JP2022139794A - Nonaqueous electrolyte power storage element - Google Patents

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Daisuke Endo
直樹 井上
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Abstract

To provide a nonaqueous electrolyte power storage element with excellent low-temperature discharge characteristics after storing at high temperature.SOLUTION: The nonaqueous electrolyte power storage device includes a positive electrode containing a lithium transition metal compound having a carbon-coated polyanionic structure as a positive electrode active material in a positive electrode mixture, and containing practically no conductive agent and a nonaqueous electrolyte with a viscosity of 4.2 mPa-s or less at 25°C.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水電解質蓄電素子に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte storage element.

近年、非水電解質二次電池等の非水電解質蓄電素子に用いられる正極活物質として、ポリアニオン構造を有する遷移金属化合物が注目を集めている。このポリアニオン構造を有する遷移金属化合物は、酸素が遷移金属以外の元素と共有結合することでポリアニオン構造を形成しているために、比較的高温においても酸素を放出することが無く、正極活物質として使用することで蓄電素子の熱安全性を高めることが知られている。
また、表面に炭素被覆(カーボンコート)をしたLiFePO4等のポリアニオン構造を有する遷移金属化合物を正極活物質とし、非水電解液と組み合わせて非水電解液二次電池とすることが公知である(特許文献1乃至3参照)。
BACKGROUND ART In recent years, transition metal compounds having a polyanion structure have attracted attention as positive electrode active materials used in nonaqueous electrolyte storage elements such as nonaqueous electrolyte secondary batteries. This transition metal compound having a polyanion structure forms a polyanion structure by covalently bonding oxygen to an element other than the transition metal. It is known that the thermal safety of the storage element is enhanced by using it.
It is also known to use a transition metal compound having a polyanion structure such as LiFePO 4 with a carbon coating on the surface as a positive electrode active material and combine it with a non-aqueous electrolyte to form a non-aqueous electrolyte secondary battery. (See Patent Documents 1 to 3).

特許文献1には、「この正極は、正極活物質層が導電助剤を添加していない電極ペーストにより形成され、かつ正極活物質層の空隙率が10~30%に調整される。また、本発明では、気相合成法による厚さ1~50nmのカーボンコート層で被覆されたリチウム遷移金属酸化物を正極活物質として使用している・・・」([0026])、「以下の表1に示すように、正極活物質の母体としてLi(Mn1/3Ni1/3Co1/3)O2(NMC)、LiFePO4(LFP)、LiNiO2(LNO)又はLiMn24(LMO)を用い、またカーボンコート層で被覆する際のガス流量又は処理時間を調整して、カーボンコート層の厚さを、以下の表1に示す厚さに調整し、カーボンコート層で被覆されたリチウム遷移金属酸化物粉末を得たこと以外は、実施例1-1と同様にして電極ペーストを調製し、正極を形成した。」(段落[0033])、「 先ず、対極(負極)として、上記形成した正極と同じ大きさに切り抜いた厚さ0.25mmのLi金属を用意し、またセパレータとして、上記形成した正極よりも大きめに切り抜いた多孔質のポリプロピレンシートを用意した。また、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1で混合した溶媒(宇部興産株式会社製)に、電解質としてLiPF6が1mol/Lの濃度で溶解する電解液を用意した。次に、正極と対極の間にセパレータを挟み込んで積層体を形成し、これに上記電解液を染み込ませた後、アルミラミネートフィルム内に収納して試験用のラミネートセルを作製した。」([0042])と記載されている。 In Patent Document 1, "In this positive electrode, the positive electrode active material layer is formed of an electrode paste to which no conductive aid is added, and the porosity of the positive electrode active material layer is adjusted to 10 to 30%. In the present invention, a lithium transition metal oxide coated with a carbon coating layer having a thickness of 1 to 50 nm by a vapor phase synthesis method is used as a positive electrode active material ..." ([0026]), "The following table 1, Li(Mn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 )O 2 (NMC), LiFePO 4 (LFP), LiNiO 2 (LNO) or LiMn 2 O 4 ( LMO), and by adjusting the gas flow rate or processing time during coating with the carbon coat layer, the thickness of the carbon coat layer is adjusted to the thickness shown in Table 1 below, and the carbon coat layer is coated. An electrode paste was prepared and a positive electrode was formed in the same manner as in Example 1-1, except that a lithium transition metal oxide powder was obtained.” (paragraph [0033]), “First, as a counter electrode (negative electrode) , Li metal with a thickness of 0.25 mm was prepared by cutting out to the same size as the positive electrode formed above, and as a separator, a porous polypropylene sheet cut out to be larger than the positive electrode formed above was prepared. An electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol/L as an electrolyte in a solvent (manufactured by Ube Industries, Ltd.) in which carbonate and diethyl carbonate were mixed at a ratio of 1:1.Next, a separator was placed between the positive electrode and the counter electrode. was sandwiched to form a laminate, which was impregnated with the electrolytic solution, and then housed in an aluminum laminate film to prepare a laminate cell for testing” ([0042]).

特許文献2には、「以下の表1に示すリチウムニッケル複合酸化物及び表2に示す炭素で被覆されたリチウム金属リン酸化合物を準備した。」([0086])、「正極活物質として表1のNo.1のリチウムニッケル複合酸化物を67質量部、正極活物質として表2のNo.1のリチウム金属リン酸化合物を27質量部、導電助剤としてアセチレンブラックを3質量部・・・を混合して、スラリーを製造した。・・・アルミニウム箔の表面に、ドクターブレードを用いて上記スラリーを膜状に塗布した。・・・正極活物質層が形成されたアルミニウム箔からなる実施例1の正極を製造した。」([0087])、「エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートを3:3:4の体積比で混合した有機溶媒に、LiPFを加えて溶解させて、LiPFを1mol/Lの濃度で含有する電解液を製造した。」([0089])、「実施例1の正極と負極とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに上記電解液を注入した。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉された実施例1のリチウムイオン二次電池を製造した。」([0090])と記載されている。 In Patent Document 2, "Lithium nickel composite oxides shown in Table 1 below and lithium metal phosphate compounds coated with carbon shown in Table 2 were prepared" ([0086]), 67 parts by mass of No. 1 lithium nickel composite oxide of No. 1, 27 parts by mass of lithium metal phosphate compound of No. 1 in Table 2 as a positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black as a conductive aid... was mixed to produce a slurry.... The slurry was applied to the surface of an aluminum foil in the form of a film using a doctor blade.... An example of an aluminum foil on which a positive electrode active material layer was formed 1.” ([0087]), “LiPF 6 was added and dissolved in an organic solvent in which ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate were mixed in a volume ratio of 3:3:4, and LiPF 6 at a concentration of 1 mol/L” ([0089]), “A separator was sandwiched between the positive and negative electrodes of Example 1 to form an electrode plate group. After covering with a set of laminated films and sealing three sides, the electrolyte solution was injected into the bag-shaped laminated film, and then the remaining one side was sealed to airtightly seal the four sides. A lithium-ion secondary battery of Example 1 in which the plate group and the electrolytic solution were sealed was manufactured” ([0090]).

特許文献3には、「リン酸鉄リチウム、炭素、バインダがそれぞれ85重量%、8重量%、7重量%となるように配合するために、炭素被覆リン酸鉄リチウムを87重量%、被覆炭素以外の導電助剤としてアセチレンブラックを6重量%、PVdFバインダを7重量%使用した。・・・炭素被覆リン酸鉄リチウムとアセチレンブラックを混合し・・・塗料化させたものを、アルミ箔上に150g/m塗布し、120℃で乾燥させた。・・・所定のサイズに裁断し正極を作製した。」([0059]、[0060])、「電解液として、1M LiPF EC/DMC(1/3) 1重量%VC溶液中にHF抑制剤としてN,N-ジメチルアセトアミドを0.5重量%加えたものを検討した。・・・上記の構成で得られた18650円筒型評価電池を用いて・・・評価を行った。」([0063]、「0064」)と記載されている。 In Patent Document 3, "In order to mix lithium iron phosphate, carbon, and binder at 85% by weight, 8% by weight, and 7% by weight, respectively, 87% by weight of carbon-coated lithium iron phosphate, coated carbon 6% by weight of acetylene black and 7% by weight of PVdF binder were used as conductive aids other than the above.... A mixture of carbon-coated lithium iron phosphate and acetylene black... was made into a paint, and was coated on an aluminum foil. 150 g/m 2 was applied to the surface and dried at 120°C. 0.5% by weight of N,N-dimethylacetamide was added as an HF inhibitor to a 1% by weight of DMC (1/3) VC solution. Evaluation was performed using a battery." ([0063], "0064").

