JP2018152158A - Operation method of nonaqueous power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水系蓄電素子の運転方法に関する。 The present invention relates to a method for operating a non-aqueous power storage element.
従来、非水系二次電池としては、リチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質を含む正極と、炭素等の負極活物質を含む負極と、非水電解質としての、非水溶媒にリチウム塩が溶解している非水電解液や固体電解質を有するリチウムイオン二次電池が多く開発されている。 Conventionally, as a nonaqueous secondary battery, a lithium salt is dissolved in a nonaqueous solvent as a positive electrode including a positive electrode active material such as lithium cobalt composite oxide, a negative electrode including a negative electrode active material such as carbon, and a nonaqueous electrolyte. Many lithium ion secondary batteries having non-aqueous electrolytes and solid electrolytes have been developed.
一方、正極活物質として、炭素を用い、非水電解質中のアニオンが、正極活物質としての、炭素へ挿入乃至脱離し、非水電解質中のリチウムイオンが、負極活物質としての、炭素へ挿入乃至脱離して、充放電される非水系二次電池(デュアルカーボン電池)が存在する(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, carbon is used as the positive electrode active material, and anions in the nonaqueous electrolyte are inserted or desorbed from carbon as the positive electrode active material, and lithium ions in the nonaqueous electrolyte are inserted into carbon as the negative electrode active material. There is a non-aqueous secondary battery (dual carbon battery) that is charged or discharged after being detached (see, for example, Patent Document 1).
デュアルカーボン電池においては、非水電解液から正極活物質に、例えば、PF6 −等のアニオンが挿入され、非水電解液中から負極活物質にLi+が挿入されることにより、充電され、正極活物質からPF6 −等のアニオンが脱離し、負極活物質からLi+が非水電解質へ脱離することにより、放電される。 In the dual carbon battery, an anion such as PF 6 − is inserted into the positive electrode active material from the non-aqueous electrolyte, and Li + is inserted into the negative electrode active material from the non-aqueous electrolyte. Discharge occurs when an anion such as PF 6 − is desorbed from the positive electrode active material, and Li + is desorbed from the negative electrode active material to the nonaqueous electrolyte.
デュアルカーボン電池の放電容量は、正極活物質にアニオンが挿入されている量、正極活物質のアニオンを脱離することが可能な量、負極活物質にカチオンが挿入されている量、負極活物質のカチオンを脱離することが可能な量、非水電解液中のアニオン量及びカチオン量で決まる。このため、デュアルカーボン電池において、放電容量を増加させるためには、正極活物質及び負極活物質の他に、リチウム塩を含む非水電解液の量も増やす必要がある(例えば、非特許文献1参照)。 The discharge capacity of the dual carbon battery includes the amount of anions inserted into the positive electrode active material, the amount capable of desorbing the anions of the positive electrode active material, the amount of cations inserted into the negative electrode active material, and the negative electrode active material It is determined by the amount capable of desorbing cations, the amount of anions and the amount of cations in the non-aqueous electrolyte. For this reason, in the dual carbon battery, in order to increase the discharge capacity, it is necessary to increase the amount of the non-aqueous electrolyte containing a lithium salt in addition to the positive electrode active material and the negative electrode active material (for example, Non-Patent Document 1). reference).
このように、非水電解液から正極活物質にアニオンが挿入され、非水電解液から負極活物質にカチオンが挿入されることにより充電され、正極活物質からアニオンが非水電解液へ脱離し、負極活物質からカチオンが非水電解液へ脱離することにより放電される非水系二次電池においては、十分な電解質塩の量が必要になる。 As described above, the anion is inserted into the positive electrode active material from the non-aqueous electrolyte, and the cation is inserted into the negative electrode active material from the non-aqueous electrolyte, and the anion is desorbed from the positive electrode active material into the non-aqueous electrolyte. In a non-aqueous secondary battery that is discharged by desorption of cations from the negative electrode active material into the non-aqueous electrolyte, a sufficient amount of electrolyte salt is required.
