JP2020057519A - Manufacturing method of electrode, and manufacturing method of power storage device - Google Patents

Manufacturing method of electrode, and manufacturing method of power storage device Download PDF

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Abstract

To provide a manufacturing method of an electrode and a manufacturing method of a power storage device, capable of suppressing the generation of gas from an electrode, and capable of improving cycle characteristics of a power storage device.SOLUTION: There is provided a manufacturing method of an electrode, in which an electrode including (a) a component is manufactured by using an electrode material including (a) the active material doped with alkali metal, (b) a solvent, and (c) at least one selected from a polyamide fiber and a polyimide fiber is used. There is also provided a manufacturing method of a power storage device that includes a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte, in which the negative electrode is manufactured using the manufacturing method of an electrode of the present disclosure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は電極の製造方法及び蓄電デバイスの製造方法に関する。   The present disclosure relates to a method for manufacturing an electrode and a method for manufacturing a power storage device.

近年、電子機器の小型化・軽量化は目覚ましく、それに伴い、当該電子機器の駆動用電源として用いられる電池に対しても小型化・軽量化の要求が一層高まっている。
このような小型化・軽量化の要求を満足するために、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が開発されている。また、高エネルギー密度特性及び高出力特性を必要とする用途に対応する蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタが知られている。更に、リチウムより低コストで資源的に豊富なナトリウムを用いたナトリウムイオン型の電池やキャパシタも知られている。
In recent years, miniaturization and weight reduction of electronic devices have been remarkable, and accordingly, demands for miniaturization and weight reduction of batteries used as power sources for driving the electronic devices have been increasing.
Non-aqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries have been developed to satisfy such demands for miniaturization and weight reduction. In addition, a lithium ion capacitor is known as a power storage device for applications requiring high energy density characteristics and high output characteristics. Further, a sodium ion type battery or capacitor using sodium which is lower in cost than lithium and is resource-rich is also known.

このような電池やキャパシタにおいては、様々な目的のために、予めアルカリ金属を電極活物質にドープするプロセス(一般にプレドープと呼ばれている)が採用されている。例えば、リチウムイオンキャパシタでは、負極電位を下げエネルギー密度を高めることを目的としてリチウムのプレドープが行われる。この場合は、貫通孔を有する集電体を利用してセル内で負極活物質にプレドープを行う方法が主流となっている(例えば、特許文献1参照)。   In such batteries and capacitors, for various purposes, a process of doping an electrode active material with an alkali metal in advance (generally called pre-doping) is employed. For example, in a lithium ion capacitor, lithium is pre-doped for the purpose of lowering the negative electrode potential and increasing the energy density. In this case, a method in which a negative electrode active material is pre-doped in a cell using a current collector having a through-hole is mainly used (for example, see Patent Document 1).

また、リチウムイオン二次電池では、負極の不可逆容量を低減させることを目的としてプレドープが行われる。この場合は、前記方法の他、電池を組み立てる前に負極活物質にプレドープを行う方法が採用されている(例えば、特許文献2、3参照)。さらに、ナトリウムイオン型の蓄電デバイスを作製するにあたっても、蓄電デバイスを組み立てる前に負極にナトリウムをプレドープする方法が採用されている(特許文献4参照)。   In a lithium ion secondary battery, pre-doping is performed for the purpose of reducing the irreversible capacity of the negative electrode. In this case, in addition to the above method, a method of pre-doping the negative electrode active material before assembling the battery is adopted (for example, see Patent Documents 2 and 3). Further, in manufacturing a sodium ion type power storage device, a method of pre-doping sodium into a negative electrode before assembling the power storage device is employed (see Patent Document 4).

特開2007−67105号公報JP 2007-67105A 特開平7−235330号公報JP-A-7-235330 特開平9−293499号公報JP-A-9-293499 特開2012−69894号公報JP 2012-69894 A

電池やキャパシタ等の蓄電デバイスが備える電極からガスが発生することがある。また、蓄電デバイスのサイクル特性を一層向上させることが求められている。本開示の一局面は、電極からのガスの発生を抑制することができ、蓄電デバイスのサイクル特性を向上させることができる電極の製造方法及び蓄電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   Gas may be generated from an electrode included in a power storage device such as a battery or a capacitor. Further, there is a demand for further improving the cycle characteristics of the electric storage device. An object of one aspect of the present disclosure is to provide a method for manufacturing an electrode and a method for manufacturing a power storage device, which can suppress generation of gas from the electrode and can improve cycle characteristics of the power storage device.

本開示の一局面は、(a)アルカリ金属がドープされた活物質、(b)溶媒、並びに(c)ポリアミド系繊維及びポリイミド系繊維から選ばれる少なくとも一種を含む電極材料を用いて前記(a)成分を含む電極を製造する電極の製造方法である。   One aspect of the present disclosure provides an electrode material comprising (a) an active material doped with an alkali metal, (b) a solvent, and (c) an electrode material containing at least one selected from polyamide-based fibers and polyimide-based fibers. A) An electrode manufacturing method for manufacturing an electrode containing a component.

本開示の一局面である電極の製造方法によれば、電極の抵抗を下げることができると同時に、電極からのガスの発生を抑制することができ、蓄電デバイスのサイクル特性を向上させることができる。   According to the method for manufacturing an electrode according to one aspect of the present disclosure, it is possible to reduce the resistance of the electrode, suppress generation of gas from the electrode, and improve the cycle characteristics of the power storage device. .

製造装置1の構成を表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a manufacturing apparatus 1. 連続固液分離装置101の構成を表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a continuous solid-liquid separation device 101.

本開示の例示的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
1.電極の製造方法
(1−1)ドープ工程
本開示の電極の製造方法は、例えば、アルカリ金属を活物質にドープするドープ工程を備える。なお、本開示において、アルカリ金属のドープとは、アルカリ金属を、金属、イオン、化合物等の各種の状態で吸蔵、インターカレーション、挿入、担持、または合金化された状態とすることを総称するものである。ドープ工程により、(a)成分を製造することができる。
Exemplary embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
1. Method for Producing Electrode (1-1) Doping Step The method for producing an electrode according to the present disclosure includes, for example, a doping step for doping an active material with an alkali metal. Note that, in the present disclosure, the doping of an alkali metal generally refers to a state in which the alkali metal is occluded, intercalated, inserted, supported, or alloyed in various states such as a metal, an ion, and a compound. Things. By the doping step, the component (a) can be manufactured.

ドープ工程として、例えば、アルカリ金属供給源及び溶媒の存在下、少なくとも活物質を含む不定形の集合体を混練、攪拌、又は混合して、(a)成分を製造する方法がある。なお、以下では、ドープ工程で用いる溶媒をドープ工程溶媒とする。   As the doping step, for example, there is a method of kneading, stirring, or mixing an amorphous aggregate containing at least an active material in the presence of an alkali metal source and a solvent to produce the component (a). In the following, the solvent used in the doping step is referred to as a solvent in the doping step.

アルカリ金属供給源及び溶媒の存在下とは、(1)アルカリ金属供給源に由来するアルカリ金属と、活物質とが電気的に接続している状態にあり、(2)ドープ工程溶媒と活物質とが接している状態にあり、(3)アルカリ金属供給源とドープ工程溶媒とが接している状態にあることを意味する。前記(1)の例として、アルカリ金属供給源と活物質とが直接的に接している場合、アルカリ金属供給源と活物質との間に、導電体が存在する場合等が挙げられる。   The presence of the alkali metal source and the solvent means that (1) the alkali metal derived from the alkali metal source is electrically connected to the active material, and (2) the doping step solvent and the active material (3) means that the alkali metal source and the solvent for the doping step are in contact with each other. Examples of the above (1) include a case where the alkali metal source is in direct contact with the active material, a case where a conductor is present between the alkali metal source and the active material, and the like.

前記アルカリ金属供給源におけるアルカリ金属として、例えば、リチウム、ナトリウム等が挙げられる。アルカリ金属供給源の形態は特に限定されず、例えば、アルカリ金属板、アルカリ金属の合金板等をアルカリ金属供給源とすることができる。アルカリ金属供給源は、導電性基材上に配置されていてもよい。導電性基材は多孔質であってもよい。導電性基材の材質として、例えば、銅、ステンレス、ニッケル等が挙げられる。   Examples of the alkali metal in the alkali metal source include lithium and sodium. The form of the alkali metal source is not particularly limited. For example, an alkali metal plate, an alkali metal alloy plate, or the like can be used as the alkali metal source. The alkali metal source may be located on a conductive substrate. The conductive substrate may be porous. Examples of the material of the conductive substrate include copper, stainless steel, and nickel.

また、アルカリ金属供給源の形態は、粒子状、箔状、ワイヤ状、アルカリ金属片、アルカリ金属の合金片等の形態(以下では、粒子等形態とする)であってもよい。粒子状の形態を有するアルカリ金属供給源として、例えば、アルカリ金属粒子、アルカリ金属の合金粒子等が挙げられる。   Further, the form of the alkali metal supply source may be a form such as a particle, a foil, a wire, an alkali metal piece, an alkali metal alloy piece (hereinafter, referred to as a particle or the like). Examples of the alkali metal source having a particulate form include alkali metal particles, alkali metal alloy particles, and the like.

粒子等形態のアルカリ金属供給源は、例えば、活物質を含む集合体と混在することができる。この場合、ドープ速度を高めるには、粒子等形態を有するアルカリ金属供給源を小片化又は微粒化することが好ましい。箔状のアルカリ金属供給源を使用する場合、その厚みは、10〜500μmの範囲内が好ましい。粒子状のアルカリ金属供給源を使用する場合、その平均粒子径は、10〜500μmの範囲内が好ましい。   The alkali metal source in the form of particles or the like can be mixed with an aggregate containing an active material, for example. In this case, in order to increase the doping rate, it is preferable that the alkali metal source having the form of particles or the like be reduced into small pieces or fine particles. When a foil-like alkali metal source is used, its thickness is preferably in the range of 10 to 500 μm. When a particulate alkali metal source is used, the average particle size is preferably in the range of 10 to 500 μm.