また、LiFePOを正極活物質として、LiPFの含有量を変えた非水電解液と組み合わせて非水電解液二次電池とすることが公知である(特許文献4参照)。
特許文献4には、「(実施例1)・・・正極の作製においても、正極活物質としてLiFePO(90質量%)、導電助剤としてカーボンブラック(6質量%)、結着剤としてPVDF(4質量%)を混合し、NMP中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーを集電体であるアルミニウム箔に塗布して乾燥させ、圧延を行い、正極を得た。・・・エチレンカーボネート、ジエチルカーボネートを体積比3:7で混合した溶液中に、LiBFを0.05mol/L、LiPFを1.0mol/Lの割合で添加し非水電解液を得た。得られた負極及び正極の間にポリエチレンからなるセパレータを挟んで積層し積層体(素体)を得た。得られた積層体をアルミラミネートパックに入れ、このアルミラミネートパックに非水電解液を注入した後に真空シールし、リチウムイオン二次電池・・・を作製した。」([0056]から[0058])、「正極活物質の種類と、非水電解液中の溶媒の組み合わせ、LiBFとLiPF含有量、非水電解液に添加する1,3,2-ジオキサチオラン-2,2-ジオキシドの添加量を表1~3に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして実施例2~56及び比較例1~10のリチウムイオン二次電池を作製した。」([0059])と記載されている。
Further, it is known that a non-aqueous electrolyte secondary battery is formed by combining LiFePO 4 as a positive electrode active material with a non-aqueous electrolyte with a different LiPF 6 content (see Patent Document 4).
In Patent Document 4, "(Example 1) ... also in the production of the positive electrode, LiFePO 4 (90% by mass) as a positive electrode active material, carbon black (6% by mass) as a conductive aid, and PVDF as a binder (4% by mass) was mixed and dispersed in NMP to obtain a slurry.The resulting slurry was applied to an aluminum foil as a current collector, dried, and rolled to obtain a positive electrode... A non-aqueous electrolytic solution was obtained by adding 0.05 mol/L of LiBF 4 and 1.0 mol/L of LiPF 6 to a solution in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3:7. A separator made of polyethylene was sandwiched between the negative electrode and the positive electrode, and a laminate (element body) was obtained.The obtained laminate was placed in an aluminum laminate pack, and a non-aqueous electrolyte was injected into the aluminum laminate pack. After that, it was vacuum-sealed to produce a lithium ion secondary battery..." ( [0056] to [0058]), "The type of positive electrode active material, the combination of the solvent in the Conducted in the same manner as in Example 1 except that the LiPF 6 content and the amount of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide added to the non-aqueous electrolyte were changed as shown in Tables 1 to 3. Lithium ion secondary batteries of Examples 2 to 56 and Comparative Examples 1 to 10 were produced.” ([0059]).

特開2014-143041号公報JP 2014-143041 A 特開2018-37380号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-37380 WO2012/049723WO2012/049723 特開2016-85837号公報JP 2016-85837 A

本発明の目的は、高温保存後の低温放電特性に優れる非水電解質蓄電素子を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte storage element having excellent low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage.

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、正極合剤中に、正極活物質として、カーボンコートされたポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合物を含み、導電剤を実質的に含まない正極と、25℃環境下で粘度が4.2mPa・s以下である非水電解質とを備えたものである。 A non-aqueous electrolyte power storage device according to one aspect of the present invention includes a positive electrode mixture containing a carbon-coated lithium transition metal compound having a polyanion structure as a positive electrode active material and substantially free of a conductive agent. , and a non-aqueous electrolyte having a viscosity of 4.2 mPa·s or less in a 25° C. environment.

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子によれば、高温保存後の低温放電特性に優れる非水電解質蓄電素子を提供することができる。 According to the non-aqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte storage element that is excellent in low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage.

図1は、非水電解質蓄電素子の一実施形態を示す透視斜視図である。FIG. 1 is a see-through perspective view showing one embodiment of a non-aqueous electrolyte storage element. 図2は、非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置の一実施形態を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of a power storage device configured by assembling a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements.

初めに、本明細書によって開示される非水電解質蓄電素子の概要について説明する。 First, an outline of the non-aqueous electrolyte storage element disclosed by the present specification will be described.

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、正極合剤中に、正極活物質として、カーボンコートされたポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合物を含み、導電剤を実質的に含まない正極と、25℃環境下で粘度が4.2mPa・s以下である非水電解質とを備えたものである。
上記非水電解質の粘度の測定は、測定装置としてアントンパール社製のLOVIS2000MEを用い、測定装置が置かれている部屋の環境温度を25℃に設定して実施する。
A non-aqueous electrolyte power storage device according to one aspect of the present invention includes a positive electrode mixture containing a carbon-coated lithium transition metal compound having a polyanion structure as a positive electrode active material and substantially free of a conductive agent. , and a non-aqueous electrolyte having a viscosity of 4.2 mPa·s or less in a 25° C. environment.
The measurement of the viscosity of the non-aqueous electrolyte is carried out by setting the ambient temperature of the room in which the measuring device is placed at 25° C. using LOVIS2000ME manufactured by Anton Paar as a measuring device.

上記の非水電解質蓄電素子によれば、高温保存後の低温放電特性に優れる非水電解質蓄電素子を提供することができる。 According to the non-aqueous electrolyte storage element described above, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte storage element that is excellent in low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage.

ここで、前記導電剤の含有量は、正極合剤に対して1質量%未満(0質量%を含む)であってもよい。 Here, the content of the conductive agent may be less than 1% by mass (including 0% by mass) with respect to the positive electrode mixture.

本明細書において、「カーボンコート」は、ポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合物の導電性を高めるためにリチウム遷移金属化合物の表面に被覆されたカーボンを意味し、「導電剤」は、正極の導電性を高めるために正極合剤中に含まれる、上記の被覆されたカーボン以外の導電性を有する材料を意味する。 As used herein, "carbon coat" means carbon coated on the surface of a lithium transition metal compound having a polyanion structure to increase the conductivity of the lithium transition metal compound, and "conductive agent" refers to the conductivity of the positive electrode. It means a conductive material other than the above-described coated carbon, which is contained in the positive electrode mixture to enhance the properties.

また、正極合剤中に「導電剤を実質的に含まない」とは、本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子の課題である高温保存後の低温放電特性に悪影響を与える正極合剤中の導電剤の含有量が実質的に0質量%であることを意味するが、上記の高温保存後の低温放電特性の向上を阻害しない範囲で微量の導電剤が正極合剤に含まれることを排除するものではない。したがって、正極合剤中に「導電剤を実質的に含まない」とは、導電剤の含有量が正極合剤の1質量%未満であることを意味し、0.5質量%以下であることが好ましく、0質量%であることがより好ましい。
導電剤の含有量は、以下の方法で算出することにより、確認することができる。
非水電解質蓄電素子を放電状態で解体し、正極を取り出す。正極から正極合剤を取り出し、N-メチルピロリドン(NMP)等の溶媒中に分散させてバインダを除去する。溶媒を乾燥させた正極活物質と導電剤の混合粉末について、風力分級処理を行う。これにより取り出した導電剤と正極合剤の質量から、導電剤の含有量を算出する。
In addition, the positive electrode mixture "substantially does not contain a conductive agent" means that the positive electrode mixture adversely affects the low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage, which is a problem of the non-aqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention. It means that the content of the conductive agent in the positive electrode mixture is substantially 0% by mass, but the positive electrode mixture contains a trace amount of the conductive agent within a range that does not hinder the improvement of the low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage. does not exclude Therefore, "substantially free of a conductive agent" in the positive electrode mixture means that the content of the conductive agent is less than 1% by mass of the positive electrode mixture, and is 0.5% by mass or less. is preferred, and 0% by mass is more preferred.
The content of the conductive agent can be confirmed by calculating by the following method.
The non-aqueous electrolyte storage element is disassembled in a discharged state, and the positive electrode is taken out. The positive electrode mixture is taken out from the positive electrode and dispersed in a solvent such as N-methylpyrrolidone (NMP) to remove the binder. The mixed powder of the positive electrode active material and the conductive agent from which the solvent has been dried is subjected to an air classification treatment. The content of the conductive agent is calculated from the masses of the conductive agent and the positive electrode mixture thus taken out.

正極合剤中に、アセチレンブラック(カーボンブラック)等の一般的に使用されている導電剤(例えば、上記特許文献2から4の導電助剤参照)を実質的に含まないことで、正極合剤全体のBET比表面積が大きくなり過ぎることを抑制することができるため、高温等での保存時の正極表面での副反応を抑制することができ、保存特性向上につながる。また、そのような正極合剤を使用して正極を製造する場合に、より均一な状態のものを作製できるというメリットがある。
一方、正極合剤中に一般的な導電剤を実質的に含まないことで、正極合剤の保液性が減少し、ポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合へのリチウムイオンの供給不足につながるから、本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子においては、非水電解質を25℃環境下で粘度が4.2mPa・s以下とし、Li拡散に有利な低粘性とすることで、ポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合物へリチウムイオンが十分に供給され、低温特性を向上させることができる。
By substantially not containing a commonly used conductive agent such as acetylene black (carbon black) in the positive electrode mixture (see, for example, the conductive aids in Patent Documents 2 to 4 above), the positive electrode mixture Since it is possible to prevent the overall BET specific surface area from becoming too large, side reactions on the surface of the positive electrode during storage at high temperature or the like can be suppressed, leading to improved storage characteristics. Moreover, when manufacturing a positive electrode using such a positive electrode mixture, there is an advantage that the positive electrode can be manufactured in a more uniform state.
On the other hand, since the positive electrode mixture does not substantially contain a general conductive agent, the liquid holding property of the positive electrode mixture is reduced, leading to an insufficient supply of lithium ions to the lithium transition metal compound having a polyanion structure. In the non-aqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention, the viscosity of the non-aqueous electrolyte is 4.2 mPa s or less in an environment of 25 ° C., and the viscosity is low, which is advantageous for Li diffusion, so that the polyanion structure is Lithium ions are sufficiently supplied to the lithium transition metal compound possessed, and low-temperature characteristics can be improved.

