrode to form a laminate;
The separator is wound so that the first main surface and the third main surface are wound inside, and the second main surface and the fourth main surface are wound outside, and the separator Is a step of forming a storage element separating the positive electrode and the negative electrode, wherein the first main surface is opposed to the positive electrode through the separator, and the second main surface is interposed through the separator. A power storage element having a first region facing the positive electrode and a second region which is the outermost winding and does not face the positive electrode, and the uncoated region is provided in the second region Forming a step;
Immersing the electricity storage element in an electrolytic solution, and doping lithium ions into the negative electrode active material layer from the metal lithium.

上記負極を作製する工程では、第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する金属箔である負極集電体を準備し、
上記第１の主面の全体に第１の負極活物質層を形成し、上記第２の主面に所定の間隔を空けて複数の第２の負極活物質層を形成し、
第２の負極活物質層の間で上記負極集電体と上記第１の負極活物質層を共に裁断してもよい。 In the step of manufacturing the negative electrode, a negative electrode current collector that is a metal foil having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface is prepared.
Forming a first negative electrode active material layer on the entire first main surface, forming a plurality of second negative electrode active material layers at a predetermined interval on the second main surface;
The negative electrode current collector and the first negative electrode active material layer may be cut together between the second negative electrode active material layers.

上記負極を作製する工程では、第１の主面と上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する金属箔である負極集電体を準備し、
上記第１の主面の全体に第１の負極活物質層を形成し、上記第２の主面に所定の間隔を空けて複数の第２の負極活物質層を形成し、
第２の負極活物質層、上記負極集電体及び上記第１の負極活物質層を共に裁断してもよい。 In the step of manufacturing the negative electrode, a negative electrode current collector that is a metal foil having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface is prepared.
Forming a first negative electrode active material layer on the entire first main surface, forming a plurality of second negative electrode active material layers at a predetermined interval on the second main surface;
The second negative electrode active material layer, the negative electrode current collector, and the first negative electrode active material layer may be cut together.

以上のように、本発明によれば生産性かつ信頼性に優れた電気化学デバイス及びこの電気化学デバイスの製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical device excellent in productivity and reliability and a method for manufacturing the electrochemical device.

本実施形態に係る電気化学デバイスの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the electrochemical device which concerns on this embodiment. 同実施形態の蓄電素子の斜視図である。It is a perspective view of the electrical storage element of the embodiment. 同実施形態の蓄電素子の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the electrical storage element of the embodiment. 同実施形態の捲回前の負極を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the negative electrode before winding of the embodiment. 同実施形態の捲回前の正極を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positive electrode before winding of the embodiment. 同実施形態の蓄電素子の断面図である。It is sectional drawing of the electrical storage element of the embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the same embodiment. 同実施形態の変形例に係る電気化学デバイスの製造プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the electrochemical device which concerns on the modification of the embodiment. 同実施形態の変形例に係る蓄電素子の断面図である。It is sectional drawing of the electrical storage element which concerns on the modification of the embodiment. 本発明の実施例及び比較例に係る電気化学デバイスの特性試験の結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of the characteristic test of the electrochemical device which concerns on the Example and comparative example of this invention.

本発明の電気化学デバイスについて説明する。本実施形態に係る電気化学デバイスは、リチウムイオンキャパシタ等の、電荷の輸送にリチウムイオンを利用する電気化学デバイスである。   The electrochemical device of the present invention will be described. The electrochemical device according to the present embodiment is an electrochemical device that uses lithium ions for charge transport, such as a lithium ion capacitor.

[電気化学デバイスの構成]
図１は、本実施形態に係る電気化学デバイス１００の構成を示す斜視図である。同図に示すように電気化学デバイス１００は、蓄電素子１１０が容器１２０（蓋及び端子は図示略）に収容されて構成されている。容器１２０内には、蓄電素子１１０と共に電解液が収容されている。 [Configuration of electrochemical device]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an electrochemical device 100 according to the present embodiment. As shown in the figure, the electrochemical device 100 is configured such that a storage element 110 is accommodated in a container 120 (a lid and a terminal are not shown). In the container 120, an electrolytic solution is stored together with the power storage element 110.

図２は蓄電素子１１０の斜視図であり、図３は蓄電素子１１０の拡大断面図である。図２及び図３に示すように、蓄電素子１１０は、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０を有し、これらが積層された積層体が捲回芯Ｃの回りに捲回されて構成されている。なお、以下の図においてＸ、Ｙ及びＺ方向は相互に直交する３方向である。なお、捲回芯Ｃは必ずしも設けられなくてもよい   FIG. 2 is a perspective view of the power storage element 110, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the power storage element 110. As shown in FIGS. 2 and 3, the power storage device 110 includes a negative electrode 130, a positive electrode 140, and a separator 150, and a stacked body in which these are stacked is wound around a winding core C. . In the following drawings, the X, Y, and Z directions are three directions orthogonal to each other. Note that the wound core C is not necessarily provided.

蓄電素子１１０を構成する負極１３０、正極１４０、セパレータ１５０の積層順は、図２に示すように、捲回芯Ｃ側に向かって（捲回外側から）セパレータ１５０、負極１３０、セパレータ１５０、正極１４０の順となる。また、蓄電素子１１０は、図２に示すように負極端子１３１と正極端子１４１を有する。負極端子１３１は負極、正極端子１４１は正極に接続され、図２に示すように、それぞれ蓄電素子１１０の外部に引き出されている。   As shown in FIG. 2, the stacking order of the negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 150 constituting the power storage element 110 is the separator 150, the negative electrode 130, the separator 150, and the positive electrode toward the wound core C (from the wound outer side). The order is 140. In addition, the storage element 110 has a negative electrode terminal 131 and a positive electrode terminal 141 as shown in FIG. The negative electrode terminal 131 is connected to the negative electrode, and the positive electrode terminal 141 is connected to the positive electrode, and as shown in FIG.

負極１３０は、図３に示すように、負極集電体１３２及び負極活物質層１３３を有する。負極集電体１３２は、導電性材料からなり、銅箔等の金属箔であるものとすることができる。負極集電体１３２は表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔や、貫通孔が形成された金属箔であってもよく、本実施形態では典型的には貫通孔が形成された金属箔が採用される。   As illustrated in FIG. 3, the negative electrode 130 includes a negative electrode current collector 132 and a negative electrode active material layer 133. The negative electrode current collector 132 is made of a conductive material and can be a metal foil such as a copper foil. The negative electrode current collector 132 may be a metal foil whose surface is chemically or mechanically roughened or a metal foil in which a through hole is formed. In this embodiment, a through hole is typically formed. Metal foil is used.

負極活物質層１３３は、負極集電体１３２上に形成されている。負極活物質層１３３の材料は、負極活物質がバインダ樹脂と混合されたものとすることができ、さらに導電助材を含んでもよい。負極活物質は、電解液中のリチウムイオンが吸着可能な材料であり、例えば難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、グラファイトやソフトカーボン等の炭素系材料を用いることができる。   The negative electrode active material layer 133 is formed on the negative electrode current collector 132. The material of the negative electrode active material layer 133 may be a material in which the negative electrode active material is mixed with a binder resin, and may further include a conductive additive. The negative electrode active material is a material that can adsorb lithium ions in the electrolytic solution, and for example, a carbon-based material such as non-graphitizable carbon (hard carbon), graphite, or soft carbon can be used.

バインダ樹脂は、負極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばスチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。   The binder resin is a synthetic resin that joins the negative electrode active material. For example, styrene butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, carboxymethyl cellulose, fluorine rubber, polyvinylidene fluoride, isoprene rubber, butadiene rubber and ethylene. Propylene rubber or the like may be used.

導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、負極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。   The conductive auxiliary agent is a particle made of a conductive material, and improves the conductivity between the negative electrode active materials. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as graphite and carbon black. These may be single and multiple types may be mixed. The conductive auxiliary agent may be a metal material or a conductive polymer as long as it is a conductive material.

図４は捲回前の負極１３０を示す模式図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）はＺ方向から見た図である。本実施形態に係る負極１３０は、図４（ａ）に示すように、負極集電体１３２の第１主面１３２ａ及び第２主面１３２ｂの両面に負極活物質層１３３が形成されている。   4A and 4B are schematic views showing the negative electrode 130 before winding, in which FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a view seen from the Z direction. As shown in FIG. 4A, the negative electrode 130 according to this embodiment has a negative electrode active material layer 133 formed on both the first main surface 132 a and the second main surface 132 b of the negative electrode current collector 132.