負極活物質として、スピネル構造を有するチタン酸リチウム(LTO)を用いた二次電池を充放電したときに、LTOは、結晶格子のサイズ及び構造がほとんど変化しない。このため、LTOは、サイクル安定性が極めて高く、負極活物質として、LTOを用いた二次電池は、サイクル安定性と安全性が高いことが知られている。 When a secondary battery using a lithium titanate (LTO) having a spinel structure as a negative electrode active material is charged / discharged, the crystal lattice size and structure of LTO hardly change. For this reason, it is known that LTO has extremely high cycle stability, and a secondary battery using LTO as a negative electrode active material has high cycle stability and safety.
以上のことから、正極活物質として、炭素質を用い、負極活物質として、LTOを用いた二次電池は、急速な充放電が可能であり、サイクル安定性と安全性が高い電池である(例えば、特許文献2参照)。 From the above, the secondary battery using carbon as the positive electrode active material and LTO as the negative electrode active material can be rapidly charged and discharged, and has high cycle stability and safety ( For example, see Patent Document 2).
しかしながら、正極活物質として用いられる炭素は、高い電位範囲において、充放電に伴い、アニオンの分解によると思われるF−が発生して二次電池のサイクル特性が劣化する問題があること、充放電に伴い、炭素の膨潤収縮が発生し、電極の構造の幾何学的な破壊が進行し、二次電池のサイクル特性が劣化することが危惧される。このため、通常使用される、即ち、汎用的に連続使用される電位範囲として、高い電位範囲を使用することは好ましくなく、汎用的に連続使用される適切な電位範囲は不明であった。 However, the carbon used as the positive electrode active material has a problem that the cycle characteristics of the secondary battery are deteriorated due to generation of F − which is considered to be caused by decomposition of anions in charge and discharge in a high potential range. Along with this, there is a concern that the swelling and shrinkage of carbon occurs, the geometrical destruction of the electrode structure proceeds, and the cycle characteristics of the secondary battery deteriorate. For this reason, it is not preferable to use a high potential range as a potential range that is normally used, that is, continuously used for general purposes, and an appropriate potential range for continuous use for general purposes has not been known.
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、サイクル特性に優れる非水系蓄電素子の運転方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for operating a non-aqueous power storage element that is excellent in cycle characteristics in view of the above-described problems of the prior art.
本発明の一態様は、アニオンを挿入乃至脱離することが可能な黒鉛系炭素材料を含む正極と、リチウムイオンを吸蔵乃至放出することが可能な負極活物質を含む負極と、非水電解質を有する非水系蓄電素子を運転する方法であって、前記非水系蓄電素子を充電する際に、前記黒鉛系炭素材料に前記アニオンが挿入される4つの反応電位領域のうち、電位が小さい方から、3つ目の反応電位領域までを使用する。 One embodiment of the present invention includes a positive electrode including a graphite-based carbon material capable of inserting or desorbing anions, a negative electrode including a negative electrode active material capable of inserting or extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte. A method of operating a non-aqueous storage element having, when charging the non-aqueous storage element, from among the four reaction potential regions into which the anion is inserted into the graphite-based carbon material, from the one having a lower potential, Use up to the third reaction potential region.
本発明によれば、サイクル特性に優れる非水系蓄電素子の運転方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operating method of the non-aqueous electrical storage element which is excellent in cycling characteristics can be provided.
(非水系蓄電素子の運転方法)
本実施形態の非水系蓄電素子の運転方法は、アニオンを挿入乃至脱離することが可能な黒鉛系炭素材料を含む正極と、リチウムイオンを吸蔵乃至放出することが可能な負極活物質を含む負極と、非水電解質を有する非水系蓄電素子を運転する方法である。
(Operation method of non-aqueous storage element)
The operation method of the non-aqueous power storage device of this embodiment includes a positive electrode including a graphite-based carbon material capable of inserting or desorbing anions, and a negative electrode including a negative electrode active material capable of inserting or extracting lithium ions. And a method of operating a non-aqueous storage element having a non-aqueous electrolyte.
本実施形態の非水系蓄電素子の運転方法は、非水系蓄電素子を充電する際に、黒鉛系炭素材料にアニオンが挿入される4つの反応電位領域のうち、電位が小さい方から、3つ目の反応電位領域までを使用する。これにより、非水系蓄電素子のサイクル特性を向上させることができる。 The operation method of the non-aqueous storage element of the present embodiment is the third of the four reaction potential regions in which the anion is inserted into the graphite-based carbon material when the non-aqueous storage element is charged. Up to the reaction potential region. Thereby, the cycle characteristic of a non-aqueous electrical storage element can be improved.