本発明の一実施形態(以下、「本実施形態」という。)に係る非水電解質蓄電素子の構成、蓄電装置の構成、及び非水電解質蓄電素子の製造方法、並びにその他の実施形態について詳述する。なお、各実施形態に用いられる各構成部材(各構成要素)の名称は、背景技術に用いられる各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。 The configuration of the non-aqueous electrolyte storage element, the configuration of the storage device, the method for manufacturing the non-aqueous electrolyte storage element, and other embodiments according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "this embodiment") will be described in detail. do. Note that the name of each component (each component) used in each embodiment may be different from the name of each component (each component) used in the background art.

<非水電解質蓄電素子の構成>
本実施形態に係る非水電解質蓄電素子(以下、単に「蓄電素子」ともいう。)は、正極、負極及びセパレータを有する電極体と、非水電解質と、上記電極体及び非水電解質を収容する容器と、を備える。電極体は、通常、複数の正極及び複数の負極がセパレータを介して積層された積層型、又は、正極及び負極がセパレータを介して積層された状態で巻回された巻回型である。非水電解質は、正極、負極及びセパレータに含まれた状態で存在する。非水電解質蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池(以下、単に「二次電池」ともいう。)について説明する。
<Structure of non-aqueous electrolyte storage element>
A non-aqueous electrolyte storage element according to the present embodiment (hereinafter also simply referred to as "storage element") contains an electrode body having a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a non-aqueous electrolyte, and the electrode body and the non-aqueous electrolyte. a container; The electrode body is usually a laminated type in which a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are laminated with separators interposed therebetween, or a wound type in which positive electrodes and negative electrodes are laminated with separators interposed and wound. The non-aqueous electrolyte exists in a state contained in the positive electrode, the negative electrode and the separator. As an example of the non-aqueous electrolyte storage element, a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter also simply referred to as "secondary battery") will be described.

(正極)
正極は、正極基材と、当該正極基材に直接又は中間層を介して配される正極合剤層とを有する。
(positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode material mixture layer arranged directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer.

正極基材は、導電性を有する。「導電性」を有するか否かは、JIS-H-0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cmを閾値として判定する。正極基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はこれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ、及びコストの観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。正極基材としては、箔、蒸着膜、メッシュ、多孔質材料等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、正極基材としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔が好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS-H-4000(2014年)又はJIS-H4160(2006年)に規定されるA1085、A3003、A1N30等が例示できる。 A positive electrode base material has electroconductivity. Whether or not a material has "conductivity" is determined using a volume resistivity of 10 7 Ω·cm as a threshold measured according to JIS-H-0505 (1975). As the material for the positive electrode substrate, metals such as aluminum, titanium, tantalum and stainless steel, or alloys thereof are used. Among these, aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoint of potential resistance, high conductivity, and cost. Examples of the positive electrode substrate include foil, deposited film, mesh, porous material, and the like, and foil is preferable from the viewpoint of cost. Therefore, aluminum foil or aluminum alloy foil is preferable as the positive electrode substrate. Examples of aluminum or aluminum alloys include A1085, A3003, A1N30, etc. defined in JIS-H-4000 (2014) or JIS-H4160 (2006).

正極基材の平均厚さは、3μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上40μm以下がより好ましく、8μm以上30μm以下がさらに好ましく、10μm以上25μm以下が特に好ましい。正極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、正極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。 The average thickness of the positive electrode substrate is preferably 3 μm or more and 50 μm or less, more preferably 5 μm or more and 40 μm or less, even more preferably 8 μm or more and 30 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 25 μm or less. By setting the average thickness of the positive electrode substrate within the above range, the energy density per volume of the secondary battery can be increased while increasing the strength of the positive electrode substrate.

中間層は、正極基材と正極合剤層との間に配される層である。中間層は、炭素粒子等の導電剤を含むことで正極基材と正極合剤層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば、バインダ及び導電剤を含む。 The intermediate layer is a layer arranged between the positive electrode substrate and the positive electrode material mixture layer. The intermediate layer contains a conductive agent such as carbon particles to reduce the contact resistance between the positive electrode substrate and the positive electrode mixture layer. The composition of the intermediate layer is not particularly limited, and includes, for example, a binder and a conductive agent.

正極合剤層は、正極活物質を含む。正極合剤層は、必要に応じて、導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。正極合剤層は、正極活物質と上記の任意成分を含めた正極合剤から構成される。 The positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material. The positive electrode material mixture layer contains arbitrary components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, a filler, etc., as required. The positive electrode mixture layer is composed of a positive electrode mixture containing the positive electrode active material and the optional components described above.

本実施形態において、正極活物質は、カーボンコートされたポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合物を含む。ポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合物として、一般式Liαβ(POα(Mは1種以上の遷移金属、α及びβはMの価数に応じて化学量論的組成を満たす整数)が挙げられ、例えば、Mが具体的にFe、Mn、Ni、Co及びVから選択される1種の遷移金属であるLiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO,Li(PO等があり、Mが2種以上の遷移金属であるLiFeMn1-xPO(0<x<1)、LiFe1-yPO(Mは1種以上の遷移金属、0.5≦y<1)等があり、また、これ以外にLiMnSiO、LiCoPOF等が挙げられる。 In this embodiment, the positive electrode active material comprises a lithium transition metal compound having a carbon-coated polyanion structure. As a lithium transition metal compound having a polyanion structure, the general formula Li α M β (PO 4 ) α (M is one or more transition metals, α and β are integers satisfying the stoichiometric composition according to the valence of M ), for example, LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , etc., where M is two or more transition metals LiFe x Mn 1-x PO 4 (0<x<1), LiFe y M 1-y PO 4 (M is one or more transition metals , 0.5≦y<1), and other examples include Li 2 MnSiO 4 and Li 2 CoPO 4 F.

本実施形態においては、本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子の課題である高温保存後の低温放電特性を損なわない範囲で、ポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合物以外の他の正極活物質を含んでもよい。
他の正極活物質としては、例えば、α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、カルコゲン化合物、硫黄等が挙げられる。α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Li[LiNi(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)、Li[LiNiγCoβAl(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、LiMn、LiNiγMn(2-γ)等が挙げられる。カルコゲン化合物として、二硫化チタン、二硫化モリブデン、二酸化モリブデン等が挙げられる。これらの材料中の原子又はポリアニオンは、他の元素からなる原子又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。これらの材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。
In the present embodiment, other positive electrode active materials other than the lithium transition metal compound having a polyanion structure are used within a range that does not impair the low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage, which is a problem of the non-aqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention. may include
Other positive electrode active materials include, for example, lithium-transition metal composite oxides having an α-NaFeO 2 -type crystal structure, lithium-transition metal composite oxides having a spinel-type crystal structure, chalcogen compounds, and sulfur. Examples of lithium transition metal composite oxides having an α-NaFeO 2 type crystal structure include Li[Li x Ni (1-x) ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Co ( 1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Co (1-x) ]O 2 (0≦x<0.5), Li[ Li x Ni γ Mn (1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Ni γ Mn β Co (1-x-γ-β) ] O 2 (0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1), Li[Li x Ni γ Co β Al (1-x-γ-β) ]O 2 ( 0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1) and the like. Examples of lithium transition metal composite oxides having a spinel crystal structure include Li x Mn 2 O 4 and Li x Ni γ Mn (2-γ) O 4 . Examples of chalcogen compounds include titanium disulfide, molybdenum disulfide, and molybdenum dioxide. The atoms or polyanions in these materials may be partially substituted with atoms or anionic species of other elements. These materials may be coated with other materials on their surfaces.

正極活物質は、通常、粒子(粉体)である。正極活物質の平均粒径は、例えば、0.1μm以上20μm以下とすることが好ましい。正極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、正極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。正極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、正極合剤層の電子伝導性が向上する。なお、正極活物質と他の材料との複合体を用いる場合、該複合体の平均粒径を正極活物質の平均粒径とする。「平均粒径」とは、JIS-Z-8825(2013年)に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザ回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS-Z-8819-2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を意味する。 The positive electrode active material is usually particles (powder). The average particle size of the positive electrode active material is preferably, for example, 0.1 μm or more and 20 μm or less. By making the average particle size of the positive electrode active material equal to or more than the above lower limit, manufacturing or handling of the positive electrode active material becomes easy. By making the average particle size of the positive electrode active material equal to or less than the above upper limit, the electron conductivity of the positive electrode mixture layer is improved. Note that when a composite of a positive electrode active material and another material is used, the average particle size of the composite is taken as the average particle size of the positive electrode active material. "Average particle size" is based on JIS-Z-8825 (2013), based on the particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering method for a diluted solution of particles diluted with a solvent, JIS-Z-8819 -2 (2001) means a value at which the volume-based integrated distribution calculated according to 50%.