ここで、負極１３０は、図４（ａ）に示すように、第２主面１３２ｂに負極活物質層１３３が形成されていない第１及び第２未塗工領域１３０ａ，１３０ｂと、剥離領域１３０ｃが設けられている。   Here, as shown in FIG. 4A, the negative electrode 130 includes first and second uncoated regions 130a and 130b in which the negative electrode active material layer 133 is not formed on the second main surface 132b, and a peeling region 130c. Is provided.

第１未塗工領域１３０ａ内の負極集電体１３２には、図４（ｂ）に示すように、リチウムイオンの供給源となる金属リチウムＭが接合される。金属リチウムＭの形状は特に限定されないが、蓄電素子１１０の厚みを低減するため、箔状が好適である。金属リチウムＭは、後述するリチウムイオンのプレドープにおいて負極活物質層１３３にドープ可能な程度の量とすることができる。   As shown in FIG. 4B, metallic lithium M serving as a lithium ion supply source is joined to the negative electrode current collector 132 in the first uncoated region 130a. The shape of the metal lithium M is not particularly limited, but a foil shape is preferable in order to reduce the thickness of the power storage element 110. The amount of metallic lithium M can be adjusted so that the negative electrode active material layer 133 can be doped in lithium ion pre-doping described later.

第１未塗工領域１３０ａと第２未塗工領域１３０ｂのＸ方向の長さは特に限定されないが、第２未塗工領域１３０ｂのＸ方向の長さは、好適には捲回芯Ｃの直径に対して１／２π倍程度の長さである。   The length in the X direction of the first uncoated region 130a and the second uncoated region 130b is not particularly limited, but the length in the X direction of the second uncoated region 130b is preferably the length of the wound core C. The length is about 1 / 2π times the diameter.

剥離領域１３０ｃ内の負極集電体１３２には、図４（ａ）に示すように、負極端子１３１が接続され、負極１３０の外部に引き出されている。また、本実施形態に係る剥離領域１３０ｃは、剥離領域１３０ｃ内の負極集電体１３２が露出しないように、図４（ａ）に示すように、テープＴにより封止されている。テープＴの種類は特に限定されず、好適には耐熱性かつ電解液の溶剤に対して耐溶剤性を有するものが採用される。負極端子１３１は、例えば、銅端子である。   As shown in FIG. 4A, the negative electrode terminal 131 is connected to the negative electrode current collector 132 in the peeling region 130 c and is drawn out of the negative electrode 130. Further, the peeling region 130c according to the present embodiment is sealed with a tape T as shown in FIG. 4A so that the negative electrode current collector 132 in the peeling region 130c is not exposed. The kind of tape T is not specifically limited, What has heat resistance and the solvent resistance with respect to the solvent of electrolyte solution is employ | adopted suitably. The negative terminal 131 is, for example, a copper terminal.

正極１４０は、図３に示すように、正極集電体１４２及び正極活物質層１４３を有する。正極集電体１４２は、導電性材料からなり、アルミニウム箔等の金属箔であるものとすることができる。正極集電体１４２は表面が化学的あるいは機械的に粗面化された金属箔や、貫通孔が形成された金属箔であってもよい。   As illustrated in FIG. 3, the positive electrode 140 includes a positive electrode current collector 142 and a positive electrode active material layer 143. The positive electrode current collector 142 is made of a conductive material and can be a metal foil such as an aluminum foil. The positive electrode current collector 142 may be a metal foil whose surface is chemically or mechanically roughened, or a metal foil in which a through hole is formed.

正極活物質層１４３は、正極集電体１４２上に形成されている。正極活物質層１４３の材料は、正極活物質がバインダ樹脂と混合されたものとすることができ、さらに導電助材を含んでもよい。正極活物質は、電解液中のリチウムイオン及びアニオンが吸着可能な材料であり、例えば活性炭やポリアセン炭化物等を利用することができる。   The positive electrode active material layer 143 is formed on the positive electrode current collector 142. The material of the positive electrode active material layer 143 can be a mixture of the positive electrode active material and the binder resin, and may further include a conductive additive. The positive electrode active material is a material capable of adsorbing lithium ions and anions in the electrolytic solution, and for example, activated carbon or polyacene carbide can be used.

バインダ樹脂は、正極活物質を接合する合成樹脂であり、例えばスチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、カルボキシメチルセルロース、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。   The binder resin is a synthetic resin that joins the positive electrode active material. For example, styrene butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, carboxymethyl cellulose, fluorine rubber, polyvinylidene fluoride, isoprene rubber, butadiene rubber and ethylene. Propylene rubber or the like may be used.

導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、正極活物質の間での導電性を向上させる。導電助剤は、例えば、黒鉛やカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。   The conductive auxiliary agent is a particle made of a conductive material, and improves the conductivity between the positive electrode active materials. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as graphite and carbon black. These may be single and multiple types may be mixed. The conductive auxiliary agent may be a metal material or a conductive polymer as long as it is a conductive material.

図５は捲回前の正極１４０を示す模式図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は平面図である。本実施形態に係る正極１４０は、図５（ａ）に示すように、正極集電体１４２の第３主面１４２ａと第４主面１４２ｂの両面に正極活物質層１４３が形成され、第３主面１４２ａに正極活物質層１４３が形成されていない剥離領域１４０ａが設けられている。   FIG. 5 is a schematic view showing the positive electrode 140 before winding, in which FIG. 5 (a) is a side view and FIG. 5 (b) is a plan view. As shown in FIG. 5A, the positive electrode 140 according to this embodiment includes a positive electrode active material layer 143 formed on both surfaces of the third main surface 142 a and the fourth main surface 142 b of the positive electrode current collector 142. A peeling region 140a where the positive electrode active material layer 143 is not formed is provided on the main surface 142a.

ここで、剥離領域１４０ａ内の正極集電体１４２には、図５に示すように、正極端子１４１が接続され、正極１４０の外部に引き出されている。なお、正極１４０において、正極端子１４１が配置される剥離領域１４０ａは第４主面１４２ｂに形成されてもよい。また、剥離領域１４０ａは、テープ等で封止されていてもよい。正極端子１４１は、例えば、アルミ端子である。   Here, as shown in FIG. 5, a positive electrode terminal 141 is connected to the positive electrode current collector 142 in the peeling region 140 a and is drawn out of the positive electrode 140. In the positive electrode 140, the peeling region 140a where the positive electrode terminal 141 is disposed may be formed on the fourth main surface 142b. Further, the peeling region 140a may be sealed with a tape or the like. The positive terminal 141 is, for example, an aluminum terminal.

セパレータ１５０は負極１３０と正極１４０を絶縁し、図３に示すように、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２を有する。   The separator 150 insulates the negative electrode 130 from the positive electrode 140 and includes a first separator 151 and a second separator 152 as shown in FIG.

第１セパレータ１５１と第２セパレータ１５２は、負極１３０と正極１４０を隔て、後述する電解液中に含まれるイオンを透過する。具体的には、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２は、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等であるものとすることができる。また、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２は連続した一枚のセパレータであってもよい。   The 1st separator 151 and the 2nd separator 152 permeate | transmit the ion contained in the electrolyte solution mentioned later, separating the negative electrode 130 and the positive electrode 140. FIG. Specifically, the first separator 151 and the second separator 152 can be woven fabric, non-woven fabric, synthetic resin microporous membrane, or the like. Further, the first separator 151 and the second separator 152 may be a single continuous separator.

図６は蓄電素子１１０の断面図である（負極端子１３１及び正極端子１４１は図示略）。本実施形態に係る蓄電素子１１０は、図６に示すように、第１セパレータ１５１及び第２セパレータ１５２を介して負極１３０と正極１４０が積層され、捲回されている。具体的には、負極集電体１３２の第１主面１３２ａと正極集電体１４２の第３主面１４２ａが捲回内側となり、負極集電体１３２の第２主面１３２ｂと正極集電体１４２の第４主面１４２ｂが捲回外側となるように構成されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the storage element 110 (the negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 141 are not shown). As shown in FIG. 6, the power storage device 110 according to the present embodiment includes a negative electrode 130 and a positive electrode 140 that are stacked via a first separator 151 and a second separator 152 and wound. Specifically, the first main surface 132a of the negative electrode current collector 132 and the third main surface 142a of the positive electrode current collector 142 are wound inside, and the second main surface 132b of the negative electrode current collector 132 and the positive electrode current collector are arranged. The fourth main surface 142b of 142 is configured to be on the outer side of the winding.