ドープ工程溶媒として、例えば、アルカリ金属イオン伝導性を有する溶媒が挙げられる。ドープ工程溶媒として、有機溶媒が好ましく、特に、非プロトン性の有機溶媒が好ましい。非プロトン性の有機溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン等が挙げられる。前記有機溶媒は、単一の成分から成るものであってもよいし、2種以上の成分の混合溶媒であってもよい。   Examples of the solvent for the doping step include a solvent having alkali metal ion conductivity. As the solvent for the doping step, an organic solvent is preferable, and an aprotic organic solvent is particularly preferable. Examples of the aprotic organic solvent include, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolan, methylene chloride, sulfolane, and the like. . The organic solvent may be composed of a single component, or may be a mixed solvent of two or more components.

ドープ工程溶媒にアルカリ金属塩が溶解していることが好ましい。ドープ工程溶媒と、それに溶解したアルカリ金属塩とを含む液は、電解液である。アルカリ金属塩として、例えば、リチウム塩又はナトリウム塩等が挙げられる。   It is preferable that the alkali metal salt is dissolved in the solvent for the doping step. The solution containing the solvent for the doping step and the alkali metal salt dissolved therein is an electrolytic solution. Examples of the alkali metal salt include a lithium salt and a sodium salt.

アルカリ金属塩を構成するアニオン部として、例えば、PF 、PF(C 、PF(CF 、等のフルオロ基を有するリンアニオン;BF 、BF(CF) 、BF(CF、B(CN) 等のフルオロ基又はシアノ基を有するホウ素アニオン;N(FSO 、N(CFSO 、N(CSO 等のフルオロ基を有するスルホニルイミドアニオン;CFSO 等のフルオロ基を有する有機スルホン酸アニオンが挙げられる。ドープ工程溶媒には、単一のアルカリ金属塩が溶解していてもよいし、2種以上のアルカリ金属塩が溶解していてもよい。 Examples of the anion part constituting the alkali metal salt include phosphorus anions having a fluoro group such as PF 6 , PF 3 (C 2 F 5 ) 3 , PF 3 (CF 3 ) 3 ; BF 4 , BF 2 (CF) 2 , BF 3 (CF 3 ) , B (CN) 4 −, etc., a boron anion having a fluoro group or a cyano group; N (FSO 2 ) 2 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2) 2 - sulfonyl imide anion having a fluoro group such as; CF 3 SO 3 - is an organic sulfonate anion having a fluoro group and the like. In the solvent for the doping step, a single alkali metal salt may be dissolved, or two or more alkali metal salts may be dissolved.

電解液におけるアルカリ金属イオンの濃度は、好ましくは0.1モル/L以上であり、より好ましくは0.5〜1.5モル/Lの範囲内である。電解液におけるアルカリ金属イオンの濃度がこの範囲内である場合、活物質に対するアルカリ金属のドープが効率よく進行する。   The concentration of alkali metal ions in the electrolyte is preferably 0.1 mol / L or more, and more preferably in the range of 0.5 to 1.5 mol / L. When the concentration of the alkali metal ion in the electrolytic solution is within this range, the doping of the active material with the alkali metal proceeds efficiently.

ドープ工程溶媒には、さらに、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、1−フルオロエチレンカーボネート、1−(トリフルオロメチル)エチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸、プロパンスルトン、ジエチルスルホン等の添加剤が溶解していてもよい。   Additives such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 1-fluoroethylene carbonate, 1- (trifluoromethyl) ethylene carbonate, succinic anhydride, maleic anhydride, propane sultone, and diethyl sulfone are further dissolved in the solvent for the doping step. It may be.

活物質は、アルカリ金属イオンの挿入/脱離を利用する蓄電デバイスに適用可能な電極活物質であれば特に限定されない。活物質は、負極活物質であってもよいし、正極活物質であってもよい。
負極活物質は特に限定されない。負極活物質として、例えば、複合炭素材料等の炭素材料が挙げられる。複合炭素材料として、例えば、黒鉛、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、黒鉛粒子等をピッチや樹脂の炭化物で被覆した複合炭素材料が挙げられる。負極活物質として、例えば、リチウムと合金化が可能なSi、Sn等の金属若しくは半金属又はこれらの酸化物を含む材料等が挙げられる。
The active material is not particularly limited as long as it is an electrode active material applicable to a power storage device utilizing insertion / desorption of alkali metal ions. The active material may be a negative electrode active material or a positive electrode active material.
The negative electrode active material is not particularly limited. Examples of the negative electrode active material include a carbon material such as a composite carbon material. Examples of the composite carbon material include a composite carbon material in which graphite, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphite particles and the like are coated with a pitch or a carbide of a resin. As the negative electrode active material, for example, a metal or semimetal such as Si or Sn, which can be alloyed with lithium, or a material containing an oxide thereof, or the like is given.

炭素材料の具体例として、特開2013−258392号公報に記載の炭素材料が挙げられる。リチウムと合金化が可能な金属若しくは半金属又はこれらの酸化物を含む材料の具体例として、特開2005−123175号公報、特開2006−107795号公報に記載の材料が挙げられる。   Specific examples of the carbon material include a carbon material described in JP-A-2013-258392. Specific examples of the material containing a metal or metalloid that can be alloyed with lithium or an oxide thereof include materials described in JP-A-2005-123175 and JP-A-2006-107755.

正極活物質として、例えば、マンガン酸化物、バナジウム酸化物等の遷移金属酸化物;硫黄単体、金属硫化物等の硫黄系活物質等が挙げられる。
正極活物質、及び負極活物質のいずれにおいても、単一の物質から成るものであってもよいし、2種以上の物質を混合して成るものであってもよい。
Examples of the positive electrode active material include transition metal oxides such as manganese oxide and vanadium oxide; sulfur-based active materials such as elemental sulfur and metal sulfide.
Each of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be composed of a single substance, or may be composed of a mixture of two or more substances.

ドープ工程において、例えば、少なくとも活物質を含む不定形の集合体を混練、攪拌、又は混合することができる。この場合、ドープを一層均一に行うことができる。ドープ工程において、例えば、少なくとも活物質を含む混合液(以下ではドープ工程用混合液とする)を攪拌することができる。ドープ工程用混合液を攪拌する場合、ドープを一層均一に行うことができる。混練、攪拌、又は混合の方法として、公知の構成を適宜選択して用いることができる。例えば、混練混合機、攪拌羽根等を用いて攪拌を行うことができる。   In the doping step, for example, an amorphous aggregate containing at least an active material can be kneaded, stirred, or mixed. In this case, doping can be performed more uniformly. In the doping step, for example, a mixed solution containing at least an active material (hereinafter, referred to as a mixed solution for a doping step) can be stirred. When the mixture for the doping step is stirred, the doping can be performed more uniformly. As a method of kneading, stirring, or mixing, a known configuration can be appropriately selected and used. For example, stirring can be performed using a kneading mixer, a stirring blade, or the like.

(1−2)減圧工程
例えば、ドープ工程の前に、減圧工程を行ってもよい。また、ドープ工程と同時に減圧工程を行ってもよい。減圧工程とは、少なくとも活物質を含む混合液(以下では減圧工程用混合液とする)を、減圧された状態に置く工程である。
(1-2) Decompression Step For example, a decompression step may be performed before the doping step. Further, the decompression step may be performed simultaneously with the doping step. The depressurization step is a step of placing a liquid mixture containing at least an active material (hereinafter, referred to as a liquid mixture for a decompression step) in a decompressed state.

減圧工程は、例えば、減圧工程用混合液を収容した容器の内部を減圧することにより行うことができる。減圧工程用混合液を容器に収容してから容器内を減圧してもよいし、予め内部が減圧された容器に減圧工程用混合液を収容してもよい。なお、減圧工程においては、減圧工程用混合液を減圧された状態に置けば良く、必ずしも減圧操作を継続する必要はない。   The depressurizing step can be performed, for example, by depressurizing the inside of the container containing the mixed solution for the depressurizing step. The pressure in the container may be reduced after the mixed solution for the depressurization step is accommodated in the container, or the mixed solution for the depressurization process may be accommodated in a container in which the pressure has been reduced in advance. In the depressurization step, the decompression step mixture may be kept in a depressurized state, and the depressurization operation does not always need to be continued.

減圧された状態における圧力は、例えば、0.01kPa〜0.05MPaの範囲内である。減圧された状態における圧力がこの範囲内である場合、ドープされた活物質の抵抗を低減できる。ドープされた活物質の抵抗を低減できる理由は、SEI被膜の厚膜化を一層抑制することができるためであると推測される。   The pressure in the reduced pressure state is, for example, in the range of 0.01 kPa to 0.05 MPa. When the pressure in the reduced pressure state is within this range, the resistance of the doped active material can be reduced. It is assumed that the reason why the resistance of the doped active material can be reduced is that the thickness of the SEI film can be further suppressed.

減圧工程において、好ましい圧力の範囲の下限は、0.02kPaであることがより好ましく、0.05kPaであることがさらに好ましく、0.1kPaであることが特に好ましい。好ましい圧力の範囲の上限は、0.02MPaであることが好ましく、0.01MPaであることがさらに好ましく、5kPaであることが特に好ましい。   In the decompression step, the lower limit of the preferable pressure range is more preferably 0.02 kPa, further preferably 0.05 kPa, and particularly preferably 0.1 kPa. The upper limit of the preferable pressure range is preferably 0.02 MPa, more preferably 0.01 MPa, and particularly preferably 5 kPa.

例えば、減圧工程の前に、減圧工程用混合液を調製しておき、その後、減圧工程用混合液を減圧された状態に置くことができる。この場合、生産性の点で優れる。また、例えば、溶媒を減圧された状態に置いておき、その後、溶媒に活物質を加えて減圧工程用混合液を調製してもよい。また、例えば、活物質を減圧された状態に置いておき、その後、活物質に溶媒を加えて減圧工程用混合液を調製してもよい。   For example, before the decompression step, a decompression step mixture can be prepared, and then the decompression step mixture can be placed in a decompressed state. In this case, the productivity is excellent. Alternatively, for example, the solvent may be placed in a reduced pressure state, and then the active material may be added to the solvent to prepare a mixed solution for a reduced pressure step. Alternatively, for example, the active material may be placed in a reduced pressure state, and then a solvent may be added to the active material to prepare a mixed solution for a reduced pressure step.

減圧工程は、アルカリ金属供給源が存在しない状態で行ってもよいし、アルカリ金属供給源の存在下で行ってもよい。アルカリ金属供給源の存在下とは、(1)アルカリ金属供給源に由来するアルカリ金属と、活物質とが電気的に接続している状態にあり、(2)アルカリ金属供給源と減圧工程用混合液とが接している状態にあることを意味する。   The decompression step may be performed in the absence of an alkali metal source, or may be performed in the presence of an alkali metal source. The presence of the alkali metal source means that (1) the alkali metal derived from the alkali metal source is electrically connected to the active material, and (2) the alkali metal source and the decompression step This means that the mixture is in contact with the liquid mixture.