粉体を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法として、例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェットミル、旋回気流型ジェットミル又は篩等を用いる方法が挙げられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、篩や風力分級機等が、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。 A pulverizer, a classifier, or the like is used to obtain powder having a predetermined particle size. Pulverization methods include, for example, methods using a mortar, ball mill, sand mill, vibrating ball mill, planetary ball mill, jet mill, counter jet mill, whirling jet mill, or sieve. At the time of pulverization, wet pulverization in which water or an organic solvent such as hexane is allowed to coexist can also be used. As a classification method, a sieve, an air classifier, or the like is used as necessary, both dry and wet.

正極合剤層における正極活物質の含有量は、50質量%以上99質量%以下が好ましく、70質量%以上98質量%以下がより好ましく、80質量%以上95質量%以下がさらに好ましい。正極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、正極合剤層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is preferably 50% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 98% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or more and 95% by mass or less. By setting the content of the positive electrode active material within the above range, it is possible to achieve both high energy density of the positive electrode mixture layer and manufacturability.

上記のとおり、本実施形態においては、正極合剤中に導電剤を実質的に含まないものであるが、非水電解質蓄電素子の高温保存後の低温放電特性の向上を阻害しない範囲で微量の導電剤が正極合剤に含まれることを排除するものではない。
導電剤は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、例えば、炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛、非黒鉛質炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の1種が単独で含まれていてもよく、2種以上が混合して含まれていてもよい。また、これらの材料が複合化して含まれていてもよい。例えば、カーボンブラックとCNTとを複合化した材料が含まれていてもよい。
As described above, in the present embodiment, the positive electrode material mixture does not substantially contain a conductive agent. It does not mean that the conductive agent is included in the positive electrode mixture.
The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material. Examples of such conductive agents include carbonaceous materials, metals, and conductive ceramics. Carbonaceous materials include graphite, non-graphitic carbon, graphene-based carbon, and the like. Examples of non-graphitic carbon include carbon nanofiber, pitch-based carbon fiber, and carbon black. Examples of carbon black include furnace black, acetylene black, and ketjen black. Graphene-based carbon includes graphene, carbon nanotube (CNT), fullerene, and the like. The shape of the conductive agent may be powdery, fibrous, or the like. As the conductive agent, one of these materials may be contained alone, or two or more thereof may be mixed and contained. Also, these materials may be included in a composite form. For example, a composite material of carbon black and CNT may be included.

正極合剤層における導電剤の含有量は、1質量%未満であり、0.5質量%以下であることが好ましく、0質量%であることがより好ましい。導電剤の含有量を上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の高温保存後の低温放電特性を向上させることができる。 The content of the conductive agent in the positive electrode mixture layer is less than 1% by mass, preferably 0.5% by mass or less, and more preferably 0% by mass. By setting the content of the conductive agent to the above upper limit or less, the low-temperature discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte storage element after high-temperature storage can be improved.

バインダとしては、例えば、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。 Binders include, for example, fluorine resins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyacryl, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfone Elastomers such as modified EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR) and fluororubber; polysaccharide polymers and the like.

正極合剤層におけるバインダの含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。バインダの含有量を上記の範囲とすることで、活物質を安定して保持することができる。 The content of the binder in the positive electrode mixture layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the content of the binder within the above range, the active material can be stably retained.

増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。増粘剤がリチウム等と反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させてもよい。 Examples of thickeners include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium or the like, the functional group may be previously deactivated by methylation or the like.

フィラーは、特に限定されない。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、アルミナ、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。 A filler is not specifically limited. Fillers include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, inorganic oxides such as silicon dioxide, alumina, titanium dioxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide and aluminosilicate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, hydroxide Hydroxides such as aluminum, carbonates such as calcium carbonate, sparingly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride, and barium sulfate, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, talc, montmorillonite, boehmite, zeolite, Mineral resource-derived substances such as apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, and mica, or artificial products thereof may be used.

正極合剤層は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge、Sn、Sr、Ba等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Nb、W等の遷移金属元素を正極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The positive electrode mixture layer contains typical nonmetallic elements such as B, N, P, F, Cl, Br, and I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba, and the like. typical metal elements, transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Nb, W are used as positive electrode active materials, conductive agents, binders, thickeners, fillers It may be contained as a component other than

(負極)
負極は、負極基材と、当該負極基材に直接又は中間層を介して配される負極合剤層とを有する。中間層の構成は特に限定されず、例えば上記正極で例示した構成から選択することができる。
(negative electrode)
The negative electrode has a negative electrode base material and a negative electrode mixture layer disposed on the negative electrode base material directly or via an intermediate layer. The structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be selected from, for example, the structures exemplified for the positive electrode.

負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、アルミニウム等の金属又はこれらの合金、炭素質材料等が用いられる。これらの中でも銅又は銅合金が好ましい。負極基材としては、箔、蒸着膜、メッシュ、多孔質材料等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、負極基材としては銅箔又は銅合金箔が好ましい。銅箔の例としては、圧延銅箔、電解銅箔等が挙げられる。 A negative electrode base material has electroconductivity. As materials for the negative electrode substrate, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, aluminum, alloys thereof, carbonaceous materials, and the like are used. Among these, copper or a copper alloy is preferred. Examples of the negative electrode substrate include foil, deposited film, mesh, porous material, and the like, and foil is preferable from the viewpoint of cost. Therefore, copper foil or copper alloy foil is preferable as the negative electrode substrate. Examples of copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

負極基材の平均厚さは、2μm以上35μm以下が好ましく、3μm以上30μm以下がより好ましく、4μm以上25μm以下がさらに好ましく、5μm以上20μm以下が特に好ましい。負極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、負極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。 The average thickness of the negative electrode substrate is preferably 2 μm or more and 35 μm or less, more preferably 3 μm or more and 30 μm or less, even more preferably 4 μm or more and 25 μm or less, and particularly preferably 5 μm or more and 20 μm or less. By setting the average thickness of the negative electrode substrate within the above range, the energy density per volume of the secondary battery can be increased while increasing the strength of the negative electrode substrate.

負極合剤層は、負極活物質を含む。負極合剤層は、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上記正極で例示した材料から選択できる。 The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material. The negative electrode mixture layer contains arbitrary components such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, etc., if necessary. Optional components such as conductive agents, binders, thickeners, and fillers can be selected from the materials exemplified for the positive electrode.

負極合剤層は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge、Sn、Sr、Ba等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Ta、Hf、Nb、W等の遷移金属元素を負極活物質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The negative electrode mixture layer contains typical nonmetallic elements such as B, N, P, F, Cl, Br, and I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba, and the like. and transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, and W are used as negative electrode active materials, conductive agents, binders, and thickeners. You may contain as a component other than a sticky agent and a filler.

負極活物質としては、公知の負極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。負極活物質としては、例えば、金属Li;Si、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Ti酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;LiTi12、LiTiO2、TiNb等のチタン含有酸化物;ポリリン酸化合物;炭化ケイ素;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。これらの材料の中でも、黒鉛及び非黒鉛質炭素が好ましい。負極合剤層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The negative electrode active material can be appropriately selected from known negative electrode active materials. Materials capable of intercalating and deintercalating lithium ions are usually used as negative electrode active materials for lithium ion secondary batteries. Examples of the negative electrode active material include metal Li; metals or metalloids such as Si and Sn; metal oxides and metalloid oxides such as Si oxide, Ti oxide and Sn oxide; Li 4 Ti 5 O 12 ; Titanium-containing oxides such as LiTiO 2 and TiNb 2 O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite and non-graphitizable carbon (easily graphitizable carbon or non-graphitizable carbon) be done. Among these materials, graphite and non-graphitic carbon are preferred. In the negative electrode mixture layer, one type of these materials may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

「黒鉛」とは、充放電前又は放電状態において、X線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.33nm以上0.34nm未満の炭素材料をいう。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。安定した物性の材料を入手できるという観点で、人造黒鉛が好ましい。 “Graphite” refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of the (002) plane determined by X-ray diffraction before charging/discharging or in a discharged state of 0.33 nm or more and less than 0.34 nm. Graphite includes natural graphite and artificial graphite. Artificial graphite is preferable from the viewpoint that a material with stable physical properties can be obtained.

「非黒鉛質炭素」とは、充放電前又は放電状態においてX線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.34nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。非黒鉛質炭素としては、難黒鉛化性炭素や、易黒鉛化性炭素が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、例えば、樹脂由来の材料、石油ピッチまたは石油ピッチ由来の材料、石油コークスまたは石油コークス由来の材料、植物由来の材料、アルコール由来の材料等が挙げられる。 “Non-graphitic carbon” means a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of the (002) plane determined by X-ray diffraction before charging/discharging or in a discharged state of 0.34 nm or more and 0.42 nm or less. Say. Non-graphitizable carbon includes non-graphitizable carbon and graphitizable carbon. Examples of non-graphitic carbon include resin-derived materials, petroleum pitch or petroleum pitch-derived materials, petroleum coke or petroleum coke-derived materials, plant-derived materials, and alcohol-derived materials.