ここで、蓄電素子１１０は最も捲回外側（最外周）の電極が負極１３０となる構成であり、図６に示すように、最も捲回外側の負極集電体１３２の第２主面１３２ｂに第１未塗工領域１３０ａが設けられ、最も捲回内側の負極集電体１３２の端部に第２未塗工領域１３０ｂが設けられる。   Here, the storage element 110 has a configuration in which the electrode on the outermost winding (outermost circumference) becomes the negative electrode 130, and the second main surface 132 b of the negative electrode current collector 132 on the outermost winding is shown in FIG. 6. A first uncoated region 130a is provided, and a second uncoated region 130b is provided at the end of the innermost negative electrode current collector 132.

また、負極集電体１３２の第１主面１３２ａは、図６に示すように、第１セパレータ１５１を介して正極１４０（正極活物質層１４３）と対向している。第２主面１３２ｂは、同図に示すように、第２セパレータ１５２を介して正極１４０（正極活物質層１４３）と対向する第１領域１３２ｃと、最も捲回外側となり第２セパレータ１５２を介して正極１４０（正極活物質層１４３）と対向しない第２領域１３２ｄとを有する。   Further, the first main surface 132a of the negative electrode current collector 132 faces the positive electrode 140 (the positive electrode active material layer 143) with the first separator 151 interposed therebetween as shown in FIG. As shown in the figure, the second main surface 132b is located at the outermost winding region facing the positive electrode 140 (positive electrode active material layer 143) with the second separator 152 interposed therebetween, and is interposed between the second separator 152 and the second main surface 132b. And a second region 132d that does not face the positive electrode 140 (positive electrode active material layer 143).

第２主面１３２ｂは図６に示すように第２未塗工領域１３０ｂを含み、第２領域１３２ｄは第１未塗工領域１３０ａを含む。本実施形態に係る第１未塗工領域１３０ａは、図６に示すように第２領域１３２ｄの全体に設けられ、金属リチウムＭが配置される。なお、第１未塗工領域１３０ａは、必ずしも第２領域１３２ｄの全体に設けられなくてもよく、第２領域１３２ｄの一部に設けられてもよい。   As shown in FIG. 6, the second main surface 132b includes a second uncoated region 130b, and the second region 132d includes a first uncoated region 130a. As shown in FIG. 6, the first uncoated region 130a according to the present embodiment is provided in the entire second region 132d, and the metallic lithium M is disposed thereon. Note that the first uncoated region 130a is not necessarily provided in the entire second region 132d, and may be provided in a part of the second region 132d.

容器１２０は、蓄電素子１１０を収容する。容器１２０の上面及び下面は図示しない蓋によって閉塞されるものとすることができる。容器１２０の材質は、特に限定されず、例えばアルミニウム、チタン、ニッケル、鉄を主成分とする金属又はステンレス等からなるものとすることができる。   The container 120 accommodates the power storage element 110. The upper surface and the lower surface of the container 120 can be closed by a lid (not shown). The material of the container 120 is not specifically limited, For example, it can consist of a metal which has aluminum, titanium, nickel, iron as a main component, stainless steel, etc.

電気化学デバイス１００は以上のように構成されている。蓄電素子１１０と共に容器１２０に収容される電解液は、リチウムイオンとアニオンを含む液体、例えばＬｉＢＦ４やＬｉＰＦ６を電解質として溶剤（炭酸エステル等）に溶解させた液体とすることができる。 The electrochemical device 100 is configured as described above. The electrolytic solution accommodated in the container 120 together with the power storage element 110 can be a liquid containing lithium ions and anions, for example, a liquid in which LiBF 4 or LiPF 6 is dissolved in a solvent (such as carbonate) as an electrolyte.

[電気化学デバイスの効果]
次に、電気化学デバイス１００の効果について説明する。本実施形態に係る電気化学デバイス１００は、金属リチウムＭが接合された蓄電素子１１０が電解液と接触すると、金属リチウムＭが酸化溶解し、金属リチウムＭからリチウムイオン（Ｌｉ＋）と電子（ｅ−）が生じる。これにより、リチウムイオンが電解液中に拡散し、負極活物質層１３３に含まれる負極活物質にドーピングされ、電子が負極１３０に流れる。この状態でエージングされることにより、負極１３０（負極活物質層１３３）にリチウムイオンのプレドープが施される。 [Effects of electrochemical devices]
Next, the effect of the electrochemical device 100 will be described. In the electrochemical device 100 according to this embodiment, when the power storage element 110 to which the metallic lithium M is bonded contacts the electrolytic solution, the metallic lithium M is oxidized and dissolved, and the lithium ions (Li +) and electrons (e− ) Occurs. As a result, lithium ions diffuse into the electrolytic solution, are doped into the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 133, and electrons flow to the negative electrode 130. By aging in this state, the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133) is pre-doped with lithium ions.

ここで、これまでの一般的なリチウムイオンキャパシタでは、負極にリチウムイオンをプレドープする方法として、金属リチウムが貼付けられたリチウム用集電体が負極に接続された蓄電素子を電解液に浸漬させる方法が広く行われている。しかしながら、このような方法では、リチウム用集電体を別途用意する必要があり、リチウム用集電体を負極集電体に接続する工程も必要となることから生産性が低いという問題がある。   Here, in the conventional general lithium ion capacitor, as a method of pre-doping lithium ions into the negative electrode, a method of immersing a storage element in which a lithium current collector with metal lithium attached is connected to the negative electrode in an electrolytic solution Is widely practiced. However, in such a method, it is necessary to prepare a current collector for lithium separately, and a step of connecting the current collector for lithium to the negative electrode current collector is required, so that there is a problem that productivity is low.

また、上記のようなリチウムイオンキャパシタでは、負極にリチウムイオンをプレドープする際に、プレドープの過程で発生する微小なリチウム粉によって電圧低下等の不具合が生じ、キャパシタの信頼性が確保されないおそれもある。   In addition, in the lithium ion capacitor as described above, when lithium ions are pre-doped into the negative electrode, there is a possibility that defects such as voltage drop occur due to the minute lithium powder generated in the pre-doping process, and the reliability of the capacitor may not be ensured. .

これに対し、本実施形態に係る電気化学デバイス１００は、図６に示すように、リチウムイオンの供給源となる金属リチウムＭが、セパレータ１５０を介して正極１４０と対向しない最も捲回外側の第２主面１３２ｂに接合される。   On the other hand, as shown in FIG. 6, the electrochemical device 100 according to the present embodiment has a metal lithium M serving as a lithium ion supply source on the outermost winding side that does not face the positive electrode 140 via the separator 150. 2 is joined to the main surface 132b.

これにより、負極１３０にリチウムイオンがプレドープされる際に、微小なリチウム粉が発生したとしても、当該リチウム粉の正極１４０との接触が抑制される。従って、負極１３０へのプレドープの過程で発生するリチウム粉の影響による不具合が発生しにくくなり、これまでのリチウムイオンキャパシタよりも安定した信頼性を確保することが可能となる。   As a result, even when fine lithium powder is generated when the negative electrode 130 is pre-doped with lithium ions, the contact of the lithium powder with the positive electrode 140 is suppressed. Therefore, it is difficult for problems due to the influence of the lithium powder generated in the pre-doping process on the negative electrode 130 to occur, and it is possible to secure more stable reliability than the conventional lithium ion capacitors.

また、本実施形態に係る電気化学デバイス１００は、図６に示すように、第２主面１３２ｂにおける最も捲回外側の第２領域１３２ｄの全体に金属リチウムＭを貼り付けることができるので、負極１３０に十分な量のリチウムイオンをプレドープでき、キャパシタの高容量化を図ることもできる。特に、最も捲回外側の第２領域１３２ｄは、セパレータを介して正極１４０と対向しない領域であるので、この領域を第１未塗工領域１３０ａとして利用することにより、蓄電素子１１０の容量を減少させることなく、金属リチウムＭを配置することができる。   Further, as shown in FIG. 6, the electrochemical device 100 according to the present embodiment can attach the metal lithium M to the entire outermost second region 132d on the second main surface 132b. A sufficient amount of lithium ions for 130 can be pre-doped, and the capacity of the capacitor can be increased. In particular, the second region 132d on the outermost winding side is a region that does not face the positive electrode 140 with a separator interposed therebetween. Therefore, by using this region as the first uncoated region 130a, the capacity of the storage element 110 is reduced. The metal lithium M can be arranged without causing the failure.