本実施形態の非水系蓄電素子は、セパレータを有することが好ましく、必要に応じて、その他の部材を更に有する。 The non-aqueous electricity storage device of this embodiment preferably includes a separator, and further includes other members as necessary.
以下、本実施形態の非水系蓄電素子の運転方法について、さらに説明する。 Hereinafter, the operation method of the non-aqueous storage element of this embodiment will be further described.
図1に、リチウム(負極活物質)からなる負極を用いた場合の黒鉛(正極活物質)を含む正極における酸化還元反応を計測したサイクッリクボルタモグラムを示す(後述の参考例1参照)。 FIG. 1 shows a cyclic voltammogram in which an oxidation-reduction reaction in a positive electrode containing graphite (positive electrode active material) when a negative electrode made of lithium (negative electrode active material) is used (see Reference Example 1 described later).
ここで、正極における酸化反応及び還元反応は、それぞれ黒鉛へアニオンが挿入(インターカレート)する充電反応、及び、黒鉛からのアニオンが脱離(脱インターカレート)する放電反応に相当する。 Here, the oxidation reaction and the reduction reaction at the positive electrode correspond to a charging reaction in which anions are inserted (intercalated) into graphite and a discharge reaction in which anions from graphite are desorbed (deintercalated), respectively.
図1から、黒鉛は、酸化反応側において、大きく4つの反応電位領域が存在することがわかる。まず、3.0−4.662V vs Li/Li+の電位範囲における計測で、第一反応電位領域が見られる。次に、3.0−4.783Vvs Li/Li+の電位範囲における計測で、第一反応電位領域及び第二反応電位領域が見られる。次に、3.0−4.969V vs Li/Li+の電位範囲における計測で、第一反応電位領域から第三反応電位領域が見られる。次に、3.0−5.2V vs Li/Li+の電位範囲における計測で、第一反応電位領域から第四反応電位領域が見られる。 From FIG. 1, it can be seen that graphite has roughly four reaction potential regions on the oxidation reaction side. First, the first reaction potential region is observed in the measurement in the potential range of 3.0-4.662 V vs Li / Li + . Next, the first reaction potential region and the second reaction potential region are observed in the measurement in the potential range of 3.0-4.783 Vvs Li / Li + . Next, in the measurement in the potential range of 3.0-4.969 V vs Li / Li + , the third reaction potential region is seen from the first reaction potential region. Next, in the measurement in the potential range of 3.0-5.2 V vs Li / Li + , the fourth reaction potential region is seen from the first reaction potential region.
図2に、リチウム(負極活物質)からなる負極を用いた場合の黒鉛(正極活物質)を含む正極の充電特性(充電反応による電位の変化)の計測結果を示す(後述の参考例2参照)。 FIG. 2 shows the measurement results of the charge characteristics (change in potential due to the charge reaction) of the positive electrode containing graphite (positive electrode active material) when a negative electrode made of lithium (negative electrode active material) was used (see Reference Example 2 described later). ).
図2から、4つのプラトー領域(電位平坦部)が存在し、図1と対応していることがわかる。具体的には、3.0−4.9V vs Li/Li+の電位範囲が、図1における第一反応電位領域、第二反応電位領域に相当する。次に、4.9−5.0V vs Li/Li+の電位範囲が、図1における第三反応電位領域に相当する。さらに、5.0−5.2V vs Li/Li+の電位範囲が、図1における第四反応電位領域に相当する。 As can be seen from FIG. 2, there are four plateau regions (potential flat portions) corresponding to FIG. Specifically, the potential range of 3.0 to 4.9 V vs Li / Li + corresponds to the first reaction potential region and the second reaction potential region in FIG. Next, the potential range of 4.9-5.0 V vs. Li / Li + corresponds to the third reaction potential region in FIG. Furthermore, the potential range of 5.0-5.2 V vs Li / Li + corresponds to the fourth reaction potential region in FIG.