ここで、「放電状態」とは、負極活物質である炭素材料から、充放電に伴い吸蔵放出可能なリチウムイオンが十分に放出されるように放電された状態を意味する。例えば、負極活物質として炭素材料を含む負極を作用極として、金属Liを対極として用いた半電池において、開回路電圧が0.7V以上である状態である。 Here, the term “discharged state” means a state in which the carbon material, which is the negative electrode active material, is discharged such that lithium ions that can be intercalated and deintercalated are sufficiently released during charging and discharging. For example, in a half-cell using a negative electrode containing a carbon material as a negative electrode active material as a working electrode and metal Li as a counter electrode, the open circuit voltage is 0.7 V or higher.

「難黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.36nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。 The term “non-graphitizable carbon” refers to a carbon material having a d 002 of 0.36 nm or more and 0.42 nm or less.

「易黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.34nm以上0.36nm未満の炭素材料をいう。 “Graphitizable carbon” refers to a carbon material having a d 002 of 0.34 nm or more and less than 0.36 nm.

負極活物質は、通常、粒子(粉体)である。負極活物質の平均粒径は、例えば、1nm以上100μm以下とすることができる。負極活物質が炭素材料、チタン含有酸化物又はポリリン酸化合物である場合、その平均粒径は、1μm以上100μm以下であってもよい。負極活物質が、Si、Sn、Si酸化物、又は、Sn酸化物等である場合、その平均粒径は、1nm以上1μm以下であってもよい。負極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、負極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。負極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、負極合剤層の電子伝導性が向上する。粉体を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法及び粉級方法は、例えば、上記正極で例示した方法から選択できる。負極活物質が金属Li等の金属である場合、負極活物質は、箔状であってもよい。 The negative electrode active material is usually particles (powder). The average particle size of the negative electrode active material can be, for example, 1 nm or more and 100 μm or less. When the negative electrode active material is a carbon material, a titanium-containing oxide or a polyphosphate compound, the average particle size may be 1 μm or more and 100 μm or less. When the negative electrode active material is Si, Sn, Si oxide, Sn oxide, or the like, the average particle size may be 1 nm or more and 1 μm or less. By making the average particle size of the negative electrode active material equal to or greater than the above lower limit, the production or handling of the negative electrode active material is facilitated. By setting the average particle diameter of the negative electrode active material to the above upper limit or less, the electron conductivity of the negative electrode mixture layer is improved. A pulverizer, a classifier, or the like is used to obtain powder having a predetermined particle size. The pulverization method and the powder class method can be selected from, for example, the methods exemplified for the positive electrode. When the negative electrode active material is metal such as metal Li, the negative electrode active material may be foil-shaped.

負極合剤層における負極活物質の含有量は、60質量%以上99質量%以下が好ましく、90質量%以上98質量%以下がより好ましい。負極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、負極合剤層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer is preferably 60% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 98% by mass or less. By setting the content of the negative electrode active material within the above range, it is possible to achieve both high energy density of the negative electrode mixture layer and manufacturability.

(セパレータ)
セパレータは、公知のセパレータの中から適宜選択できる。セパレータとして、例えば、基材層のみからなるセパレータ、基材層の一方の面又は双方の面に耐熱粒子とバインダとを含む耐熱層が形成されたセパレータ等を使用することができる。セパレータの基材層の形状としては、例えば、織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が挙げられる。これらの形状の中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。セパレータの基材層の材料としては、シャットダウン機能の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。セパレータの基材層として、これらの樹脂を複合した材料を用いてもよい。
(separator)
The separator can be appropriately selected from known separators. As the separator, for example, a separator consisting of only a substrate layer, a separator having a heat-resistant layer containing heat-resistant particles and a binder formed on one or both surfaces of a substrate layer, or the like can be used. Examples of the shape of the base layer of the separator include woven fabric, non-woven fabric, and porous resin film. Among these shapes, a porous resin film is preferred from the viewpoint of strength, and a non-woven fabric is preferred from the viewpoint of non-aqueous electrolyte retention. As the material for the base layer of the separator, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of shutdown function, and polyimide, aramid, and the like are preferable from the viewpoint of oxidative decomposition resistance. A material obtained by combining these resins may be used as the base material layer of the separator.

耐熱層に含まれる耐熱粒子は、1気圧の空気雰囲気下で室温から500℃まで昇温したときの質量減少が5%以下であるものが好ましく、室温から800℃まで昇温したときの質量減少が5%以下であるものがさらに好ましい。質量減少が所定以下である材料として無機化合物が挙げられる。無機化合物として、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物;炭酸カルシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム等の硫酸塩;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、チタン酸バリウム等の難溶性のイオン結晶;シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶;タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。無機化合物として、これらの物質の単体又は複合体を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの無機化合物の中でも、蓄電素子の安全性の観点から、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又はアルミノケイ酸塩が好ましい。 The heat-resistant particles contained in the heat-resistant layer preferably have a mass loss of 5% or less when the temperature is raised from room temperature to 500 ° C. in an air atmosphere of 1 atm, and the mass loss when the temperature is raised from room temperature to 800 ° C. is more preferably 5% or less. An inorganic compound can be mentioned as a material whose mass reduction is less than or equal to a predetermined value. Examples of inorganic compounds include oxides such as iron oxide, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide, and aluminosilicate; nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride. carbonates such as calcium carbonate; sulfates such as barium sulfate; sparingly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride, and barium titanate; covalent crystals such as silicon and diamond; Mineral resource-derived substances such as zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, and mica, or artificial products thereof. As the inorganic compound, a single substance or a composite of these substances may be used alone, or two or more of them may be mixed and used. Among these inorganic compounds, silicon oxide, aluminum oxide, or aluminosilicate is preferable from the viewpoint of the safety of the electric storage device.

セパレータの空孔率は、強度の観点から80体積%以下が好ましく、放電性能の観点から20体積%以上が好ましい。ここで、「空孔率」とは、体積基準の値であり、水銀ポロシメータでの測定値を意味する。 The porosity of the separator is preferably 80% by volume or less from the viewpoint of strength, and preferably 20% by volume or more from the viewpoint of discharge performance. Here, the "porosity" is a volume-based value and means a value measured with a mercury porosimeter.

(非水電解質)
本実施形態においては、非水電解質(以下、「非水電解液」ともいう。)は、25℃環境下で粘度が4.2mPa・s以下である。非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
(Non-aqueous electrolyte)
In the present embodiment, the non-aqueous electrolyte (hereinafter also referred to as "non-aqueous electrolyte") has a viscosity of 4.2 mPa·s or less in a 25° C. environment. The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in this non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、非水電解質が25℃環境下で粘度が4.2mPa・s以下となる範囲で公知の非水溶媒の中から適宜選択できる。非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、エーテル、アミド、ニトリル等が挙げられる。非水溶媒として、これらの化合物に含まれる水素原子の一部がハロゲンに置換されたものを用いてもよい。
非水電解質を、25℃環境下で粘度が4.2mPa・s以下とするために、アセトニトリル等の粘度の低い非水溶媒を含有させることが好ましい。
The non-aqueous solvent can be appropriately selected from known non-aqueous solvents so long as the non-aqueous electrolyte has a viscosity of 4.2 mPa·s or less in a 25° C. environment. Non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, carboxylic acid esters, phosphoric acid esters, sulfonic acid esters, ethers, amides, nitriles and the like. As the non-aqueous solvent, those in which some of the hydrogen atoms contained in these compounds are substituted with halogens may be used.
In order for the non-aqueous electrolyte to have a viscosity of 4.2 mPa·s or less in an environment of 25° C., it is preferable to contain a non-aqueous solvent having a low viscosity such as acetonitrile.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、スチレンカーボネート、1-フェニルビニレンカーボネート、1,2-ジフェニルビニレンカーボネート等が挙げられる。これらの中でもECが好ましい。 Cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), and difluoroethylene carbonate. (DFEC), styrene carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate and the like. Among these, EC is preferred.

鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジフェニルカーボネート、トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。これらの中でもEMCが好ましい。 Chain carbonates include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, trifluoroethylmethyl carbonate, bis(trifluoroethyl) carbonate and the like. Among these, EMC is preferred.

非水溶媒として、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートを用いることで、電解質塩の解離を促進して非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。鎖状カーボネートを用いることで、非水電解液の粘度を低く抑えることができる。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比率(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、例えば、5:95から50:50の範囲とすることが好ましい。 As the non-aqueous solvent, it is preferable to use a cyclic carbonate or a chain carbonate, and it is more preferable to use a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate. By using a cyclic carbonate, it is possible to promote the dissociation of the electrolyte salt and improve the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte. By using a chain carbonate, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be kept low. When a cyclic carbonate and a chain carbonate are used together, the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate (cyclic carbonate:chain carbonate) is preferably in the range of, for example, 5:95 to 50:50.

電解質塩としては、公知の電解質塩から適宜選択できる。電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でもリチウム塩が好ましい。 The electrolyte salt can be appropriately selected from known electrolyte salts. Examples of electrolyte salts include lithium salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts, onium salts and the like. Among these, lithium salts are preferred.

リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)、リチウムジフルオロオキサレートボレート(LiFOB)、リチウムビス(オキサレート)ジフルオロホスフェート(LiFOP)等のシュウ酸リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のハロゲン化炭化水素基を有するリチウム塩等が挙げられる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiN(SO 2 F) 2 , lithium bis(oxalate) borate (LiBOB), lithium difluorooxalate borate (LiFOB). , lithium oxalate salts such as lithium bis(oxalate) difluorophosphate ( LiFOP ), LiSO3CF3 , LiN ( SO2CF3 ) 2 , LiN ( SO2C2F5 ) 2 , LiN ( SO2CF3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC(SO 2 CF 3 ) 3 , LiC(SO 2 C 2 F 5 ) 3 and other lithium salts having a halogenated hydrocarbon group. Among these, inorganic lithium salts are preferred, and LiPF6 is more preferred.

非水電解液におけるLiPF等の電解質塩の含有量は、非水電解質が25℃環境下で粘度が4.2mPa・s以下となる範囲で適宜選択でき、20℃1気圧下において、0.1mol/dm以上0.9mol/dm以下であると好ましく、0.3mol/dm以上0.9mol/dm以下であるとより好ましく、0.5mol/dm以上0.8mol/dm以下であるとさらに好ましい。電解質塩の含有量を上記の範囲とすることで、非水電解液の粘度を低くすることが容易にできる。
アセトニトリル等の粘度の低い非水溶媒を用いた場合には、LiPF等の電解質塩の含有量を0.9mol/dmより多くしてもよい。
The content of the electrolyte salt such as LiPF 6 in the non-aqueous electrolyte can be appropriately selected within a range in which the viscosity of the non-aqueous electrolyte is 4.2 mPa·s or less under an environment of 25°C. It is preferably 1 mol/dm 3 or more and 0.9 mol/dm 3 or less, more preferably 0.3 mol/dm 3 or more and 0.9 mol/dm 3 or less, and 0.5 mol/dm 3 or more and 0.8 mol/dm 3 or less. It is more preferable that it is below. By setting the content of the electrolyte salt within the above range, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be easily reduced.
When using a low-viscosity non-aqueous solvent such as acetonitrile, the content of electrolyte salt such as LiPF 6 may be greater than 0.9 mol/dm 3 .

非水電解液は、非水溶媒と電解質塩以外に、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)等のハロゲン化炭酸エステル;リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)、リチウムジフルオロオキサレートボレート(LiFOB)、リチウムビス(オキサレート)ジフルオロホスフェート(LiFOP)等のシュウ酸塩;リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)等のイミド塩;ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t-ブチルベンゼン、t-アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2-フルオロビフェニル、o-シクロヘキシルフルオロベンゼン、p-シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分ハロゲン化物;2,4-ジフルオロアニソール、2,5-ジフルオロアニソール、2,6-ジフルオロアニソール、3,5-ジフルオロアニソール等のハロゲン化アニソール化合物;ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物;亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、プロパンスルトン、プロペンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、4,4’-ビス(2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン)、4-メチルスルホニルオキシメチル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド、1,3-プロペンスルトン、1,3-プロパンスルトン、1,4-ブタンスルトン、1,4-ブテンスルトン、パーフルオロオクタン、ホウ酸トリストリメチルシリル、リン酸トリストリメチルシリル、チタン酸テトラキストリメチルシリル、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム等が挙げられる。これら添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The non-aqueous electrolyte may contain additives in addition to the non-aqueous solvent and electrolyte salt. Examples of additives include halogenated carbonates such as fluoroethylene carbonate (FEC) and difluoroethylene carbonate (DFEC); lithium bis(oxalate)borate (LiBOB), lithium difluorooxalateborate (LiFOB), lithium bis(oxalate ) oxalates such as difluorophosphate (LiFOP); imide salts such as lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI); biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene , t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran and other aromatic compounds; 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene and other partial halides of the above aromatic compounds; 2,4-difluoroanisole, 2 Halogenated anisole compounds such as ,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole; vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, anhydride Citraconic acid, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride; ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propanesultone, propenesultone, butanesultone, methyl methanesulfonate, busulfan, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate, sulfuric acid ethylene, sulfolane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide, tetramethylenesulfoxide, diphenylsulfide, 4,4'-bis(2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane), 4-methylsulfonyloxy methyl-2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane, thioanisole, diphenyl disulfide, dipyridinium disulfide, 1,3-propenesultone, 1,3-propanesultone, 1,4-butanesultone, 1,4- Butene sultone, perfluorooctane, tristrimethylsilyl borate, tristrimethylsilyl phosphate, tetrakistrimethylsilyl titanate, lithium monofluorophosphate, lithium difluorophosphate and the like. These additives may be used singly or in combination of two or more.

非水電解液に含まれる添加剤の含有量は、非水電解液全体の質量に対して0.01質量%以上10質量%以下であると好ましく、0.1質量%以上7質量%以下であるとより好ましく、0.2質量%以上5質量%以下であるとさらに好ましく、0.3質量%以上3質量%以下であると特に好ましい。添加剤の含有量を上記の範囲とすることで、高温保存後の容量維持性能又はサイクル性能を向上させたり、安全性をより向上させたりすることができる。 The content of the additive contained in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 7% by mass or less with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte. More preferably, it is 0.2% by mass or more and 5% by mass or less, and particularly preferably 0.3% by mass or more and 3% by mass or less. By setting the content of the additive within the above range, it is possible to improve capacity retention performance or cycle performance after high-temperature storage, or to further improve safety.

本実施形態の非水電解質蓄電素子の形状については特に限定されるものではなく、例えば、円筒型電池、角型電池、扁平型電池、コイン型電池、ボタン型電池等が挙げられる。
図1に角型電池の一例としての非水電解質蓄電素子1を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。セパレータを挟んで巻回された正極及び負極を有する電極体2が角型の容器3に収納される。正極は正極リード41を介して正極端子4と電気的に接続されている。負極は負極リード51を介して負極端子5と電気的に接続されている。
The shape of the non-aqueous electrolyte storage element of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include cylindrical batteries, rectangular batteries, flat batteries, coin batteries, button batteries, and the like.
FIG. 1 shows a non-aqueous electrolyte storage element 1 as an example of a square battery. In addition, the same figure is taken as the figure which saw through the inside of a container. An electrode body 2 having a positive electrode and a negative electrode wound with a separator sandwiched therebetween is housed in a rectangular container 3 . The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via a positive electrode lead 41 . The negative electrode is electrically connected to the negative terminal 5 via a negative lead 51 .

<蓄電装置の構成>
本実施形態の非水電解質蓄電素子は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器用電源、又は電力貯蔵用電源等に、複数の非水電解質蓄電素子1を集合して構成した蓄電ユニット(バッテリーモジュール)として搭載することができる。この場合、蓄電ユニットに含まれる少なくとも一つの非水電解質蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。
図2に、電気的に接続された二以上の非水電解質蓄電素子1が集合した蓄電ユニット20をさらに集合した蓄電装置30の一例を示す。蓄電装置30は、二以上の非水電解質蓄電素子1を電気的に接続するバスバ(図示せず)、二以上の蓄電ユニット20を電気的に接続するバスバ(図示せず)等を備えていてもよい。蓄電ユニット20又は蓄電装置30は、一以上の非水電解質蓄電素子の状態を監視する状態監視装置(図示せず)を備えていてもよい。
<Configuration of power storage device>
The non-aqueous electrolyte storage element of the present embodiment is a power source for automobiles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and plug-in hybrid vehicles (PHEV), power sources for electronic devices such as personal computers and communication terminals, or electric power It can be installed in a power source for storage or the like as a power storage unit (battery module) configured by collecting a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements 1 . In this case, the technology of the present invention may be applied to at least one non-aqueous electrolyte storage element included in the storage unit.
FIG. 2 shows an example of a power storage device 30 in which a power storage unit 20 in which two or more electrically connected non-aqueous electrolyte power storage elements 1 are assembled is further assembled. The power storage device 30 includes a bus bar (not shown) electrically connecting two or more non-aqueous electrolyte power storage elements 1, a bus bar (not shown) electrically connecting two or more power storage units 20, and the like. good too. The power storage unit 20 or the power storage device 30 may include a state monitoring device (not shown) that monitors the state of one or more non-aqueous electrolyte power storage elements.

<非水電解質蓄電素子の製造方法>
本実施形態の非水電解質蓄電素子の製造方法は、公知の方法から適宜選択できる。当該製造方法は、例えば、電極体を準備することと、非水電解質を準備することと、電極体及び非水電解質を容器に収容することと、を備える。電極体を準備することは、正極及び負極を準備することと、セパレータを介して正極及び負極を積層又は巻回することにより電極体を形成することとを備える。
<Method for producing non-aqueous electrolyte storage element>
A method for manufacturing the non-aqueous electrolyte storage element of the present embodiment can be appropriately selected from known methods. The manufacturing method includes, for example, preparing an electrode body, preparing a non-aqueous electrolyte, and housing the electrode body and the non-aqueous electrolyte in a container. Preparing the electrode body includes preparing a positive electrode and a negative electrode, and forming the electrode body by laminating or winding the positive electrode and the negative electrode with a separator interposed therebetween.