さらに、負極１３０にリチウムイオンをプレドープするために、これまでのリチウムイオンキャパシタのように、リチウム用集電体を別途用意する必要もなく、リチウム用集電体を負極集電体１３２に接続する工程も不要となることから生産性を確保することもできる。   Further, since the negative electrode 130 is pre-doped with lithium ions, it is not necessary to separately prepare a lithium current collector as in the conventional lithium ion capacitor, and the lithium current collector is connected to the negative electrode current collector 132. Productivity can also be ensured because no process is required.

[電気化学デバイスの製造方法]
本実施形態に係る電気化学デバイス１００の製造方法について説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、電気化学デバイス１００は、以下に示す製造方法とは異なる製造方法によって製造することも可能である。図７〜図１１は、電気化学デバイス１００の製造プロセスを示す模式図である。 [Method of manufacturing electrochemical device]
A method for manufacturing the electrochemical device 100 according to this embodiment will be described. In addition, the manufacturing method shown below is an example, and the electrochemical device 100 can also be manufactured by a manufacturing method different from the manufacturing method shown below. 7 to 11 are schematic diagrams showing the manufacturing process of the electrochemical device 100. FIG.

図７（ａ）は、負極集電体１３２の元となる貫通孔が形成された金属箔２３２である。金属箔２３２は、例えば、銅箔である。金属箔２３２の厚みは特に限定されないが、例えば、数十μｍ〜数百μｍとすることができる。   FIG. 7A shows a metal foil 232 in which a through-hole serving as a base of the negative electrode current collector 132 is formed. The metal foil 232 is, for example, a copper foil. Although the thickness of the metal foil 232 is not specifically limited, For example, it can be set to several tens of micrometers-several hundreds of micrometers.

次いで、金属箔２３２の裏面２３２ｂに負極活物質、導電助剤及びバインダ等を含む負極ペーストを塗布し、乾燥又は硬化させる。これにより、図７（ｂ）に示すように、金属箔２３２の裏面２３２ｂに負極活物質層２３３が形成される。   Next, a negative electrode paste containing a negative electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like is applied to the back surface 232b of the metal foil 232, and is dried or cured. Thereby, as shown in FIG. 7B, the negative electrode active material layer 233 is formed on the back surface 232 b of the metal foil 232.

続いて、図７（ｃ）に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに、Ｘ方向に沿って、等間隔にマスキングテープＭＴを貼り付ける。そして、マスキングテープＭＴが貼り付けられた金属箔２３２の表面２３２ａに、上記負極ペーストを再度塗布し、乾燥又は硬化させて、図８（ａ）に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに負極活物質層２３３を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 7C, a masking tape MT is attached to the surface 232a of the metal foil 232 at equal intervals along the X direction. Then, the negative electrode paste is applied again to the surface 232a of the metal foil 232 to which the masking tape MT is attached, dried or cured, and the negative electrode is applied to the surface 232a of the metal foil 232 as shown in FIG. An active material layer 233 is formed.

次いで、金属箔２３２の表面２３２ａに形成された負極活物質層２３３を、マスキングテープＭＴを剥離することにより部分的に除去して、図８（ｂ）に示すように、金属箔２３２が露出している剥離領域２３０ａが形成された電極層２３０を得る。これにより、同図に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに所定の間隔を空けて複数の負極活物質層２３３が形成される。負極活物質層２３３は、マスキング以外の方法を利用して形成してもよい。   Next, the negative electrode active material layer 233 formed on the surface 232a of the metal foil 232 is partially removed by peeling the masking tape MT so that the metal foil 232 is exposed as shown in FIG. 8B. Thus, the electrode layer 230 in which the peeling region 230a is formed is obtained. Thereby, as shown in the figure, a plurality of negative electrode active material layers 233 are formed on the surface 232a of the metal foil 232 at a predetermined interval. The negative electrode active material layer 233 may be formed using a method other than masking.

次いで、図８（ｃ）に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに所定の間隔を空けて形成された負極活物質層２３３の間で（図８（ｃ）に示す点線Ｒ１に沿って）、金属箔２３２と裏面２３２ｂ上の負極活物質層２３３を共に裁断する。これにより、図９（ａ）に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに第１未塗工領域１３０ａと第２未塗工領域１３０ｂが形成される。   Next, as shown in FIG. 8C, between the negative electrode active material layers 233 formed on the surface 232a of the metal foil 232 at a predetermined interval (along the dotted line R1 shown in FIG. 8C). The metal foil 232 and the negative electrode active material layer 233 on the back surface 232b are cut together. As a result, as shown in FIG. 9A, the first uncoated region 130a and the second uncoated region 130b are formed on the surface 232a of the metal foil 232.

次いで、金属箔２３２の表面２３２ａに形成された負極活物質層２３３を部分的に剥離して、図９（ｂ）に示すように、金属箔２３２が露出している剥離領域２３０ｂを形成する。そして、同図に示すように、剥離領域２３０ｂ内の金属箔２３２に負極端子２３１を接続し、テープＴで剥離領域２３０ｂを封止して負極１３０を得る。   Next, the negative electrode active material layer 233 formed on the surface 232a of the metal foil 232 is partially peeled to form a peeling region 230b where the metal foil 232 is exposed as shown in FIG. 9B. Then, as shown in the figure, the negative electrode terminal 231 is connected to the metal foil 232 in the peeling region 230b, and the peeling region 230b is sealed with the tape T to obtain the negative electrode 130.

続いて、図１０（ａ）に示すように、正極集電体１４２の元となる貫通孔が形成された金属箔２４２を準備する。金属箔２４２は、例えば、アルミウム箔である。金属箔２４２の厚みは特に限定されないが、例えば、数十μｍ〜数百μｍとすることができる。   Subsequently, as illustrated in FIG. 10A, a metal foil 242 in which a through hole that is a base of the positive electrode current collector 142 is formed is prepared. The metal foil 242 is, for example, an aluminum foil. The thickness of the metal foil 242 is not particularly limited, but can be, for example, several tens of μm to several hundreds of μm.

次に、金属箔２４２の表面２４２ａ及び裏面２４２ｂに正極活物質、導電助剤及びバインダ等を含む正極ペーストを塗布し、乾燥又は硬化させる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、金属箔２４２上に正極活物質層２４３が形成された電極層２４０を得る。   Next, a positive electrode paste containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like is applied to the front surface 242a and the back surface 242b of the metal foil 242, and dried or cured. As a result, as shown in FIG. 10B, an electrode layer 240 in which the positive electrode active material layer 243 is formed on the metal foil 242 is obtained.

次いで、電極層２４０を裁断し、金属箔２４２の表面２４２ａ及び裏面２４２ｂのうちどちらか一方に形成された正極活物質層２４３を部分的に剥離して、図１０（ｃ）に示すように、金属箔２４２が露出している剥離領域２４０ａを形成する。そして、同図に示すように、剥離領域２４０ａ内の金属箔２４２に正極端子２４１を接続して正極１４０を得る。   Next, the electrode layer 240 is cut, and the positive electrode active material layer 243 formed on one of the front surface 242a and the back surface 242b of the metal foil 242 is partially peeled, and as shown in FIG. A peeling region 240a where the metal foil 242 is exposed is formed. And as shown in the figure, the positive electrode terminal 241 is connected to the metal foil 242 in the peeling area 240a, and the positive electrode 140 is obtained.

続いて、負極１３０、正極１４０、第１セパレータ２５１及び第２セパレータ２５２を積層させ、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、積層体３１０を得る。この際、図１１（ａ）に示すように、負極１３０が捲回内側、正極１４０が捲回外側となり、負極１３０の第２未塗工領域１３０ｂが捲回芯Ｃ側となるように、積層体３１０を配置する。なお、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の積層体３１０の平面図である。   Subsequently, the negative electrode 130, the positive electrode 140, the first separator 251, and the second separator 252 are stacked to obtain a stacked body 310 as illustrated in FIGS. 11A and 11B. At this time, as shown in FIG. 11A, the negative electrode 130 is wound inside, the positive electrode 140 is wound outside, and the second uncoated region 130b of the negative electrode 130 is on the wound core C side. The body 310 is arranged. In addition, FIG.11 (b) is a top view of the laminated body 310 of Fig.11 (a).