図3に、LTO(負極活物質)を含む負極を用い、黒鉛(正極活物質)を含む正極の電位を制御して充放電サイクルを実施した場合のサイクル特性(放電容量の維持率のサイクル依存性)の計測結果を示す(後述の実施例1、2、比較例1参照)。 FIG. 3 shows the cycle characteristics (cycle dependency of discharge capacity retention rate) when a negative electrode containing LTO (negative electrode active material) is used and the potential of a positive electrode containing graphite (positive electrode active material) is controlled to carry out a charge / discharge cycle. The measurement results are shown (see Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described later).
図3から、3.0−4.98V vs Li/Li+の電位範囲(後述の実施例2)、即ち、第一反応電位領域から第三反応電位領域に相当する領域(特に、3.0−4.85V vs Li/Li+の電位範囲(後述の実施例1)、即ち、第一反応電位領域、第二反応電位領域)において、非水系蓄電素子のサイクル特性が優れることがわかる。 From FIG. 3, a potential range of 3.0 to 4.98 V vs Li / Li + (Example 2 described later), that is, a region corresponding to the first reaction potential region to the third reaction potential region (particularly, 3.0 It can be seen that the cycle characteristics of the non-aqueous storage element are excellent in the potential range of −4.85 V vs Li / Li + (Example 1 described later), that is, the first reaction potential region and the second reaction potential region.
このことは、黒鉛(正極活物質)を含む正極の膨潤や、アニオンの分解によると思われるF−の発生が影響していると考えられる。 This is considered to be caused by the swelling of the positive electrode containing graphite (positive electrode active material) and the generation of F − which seems to be due to the decomposition of the anion.
図4に、Li電極(負極)を用いた場合の黒鉛(正極活物質)を含む正極の膨らみの計測結果を示す(後述の参考例3参照)。 FIG. 4 shows the measurement results of the swelling of the positive electrode containing graphite (positive electrode active material) when using the Li electrode (negative electrode) (see Reference Example 3 described later).
図4から、1回目の充電(酸化)では、いずれの反応電位領域でも、黒鉛(正極活物質)を含む正極の膨らみΔhが計測される。具体的には、第二反応電位領域までのΔhが10μmとなり、第三反応電位領域までのΔhが32μmとなり、第四反応電位領域までのΔhが48μmとなる。 From FIG. 4, in the first charge (oxidation), the swelling Δh of the positive electrode containing graphite (positive electrode active material) is measured in any reaction potential region. Specifically, Δh to the second reaction potential region is 10 μm, Δh to the third reaction potential region is 32 μm, and Δh to the fourth reaction potential region is 48 μm.
一方、2回目の充電(酸化)では、第二反応電位領域までのΔh、第三反応電位領域までのΔhが〜0μmとなり、第四反応電位領域までのΔhが5μmとなる。このことから、非水系蓄電素子を充電する際に、第四反応電位領域まで使用すると、黒鉛(正極活物質)を含む正極が顕著に膨らむことがわかる。 On the other hand, in the second charge (oxidation), Δh to the second reaction potential region, Δh to the third reaction potential region are ˜0 μm, and Δh to the fourth reaction potential region is 5 μm. From this, it can be seen that the positive electrode containing graphite (positive electrode active material) swells significantly when used up to the fourth reaction potential region when charging the nonaqueous storage element.
表1に、LTO(負極活物質)を含む負極を用い、黒鉛(正極活物質)を含む正極の電位を制御して充放電サイクルを140時間実施した後の非水電解液中のF−の濃度を計測した結果と、負極の表面のFの割合を計測した結果を示す(後述の実施例3、4、比較例2参照)。 Table 1, LTO using a negative electrode containing a (negative active material), graphite (positive electrode active material) non-aqueous electrolyte solution after controlling the potential of the positive electrode was carried discharge cycle 140 hours including F - of The result of having measured the density | concentration and the result of having measured the ratio of F of the surface of a negative electrode are shown (refer below Example 3 and 4 and the comparative example 2).
図3、図4及び表1から、本実施形態の非水系蓄電素子の運転方法を用いると、非水系蓄電素子のサイクル特性が向上することを見出した。 From FIG. 3, FIG. 4 and Table 1, it has been found that the cycle characteristics of the non-aqueous storage element are improved when the operation method of the non-aqueous storage element of the present embodiment is used.