非水電解質を容器に収容することは、公知の方法から適宜選択できる。例えば、容器に形成された注入口から非水電解質を注入した後、注入口を封止すればよい。 A suitable method for containing the non-aqueous electrolyte in the container can be selected from known methods. For example, after the non-aqueous electrolyte is injected through an injection port formed in the container, the injection port may be sealed.

<その他の実施形態>
尚、本発明の非水電解質蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成又は周知技術に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。
<Other embodiments>
It should be noted that the non-aqueous electrolyte storage device of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment, and part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment or a known technique. Furthermore, some of the configurations of certain embodiments can be deleted. Also, well-known techniques can be added to the configuration of a certain embodiment.

上記実施形態では、非水電解質蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として用いられる場合について説明したが、非水電解質蓄電素子の種類、形状、寸法、容量等は任意である。本発明は、種々の二次電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用できる。 In the above embodiment, the nonaqueous electrolyte storage element is used as a chargeable/dischargeable nonaqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery). The capacity and the like are arbitrary. The present invention can also be applied to capacitors such as various secondary batteries, electric double layer capacitors, and lithium ion capacitors.

上記実施形態では、正極及び負極がセパレータを介して積層された電極体について説明したが、電極体は、セパレータを備えなくてもよい。例えば、正極又は負極の合剤層上に導電性を有さない層が形成された状態で、正極及び負極が直接接してもよい。 In the above embodiments, the electrode body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated with the separator interposed therebetween has been described, but the electrode body may not include the separator. For example, the positive electrode and the negative electrode may be in direct contact with each other in a state in which a layer having no conductivity is formed on the mixture layer of the positive electrode or the negative electrode.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The invention is not limited to the following examples.

以下の実施例、比較例においては、非水電解質蓄電素子として、非水電解質二次電池を作製し、その低温特性と保存特性を評価した。 In the following examples and comparative examples, non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced as non-aqueous electrolyte storage elements, and their low-temperature characteristics and storage characteristics were evaluated.

[実施例1]
(正極活物質の作製)
<LiFePOの作製>
始めにイオン交換水が入った反応容器に1mol/dmのFeSO水溶液を一定速度で滴下しつつ、その間のpHが一定値10.0±0.1を保つように4mol/dmのNaOH水溶液と、0.5mol/dmのNH水溶液と、0.5mol/dmのNHNH水溶液の混合溶液を滴下し、Fe(OH)前駆体を作製した。次に、作製されたFe(OH)前駆体を反応容器から取り出して、LiHPO及びスクロース粉と固相混合した。そして、窒素雰囲気下において焼成温度650℃で5時間焼成することにより、カーボンコートされたポリアニオン構造を有する正極活物質LiFePOを作製した。
[Example 1]
(Preparation of positive electrode active material)
<Fabrication of LiFePO4 >
First, a 1 mol/dm 3 FeSO 4 aqueous solution was dropped at a constant rate into a reaction vessel containing ion-exchanged water, and 4 mol/dm 3 NaOH was added to keep the pH at a constant value of 10.0 ± 0.1. A mixed solution of an aqueous solution, a 0.5 mol/dm3 NH3 aqueous solution , and a 0.5 mol/dm3 NH2NH2 aqueous solution was added dropwise to prepare a Fe(OH)2 precursor . Next, the prepared Fe(OH) 2 precursor was taken out from the reaction vessel and solid-phase mixed with LiH 2 PO 4 and sucrose powder. Then, by firing at a firing temperature of 650° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere, a positive electrode active material LiFePO 4 having a carbon-coated polyanion structure was produced.

(正極の作製)
正極活物質として上記のようにして作製したカーボンコートされたLiFePOを用い、分散媒としてN-メチルピロリドン(NMP)、バインダとしてPVDFを用いた。上記正極活物質、バインダ及び分散媒を混合した。その際、活物質:バインダの固形分質量比率は95:5となるように混合した。これら混合物に分散媒を適量加えて粘度を調整し、正極合剤ペーストを作製した。次に、上記正極合剤ペーストを、正極基材であるアルミニウム箔の両面に、未塗布部(正極合剤層非形成部)を残して塗布し、120℃で乾燥し、ロールプレスすることにより、正極基材上に正極合剤層を形成した。正極合剤ペーストの塗布量は、固形分で10mg/cmとした。このようにして、実施例1に係る正極を作製した。
(Preparation of positive electrode)
The carbon-coated LiFePO 4 prepared as described above was used as the positive electrode active material, N-methylpyrrolidone (NMP) was used as the dispersion medium, and PVDF was used as the binder. The positive electrode active material, binder and dispersion medium were mixed. At that time, the active material and the binder were mixed so that the solid content mass ratio was 95:5. An appropriate amount of dispersion medium was added to these mixtures to adjust the viscosity, and a positive electrode mixture paste was prepared. Next, the positive electrode mixture paste is applied to both surfaces of an aluminum foil serving as a positive electrode base material, leaving an uncoated portion (positive electrode mixture layer non-formed portion), dried at 120° C., and roll-pressed. , a positive electrode mixture layer was formed on the positive electrode substrate. The coating amount of the positive electrode mixture paste was 10 mg/cm 2 in terms of solid content. Thus, the positive electrode according to Example 1 was produced.

(負極の作製)
負極活物質としてグラファイト、バインダとしてSBR、増粘剤としてCMCを用いた。負極活物質、バインダ、増粘剤及び分散剤としての水を混合した。その際、活物質:バインダ:増粘剤の固形分質量比率は97:2:1の質量比となるように混合した。これら混合物に水を適量加えて粘度を調整し、負極合剤ペーストを作製した。この負極合剤ペーストを、負極基材である銅箔の両面に、未塗布部(負極合剤層非形成部)を残して塗布し、乾燥し、ロールプレスすることにより、負極基材上に負極合剤層を作製した。このようにして、負極を作製した。
(Preparation of negative electrode)
Graphite was used as the negative electrode active material, SBR was used as the binder, and CMC was used as the thickener. A negative electrode active material, a binder, a thickener and water as a dispersant were mixed. At that time, they were mixed so that the solid content mass ratio of active material:binder:thickener was 97:2:1. An appropriate amount of water was added to these mixtures to adjust the viscosity, and negative electrode mixture pastes were prepared. This negative electrode mixture paste is applied to both surfaces of the copper foil, which is the negative electrode substrate, leaving an uncoated portion (a portion where the negative electrode mixture layer is not formed), dried, and roll-pressed to form the negative electrode substrate. A negative electrode mixture layer was produced. Thus, a negative electrode was produced.

(非水電解質の調製)
ECとEMCとアセトニトリルを体積比2:3:5の割合で混合した混合溶媒に、LiPFを0.9mol/dmの濃度で溶解させ、非水電解質を調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 0.9 mol/dm 3 in a mixed solvent in which EC, EMC and acetonitrile were mixed at a volume ratio of 2:3:5.

(非水電解質の粘度測定)
使用した非水電解質の粘度測定は、上記した測定装置を用い、25℃環境下で実施した。
(Viscosity measurement of non-aqueous electrolyte)
The viscosity measurement of the non-aqueous electrolyte used was carried out in a 25° C. environment using the above-described measuring device.

(非水電解質二次電池の作製)
ポリエチレン製微多孔膜基材及び上記ポリエチレン製微多孔膜基材上に形成された耐熱層からなるセパレータを介して、上記の正極と負極とを積層し、電極体を作製した。なお、上記耐熱層は、正極と対向する面に配設されるようにした。この電極体をアルミニウム製の角形容器に収納し、正極端子及び負極端子を取り付けた。この角型容器内部に上記の非水電解質を注入した後、封口し、実施例1に係る非水電解質二次電池を作製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery)
The above positive electrode and negative electrode were laminated via a separator comprising a polyethylene microporous membrane substrate and a heat-resistant layer formed on the polyethylene microporous membrane substrate, to prepare an electrode assembly. The heat-resistant layer was arranged on the surface facing the positive electrode. This electrode assembly was housed in an aluminum prismatic container, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were attached. After the non-aqueous electrolyte was injected into the rectangular container, the container was sealed, and a non-aqueous electrolyte secondary battery according to Example 1 was produced.