前記(1)の例としては、アルカリ金属供給源と活物質とが直接的に接している場合、アルカリ金属供給源と活物質との間に、導電体が存在する場合等が挙げられる。
減圧工程用混合液に含まれる溶媒(以下では減圧工程溶媒とする)として、例えば、アルカリ金属イオン伝導性を有する溶媒が挙げられる。減圧工程溶媒は、ドープ工程溶媒と同じ溶媒であってもよいし、異なる溶媒であってもよい。
Examples of the above (1) include a case where the alkali metal source is in direct contact with the active material, a case where a conductor is present between the alkali metal source and the active material, and the like.
Examples of the solvent contained in the mixed solution for the pressure reduction step (hereinafter, referred to as a pressure reduction step solvent) include a solvent having alkali metal ion conductivity. The decompression step solvent may be the same solvent as the dope step solvent, or may be a different solvent.

減圧工程溶媒にはアルカリ金属塩が溶解していることが好ましい。アルカリ金属塩として、ドープ工程溶媒に溶解させることができる上記のアルカリ金属塩が挙げられる。減圧工程溶媒には、さらに、添加剤が溶解していてもよい。添加剤として、ドープ工程溶媒に溶解させることができる上記の添加剤が挙げられる。   It is preferable that the alkali metal salt is dissolved in the solvent for the pressure reduction step. Examples of the alkali metal salt include the above-mentioned alkali metal salts that can be dissolved in the solvent for the doping step. An additive may be further dissolved in the solvent for the pressure reduction step. Additives include those described above that can be dissolved in the solvent for the doping step.

減圧工程用混合液における活物質の含有割合は、減圧工程用混合液の全量に対して好ましくは30質量%以上90質量%以下である。減圧工程用混合液における活物質の含有割合がこの範囲内である場合、アルカリ金属のドープ速度を一層向上させることができる。   The content ratio of the active material in the mixed solution for the depressurizing step is preferably 30% by mass or more and 90% by mass or less based on the total amount of the mixed solution for the depressurizing step. When the content of the active material in the mixed solution for the pressure reduction step is within this range, the doping rate of the alkali metal can be further improved.

減圧工程を行うことにより、活物質におけるSEI被膜が過度に厚くなってしまうことを抑制できる。その理由は、減圧工程を行うことにより、活物質に残留していたO、Nが除去されるためであると推測できる。また、減圧工程を行うことにより、活物質の細孔内への溶媒又は電解液の浸透が促進される。その結果、ドープ工程においてアルカリ金属のドープが一層進行する。 By performing the depressurizing step, it is possible to suppress the SEI coating on the active material from becoming excessively thick. It can be inferred that the reason is that the pressure reduction step removes O 2 and N 2 remaining in the active material. Further, by performing the depressurizing step, penetration of the solvent or the electrolytic solution into the pores of the active material is promoted. As a result, doping of the alkali metal further proceeds in the doping step.

(1−3)電極材料の製造
電極材料は、(a)〜(c)成分を含む。(a)成分は、例えば、ドープ工程により製造することができる。ドープ工程の前、またはドープ工程と同時に減圧工程を行ってもよい。(b)成分は、ドープ工程溶媒であってもよいし、他の溶媒であってもよい。
(1-3) Production of Electrode Material The electrode material contains components (a) to (c). The component (a) can be produced, for example, by a doping process. The decompression step may be performed before the doping step or simultaneously with the doping step. The component (b) may be a solvent for the doping step or another solvent.

(c)成分は、ポリアミド系繊維及びポリイミド系繊維から選ばれる少なくとも一種である。(c)成分は、ポリアミド系繊維及びポリイミド系繊維の両方を含んでいてもよいし、どちらか一方のみを含んでいてもよい。   The component (c) is at least one selected from polyamide fibers and polyimide fibers. The component (c) may contain both polyamide-based fibers and polyimide-based fibers, or may contain only one of them.

ポリアミド系繊維として、例えば、ナイロンー6.6(デュポン)、テクノーラ(帝人)等が挙げられる。ポリイミド系繊維として、例えば、東洋紡P84(東洋紡)、MIDETEX(I.S.T)等が挙げられる。
ポリアミド系繊維の平均繊維長は100μm以上5000μm以下の範囲が好ましい。ポリアミド系繊維の平均繊維長がこの範囲内である場合、特に膜厚の大きい電極の抵抗を下げることができると同時に、電極から発生するガスの量を一層抑制でき、蓄電デバイスのサイクル特性を一層向上させることができる。
Examples of polyamide fibers include nylon-6.6 (DuPont) and Technora (Teijin). Examples of the polyimide fiber include Toyobo P84 (Toyobo) and MIDETEX (IST).
The average fiber length of the polyamide fibers is preferably in the range of 100 μm or more and 5000 μm or less. When the average fiber length of the polyamide-based fiber is within this range, the resistance of the electrode having a particularly large film thickness can be reduced, and at the same time, the amount of gas generated from the electrode can be further suppressed, and the cycle characteristics of the electricity storage device can be further improved. Can be improved.

ポリアミド系繊維の平均繊維径は0.1μm以上100μm以下の範囲が好ましい。ポリアミド系繊維の平均繊維径がこの範囲内である場合、特に膜厚の大きい電極の抵抗を下げることができると同時に、電極から発生するガスの量を一層抑制でき、蓄電デバイスのサイクル特性を一層向上させることができる。   The average fiber diameter of the polyamide fibers is preferably in the range of 0.1 μm to 100 μm. When the average fiber diameter of the polyamide fibers is within this range, the resistance of the electrode having a particularly large film thickness can be reduced, and at the same time, the amount of gas generated from the electrode can be further suppressed, and the cycle characteristics of the electricity storage device can be further improved. Can be improved.

ポリイミド系繊維の平均繊維長は100μm以上5000μm以下の範囲が好ましい。ポリイミド系繊維の平均繊維長がこの範囲内である場合、特に膜厚の大きい電極の抵抗を下げることができると同時に、電極から発生するガスの量を一層抑制でき、蓄電デバイスのサイクル特性を一層向上させることができる。   The average fiber length of the polyimide fibers is preferably in the range of 100 μm or more and 5000 μm or less. When the average fiber length of the polyimide-based fiber is within this range, the resistance of a particularly thick electrode can be reduced, and the amount of gas generated from the electrode can be further suppressed, thereby further improving the cycle characteristics of the electricity storage device. Can be improved.

ポリイミド系繊維の平均繊維径は0.1μm以上100μm以下の範囲が好ましい。ポリイミド系繊維の平均繊維径がこの範囲内である場合、特に膜厚の大きい電極の抵抗を下げることができると同時に、電極から発生するガスの量を一層抑制でき、蓄電デバイスのサイクル特性を一層向上させることができる。   The average fiber diameter of the polyimide fibers is preferably in the range of 0.1 μm or more and 100 μm or less. When the average fiber diameter of the polyimide fiber is within this range, the resistance of the electrode having a particularly large thickness can be reduced, and at the same time, the amount of gas generated from the electrode can be further suppressed, and the cycle characteristics of the electricity storage device can be further improved. Can be improved.

電極材料における(c)成分の含有量は、100質量部の(a)成分に対し、0.2質量部以上20質量部以下であることが好ましい。(c)成分の含有量がこの範囲内である場合、特に膜厚の大きい電極の抵抗を下げることができると同時に、電極から発生するガスの量を一層抑制でき、蓄電デバイスのサイクル特性を一層向上させることができる。   The content of the component (c) in the electrode material is preferably 0.2 parts by mass or more and 20 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the component (a). When the content of the component (c) is within this range, the resistance of the electrode having a particularly large film thickness can be reduced, and at the same time, the amount of gas generated from the electrode can be further suppressed, and the cycle characteristics of the electricity storage device can be further improved. Can be improved.

(c)成分の含有量の好ましい範囲の下限は、100質量部の(a)成分に対し、0.5質量部であることが好ましく、2質量部であることが特に好ましい。(c)成分の含有量の好ましい範囲の上限は、100質量部の(a)成分に対し、15質量部であることが好ましく、10質量部であることが特に好ましい。   The lower limit of the preferable range of the content of the component (c) is preferably 0.5 part by mass, and particularly preferably 2 parts by mass, based on 100 parts by mass of the component (a). The upper limit of the preferred range of the content of the component (c) is preferably 15 parts by mass, particularly preferably 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the component (a).

電極材料における(b)成分の含有量は、100質量部の(a)成分に対し、50質量部以上100質量部以下であることが好ましい。(b)成分の含有量がこの範囲内である場合、(a)成分及び(c)成分を混合した後に、活物質へのアルカリ金属のドープをさらに促進することができる。   The content of the component (b) in the electrode material is preferably 50 parts by mass or more and 100 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the component (a). When the content of the component (b) is within this range, after mixing the components (a) and (c), the doping of the active material with the alkali metal can be further promoted.

電極材料を製造する方法として、(a)成分及び(c)成分を混合する工程を含む方法が挙げられる。例えば、(a)成分及び(c)成分を混合する工程の後に、(b)成分を含む他の成分を混合することができる。電極材料を製造する方法は、他の方法であってもよい。   As a method for producing the electrode material, a method including a step of mixing the component (a) and the component (c) is exemplified. For example, after the step of mixing the components (a) and (c), other components including the component (b) can be mixed. The method of manufacturing the electrode material may be another method.

電極材料は、(a)〜(c)成分に加えて、バインダー、導電剤、増粘剤等をさらに含んでいてもよい。バインダーとして、例えば、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、NBR等のゴム系バインダー;ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン、特開2009−246137号公報に開示されているようなフッ素変性(メタ)アクリル系バインダー等が挙げられる。   The electrode material may further include a binder, a conductive agent, a thickener, and the like in addition to the components (a) to (c). As the binder, for example, rubber-based binders such as styrene-butadiene rubber (SBR) and NBR; fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride; polypropylene, polyethylene, disclosed in JP 2009-246137 A Such as a fluorine-modified (meth) acrylic binder.