(非水系蓄電素子)
以下、本実施形態の非水系蓄電素子の正極、負極、非水電解液及びセパレータについて順次説明する。
(Non-aqueous storage element)
Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the non-aqueous electrolyte, and the separator of the non-aqueous storage element of this embodiment will be described in order.
<正極>
正極としては、黒鉛系炭素材料(正極活物質等)を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極集電体上に正極活物質を含む正極材を備えた正極などが挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode is not particularly limited as long as it contains a graphite-based carbon material (such as a positive electrode active material), and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a positive electrode containing a positive electrode active material on a positive electrode current collector Examples include a positive electrode provided with a material.
正極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a shape of a positive electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.
<<正極材>>
正極材は、正極活物質を含み、必要に応じて、導電剤、バインダ、増粘剤などを更に含む。
<< Positive electrode material >>
The positive electrode material includes a positive electrode active material, and further includes a conductive agent, a binder, a thickener, and the like as necessary.
−正極活物質−
正極活物質は、アニオンを可逆的に挿入乃至脱離することが可能な黒鉛系炭素材料である。
-Positive electrode active material-
The positive electrode active material is a graphite-based carbon material capable of reversibly inserting or desorbing anions.
黒鉛系炭素材料としては、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛が挙げられる。 Examples of the graphite-based carbon material include graphite such as artificial graphite and natural graphite.
黒鉛系炭素材料は、結晶性が高いことが好ましい。 The graphite-based carbon material preferably has high crystallinity.
黒鉛系炭素材料の結晶性は、X線回折、ラマン分析などにより評価することができる。 The crystallinity of the graphite-based carbon material can be evaluated by X-ray diffraction, Raman analysis, or the like.
黒鉛系炭素材料は、例えば、CuKα線を用いた粉末X線回折パターンにおいて、2θ=22.3°における回折ピーク強度I2θ=22.3°と、2θ=26.4°における回折ピーク強度I2θ=26.4°の強度比I2θ=22.3°/I2θ=26.4°が0.4以下であることが好ましい。 The graphite-based carbon material has, for example, a diffraction peak intensity I at 2θ = 22.3 ° and a diffraction peak intensity I at 2θ = 26.4 ° in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays. it is preferable 2 [Theta] = 26.4 ° of the intensity ratio I 2θ = 22.3 ° / I 2θ = 26.4 ° is 0.4 or less.
黒鉛系炭素材料は、窒素吸着によるBET比表面積が1m2/g以上100m2/g以下であることが好ましく、レーザー回折・散乱法により求められるメジアン径が0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。 Graphite carbon material, that the BET specific surface area by nitrogen adsorption of preferably not more than 1 m 2 / g or more 100 m 2 / g, a median diameter determined by laser diffraction-scattering method is 0.1μm or more 100μm or less preferable.
−バインダ−
バインダとしては、正極を製造する時に使用する溶媒や非水電解質、印加される電位に対して安定な材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ポリアクリル酸エステルなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Binder-
The binder is not particularly limited as long as it is a solvent, a non-aqueous electrolyte, and a material that is stable with respect to an applied potential used when manufacturing the positive electrode, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include fluorine-based binders such as vinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, and polyacrylate. These may be used alone or in combination of two or more.
−増粘剤−
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、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化デンプン、リン酸化デンプン、カゼインなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Thickener-
Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. These may be used alone or in combination of two or more.
−導電剤−
導電剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Conductive agent-
Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as carbon black and acetylene black. These may be used alone or in combination of two or more.
<<正極集電体>>
正極集電体の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Positive electrode current collector >>
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
正極集電体の材質としては、導電性材料で、印加される電位に対して安定であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウム、チタン、タンタルなどが挙げられる。これらの中でも、軽量であること、安価であること、耐酸化性が高いことから、アルミニウムが特に好ましい。 The material of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a conductive material and is stable with respect to the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, aluminum, titanium, tantalum, etc. Is mentioned. Among these, aluminum is particularly preferable because it is lightweight, inexpensive, and has high oxidation resistance.
正極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 There is no restriction | limiting in particular as a shape of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
正極集電体の大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The size of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.