(保存後 -30℃/25℃ 1C容量比)
上記の作製した非水電解質二次電池について、25℃環境下、0.1Cの電流で3.6Vまで定電流充電をおこない、その後電流が0.02Cとなるまで3.6Vで定電圧充電をおこなった。その電池を85℃環境下で10日間保存した。その後、25℃環境下で2.0Vになるまで0.1Cの電流で定電流放電をおこない、10分間休止した。その後、保存前と同様に定電流定電圧充電をおこない、10分の休止を経たのち、1Cの電流で2.0Vまで放電し、そのときの放電容量を「25℃ 1C容量」とした。次に、25℃環境下で保存前と同様に定電流定電圧充電をおこない、-30℃環境下で3時間の休止を経たのち、1Cの電流で2.0Vまで放電し、そのときの放電容量を「0℃ 1C容量」とした。得られた「25℃ 1C容量」に対する「0℃ 1C容量」の百分率を算出し、「保存後 -30℃/25℃ 1C容量比」とした。
(After storage -30°C/25°C 1C capacity ratio)
The non-aqueous electrolyte secondary battery prepared above was subjected to constant current charging at a current of 0.1 C up to 3.6 V in a 25° C. environment, and then constant voltage charging at 3.6 V until the current reached 0.02 C. done. The battery was stored in an environment of 85° C. for 10 days. After that, constant current discharge was performed at a current of 0.1 C until the voltage reached 2.0 V in a 25° C. environment, and the battery was rested for 10 minutes. After that, constant-current and constant-voltage charging was performed in the same manner as before storage, and after a rest of 10 minutes, the battery was discharged to 2.0 V at a current of 1C, and the discharge capacity at that time was defined as "25°C 1C capacity". Next, constant-current and constant-voltage charging was performed in a 25°C environment in the same manner as before storage, and after resting in a -30°C environment for 3 hours, it was discharged to 2.0V at a current of 1C, and the discharge at that time was performed. The capacity was defined as "0°C 1C capacity". The percentage of the "0° C. 1C capacity" to the obtained "25° C. 1C capacity" was calculated and used as the "-30° C./25° C. 1C capacity ratio after storage".

[実施例2、3、4、及び比較例1]
非水電解質の調製において、ECとEMCを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒に、それぞれ、LiPFを0.6mol/dm、0.75mol/dm、0.9mol/dm、及び1.0mol/dmの濃度で溶解させ、非水電解質を調製した以外は、実施例1と同様にして、実施例2、3、4、及び比較例1に係る非水電解質二次電池を作製した。
[Examples 2, 3, 4, and Comparative Example 1]
In the preparation of the non-aqueous electrolyte, 0.6 mol/dm 3 , 0.75 mol/dm 3 and 0.9 mol/dm 3 of LiPF 6 were added to a mixed solvent in which EC and EMC were mixed at a volume ratio of 3 :7. , and dissolved at a concentration of 1.0 mol / dm 3 to prepare non-aqueous electrolytes according to Examples 2, 3, 4, and Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1. A battery was produced.

[比較例2から6]
正極活物質として上記のようにして作製したカーボンコートされたLiFePOを用い、分散媒としてN-メチルピロリドン(NMP)、導電剤としてアセチレンブラック(AB)、及びバインダとしてPVDFを用いた。上記正極活物質、導電剤、バインダ及び分散媒を混合した。その際、活物質:導電剤:バインダの固形分質量比率は90:5:5(導電剤の含有量は、正極合剤に対して5質量%)となるように混合した。これら混合物に分散媒を適量加えて粘度を調整し、正極合剤ペーストを作製した。次に、上記正極合剤ペーストを、正極基材であるアルミニウム箔の両面に、未塗布部(正極合剤層非形成部)を残して塗布し、120℃で乾燥し、ロールプレスすることにより、正極基材上に正極合剤層を形成した。正極合剤ペーストの塗布量は、固形分で10mg/cmとした。このようにして、比較例2から6に係る正極を作製した以外は、実施例1から4、及び比較例1と同様にして、それぞれ、比較例2から5、及び比較例6に係る非水電解質二次電池を作製した。
[Comparative Examples 2 to 6]
Carbon-coated LiFePO4 prepared as described above was used as the positive electrode active material, N-methylpyrrolidone (NMP) as the dispersion medium, acetylene black (AB) as the conductive agent, and PVDF as the binder. The positive electrode active material, conductive agent, binder and dispersion medium were mixed. At that time, they were mixed so that the solid content mass ratio of active material:conductive agent:binder was 90:5:5 (the content of the conductive agent was 5% by mass with respect to the positive electrode mixture). An appropriate amount of dispersion medium was added to these mixtures to adjust the viscosity, and a positive electrode mixture paste was prepared. Next, the positive electrode mixture paste is applied to both surfaces of an aluminum foil serving as a positive electrode base material, leaving an uncoated portion (positive electrode mixture layer non-formed portion), dried at 120° C., and roll-pressed. , a positive electrode mixture layer was formed on the positive electrode substrate. The coating amount of the positive electrode mixture paste was 10 mg/cm 2 in terms of solid content. In this way, in the same manner as in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, except that the positive electrodes according to Comparative Examples 2 to 6 were produced, Non-aqueous positive electrodes according to Comparative Examples 2 to 5 and Comparative Example 6 An electrolyte secondary battery was produced.

実施例1から実施例4、比較例1から比較例6に係る非水電解質二次電池について、上記した方法で、非水電解質の粘度、「保存後 -30℃/25℃ 1C容量比」を求めた。その結果を、表1に示す。 For the non-aqueous electrolyte secondary batteries according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, the viscosity of the non-aqueous electrolyte and the "-30° C./25° C. 1C capacity ratio after storage" were determined by the method described above. asked. The results are shown in Table 1.

Figure 2022139794000001
Figure 2022139794000001

表1より、正極合剤中に導電剤であるアセチレンブラック(AB)を含まない(表1では「なし」と表記)正極を用い、粘度が4.2mPa・s以下の非水電解質を用いた実施例1から実施例4に係る非水電解質電池は、「保存後 -30℃/25℃ 1C容量比」が高く、高温保存後の低温放電特性が優れているのがわかる。
これに対して、正極合剤中に導電剤であるアセチレンブラック(AB)を含まない正極を用い、粘度が4.2mPa・sを超える非水電解質を用いた比較例1に係る非水電解質電池は、「保存後 -30℃/25℃ 1C容量比」が低くなり、高温保存後の低温放電特性を向上させることができない。また、正極合剤中に導電剤であるアセチレンブラック(AB)を含む(表1では「あり」と表記)正極を用いた場合には、粘度が4.2mPa・s以下の非水電解質を用いた比較例2から5に係る非水電解質電池でも、粘度が4.2mPa・sを超える非水電解質を用いた比較例6に係る非水電解質電池でも、いずれも、「保存後 -30℃/25℃ 1C容量比」が低くなり、高温保存後の低温放電特性を向上させることができない。
From Table 1, a positive electrode that does not contain acetylene black (AB) as a conductive agent in the positive electrode mixture (indicated as “none” in Table 1) was used, and a non-aqueous electrolyte with a viscosity of 4.2 mPa s or less was used. It can be seen that the non-aqueous electrolyte batteries according to Examples 1 to 4 had a high "-30°C/25°C 1C capacity ratio after storage" and excellent low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage.
On the other hand, the non-aqueous electrolyte battery according to Comparative Example 1 uses a positive electrode that does not contain acetylene black (AB), which is a conductive agent, in the positive electrode mixture, and uses a non-aqueous electrolyte with a viscosity exceeding 4.2 mPa s. , the "-30°C/25°C 1C capacity ratio after storage" is low, and low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage cannot be improved. In addition, when a positive electrode containing acetylene black (AB), which is a conductive agent, is used in the positive electrode mixture (indicated as “Yes” in Table 1), a non-aqueous electrolyte having a viscosity of 4.2 mPa s or less is used. Both the non-aqueous electrolyte batteries according to Comparative Examples 2 to 5 and the non-aqueous electrolyte battery according to Comparative Example 6 using a non-aqueous electrolyte having a viscosity exceeding 4.2 mPa s were "-30 ° C./ 25° C. 1C capacity ratio” becomes low, and low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage cannot be improved.

本発明の一側面に係る正極及び非水電解質を用いることにより、低温特性と保存特性が両立した非水電解質蓄電素子を提供することができるので、この非水電解質蓄電素子は、ハイブリッド自動車用、プラグインハイブリッド自動車用、電気自動車用の非水電解質蓄電素子として有用である。 By using the positive electrode and the non-aqueous electrolyte according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte storage element having both low-temperature characteristics and storage characteristics. It is useful as a non-aqueous electrolyte storage device for plug-in hybrid vehicles and electric vehicles.

1 非水電解質蓄電素子
2 電極体
3 容器
4 正極端子
41 正極リード
5 負極端子
51 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Non-aqueous electrolyte storage element 2 Electrode body 3 Container 4 Positive electrode terminal 41 Positive electrode lead 5 Negative electrode terminal 51 Negative electrode lead 20 Storage unit 30 Storage device

Claims (2)

正極合剤中に、正極活物質として、カーボンコートされたポリアニオン構造を有するリチウム遷移金属化合物を含み、導電剤を実質的に含まない正極と、25℃環境下で粘度が4.2mPa・s以下である非水電解質とを備えた、非水電解質蓄電素子。 In the positive electrode mixture, a positive electrode containing a carbon-coated lithium transition metal compound having a polyanion structure as a positive electrode active material and substantially not containing a conductive agent, and a viscosity of 4.2 mPa s or less in an environment of 25 ° C. and a non-aqueous electrolyte. 前記正極の導電剤の含有量が、正極合剤に対して1質量%未満(0質量%を含む)である、請求項1に記載の非水電解質蓄電素子。
2. The non-aqueous electrolyte electricity storage element according to claim 1, wherein the content of the conductive agent in said positive electrode is less than 1% by mass (including 0% by mass) relative to the positive electrode mixture.
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