次に、図１１（ｃ）に示すように、正極１４０が第２未塗工領域１３０ｂと第２セパレータ２５２を介して対向しないように、正極１４０をＸ方向に所定量ずらす。そして、同図に示すように、第２未塗工領域１３０ｂ内の金属箔２３２と負極活物質層２３３を捲回芯Ｃに挟持させ、積層体３１０を第１未塗工領域１３０ａが最も捲回外側となるように捲回芯Ｃに時計周りに捲き付けて、捲回する。   Next, as illustrated in FIG. 11C, the positive electrode 140 is shifted by a predetermined amount in the X direction so that the positive electrode 140 does not face the second uncoated region 130 b via the second separator 252. Then, as shown in the figure, the metal foil 232 and the negative electrode active material layer 233 in the second uncoated region 130b are sandwiched between the wound cores C, and the laminated body 310 is the most uncoated region 130a. Wind around the winding core C clockwise so as to be on the outside of the winding.

これにより、金属箔２３２の裏面２３２ｂと金属箔２４２の表面２４２ａが捲回内側、金属箔２３２の表面２３２ａと金属箔２４２の裏面２４２ｂが捲回外側である捲回体（図２及び図６参照）を得る。   Thus, a wound body in which the back surface 232b of the metal foil 232 and the surface 242a of the metal foil 242 are wound inside, and the surface 232a of the metal foil 232 and the back surface 242b of the metal foil 242 are wound outside (see FIGS. 2 and 6). )

続いて、上記工程により得られた捲回体の最も捲回外側に配置された第１未塗工領域１３０ａに、金属リチウムＭを接合し（図６参照）、蓄電素子１１０を得る。次いで、金属リチウムＭが接合された蓄電素子１１０を電解液が入っている容器１２０に収容して、封口する。これにより、金属リチウムＭから負極活物質層２３３にリチウムイオンがドープされる。   Subsequently, metallic lithium M is joined to the first uncoated region 130a arranged on the outermost winding side of the wound body obtained by the above-described process (see FIG. 6), and the power storage element 110 is obtained. Next, the storage element 110 to which the metallic lithium M is bonded is accommodated in the container 120 containing the electrolytic solution and sealed. Thus, lithium ions are doped from the metal lithium M into the negative electrode active material layer 233.

以上のようにして、電気化学デバイス１００を製造することが可能である。なお、負極端子２３１は負極端子１３１に、正極端子２４１は正極端子１４１に対応する。また、剥離領域２３０ｂは剥離領域１３０ｃに、剥離領域２４０ａは剥離領域１４０ａに対応する。   As described above, the electrochemical device 100 can be manufactured. Note that the negative terminal 231 corresponds to the negative terminal 131, and the positive terminal 241 corresponds to the positive terminal 141. The peeling region 230b corresponds to the peeling region 130c, and the peeling region 240a corresponds to the peeling region 140a.

さらに、金属箔２３２は負極集電体１３２に、金属箔２４２は正極集電体１４２に対応し、負極活物質層２３３は負極活物質層１３３に、正極活物質層２４３は正極活物質層１４３に対応する。   Further, the metal foil 232 corresponds to the negative electrode current collector 132, the metal foil 242 corresponds to the positive electrode current collector 142, the negative electrode active material layer 233 corresponds to the negative electrode active material layer 133, and the positive electrode active material layer 243 corresponds to the positive electrode active material layer 143. Corresponding to

加えて、表面２３２ａ，２４２ａは第２主面１３２ｂ，第３主面１４２ａにそれぞれ対応し、裏面２３２ｂ，２４２ｂは第１主面１３２ａ，第４主面１４２ｂにそれぞれ対応する。また、第１セパレータ２５１は第１セパレータ１５１に、第２セパレータ２５２は第２セパレータ１５２に対応する。   In addition, the front surfaces 232a and 242a correspond to the second main surface 132b and the third main surface 142a, respectively, and the back surfaces 232b and 242b correspond to the first main surface 132a and the fourth main surface 142b, respectively. The first separator 251 corresponds to the first separator 151, and the second separator 252 corresponds to the second separator 152.

[変形例]
電気化学デバイス１００の構成及び製造方法は上述のものに限られない。図１２は変形例に係る電気化学デバイス１００の製造プロセスを示す模式図であり、図１３は変形例に係る蓄電素子１１０の断面図である。 [Modification]
The configuration and manufacturing method of the electrochemical device 100 are not limited to those described above. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of the electrochemical device 100 according to the modification, and FIG. 13 is a cross-sectional view of the power storage element 110 according to the modification.

上記実施形態では、電極層２３０を裁断する際に、金属箔２３２の表面２３２ａに所定の間隔を空けて形成された負極活物質層２３３の間で、金属箔２３２と裏面２３２ｂの全体に形成された負極活物質層２３３を共に裁断するが（図８（ｃ）参照）、これに限られず、図１２に示すように、金属箔２３２の表面２３２ａに形成された負極活物質層２３３と、裏面２３２ｂの全体に形成された負極活物質層２３３と、金属箔２３２を共に裁断してもよい（図１２に示す点線Ｒ２に沿って裁断してもよい）。   In the above embodiment, when the electrode layer 230 is cut, it is formed on the entire surface of the metal foil 232 and the back surface 232b between the negative electrode active material layers 233 formed on the surface 232a of the metal foil 232 at a predetermined interval. The negative electrode active material layer 233 is cut together (see FIG. 8C). However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 12, the negative electrode active material layer 233 formed on the surface 232a of the metal foil 232, and the back surface The negative electrode active material layer 233 formed over the entire 232b and the metal foil 232 may be cut together (may be cut along the dotted line R2 shown in FIG. 12).

電極層２３０をこのように裁断することにより、負極１３０は、図１３に示すように、第２主面１３２ｂの第１領域１３２ｃに形成された第１負極活物質層１３３ａと、第２領域１３２ｄに形成され、第１負極活物質層１３３ａと離間し、負極集電体１３２の端部に形成された第２負極活物質層１３３ｂとを含む。そして、負極１３０は、同図に示すように、第１負極活物質層１３３ａと第２負極活物質層１３３ｂとの間で、第２主面１３２ｂ上に第１未塗工領域１３０ａを有する構成となる。   By cutting the electrode layer 230 in this way, the negative electrode 130 has a first negative electrode active material layer 133a formed in the first region 132c of the second main surface 132b and a second region 132d, as shown in FIG. And a second negative electrode active material layer 133b formed at the end of the negative electrode current collector 132 and spaced from the first negative electrode active material layer 133a. And the negative electrode 130 is the structure which has the 1st uncoated area | region 130a on the 2nd main surface 132b between the 1st negative electrode active material layer 133a and the 2nd negative electrode active material layer 133b, as shown in the figure. It becomes.

これにより、図１３に示すように、第２負極活物質層１３３ｂが負極集電体１３２の端部に設けられている。負極集電体１３２の切断辺は、鋭利になる場合もあるが、この構成によれば、第２負極活物質層１３３ｂが負極集電体１３２の切断辺上にあるため、切断辺による第２セパレータ１５２の破損を防止することが可能となる。   Thereby, as shown in FIG. 13, the second negative electrode active material layer 133 b is provided at the end of the negative electrode current collector 132. Although the cut side of the negative electrode current collector 132 may be sharp, according to this configuration, since the second negative electrode active material layer 133b is on the cut side of the negative electrode current collector 132, the second side due to the cut side is the second. It becomes possible to prevent the separator 152 from being damaged.

本発明の実施例及び比較例に係る電気化学デバイスを作製し、特性試験を行った。   Electrochemical devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention were produced and subjected to characteristic tests.

[電気化学デバイスの作製]
（実施例）
電気化学デバイスは、以下のように作製した。まず、難黒鉛化炭素、導電助剤、バインダ及び増粘剤を混合し、水の中で混練することで負極ペーストを作製した。そして、エッチングにより形成された直径が１００μｍの貫通孔を主面の面積に対して３０％の割合で有し、厚みが１５μｍの銅箔を負極集電体として、その一方の面に負極ペーストを塗布し、１８０℃、１ｋＰａ以下の減圧環境下で１２時間乾燥させることで、厚みが５０μｍの負極活物質層を銅箔の裏面に形成した（図７（ｂ）参照）。 [Production of electrochemical devices]
(Example)
The electrochemical device was produced as follows. First, a non-graphitizable carbon, a conductive aid, a binder and a thickener were mixed and kneaded in water to prepare a negative electrode paste. Then, a through-hole having a diameter of 100 μm formed by etching has a ratio of 30% with respect to the area of the main surface, and a copper foil having a thickness of 15 μm is used as a negative electrode current collector. The negative electrode active material layer having a thickness of 50 μm was formed on the back surface of the copper foil by applying and drying for 12 hours under a reduced pressure environment of 180 ° C. and 1 kPa or less (see FIG. 7B).