導電剤として、例えば、カーボンブラック、黒鉛、気相成長炭素繊維、金属粉末等が挙げられる。増粘剤として、例えば、カルボキシルメチルセルロース、そのNa塩又はアンモニウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。   Examples of the conductive agent include carbon black, graphite, vapor grown carbon fiber, and metal powder. Examples of the thickener include carboxymethylcellulose, its Na salt or ammonium salt, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, hydroxypropylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and the like.

電極材料は、特開2004−281162号公報等に開示されているように、バインダーとしてゲル化剤を含むとともに、電解質を含むことにより、ゲル電解質を含有していてもよい。
(1−4)電極材料を用いた電極の製造
本開示の電極の製造方法では、「電極材料の製造」の項に記載した方法により電極材料を製造し、その電極材料を用いて電極を製造することができる。
As disclosed in JP-A-2004-281162 and the like, the electrode material may contain a gel electrolyte as well as containing a gelling agent as a binder and an electrolyte.
(1-4) Manufacture of Electrode Using Electrode Material In the method of manufacturing an electrode according to the present disclosure, an electrode material is manufactured by the method described in the section of “Manufacture of Electrode Material”, and an electrode is manufactured using the electrode material. can do.

製造する電極は、正極であっても負極であってもよい。電極として、例えば、集電体と、その表面に設けられた電極材料層とを備えるものがある。電極材料層は、電極材料を用いて製造することができる。   The electrode to be manufactured may be a positive electrode or a negative electrode. As an electrode, for example, there is an electrode including a current collector and an electrode material layer provided on the surface of the current collector. The electrode material layer can be manufactured using an electrode material.

負極を製造する場合、集電体として、例えば、銅、ニッケル、ステンレス等の金属箔が好ましい。また、集電体は、金属箔上に炭素材料を主成分とする導電層が形成されたものであってもよい。集電体の厚みは、例えば、5〜50μmとすることができる。集電体として、例えば、多孔質集電体が挙げられる。多孔質集電体は、多孔質集電体を厚み方向に貫通する孔を複数備える。   When the negative electrode is manufactured, the current collector is preferably a metal foil such as copper, nickel, and stainless steel. Further, the current collector may be one in which a conductive layer mainly containing a carbon material is formed on a metal foil. The thickness of the current collector can be, for example, 5 to 50 μm. Examples of the current collector include a porous current collector. The porous current collector includes a plurality of holes penetrating the porous current collector in the thickness direction.

電極材料を用いて電極を製造する方法として、例えば、電極材料を集電体に塗布する方法が挙げられる。電極材料の塗布後、(b)成分を除くことにより、電極材料層を形成することができる。電極材料層は(a)成分及び(c)成分を含む。   As a method of manufacturing an electrode using an electrode material, for example, a method of applying the electrode material to a current collector is exemplified. After the application of the electrode material, the electrode material layer can be formed by removing the component (b). The electrode material layer contains the component (a) and the component (c).

電極材料を用いて電極を製造する方法として、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、多孔質集電体の一方の面に電極材料を塗布する。次に、多孔質集電体から見て、前記一方とは反対の側を、前記一方の側に比べて負圧にする。このとき、塗布された電極材料に含まれる(b)成分は、多孔質集電体を透過し、前記一方とは反対側に移動する。塗布された電極材料に含まれる少なくとも(a)成分及び(c)成分は、多孔質集電体における前記一方の側にとどまる。よって、(b)成分は、(a)成分及び(c)成分から分離される。(b)成分が分離された結果、多孔質集電体の前記一方の面に電極材料層が形成される。電極材料層は(a)成分及び(c)成分を含む。この電極の製造方法を以下では溶媒分離方法とする。   Examples of a method for manufacturing an electrode using an electrode material include the following methods. First, an electrode material is applied to one surface of a porous current collector. Next, as viewed from the porous current collector, the side opposite to the one side is set to a negative pressure as compared with the one side. At this time, the component (b) contained in the applied electrode material permeates the porous current collector and moves to the opposite side to the one. At least the component (a) and the component (c) contained in the applied electrode material remain on the one side of the porous current collector. Therefore, the component (b) is separated from the components (a) and (c). As a result of the component (b) being separated, an electrode material layer is formed on the one surface of the porous current collector. The electrode material layer contains the component (a) and the component (c). The method for producing this electrode is hereinafter referred to as a solvent separation method.

2.蓄電デバイスの製造方法
本開示の蓄電デバイス製造方法は、正極、負極、及び電解質を備える蓄電デバイスの製造方法であって、前記「電極の製造方法」の項において説明した電極の製造方法により前記負極を製造する。
2. A method for manufacturing a power storage device The method for manufacturing a power storage device according to the present disclosure is a method for manufacturing a power storage device including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. To manufacture.

蓄電デバイスとして、例えば、キャパシタ、電池等が挙げられる。キャパシタは、アルカリ金属イオンの挿入/脱離を利用するキャパシタであれば特に限定されない。キャパシタとして、例えば、リチウムイオンキャパシタ、ナトリウムイオンキャパシタ等が挙げられる。その中でもリチウムイオンキャパシタが好ましい。   Examples of the power storage device include a capacitor and a battery. The capacitor is not particularly limited as long as it utilizes the insertion / desorption of alkali metal ions. Examples of the capacitor include a lithium ion capacitor and a sodium ion capacitor. Among them, a lithium ion capacitor is preferable.

キャパシタを構成する正極の基本的な構成は、前記「電極の製造方法」の項において説明した電極の構成と同様である。キャパシタが備える正極の正極活物質として、活性炭を使用することが好ましい。   The basic configuration of the positive electrode constituting the capacitor is the same as the configuration of the electrode described in the section of “Method for Manufacturing Electrode”. Activated carbon is preferably used as the positive electrode active material of the positive electrode included in the capacitor.

電解質の形態は、通常、液状である。電解質として、前記「電極の製造方法」の項において挙げた電解液と同様のものを用いることができる。電解質は、漏液を防止する目的で、ゲル状又は固体状の形態を有していてもよい。   The form of the electrolyte is usually liquid. As the electrolyte, the same electrolytes as those described in the section of “Method for Manufacturing Electrode” can be used. The electrolyte may have a gel or solid form for the purpose of preventing liquid leakage.

キャパシタは、正極と負極との間に、それらの物理的な接触を抑制するためのセパレータを備えることができる。セパレータとして、例えば、セルロースレーヨン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド等を原料とする不織布又は多孔質フィルムを挙げることができる。   The capacitor may include a separator between the positive electrode and the negative electrode for suppressing physical contact therebetween. Examples of the separator include a nonwoven fabric or a porous film made of cellulose rayon, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyester, polyimide, or the like as a raw material.

キャパシタの構造として、例えば、正極及び負極と、それらを介するセパレータとから成る板状の構成単位が、3単位以上積層されて積層体を形成し、その積層体が外装フィルム内に封入された積層型セル等が挙げられる。   As the structure of the capacitor, for example, a laminate in which three or more plate-shaped structural units each including a positive electrode and a negative electrode and a separator interposed therebetween are laminated to form a laminate, and the laminate is sealed in an exterior film Mold cells and the like.

また、キャパシタの構造として、例えば、正極及び負極と、それらを介するセパレータとから成る帯状の構成単位が捲回されて積層体を形成し、その積層体が角型又は円筒型の容器に収納された捲回型セル等が挙げられる。   Further, as a structure of the capacitor, for example, a band-shaped structural unit including a positive electrode and a negative electrode and a separator interposed therebetween is wound to form a laminate, and the laminate is housed in a square or cylindrical container. Rolled cells and the like.

電池として、アルカリ金属イオンの挿入/脱離を利用する電池であれば特に限定されない。電池は、一次電池であっても二次電池であってもよい。電池として、例えば、リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池、空気電池等が挙げられる。その中でもリチウムイオン二次電池が好ましい。   The battery is not particularly limited as long as it utilizes the insertion / desorption of alkali metal ions. The battery may be a primary battery or a secondary battery. Examples of the battery include a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, and an air battery. Among them, a lithium ion secondary battery is preferable.

電池を構成する正極の基本的な構成は、前記「電極の製造方法」の項において説明した電極の構成と同様である。電池が備える正極活物質として、既に例示したものの他、ニトロキシラジカル化合物等の有機活物質や酸素を使用することもできる。電池を構成する電解質の構成、電池自体の構成は、キャパシタの場合と同様である。   The basic configuration of the positive electrode constituting the battery is the same as the configuration of the electrode described in the section of “Method for Manufacturing Electrode”. As the positive electrode active material included in the battery, an organic active material such as a nitroxy radical compound or oxygen can be used in addition to those already exemplified. The configuration of the electrolyte constituting the battery and the configuration of the battery itself are the same as those of the capacitor.

3.実施例
(3−1)製造装置1の構成
図1に基づき、製造装置1の構成を説明する。製造装置1は、アルカリ金属がドープされた活物質の製造に使用することができる。製造装置1は混練混合機である。製造装置1は、本体部3と、フード5と、減圧ユニット7と、容器9と、支持台11と、ブレード13と、を備える。
3. 3. Example (3-1) Configuration of Manufacturing Apparatus 1 The configuration of the manufacturing apparatus 1 will be described with reference to FIG. The manufacturing apparatus 1 can be used for manufacturing an active material doped with an alkali metal. The manufacturing device 1 is a kneading mixer. The manufacturing apparatus 1 includes a main body 3, a hood 5, a decompression unit 7, a container 9, a support 11, and a blade 13.

本体部3は、その上端付近から横方向に張り出した上側張出部3Aを備える。また、本体部3は、その下端付近から、上側張出部3Aと同方向に張り出した下側張出部3Bを備える。
フード5は、上側張出部3Aの下面に取り付けられている。フード5は、下方が開口した中空円筒形状の部材である。フード5の側面に、減圧ユニット7が取り付けられている。減圧ユニット7は、ダイヤフラムポンプ15と、真空配管17と、真空ゲージ19と、を備える。真空配管17の一方の端はフード5に接続しており、反対側の端はダイヤフラムポンプ15に接続している。減圧ユニット7は、ダイヤフラムポンプ15を用いて、フード5及び容器9の内部を減圧することができる。真空ゲージ19は真空配管17のうち、フード5側の部分に取り付けられている。真空ゲージ19は、フード5及び容器9の内部の圧力を表示する。
The main body 3 includes an upper protrusion 3A that protrudes laterally from near the upper end thereof. In addition, the main body 3 includes a lower overhang 3B that projects from the vicinity of the lower end thereof in the same direction as the upper overhang 3A.
The hood 5 is attached to the lower surface of the upper protrusion 3A. The hood 5 is a hollow cylindrical member whose lower part is open. A decompression unit 7 is attached to a side surface of the hood 5. The pressure reducing unit 7 includes a diaphragm pump 15, a vacuum pipe 17, and a vacuum gauge 19. One end of the vacuum pipe 17 is connected to the hood 5, and the other end is connected to the diaphragm pump 15. The pressure reducing unit 7 can reduce the pressure inside the hood 5 and the container 9 using the diaphragm pump 15. The vacuum gauge 19 is attached to a portion of the vacuum pipe 17 on the hood 5 side. The vacuum gauge 19 indicates the pressure inside the hood 5 and the container 9.

容器9は、上方が開口した中空円筒形状の部材である。容器9の直径とフード5の直径とは同じである。容器9の上端9Aと、フード5の下端5Aとを密着させ、それらの間を気密構造とすることができる。   The container 9 is a hollow cylindrical member whose upper part is open. The diameter of the container 9 and the diameter of the hood 5 are the same. The upper end 9A of the container 9 and the lower end 5A of the hood 5 are brought into close contact with each other to form an airtight structure therebetween.

支持台11は、本体部3から、上側張出部3A及び下側張出部3Bと同方向に張り出す板状部材である。支持台11の上下方向における位置は、上側張出部3Aと下側張出部3Bとの間である。支持台11は、本体部3に設けられたハンドル21をユーザが回すことで、上昇又は下降する。   The support base 11 is a plate-like member that projects from the main body 3 in the same direction as the upper extension 3A and the lower extension 3B. The position of the support base 11 in the up-down direction is between the upper extension 3A and the lower extension 3B. The support base 11 is raised or lowered by turning a handle 21 provided on the main body 3 by a user.

支持台11は、容器9を下方から支持する。支持台11に容器9を載せ、支持台11を上昇させることにより、上端9Aと下端5Aとを密着させることができる。以下では、上端9Aと下端5Aとが密着する容器9の位置を、使用時位置とする。容器9は、使用時位置にあるとき、図示しないクランプにより固定される。また、支持台11を下降させることにより、容器9を下げ、フード5から分離することができる。   The support base 11 supports the container 9 from below. By mounting the container 9 on the support base 11 and raising the support base 11, the upper end 9A and the lower end 5A can be brought into close contact with each other. Hereinafter, the position of the container 9 where the upper end 9A and the lower end 5A are in close contact with each other is referred to as a use position. When in the in-use position, the container 9 is fixed by a clamp (not shown). By lowering the support 11, the container 9 can be lowered and separated from the hood 5.

ブレード13は、上側張出部3Aの下面から下方に延びている。ブレード13は、フード5内を通り、フード5よりも下方に突出している。容器9が使用時位置にあるとき、ブレード13は、容器9の内部に上方から差し込まれている。ブレード13は、図示しない駆動ユニットが供給する駆動力により回転する。その回転の軸方向は鉛直方向である。   The blade 13 extends downward from the lower surface of the upper protrusion 3A. The blade 13 passes through the hood 5 and protrudes below the hood 5. When the container 9 is in the use position, the blade 13 is inserted into the container 9 from above. The blade 13 is rotated by a driving force supplied by a driving unit (not shown). The axial direction of the rotation is the vertical direction.

製造装置1は、ダイヤフラムポンプ15に代えて、ロータリーポンプ等を備えていてもよい。製造装置1は、容器9及びフード5内の温度を制御する温度制御ユニット等をさらに備えていてもよい。   The manufacturing apparatus 1 may include a rotary pump or the like instead of the diaphragm pump 15. The manufacturing apparatus 1 may further include a temperature control unit that controls the temperatures in the container 9 and the hood 5, and the like.

製造装置1と同様の混練混合機として、例えば、プライミックス社製のハイビスミックス、井上製作所社製のプラネタリーミキサー、トリミックスが挙げられる。他にも、ボールミル、ビーズミル、旋回型高速ミキサー、ホモジナイザー、ディスパーサー等を用いることができる。旋回型高速ミキサーとして、例えば、プライミクス社製フィルミックス等が挙げられる。   Examples of the kneading / mixing machine similar to the manufacturing apparatus 1 include a Hibismix manufactured by Plymix, a planetary mixer manufactured by Inoue Seisakusho, and a trimix. In addition, a ball mill, a bead mill, a rotating high-speed mixer, a homogenizer, a disperser, and the like can be used. As a revolving high-speed mixer, for example, Primmix's Fillmix, etc. may be mentioned.

(3−2)アルカリ金属がドープされた活物質の製造
(i)ドープ活物質Aの製造
6時間真空乾燥させたハードカーボン粉150gと、電解液64gと、リチウム金属片3.89gとを混合して混合液を調製した。ハードカーボン粉は負極活物質に対応する。ハードカーボン粉の50%体積累積径D50は20μmであった。
(3-2) Production of active material doped with alkali metal
(i) Production of Dope Active Material A A mixed solution was prepared by mixing 150 g of hard carbon powder vacuum-dried for 6 hours, 64 g of electrolyte solution, and 3.89 g of lithium metal pieces. The hard carbon powder corresponds to the negative electrode active material. The 50% volume cumulative diameter D50 of the hard carbon powder was 20 μm.

電解液は、濃度1MのLiPFを含んでいた。電解液の溶媒は、EC(エチレンカーボネート)と、PC(プロピレンカーボネート)とを、体積比で5:5となるように含んでいた。リチウム金属片は、厚さ100μm、質量3.89gのリチウム金属板を1cm角に切り分けたものであった。リチウム金属片は、混合液中でできるだけ均等に分散するように配置した。リチウム金属片はアルカリ金属供給源に対応する。調製した混合液は、減圧工程用混合液及びドープ工程用混合液に対応する。 The electrolyte contained LiPF 6 at a concentration of 1M. The solvent of the electrolytic solution contained EC (ethylene carbonate) and PC (propylene carbonate) in a volume ratio of 5: 5. The lithium metal piece was obtained by cutting a lithium metal plate having a thickness of 100 μm and a mass of 3.89 g into 1 cm square. The lithium metal pieces were arranged so as to be dispersed as evenly as possible in the mixture. Lithium metal pieces correspond to alkali metal sources. The prepared liquid mixture corresponds to the liquid mixture for the pressure reduction step and the liquid mixture for the dope step.

次に、上述した製造装置1の容器9に混合液を収容し、容器9の位置を使用時位置とした。このとき、ブレード13は混合液に浸漬された。次に、減圧ユニット7を用いて、容器9内を10分間減圧した。このとき、容器9内の圧力は15torrとなった。次に、ブレード13を、回転速度30rpmの条件で20時間回転させ、混合液を攪拌した。攪拌のとき、容器9内の圧力は15torrに維持された。攪拌が終了したとき、リチウム片は消失していた。次に、ダイヤフラムポンプ15を停止し、容器9を下降させ、混合液を容器9から取り出した。さらに、混合液から、リチウムがドープされたドープ活物質(以下ではドープ活物質Aとする)を分離した。   Next, the mixed solution was accommodated in the container 9 of the above-described manufacturing apparatus 1, and the position of the container 9 was set as the in-use position. At this time, the blade 13 was immersed in the mixed solution. Next, the pressure inside the container 9 was reduced for 10 minutes using the pressure reducing unit 7. At this time, the pressure in the container 9 became 15 torr. Next, the blade 13 was rotated at a rotation speed of 30 rpm for 20 hours to stir the mixture. During the stirring, the pressure in the container 9 was maintained at 15 torr. When the stirring was finished, the lithium pieces had disappeared. Next, the diaphragm pump 15 was stopped, the container 9 was lowered, and the mixed solution was taken out of the container 9. Further, a doped active material doped with lithium (hereinafter referred to as a doped active material A) was separated from the mixed solution.

なお、減圧の開始時点から、ダイヤフラムポンプ15を停止した時点までが、減圧工程に対応する。混合液を調製した時点から、リチウム金属片が消失する時点までがドープ工程に対応する。ドープ工程のうち、減圧の開始時点から、リチウム金属片が消失する時点までの期間は、減圧工程とともに行われた。   The time from the start of the pressure reduction to the point at which the diaphragm pump 15 is stopped corresponds to the pressure reduction step. The period from when the mixed solution is prepared to when the lithium metal piece disappears corresponds to the doping step. In the doping step, the period from the start of the pressure reduction to the point at which the lithium metal pieces disappeared was performed together with the pressure reduction step.

(ii)ドープ活物質Bの製造
基本的にはドープ活物質Aの製造方法と同様にして、ドープ活物質Bを製造した。ただし、リチウム金属片の量を1.95gとした。
(ii) Production of Dope Active Material B A dope active material B was produced basically in the same manner as the production method of the dope active material A. However, the amount of the lithium metal piece was 1.95 g.

(iii)ドープ活物質Cの製造
基本的にはドープ活物質Aの製造方法と同様にして、ドープ活物質Cを製造した。ただし、ハードカーボン粉の代わりに、シリコン系活物質を同量用いた。また、リチウム金属片の量を18.64gとした。シリコン系活物質は負極活物質に対応する。シリコン系活物質の組成は、SiO(0<x≦2)であった。シリコン系活物質の50%体積累積径D50は5μmであった。
(iii) Production of Dope Active Material C A dope active material C was produced basically in the same manner as the production method of the dope active material A. However, the same amount of the silicon-based active material was used instead of the hard carbon powder. The amount of the lithium metal piece was 18.64 g. The silicon-based active material corresponds to the negative electrode active material. The composition of the silicon-based active material was SiO x (0 <x ≦ 2). The 50% volume cumulative diameter D50 of the silicon-based active material was 5 μm.

(iv)ドープ活物質Dの製造
基本的にはドープ活物質Cの製造方法と同様にして、ドープ活物質Dを製造した。ただし、リチウム金属片の量を9.32gとした。
(iv) Production of Doped Active Material D A doped active material D was produced basically in the same manner as the production method of the doped active material C. However, the amount of the lithium metal piece was 9.32 g.