次いで、銅箔の表面に、銅箔の長手方向に沿って２１０ｍｍ間隔で、幅が３０ｍｍであるマスキングテープを貼り付けた。次に、マスキングテープが貼付けられた銅箔の表面に負極ペーストを塗布し、８０℃雰囲気で乾燥した。乾燥後にマスキングテープを剥離することにより、銅箔の表面に負極活物質層が形成されていない剥離領域を有する電極層を形成した（図８（ｂ）参照）。剥離領域を有する電極を１８０℃、１ｋＰａ以下の減圧環境下で１２時間乾燥させた。   Next, a masking tape having a width of 30 mm was attached to the surface of the copper foil at intervals of 210 mm along the longitudinal direction of the copper foil. Next, a negative electrode paste was applied to the surface of the copper foil to which the masking tape was affixed, and dried in an 80 ° C. atmosphere. After drying, the masking tape was peeled off to form an electrode layer having a peeling region where the negative electrode active material layer was not formed on the surface of the copper foil (see FIG. 8B). The electrode having the peeling region was dried at 180 ° C. under a reduced pressure environment of 1 kPa or less for 12 hours.

続いて、当該電極層を裁断し、銅箔の表面に形成されている負極活物質層を部分的に剥離して剥離部を形成した。そして、当該剥離部に銅端子を針かしめし、剥離部を銅端子ごとテープで封止することで、幅が２７ｍｍ、長さが２１０ｍｍの負極を作製した（図９（ｂ）参照）。   Subsequently, the electrode layer was cut, and the negative electrode active material layer formed on the surface of the copper foil was partially peeled to form a peeled portion. And the copper terminal was squeezed by the said peeling part, and the peeling part was sealed with the tape with the copper terminal, and the negative electrode 27 mm in width and 210 mm in length was produced (refer FIG.9 (b)).

次に、活性炭、導電助剤、バインダ及び増粘剤を混合し、水の中で混練することで正極ペーストを作製した。そして、エッチングにより貫通孔が形成されることにより気体透過性が付与された厚みが３０μｍのアルミニウム箔を正極集電体として、その表裏両面に正極ペーストを塗布し、１８０℃、１ｋＰａ以下の減圧環境下で１２時間乾燥させることで、厚みが約１００μｍの正極活物質層を表裏両面に有する電極層を作製した（図１０（ｂ）参照）。   Next, a positive electrode paste was prepared by mixing activated carbon, a conductive additive, a binder and a thickener and kneading them in water. Then, a positive electrode paste is applied to both the front and back surfaces of an aluminum foil having a thickness of 30 μm to which gas permeability is imparted by forming a through hole by etching, and the pressure is reduced to 180 ° C. and 1 kPa or less. The electrode layer which has a positive electrode active material layer about 100 micrometers in thickness on both front and back was produced by drying for 12 hours below (refer FIG.10 (b)).

続いて、当該電極層を裁断し、アルミニウム箔の表裏両面に形成されている正極活物質層のどちらか一方の正極活物質層を部分的に剥離して、剥離部を形成した。そして、当該剥離部にアルミ端子を針かしめすることにより、幅が２４ｍｍ、長さが１７０ｍｍの正極を作製した（図１０（ｃ）参照）。   Subsequently, the electrode layer was cut, and one of the positive electrode active material layers formed on both the front and back surfaces of the aluminum foil was partially peeled to form a peeled portion. Then, a positive electrode having a width of 24 mm and a length of 170 mm was produced by caulking an aluminum terminal to the peeled portion (see FIG. 10C).

次いで、密度が４５％、厚みが３５μｍのセルロース製セパレータを長さ３０ｍｍで等幅に裁断し、セパレータを作製した。なお、上記セパレータの作製する際の乾燥条件は、１６０℃、１ｋＰａ以下の減圧環境下で１２時間とした。   Next, a cellulose separator having a density of 45% and a thickness of 35 μm was cut into a uniform width of 30 mm to produce a separator. In addition, the drying conditions at the time of producing the separator were 12 hours under a reduced pressure environment of 160 ° C. and 1 kPa or less.

次に上記で得られた正極、負極及びセパレータを積層して積層体を得た後、この積層体を銅箔の裏面が捲回内側となり、表面が捲回外側となるように捲回した（図１１（ｃ）参照）。これにより、銅箔の表面に形成されている一方の未塗工領域が捲回内側に配置され、他方の未塗工領域が最も捲回外側に配置された捲回体を得た（図６参照）。   Next, after laminating the positive electrode, the negative electrode, and the separator obtained above to obtain a laminate, this laminate was wound so that the back surface of the copper foil was wound inside and the surface was wound outside ( (Refer FIG.11 (c)). Thereby, one uncoated region formed on the surface of the copper foil was disposed on the inner side of the winding, and a wound body in which the other uncoated region was disposed on the outermost side of the winding was obtained (FIG. 6). reference).

続いて、上記で得られた捲回体の最も捲回外側に配置された未塗工領域に、厚みが０．１ｍｍ、幅が２５ｍｍ、長さが２５ｍｍである金属リチウムを接合した。次いで、セパレータ同士をテープで固定し、アルミ端子及び銅端子に封口のためのゴムをはめ込み蓄電素子を得た。   Subsequently, metallic lithium having a thickness of 0.1 mm, a width of 25 mm, and a length of 25 mm was joined to the uncoated region disposed on the outermost winding side of the wound body obtained above. Next, the separators were fixed with a tape, and rubber for sealing was fitted into the aluminum terminal and the copper terminal to obtain a power storage element.

次に、電解液が収容されている開口径が１２．５ｍｍのアルミニウム製のケースに上記蓄電素子を挿入して、封口することにより本実施例の電気化学デバイスを作製した。電解液はＬｉＰＦ６を溶質とするプロピレンカーボネート溶液（１ｍｏｌ／Ｌ）を採用した。 Next, the electrochemical device of this example was manufactured by inserting and sealing the power storage element into an aluminum case having an opening diameter of 12.5 mm in which the electrolytic solution was accommodated. As the electrolytic solution, a propylene carbonate solution (1 mol / L) having LiPF 6 as a solute was employed.

（比較例）
続いて、比較例１〜３に係る電気化学デバイスを作製した。比較例１に係る電気化学デバイスはリチウム金属が負極活物質層とセパレータとの間に挿入されていることを除いて、実施例に係る電気化学デバイスと同様に作製した。 (Comparative example)
Subsequently, electrochemical devices according to Comparative Examples 1 to 3 were produced. The electrochemical device according to Comparative Example 1 was produced in the same manner as the electrochemical device according to the Example, except that lithium metal was inserted between the negative electrode active material layer and the separator.

比較例２に係る電気化学デバイスは、負極の最も捲回外側を正極の端部よりも突出させ、正極の端部より突出した箇所の負極活物質層にリチウム金属が貼り付けられる以外は、実施例に係る電気化学デバイスと同様に作製した。ここで、リチウム金属の量は、比較例２に係る電気化学デバイスの容量が実施例１の電気化学デバイスの容量と同等になる量とした。   The electrochemical device according to Comparative Example 2 was carried out except that the outermost wound side of the negative electrode was protruded from the end of the positive electrode, and lithium metal was attached to the negative electrode active material layer at the position protruding from the end of the positive electrode. It produced similarly to the electrochemical device which concerns on an example. Here, the amount of lithium metal was such that the capacity of the electrochemical device according to Comparative Example 2 was equivalent to the capacity of the electrochemical device of Example 1.

比較例３に係る電気化学デバイスは、充放電に関与しない負極活物質層が除去される以外は、比較例２に係る電気化学デバイスと同様に作成した。   The electrochemical device according to Comparative Example 3 was prepared in the same manner as the electrochemical device according to Comparative Example 2, except that the negative electrode active material layer not involved in charge / discharge was removed.

[特性評価]
次に、実施例及び比較例に係る電気化学デバイスを２０個ずつ準備し、６０℃環境で１週間保管した各デバイスの特性を調べた。具体的には各デバイスの容量と、電圧低下の有無と、金属リチウムの残存を調べた。図１４はその結果を示す表である。なお、図１４に記載されている「取得容量」は、各デバイスのそれぞれから得られた取得容量の平均値である。 [Characteristic evaluation]
Next, 20 electrochemical devices according to Examples and Comparative Examples were prepared, and the characteristics of each device stored for 1 week in a 60 ° C. environment were examined. Specifically, the capacity of each device, the presence or absence of a voltage drop, and the remaining metal lithium were examined. FIG. 14 is a table showing the results. Note that “acquired capacity” described in FIG. 14 is an average value of acquired capacities obtained from each device.

容量測定の測定条件は、充電電圧＝３．８Ｖ、充電電流＝０．５Ａ、ＣＶ(constant voltage)時間＝１０分（電圧が３．８Ｖになるまでは０．５Ａを流し、３．８Ｖに達したら３．８Ｖを１０分間保持する）、放電電流を０．０５Ａとして２．２Ｖカットオフの条件で各デバイスを充放電させることにより測定した。また、電圧低下の有無は、上記と同じ条件で１０００回充放電サイクル試験を行うことによって、２０個のうち電圧が低下しているものがあるか調べた。   The measurement conditions for the capacity measurement are as follows: charging voltage = 3.8V, charging current = 0.5A, CV (constant voltage) time = 10 minutes (0.5A is applied until the voltage reaches 3.8V, and the voltage is 3.8V) 3.8V was held for 10 minutes when it reached), and the discharge current was set to 0.05A, and each device was charged and discharged under the condition of 2.2V cutoff. Moreover, the presence or absence of a voltage drop examined whether there was what the voltage fell among 20 by performing a 1000 times charge / discharge cycle test on the same conditions as the above.

図１４に示すように、実施例に係る電気化学デバイスは、２０個のうち全てのデバイスにおいて金属リチウムの残存は確認されず、全量がプレドープされていた。また、電圧が低下しているデバイスもなく、高容量であることが確認された。   As shown in FIG. 14, in the electrochemical devices according to the example, the remaining of metallic lithium was not confirmed in all of the 20 devices, and the entire amount was pre-doped. Moreover, it was confirmed that there was no device in which the voltage was lowered and the capacity was high.

これに対し、比較例１に係る電気化学デバイスは、図１４に示すように、リチウム金属が残存しているデバイスが多く確認され、容量も実施例の電気化学デバイスと比較して低いことが確認された。   On the other hand, as shown in FIG. 14, in the electrochemical device according to Comparative Example 1, a large number of devices in which lithium metal remained were confirmed, and it was confirmed that the capacity was lower than that of the electrochemical device of the example. It was done.

また、比較例２に係る電気化学デバイスは、図１４に示すように、リチウム金属の残存と電圧の低下が確認されず、容量も実施例の電気化学デバイスと同等であるが、実施例の電気化学デバイスよりもリチウム金属の使用量が多かった。これにより、比較例２に係る電気化学デバイスは、実施例の電気化学デバイスと同等な容量を蓄電するために多くのリチウム金属が必要となるため、製造コストが高くなるおそれがある。   In addition, as shown in FIG. 14, the electrochemical device according to Comparative Example 2 was not confirmed to have a remaining lithium metal and a decrease in voltage, and the capacity was the same as that of the electrochemical device of the example. More lithium metal was used than chemical devices. As a result, the electrochemical device according to Comparative Example 2 requires a large amount of lithium metal to store a capacity equivalent to that of the electrochemical device of the example, which may increase the manufacturing cost.

さらに、比較例３に係る電気化学デバイスは、図１４に示すように、充放電サイクル試験後に電圧が低下しているデバイスが確認された。これは、リチウム金属を負極にプレドープする過程が発生した微小のリチウム粉が影響しているものと推察される。以上のことから、上記実施形態に係る電気化学デバイスは、金属リチウムのプレドープが良好に進行し、電圧低下等の特性劣化が生じにくい構造であるといえる。   Furthermore, as for the electrochemical device which concerns on the comparative example 3, as shown in FIG. 14, the device in which the voltage fell after the charging / discharging cycle test was confirmed. This is presumed to be due to the influence of the minute lithium powder in which the process of pre-doping lithium metal into the negative electrode occurred. From the above, it can be said that the electrochemical device according to the above embodiment has a structure in which pre-doping of metallic lithium proceeds well and characteristic deterioration such as voltage drop is unlikely to occur.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加えることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change is added.

１００・・・電気化学デバイス
１１０・・・蓄電素子
１２０・・・容器
１３０・・・負極
１３０ａ・・第１未塗工領域
１３０ｂ・・第２未塗工領域
１３１・・・負極端子
１３２・・・負極集電体
１３２ａ・・第１主面
１３２ｂ・・第２主面
１３２ｃ・・第１領域
１３２ｄ・・第２領域
１３３・・・負極活物質層
１４０・・・正極
１４１・・・正極端子
１４２・・・正極集電体
１４２ａ・・第３主面
１４２ｂ・・第４主面
１４３・・・正極活物質層
１５１・・・第１セパレータ
１５２・・・第２セパレータ
Ｍ・・・・・金属リチウム DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Electrochemical device 110 ... Electric power storage element 120 ... Container 130 ... Negative electrode 130a ... 1st uncoated area 130b ... Second uncoated area 131 ... Negative electrode terminal 132 ...・ Negative electrode current collector 132a ・ ・ First main surface 132b ・ ・ Second main surface 132c ・ ・ First region 132d ・ ・ Second region 133 ... Negative electrode active material layer 140 ... Positive electrode 141 ... Positive electrode terminal 142... Positive electrode current collector 142 a .. third main surface 142 b... Fourth main surface 143... Positive electrode active material layer 151... First separator 152. Metallic lithium

Claims (9)