(3−3)電極の製造
(実施例1)
100質量部のドープ活物質Aに、5質量部のアセチレンブラックを加えた。次に、0.2質量部のアラミド繊維をさらに加えた。アラミド繊維はアミド系繊維に対応する。アラミド繊維は、加える前に予め6時間真空乾燥させておいた。アラミド繊維の平均繊維長は13μmであった。アラミド繊維の平均繊維径は2μmであった。
(3-3) Production of electrodes
(Example 1)
5 parts by mass of acetylene black was added to 100 parts by mass of the dope active material A. Next, 0.2 parts by mass of aramid fiber was further added. Aramid fibers correspond to amide fibers. The aramid fibers were previously vacuum dried for 6 hours before being added. The average fiber length of the aramid fibers was 13 μm. The average fiber diameter of the aramid fibers was 2 μm.

次に、電解液をさらに加えて電極材料を製造した。電解液は、EC(エチレンカーボネート)と、PC(プロピレンカーボネート)とを体積比で5:5となるように含んでいた。電極材料の固形分は10質量%であった。   Next, an electrolytic solution was further added to produce an electrode material. The electrolyte contained EC (ethylene carbonate) and PC (propylene carbonate) in a volume ratio of 5: 5. The solid content of the electrode material was 10% by mass.

内径40mmのブフナー漏斗上に、直径37mmの円形の銅箔を設置した。銅箔は、直径10μmの穴を多数備えていた。銅箔の開口率は40%であった。銅箔は多孔質集電体に対応する。銅箔の設置方法は、ブフナー漏斗上に濾紙を設置する場合の公知の方法と同じとした。   A circular copper foil having a diameter of 37 mm was placed on a Buchner funnel having an inner diameter of 40 mm. The copper foil was provided with a large number of holes having a diameter of 10 μm. The opening ratio of the copper foil was 40%. The copper foil corresponds to the porous current collector. The method for installing the copper foil was the same as the known method for installing filter paper on a Buchner funnel.

電極材料を十分に攪拌してから、銅箔上に電極材料を均一に供給した。次に、真空濾過を行った。電極材料に含まれる溶媒は銅箔を透過し、電極材料における他の成分から分離した。銅箔上には、ドープ活物質A及びアラミド繊維を含む電極材料層が形成された。また、銅箔と、電極材料層とを備える実施例1の電極が製造された。実施例1、並びに後述する各実施例及び各比較例における電極材料の内容を表1に示す。   After sufficiently stirring the electrode material, the electrode material was uniformly supplied on the copper foil. Next, vacuum filtration was performed. The solvent contained in the electrode material permeated the copper foil and was separated from other components in the electrode material. An electrode material layer containing the doped active material A and the aramid fiber was formed on the copper foil. Further, the electrode of Example 1 including the copper foil and the electrode material layer was manufactured. Table 1 shows the contents of the electrode materials in Example 1 and each of Examples and Comparative Examples described later.

Figure 2020057519
(実施例2)
基本的には実施例1と同様にして実施例2の電極を製造した。ただし、アラミド繊維の添加量は、100質量部のドープ活物質Aに対し、2質量部とした。
Figure 2020057519
(Example 2)
The electrode of Example 2 was manufactured basically in the same manner as in Example 1. However, the addition amount of the aramid fiber was 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dope active material A.

(実施例3)
基本的には実施例1と同様にして実施例3の電極を製造した。ただし、アラミド繊維の添加量は、100質量部のドープ活物質Aに対し、20質量部とした。
(Example 3)
The electrode of Example 3 was manufactured basically in the same manner as in Example 1. However, the addition amount of the aramid fiber was 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dope active material A.

(実施例4)
基本的には実施例1と同様にして実施例4の電極を製造した。ただし、ドープ活物質Aの代わりに、ドープ活物質Bを同量使用した。また、アラミド繊維の添加量は、100質量部のドープ活物質Bに対し、2質量部とした。
(Example 4)
The electrode of Example 4 was manufactured basically in the same manner as in Example 1. However, the same amount of the dope active material B was used instead of the dope active material A. The addition amount of the aramid fiber was 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dope active material B.

(実施例5)
100質量部のドープ活物質Bに、5質量部のアセチレンブラックを加えた。次に、2質量部のアラミド繊維をさらに加えた。アラミド繊維は、加える前に予め6時間真空乾燥させておいた。アラミド繊維の平均繊維長は13μmであった。アラミド繊維の平均繊維径は2μmであった。
(Example 5)
5 parts by mass of acetylene black was added to 100 parts by mass of the dope active material B. Next, 2 parts by mass of aramid fiber was further added. The aramid fibers were previously vacuum dried for 6 hours before being added. The average fiber length of the aramid fibers was 13 μm. The average fiber diameter of the aramid fibers was 2 μm.

次に、電解液をさらに加えて電極材料を製造した。電解液は、EC(エチレンカーボネート)と、PC(プロピレンカーボネート)とを体積比で5:5となるように含んでいた。電極材料における固形分の比率は10質量%であった。   Next, an electrolytic solution was further added to produce an electrode material. The electrolyte contained EC (ethylene carbonate) and PC (propylene carbonate) in a volume ratio of 5: 5. The ratio of the solid content in the electrode material was 10% by mass.

図2に示す連続固液分離装置101を用意した。連続固液分離装置101は、第1ロール103と、回転濾過体105と、第2ロール107と、貯留槽109と、ガイド111とを備える。
第1ロール103には帯状の集電体113が巻き回されている。集電体113は、複数の孔が形成された銅箔から成る。集電体113は多孔質集電体に対応する。集電体113は、第1ロール103から引き出され、ガイド111によって進行方向を変えられ、回転濾過体105に架け渡され、第2ロール107に巻き取られている。
A continuous solid-liquid separator 101 shown in FIG. 2 was prepared. The continuous solid-liquid separation device 101 includes a first roll 103, a rotary filter 105, a second roll 107, a storage tank 109, and a guide 111.
A belt-shaped current collector 113 is wound around the first roll 103. The current collector 113 is made of a copper foil having a plurality of holes formed therein. The current collector 113 corresponds to a porous current collector. The current collector 113 is pulled out from the first roll 103, its traveling direction is changed by a guide 111, is wound around the rotary filter 105, and is wound around the second roll 107.

回転濾過体105は、中空の円筒状の形態を有する。回転濾過体105の側面は、液体及び気体を透過可能な濾材から成る。回転濾過体105の軸方向の両端は、シール材で覆われている。回転濾過体105は、その中心軸を中心として回転可能である。   The rotary filter 105 has a hollow cylindrical shape. The side surface of the rotary filter 105 is made of a filter medium that can transmit liquid and gas. Both ends in the axial direction of the rotary filter 105 are covered with a sealing material. The rotary filter 105 is rotatable about its central axis.

貯留槽109には、上記のように製造した電極材料115が貯留される。回転濾過体105の一部、及び回転濾過体105に架け渡されている集電体113の一部は、電極材料115に浸漬される。   In the storage tank 109, the electrode material 115 manufactured as described above is stored. A part of the rotary filter 105 and a part of the current collector 113 bridged over the rotary filter 105 are immersed in the electrode material 115.

図示しない減圧ユニットにより、回転濾過体105の内部を負圧にした。回転濾過体105の内部の圧力は600mmHg〜640mmHgであった。また、回転濾過体105を一定の速度で回転させた。集電体113は、第1ロール103から引き出され、ガイド111及び回転濾過体105に沿って搬送され、第2ロール107に巻き取られた。   The pressure inside the rotary filter 105 was reduced to a negative pressure by a pressure reducing unit (not shown). The pressure inside the rotary filter 105 was 600 mmHg to 640 mmHg. Further, the rotary filter 105 was rotated at a constant speed. The current collector 113 was pulled out from the first roll 103, transported along the guide 111 and the rotary filter 105, and wound around the second roll 107.

集電体113は搬送の途中で電極材料115の中を通過した。このとき、集電体113の外周面に電極材料115が塗布された。回転濾過体105の内部は負圧であるので、集電体113の外周面に塗布された電極材料のうち、(b)成分は、回転濾過体105の側面を構成する濾材及び集電体113を透過し、回転濾過体105の内部に移動した。集電体113の外周面に塗布された電極材料のうち、(a)成分及び(c)成分は、集電体113の外周面に留まった。よって、集電体113の外周面に塗布された電極材料115のうち、(b)成分は、(a)成分及び(c)成分から分離された。集電体113の外周面に電極材料層117が形成された。電極材料層117は(a)成分及び(c)成分を含んでいた。その結果、集電体113と電極材料層117とを備える実施例5の電極119が製造された。この電極の製造方法は溶媒分離方法に対応する。   The current collector 113 passed through the electrode material 115 during the transportation. At this time, the electrode material 115 was applied to the outer peripheral surface of the current collector 113. Since the inside of the rotary filter 105 has a negative pressure, the component (b) of the electrode material applied to the outer peripheral surface of the current collector 113 includes the filter material and the current collector 113 constituting the side surface of the rotary filter 105. And moved into the rotary filter 105. Among the electrode materials applied to the outer peripheral surface of the current collector 113, the components (a) and (c) remained on the outer peripheral surface of the current collector 113. Therefore, of the electrode material 115 applied to the outer peripheral surface of the current collector 113, the component (b) was separated from the components (a) and (c). The electrode material layer 117 was formed on the outer peripheral surface of the current collector 113. The electrode material layer 117 contained the component (a) and the component (c). As a result, an electrode 119 of Example 5 including the current collector 113 and the electrode material layer 117 was manufactured. The method for producing this electrode corresponds to the solvent separation method.

(比較例1)
基本的には実施例1と同様にして比較例1の電極を製造した。ただし、アラミド繊維を添加しなかった。
(Comparative Example 1)
The electrode of Comparative Example 1 was manufactured basically in the same manner as in Example 1. However, no aramid fiber was added.

(比較例2)
基本的には実施例1と同様にして比較例2の電極を製造した。ただし、ドープ活物質Aの代わりに、アルカリ金属がドープされていないシリコン系活物質を同量使用した。また、アラミド繊維の添加量は、100質量部の活物質に対し、2質量部とした。アルカリ金属がドープされていないシリコン系活物質の組成は、SiO(0<x≦2)であった。アルカリ金属がドープされていないシリコン系活物質の50%体積累積径D50は5μmであった。
(Comparative Example 2)
An electrode of Comparative Example 2 was manufactured basically in the same manner as in Example 1. However, instead of the doped active material A, the same amount of a silicon-based active material not doped with an alkali metal was used. The amount of the aramid fiber was 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material. The composition of the silicon-based active material not doped with an alkali metal was SiO x (0 <x ≦ 2). The 50% volume cumulative diameter D50 of the silicon-based active material not doped with an alkali metal was 5 μm.