金属箔であり、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する負極集電体と、前記第１の主面と前記第２の主面に形成された負極活物質層とを有する負極と、
金属箔であり、第３の主面と前記第３の主面とは反対側の第４の主面を有する正極集電体と、前記第３の主面と前記第４の主面に形成された正極活物質層とを有する正極と、
前記正極と前記負極を絶縁するセパレータと、
前記正極と前記負極と前記セパレータを浸漬する電解液と
を有し、
前記正極、前記負極及び前記セパレータは積層され、前記第１の主面及び前記第３の主面が捲回内側となり、前記第２の主面及び前記第４の主面が捲回外側となるように捲回され、前記セパレータが前記正極と前記負極を隔てている電気化学デバイスであって、
前記第１の主面は、前記セパレータを介して前記正極と対向し、
前記第２の主面は、前記セパレータを介して前記正極と対向する第１の領域と、最も捲回外側であって前記正極と対向しない第２の領域とを有し、
前記第２の領域は前記第１の主面に前記負極活物質層が形成され、かつ前記第２の主面に前記負極活物質層が形成されていない第１の未塗工領域を含み、前記第１の未塗工領域の前記第２の主面には前記負極集電体を介して前記第１の主面に形成された負極活物質層と対向するように金属リチウムが接合され、前記電解液に浸漬されることで、前記負極活物質層にリチウムイオンのプレドープがなされている
電気化学デバイス。 A negative electrode current collector that is a metal foil and has a second main surface opposite to the first main surface and the first main surface, and is formed on the first main surface and the second main surface A negative electrode having a negative electrode active material layer formed;
A positive electrode current collector, which is a metal foil and has a fourth main surface opposite to the third main surface and the third main surface, and formed on the third main surface and the fourth main surface A positive electrode having a positive electrode active material layer formed;
A separator for insulating the positive electrode and the negative electrode;
An electrolyte for immersing the positive electrode, the negative electrode, and the separator;
The positive electrode, the negative electrode, and the separator are laminated, and the first main surface and the third main surface are wound inside, and the second main surface and the fourth main surface are wound outside. And an electrochemical device in which the separator separates the positive electrode and the negative electrode,
The first main surface faces the positive electrode through the separator,
The second main surface has a first region that faces the positive electrode through the separator, and a second region that is the outermost winding and does not face the positive electrode,
The second region includes a first uncoated region in which the negative electrode active material layer is formed on the first main surface and the negative electrode active material layer is not formed on the second main surface; Lithium metal is bonded to the second main surface of the first uncoated region so as to face the negative electrode active material layer formed on the first main surface via the negative electrode current collector, An electrochemical device in which the negative electrode active material layer is pre-doped with lithium ions by being immersed in the electrolytic solution. 請求項１に記載の電気化学デバイスであって、
前記第１の未塗工領域は、前記第２の領域の全体に設けられている
電気化学デバイス。 The electrochemical device according to claim 1,
The first uncoated region is an electrochemical device provided in the entire second region. 請求項１に記載の電気化学デバイスであって、
前記負極は、前記第１の領域に形成された第１の負極活物質層と、前記第２の領域に形成され、前記第１の負極活物質層と離間し、前記負極集電体の端部に形成された第２の負極活物質層とを含み、
前記第１の未塗工領域は、前記第１の負極活物質層と前記第２の負極活物質層との間に設けられている
電気化学デバイス。 The electrochemical device according to claim 1,
The negative electrode is formed in the first region, a first negative electrode active material layer formed in the second region, and separated from the first negative electrode active material layer, and is connected to an end of the negative electrode current collector. A second negative electrode active material layer formed on the portion,
The first uncoated region is an electrochemical device provided between the first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer. 請求項１から３のいずれか一つに記載の電気化学デバイスであって、
前記第２の主面は、最も捲回内側の前記負極集電体の端部に前記負極活物質層が設けられていない第２の未塗工領域を含む
電気化学デバイス。 The electrochemical device according to any one of claims 1 to 3,
The second main surface is an electrochemical device including a second uncoated region in which the negative electrode active material layer is not provided at an end of the negative electrode current collector on the innermost winding side. 請求項１から４のいずれか一つに記載の電気化学デバイスであって、
前記負極集電体は、銅からなる
電気化学デバイス。 The electrochemical device according to any one of claims 1 to 4,
The negative electrode current collector is an electrochemical device made of copper. 請求項１から５のいずれか一つに記載の電気化学デバイスであって、
前記負極集電体は、複数の貫通孔を有する
電気化学デバイス。 The electrochemical device according to any one of claims 1 to 5,
The negative electrode current collector is an electrochemical device having a plurality of through holes. 金属箔であり第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する負極集電体の前記第１の主面と前記第２の主面に負極活物質層を形成し、前記第１の主面に前記負極活物質層が設けられ、前記第２の主面に前記負極活物質層が設けられていない未塗工領域を形成して負極を作製する工程と、
前記未塗工領域の前記第２の主面に金属リチウムを接合する工程と、
金属箔であり、第３の主面と前記第３の主面とは反対側の第４の主面を有する正極集電体と、前記第３の主面と前記第４の主面に形成された正極活物質層とを有する正極を準備し、前記正極、セパレータ及び前記負極を積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を前記第１の主面及び前記第３の主面が捲回内側となり、前記第２の主面及び前記第４の主面が捲回外側となるように捲回して、前記セパレータが前記正極と前記負極を隔てている蓄電素子を形成する工程であって、前記第１の主面は前記セパレータを介して前記正極と対向し、前記第２の主面は前記セパレータを介して前記正極と対向する第１の領域と、最も捲回外側であって前記正極と対向しない第２の領域とを有し、前記第２の領域に前記未塗工領域が設けられている蓄電素子を形成する工程と、
前記蓄電素子を電解液に浸漬させ、前記金属リチウムから前記負極活物質層にリチウムイオンをドープさせる工程と
を具備する電気化学デバイスの製造方法。 A negative electrode active material on the first main surface and the second main surface of a negative electrode current collector that is a metal foil and has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface Forming a layer, forming the negative electrode active material layer on the first main surface, and forming an uncoated region in which the negative electrode active material layer is not provided on the second main surface to produce a negative electrode Process,
Bonding metal lithium to the second main surface of the uncoated region;
A positive electrode current collector, which is a metal foil and has a fourth main surface opposite to the third main surface and the third main surface, and formed on the third main surface and the fourth main surface Preparing a positive electrode having a positive electrode active material layer formed, and laminating the positive electrode, the separator and the negative electrode to form a laminate;
The separator is wound so that the first main surface and the third main surface are wound inside, and the second main surface and the fourth main surface are wound outside, the separator Is a step of forming a storage element separating the positive electrode and the negative electrode, wherein the first main surface is opposed to the positive electrode through the separator, and the second main surface is interposed through the separator. A power storage element having a first region facing the positive electrode and a second region which is the outermost winding and does not face the positive electrode, and the uncoated region is provided in the second region Forming a step;
A step of immersing the electricity storage element in an electrolytic solution and doping lithium ions into the negative electrode active material layer from the metal lithium. 請求項７に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記負極を作製する工程では、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する金属箔である負極集電体を準備し、
前記第１の主面の全体に第１の負極活物質層を形成し、前記第２の主面に所定の間隔を空けて複数の第２の負極活物質層を形成し、
第２の負極活物質層の間で前記負極集電体と前記第１の負極活物質層を共に裁断する
電気化学デバイスの製造方法。 A method for producing an electrochemical device according to claim 7,
In the step of producing the negative electrode, a negative electrode current collector that is a metal foil having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface is prepared,
Forming a first negative electrode active material layer on the entire first main surface, forming a plurality of second negative electrode active material layers on the second main surface at a predetermined interval;
A method for producing an electrochemical device, wherein the negative electrode current collector and the first negative electrode active material layer are cut together between second negative electrode active material layers. 請求項７に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記負極を作製する工程では、第１の主面と前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する金属箔である負極集電体を準備し、
前記第１の主面の全体に第１の負極活物質層を形成し、前記第２の主面に所定の間隔を空けて複数の第２の負極活物質層を形成し、
第２の負極活物質層、前記負極集電体及び前記第１の負極活物質層を共に裁断する
電気化学デバイスの製造方法。 A method for producing an electrochemical device according to claim 7,
In the step of producing the negative electrode, a negative electrode current collector that is a metal foil having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface is prepared,
Forming a first negative electrode active material layer on the entire first main surface, forming a plurality of second negative electrode active material layers on the second main surface at a predetermined interval;
A method for producing an electrochemical device, wherein the second negative electrode active material layer, the negative electrode current collector, and the first negative electrode active material layer are cut together.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180286600A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electrochemical device
US10892108B2 (en) 2017-03-28 2021-01-12 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electrochemical device
CN116565128A (en) * 2023-07-07 2023-08-08 宁德新能源科技有限公司 Electrochemical device and electric equipment

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10233234A (en) * 1997-02-19 1998-09-02 Fuji Elelctrochem Co Ltd Nonaqueous lithium secondary battery
JPH11283676A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Fuji Film Celltec Kk Nonaqueous electrolyte lithium secondary battery and its manufacture
JP2007067105A (en) * 2005-08-30 2007-03-15 Fuji Heavy Ind Ltd Wound type lithium ion capacitor
JP2010157541A (en) * 2008-12-26 2010-07-15 Jm Energy Corp Wound-type accumulator
WO2012053256A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-26 Ｊｍエナジー株式会社 Lithium ion capacitor
US20150325885A1 (en) * 2012-12-13 2015-11-12 Jm Energy Corporation Method for producing electrical storage device, and electrical storage device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10233234A (en) * 1997-02-19 1998-09-02 Fuji Elelctrochem Co Ltd Nonaqueous lithium secondary battery
JPH11283676A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Fuji Film Celltec Kk Nonaqueous electrolyte lithium secondary battery and its manufacture
JP2007067105A (en) * 2005-08-30 2007-03-15 Fuji Heavy Ind Ltd Wound type lithium ion capacitor
JP2010157541A (en) * 2008-12-26 2010-07-15 Jm Energy Corp Wound-type accumulator
WO2012053256A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-26 Ｊｍエナジー株式会社 Lithium ion capacitor
US20150325885A1 (en) * 2012-12-13 2015-11-12 Jm Energy Corporation Method for producing electrical storage device, and electrical storage device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180286600A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electrochemical device
US10504663B2 (en) * 2017-03-28 2019-12-10 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electrochemical device
US10892108B2 (en) 2017-03-28 2021-01-12 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electrochemical device
CN116565128A (en) * 2023-07-07 2023-08-08 宁德新能源科技有限公司 Electrochemical device and electric equipment
CN116565128B (en) * 2023-07-07 2023-11-03 宁德新能源科技有限公司 Electrochemical device and electric equipment

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