(比較例3)
基本的には実施例1と同様にして比較例3の電極を製造した。ただし、アラミド繊維の代わりに、ポリフッ化ビニリデンを添加した。また、ポリフッ化ビニリデンの添加量は、100質量部のドープ活物質Aに対し、5質量部とした。ポリフッ化ビニリデンの50%体積累積径D50は150μmであった。
(Comparative Example 3)
An electrode of Comparative Example 3 was manufactured basically in the same manner as in Example 1. However, polyvinylidene fluoride was added instead of the aramid fiber. The amount of polyvinylidene fluoride added was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the doped active material A. The 50% volume cumulative diameter D50 of polyvinylidene fluoride was 150 μm.

(比較例4)
基本的には実施例1と同様にして比較例4の電極を製造した。ただし、アラミド繊維の代わりに、カーボンファイバーを添加した。また、カーボンファイバーの添加量は、100質量部のドープ活物質Aに対し、2質量部とした。カーボンファイバーの平均繊維長は7umであった。カーボンファイバーの平均繊維径は1.5μmであった。
(実施例6)
基本的には実施例1と同様にして実施例6の電極を製造した。ただし、ドープ活物質Aの代わりにドープ活物質Cを同量使用した。また、アラミド繊維の添加量は、100質量部のドープ活物質Cに対し、0.5質量部とした。
(Comparative Example 4)
An electrode of Comparative Example 4 was manufactured basically in the same manner as in Example 1. However, carbon fibers were added instead of aramid fibers. The addition amount of carbon fiber was 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the doped active material A. The average fiber length of the carbon fibers was 7 μm. The average fiber diameter of the carbon fibers was 1.5 μm.
(Example 6)
The electrode of Example 6 was manufactured basically in the same manner as in Example 1. However, the same amount of the dope active material C was used instead of the dope active material A. The amount of the aramid fiber was 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dope active material C.

(実施例7)
基本的には実施例2と同様にして実施例7の電極を製造した。ただし、ドープ活物質Aの代わりにドープ活物質Cを同量使用した。また、アラミド繊維の添加量は、100質量部のドープ活物質Cに対し、5質量部とした。
(Example 7)
The electrode of Example 7 was manufactured basically in the same manner as in Example 2. However, the same amount of the dope active material C was used instead of the dope active material A. The addition amount of the aramid fiber was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dope active material C.

(実施例8)
基本的には実施例3と同様にして実施例8の電極を製造した。ただし、ドープ活物質Aの代わりにドープ活物質Cを同量使用した。
(Example 8)
The electrode of Example 8 was manufactured basically in the same manner as in Example 3. However, the same amount of the dope active material C was used instead of the dope active material A.

(実施例9)
基本的には実施例4と同様にして実施例9の電極を製造した。ただし、ドープ活物質Aの代わりにドープ活物質Dを同量使用した。また、アラミド繊維の添加量は、100質量部のドープ活物質Dに対し、5質量部とした。
(Example 9)
The electrode of Example 9 was manufactured basically in the same manner as in Example 4. However, the same amount of the dope active material D was used in place of the dope active material A. The addition amount of the aramid fiber was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dope active material D.

(実施例10)
基本的には実施例5と同様にして実施例10の電極を製造した。ただし、ドープ活物質Bの代わりにドープ活物質Cを同量使用した。また、アラミド繊維の添加量は、100質量部のドープ活物質Cに対し、5質量部とした。
(Example 10)
The electrode of Example 10 was manufactured basically in the same manner as in Example 5. However, the same amount of the dope active material C was used instead of the dope active material B. The addition amount of the aramid fiber was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dope active material C.

(比較例5)
基本的には実施例6と同様にして比較例5の電極を製造した。ただし、アラミド繊維を添加しなかった。
(Comparative Example 5)
An electrode of Comparative Example 5 was manufactured basically in the same manner as in Example 6. However, no aramid fiber was added.

(比較例6)
基本的には実施例6と同様にして比較例6の電極を製造した。ただし、ドープ活物質Cの代わりに、アルカリ金属がドープされていないシリコン系活物質を同量使用した。また、アラミド繊維の添加量は、100質量部の活物質に対し、2質量部とした。アルカリ金属がドープされていないシリコン系活物質の組成は、SiO(0<x≦2)であった。アルカリ金属がドープされていないシリコン系活物質の50%体積累積径D50は5μmであった。
(Comparative Example 6)
An electrode of Comparative Example 6 was manufactured basically in the same manner as in Example 6. However, in place of the doped active material C, the same amount of a silicon-based active material not doped with an alkali metal was used. The amount of the aramid fiber was 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material. The composition of the silicon-based active material not doped with an alkali metal was SiO x (0 <x ≦ 2). The 50% volume cumulative diameter D50 of the silicon-based active material not doped with an alkali metal was 5 μm.

(比較例7)
基本的には実施例6と同様にして比較例7の電極を製造した。ただし、アラミド繊維の代わりにポリフッ化ビニリデンを添加した。また、ポリフッ化ビニリデンの添加量は、100質量部のドープ活物質Cに対し、5質量部とした。
(Comparative Example 7)
An electrode of Comparative Example 7 was manufactured basically in the same manner as in Example 6. However, polyvinylidene fluoride was added instead of the aramid fiber. The addition amount of polyvinylidene fluoride was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the doped active material C.

(比較例8)
基本的には実施例6と同様にして比較例8の電極を製造した。ただし、アラミド繊維の代わりにカーボンファイバーを添加した。また、カーボンファイバーの添加量は、100質量部のドープ活物質Cに対し、2質量部とした。カーボンファイバーの平均繊維長は1.5mmであった。カーボンファイバーの平均繊維径は7μmであった。
(Comparative Example 8)
An electrode of Comparative Example 8 was manufactured basically in the same manner as in Example 6. However, carbon fibers were added instead of aramid fibers. The amount of carbon fiber added was 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the doped active material C. The average fiber length of the carbon fibers was 1.5 mm. The average fiber diameter of the carbon fibers was 7 μm.

(3−4)電極の評価
(i)正極電極の作製
アルミニウム箔から成る正極集電体を用意した。正極集電体の厚みは12μmであった。正極集電体の開口率は0%であった。正極集電体の両面に、それぞれ正極下塗り層を形成した。正極下塗り層の上に、さらに正極活物質層を形成した。ロールプレスした正極活物質層の厚みは67μmであった。正極活物質層は、コバルト酸リチウム、アセチレンブラック、及びポリフッ化ビニリデンを、質量比で100:3:3の比率で含んでいた。以上の工程により、正極電極が完成した。
(3-4) Evaluation of electrode
(i) Preparation of Positive Electrode A positive electrode current collector made of an aluminum foil was prepared. The thickness of the positive electrode current collector was 12 μm. The aperture ratio of the positive electrode current collector was 0%. A positive electrode undercoat layer was formed on both surfaces of the positive electrode current collector. A positive electrode active material layer was further formed on the positive electrode undercoat layer. The thickness of the roll-pressed positive electrode active material layer was 67 μm. The positive electrode active material layer contained lithium cobaltate, acetylene black, and polyvinylidene fluoride in a mass ratio of 100: 3: 3. Through the above steps, a positive electrode was completed.

(ii)発電要素の作製
実施例1〜10及び比較例1〜8の電極のそれぞれについて、以下のようにして発電要素を作製した。まず、実施例1〜10及び比較例1〜8の電極から、それぞれ、直径15mmの円形の負極サンプルを切り出した。また、前記(i)で作成した正極電極から直径15mmの円形の正極サンプルを切り出した。負極サンプルと、セパレータと、正極サンプルとをこの順に積層して発電要素を作製した。セパレータはポリプロピレン(PP)製微多孔膜であった。セパレータの厚さは25μmであった。
(ii) Production of power generating element For each of the electrodes of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 8, a power generating element was produced as follows. First, circular negative electrode samples having a diameter of 15 mm were cut out from the electrodes of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 8, respectively. Further, a circular positive electrode sample having a diameter of 15 mm was cut out from the positive electrode prepared in the above (i). A negative electrode sample, a separator, and a positive electrode sample were stacked in this order to produce a power generating element. The separator was a microporous film made of polypropylene (PP). The thickness of the separator was 25 μm.

(iii)初回充放電後の充放電効率の測定
両端に電極を備えた放出ガス圧力測定セル(EL−CELL社製、ECC−Press−DL)内に発電要素を配置した。なお、セル内に発電要素を配置する際に、セル内に電解液を100μL注液した。電解液は、濃度1MのLiPFを含む。LiPFはアルカリ金属塩に対応する。電解液の溶媒は、EC(エチレンカーボネート)と、PC(プロピレンカーボネート)とを、体積比で5:5となるように含む。
(iii) Measurement of charge / discharge efficiency after initial charge / discharge A power generation element was arranged in a discharge gas pressure measurement cell (ECC-Press-DL, manufactured by EL-CELL) having electrodes at both ends. In addition, when disposing the power generating element in the cell, 100 μL of the electrolyte was injected into the cell. The electrolyte contains LiPF 6 at a concentration of 1M. LiPF 6 corresponds to the alkali metal salt. The solvent of the electrolytic solution contains EC (ethylene carbonate) and PC (propylene carbonate) in a volume ratio of 5: 5.

放出ガス圧力測定セルを恒温槽の内部に載置した。恒温槽の内部の温度を25℃に調温した。その状態で充放電装置(北斗電工社製)を用いて発電要素に対して1回の充放電(以下では初回充放電とする)を施した。この初回充放電は、0.05Cの充電電流でCCCV充電にて終止電圧4.2Vまで充電を行った後、0.05Cの放電電流で終止電圧2.5Vまで放電を行う処理であった。   The released gas pressure measurement cell was placed inside a thermostat. The temperature inside the thermostat was adjusted to 25 ° C. In this state, the charging / discharging device (manufactured by Hokuto Denko KK) was used to perform one charge / discharge (hereinafter, referred to as first charge / discharge) on the power generating element. This initial charge / discharge was a process of performing charging to a final voltage of 4.2 V by CCCV charging with a charging current of 0.05 C, and then discharging to a final voltage of 2.5 V with a discharging current of 0.05 C.

初回充放電の際に、充電時のセル容量、及び放電時のセル容量をそれぞれ測定した。初回充放電の際における充電時のセル容量を初期充電容量C1とした。初回充放電の際における放電時のセル容量を初期放電容量C2とした。そして、充放電効率E(%)を、以下の式(1)により算出した。
式(1) E=(C2/C1)×100
充放電効率Eは、クーロン効率とも呼ばれる。充放電効率Eが大きいほど、充電エネルギーを効率的に放電に利用することができる。充放電効率Eの測定結果を表1における「初期性能」のうち「クーロン効率」の列に示す。
At the time of the first charge / discharge, the cell capacity at the time of charge and the cell capacity at the time of discharge were measured. The cell capacity at the time of charging at the time of the first charge / discharge was defined as the initial charge capacity C1. The cell capacity at the time of the first charge / discharge was defined as an initial discharge capacity C2. Then, the charge / discharge efficiency E (%) was calculated by the following equation (1).
Equation (1) E = (C2 / C1) × 100
The charge / discharge efficiency E is also called Coulomb efficiency. The larger the charging / discharging efficiency E, the more efficiently the charging energy can be used for discharging. The measurement results of the charging / discharging efficiency E are shown in the column of “Coulomb efficiency” in “Initial performance” in Table 1.

(iv)初回充放電後のガス発生量
製造直後における発電要素の体積Vを測定した。次に、初回充放電を行ってから、発電要素の体積Vを測定した。以下の基準により、初回充放電後のガス発生量を評価した。
(Iv) Gas Generation Amount After Initial Charge / Discharge The volume V 0 of the power generation element immediately after production was measured. Then, after performing an initial charge and discharge was measured volume V 1 of the power generating element. The amount of gas generated after the first charge / discharge was evaluated based on the following criteria.

A:(V−V)/Vの値が0.05%未満である。
B:(V−V)/Vの値が0.05%以上、0.1%未満である。
C:(V−V)/Vの値が0.1%以上、0.3%未満である。
A: The value of (V 1 −V 0 ) / V 0 is less than 0.05%.
B: The value of (V 1 −V 0 ) / V 0 is 0.05% or more and less than 0.1%.
C: The value of (V 1 −V 0 ) / V 0 is 0.1% or more and less than 0.3%.

D:(V−V)/Vの値が0.3%以上である。
初回充放電後のガス発生量の評価結果を表1における「初期性能」のうち「ガス発生量」の列に示す。
(v)耐久性試験後ガス発生量
次に、発電要素を、5Aの定電流で4.3Vになるまで充電した。その後、4.3Vの定電圧を印可する定電流―定電圧充電を30分間行った。次に、10Aの定電流でセル電圧が3.0Vになるまで放電した。以上のサイクルを200サイクル繰り返した。
D: The value of (V 1 −V 0 ) / V 0 is 0.3% or more.
The evaluation result of the gas generation amount after the first charge / discharge is shown in the column of “gas generation amount” in “initial performance” in Table 1.
(V) Gas generation amount after durability test Next, the power generating element was charged at a constant current of 5 A until the voltage reached 4.3 V. Thereafter, constant-current / constant-voltage charging in which a constant voltage of 4.3 V was applied was performed for 30 minutes. Next, discharge was performed at a constant current of 10 A until the cell voltage reached 3.0 V. The above cycle was repeated 200 times.

200サイクルを繰り返した後における発電要素の体積V200を測定した。以下の基準により、耐久性試験後のガス発生量を評価した。
A:(V200−V)/Vの値が0.05%未満である。
B:(V200−V)/Vの値が0.05%以上、0.1%未満である。
After repeating 200 cycles, the volume V 200 of the power generating element was measured. The amount of gas generated after the durability test was evaluated according to the following criteria.
A: The value of (V 200 −V 0 ) / V 0 is less than 0.05%.
B: The value of (V 200 −V 0 ) / V 0 is 0.05% or more and less than 0.1%.

C:(V200−V)/Vの値が0.1%以上、0.3%未満である。
D:(V200−V)/Vの値が0.3%以上である。
耐久性試験後のガス発生量の評価結果を表1における「耐久性」のうち「ガス発生量」の列に示す。
C: The value of (V 200 −V 0 ) / V 0 is 0.1% or more and less than 0.3%.
D: The value of (V 200 −V 0 ) / V 0 is 0.3% or more.
The evaluation results of the gas generation amount after the durability test are shown in the column of “gas generation amount” in “durability” in Table 1.

(vi)耐久性試験後容量維持率
200サイクルの後、発電要素を、1Aの定電流でセル電圧が4.3Vになるまで充電した。その後、4.3Vの定電圧を印可する定電流―定電圧充電を30分間行った。その後、1Aの定電流でセル電圧が2.0Vになるまで放電した。以上のサイクルを繰り返すサイクル試験を行った。200サイクル後にセル容量を測定し、2回目の放電におけるセル容量を200サイクル後の放電容量C3とした。200サイクル後容量維持率K(%)を、下記式(2)に基づき算出した。
(vi) Capacity maintenance rate after durability test After 200 cycles, the power generating element was charged at a constant current of 1 A until the cell voltage reached 4.3 V. Thereafter, constant-current / constant-voltage charging in which a constant voltage of 4.3 V was applied was performed for 30 minutes. Thereafter, discharging was performed at a constant current of 1 A until the cell voltage reached 2.0 V. A cycle test in which the above cycle was repeated was performed. After 200 cycles, the cell capacity was measured, and the cell capacity in the second discharge was defined as the discharge capacity C3 after 200 cycles. The capacity retention K (%) after 200 cycles was calculated based on the following equation (2).

式(2) K=(C3/C2)×100
式(2)におけるC2は初期放電容量である。200サイクル後容量維持率Kの測定結果を表1における「耐久性」のうち「容量維持率」の列に示す。
Equation (2) K = (C3 / C2) × 100
C2 in the equation (2) is an initial discharge capacity. The measurement result of the capacity retention ratio K after 200 cycles is shown in the column of “capacity retention ratio” in “durability” in Table 1.

4.他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
4. Other Embodiments The embodiments of the present disclosure have been described above, but the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications.

(1)上記各実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。   (1) The function of one component in each of the above embodiments may be shared by a plurality of components, or the function of a plurality of components may be exhibited by one component. Further, a part of the configuration of each of the above embodiments may be omitted. In addition, at least a part of the configuration of each of the above embodiments may be added to, replaced with, or the like with respect to the configuration of another of the above embodiments. Note that all aspects included in the technical idea specified by the language described in the claims are embodiments of the present disclosure.

(2)上述した電極の製造方法、蓄電デバイスの製造方法の他、電極、負極、蓄電デバイス等、種々の形態で本開示を実現することもできる。   (2) In addition to the above-described method for manufacturing an electrode and a method for manufacturing a power storage device, the present disclosure can be realized in various forms such as an electrode, a negative electrode, and a power storage device.

1…製造装置、3…本体部、3A…上側張出部、3B…下側張出部、5…フード、5A…下端、7…減圧ユニット、9…容器、9A…上端、11…支持台、13…ブレード、15…ダイヤフラムポンプ、17…真空配管、19…真空ゲージ、21…ハンドル、101…連続固液分離装置、103…第1ロール、105…回転濾過体、107…第2ロール、109…貯留槽、111…ガイド、113…集電体、115…電極材料、117…電極材料層、119…電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Manufacturing apparatus, 3 ... Body part, 3A ... Upper overhang part, 3B ... Lower overhang part, 5 ... Hood, 5A ... Lower end, 7 ... Decompression unit, 9 ... Container, 9A ... Upper end, 11 ... Support stand , 13 blade, 15 diaphragm pump, 17 vacuum pipe, 19 vacuum gauge, 21 handle, 101 continuous solid-liquid separator, 103 first roll, 105 rotary filter, 107 second roll, 109: storage tank, 111: guide, 113: current collector, 115: electrode material, 117: electrode material layer, 119: electrode

Claims (8)

(a)アルカリ金属がドープされた活物質、(b)溶媒、並びに(c)ポリアミド系繊維及びポリイミド系繊維から選ばれる少なくとも一種を含む電極材料を用いて前記(a)成分を含む電極を製造する電極の製造方法。   An electrode containing the component (a) is produced using (a) an active material doped with an alkali metal, (b) a solvent, and (c) an electrode material containing at least one selected from polyamide-based fibers and polyimide-based fibers. Method for manufacturing electrodes. 請求項1に記載の電極の製造方法であって、
前記電極材料を集電体に塗布する電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode of Claim 1, Comprising:
A method for manufacturing an electrode, wherein the electrode material is applied to a current collector.
請求項2に記載の電極の製造方法であって、
前記集電体が多孔質集電体である電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode of Claim 2, Comprising:
A method for producing an electrode, wherein the current collector is a porous current collector.
請求項3に記載の電極の製造方法であって、
前記多孔質集電体に塗布された前記電極材料に含まれる前記(b)成分を、前記多孔質集電体を透過させることによって分離する電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode of Claim 3, Comprising:
A method for producing an electrode, wherein the component (b) contained in the electrode material applied to the porous current collector is separated by passing through the porous current collector.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電極の製造方法であって、
アルカリ金属供給源及び溶媒の存在下、少なくとも活物質を含む不定形の集合体を混練、攪拌、又は混合して、前記(a)成分を製造する電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode according to any one of claims 1 to 4,
A method for producing an electrode, wherein an amorphous aggregate containing at least an active material is kneaded, stirred or mixed in the presence of an alkali metal supply source and a solvent to produce the component (a).
請求項1〜5のいずれか1項に記載の電極の製造方法であって、
前記(a)成分及び前記(c)成分を混合する工程を含む方法で前記電極材料を製造する電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode according to any one of claims 1 to 5,
A method for manufacturing an electrode, wherein the electrode material is manufactured by a method including a step of mixing the component (a) and the component (c).
請求項1〜6のいずれか1項に記載の電極の製造方法であって、
前記電極材料は、100質量部の前記(a)成分に対し、0.2質量部以上20質量部以下の前記(c)成分を含む電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode according to any one of claims 1 to 6,
A method for producing an electrode, wherein the electrode material contains 0.2 to 20 parts by mass of the component (c) based on 100 parts by mass of the component (a).
正極、負極、及び電解質を備える蓄電デバイスの製造方法であって、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電極の製造方法により前記負極を製造する蓄電デバイスの製造方法。
A method for manufacturing a power storage device including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte,
A method for manufacturing an electric storage device, wherein the method for manufacturing an electrode according to any one of claims 1 to 7 manufactures the negative electrode.
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