−正極の作製方法−
正極は、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、増粘剤、導電剤、溶媒等を加えて、スラリー状とした正極材用塗布液を、正極集電体上に塗布した後、乾燥させて、正極材を形成することで、作製することができる。
-Method for producing positive electrode-
The positive electrode is coated with a positive electrode active material and, if necessary, a binder, a thickener, a conductive agent, a solvent, etc., and applied to the positive electrode current collector in a slurry state, and then dried. Then, it can be produced by forming a positive electrode material.
溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水系溶媒、有機系溶媒などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, an aqueous solvent, an organic solvent, etc. are mentioned.
水系溶媒としては、例えば、水、アルコールなどが挙げられる。 Examples of the aqueous solvent include water and alcohol.
有機系溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、トルエンなどが挙げられる。 Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and toluene.
なお、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、増粘剤、導電剤等を加えた正極用組成物をロール成形してシート電極にしたり、圧縮成形してペレット電極としたりすることもできる。 In addition, the positive electrode composition in which a binder, a thickener, a conductive agent, and the like are added to the positive electrode active material as necessary can be roll-molded into a sheet electrode, or can be compressed into a pellet electrode. .
<負極>
負極は、リチウムイオンを吸蔵乃至放出することが可能な負極活物質を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、負極集電体上に負極活物質を含む負極材を備えた負極などが挙げられる。
<Negative electrode>
The negative electrode is not particularly limited as long as it contains a negative electrode active material capable of occluding or releasing lithium ions, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the negative electrode active material on the negative electrode current collector And a negative electrode provided with a negative electrode material.
負極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a shape of a negative electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.
<<負極材>>
負極材は、負極活物質を含み、必要に応じて、バインダ、導電剤などを更に含む。
<< Anode Material >>
A negative electrode material contains a negative electrode active material, and further contains a binder, a electrically conductive agent, etc. as needed.
−負極活物質−
負極活物質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛)、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化炭素、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。これらの中でも、リチウムイオンの吸蔵乃至放出が高速であり、充放電サイクルに伴う膨潤収縮がほとんど起こらないことから、LTOが好ましい。
-Negative electrode active material-
Examples of the negative electrode active material include lithium, lithium alloys, graphite (artificial graphite, natural graphite), graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, and pyrolysis products of organic substances under various pyrolysis conditions. Among these, LTO is preferable because the insertion and release of lithium ions is fast and the swelling and shrinkage accompanying the charge / discharge cycle hardly occurs.
−バインダ−
バインダとしては、負極を製造する時に使用する溶媒や非水電解質、印加される電位に対して安定な材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム(EPBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、カルボキシメチルセルロース(CMC)などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)が好ましい。
-Binder-
The binder is not particularly limited as long as it is a solvent, a non-aqueous electrolyte, and a material that is stable with respect to an applied potential used when manufacturing the negative electrode, and can be appropriately selected according to the purpose. Fluorine binders such as vinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, carboxymethylcellulose (CMC) and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, fluorine-based binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) are preferable.
−導電剤−
導電剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Conductive agent-
Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as carbon black and acetylene black. These may be used alone or in combination of two or more.
<<負極集電体>>
負極集電体の材質、形状、大きさ、構造としては、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Negative electrode current collector >>
The material, shape, size, and structure of the negative electrode current collector can be appropriately selected according to the purpose.
負極集電体の材質としては、導電性材料で、印加される電位に対して安定であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、銅などが挙げられる。これらの中でも、ステンレス鋼、銅、アルミニウムが特に好ましい。 The material of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is a conductive material and is stable with respect to the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, stainless steel, nickel, aluminum , Copper and the like. Among these, stainless steel, copper, and aluminum are particularly preferable.
負極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 There is no restriction | limiting in particular as a shape of a negative electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.
負極集電体の大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The size of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.
−負極の作製方法−
負極は、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電剤、溶媒等を加えて、スラリー状とした負極材用塗布液を、負極集電体上に塗布した後、乾燥させて、負極材を形成することで、作製することができる。
-Negative electrode manufacturing method-
The negative electrode is prepared by adding a binder, a conductive agent, a solvent, etc. to the negative electrode active material as necessary, and applying a slurry-like coating liquid for negative electrode material on the negative electrode current collector, followed by drying. It can be manufactured by forming a material.
溶媒としては、正極の作製方法と同様の溶媒を用いることができる。 As the solvent, a solvent similar to the method for manufacturing the positive electrode can be used.
なお、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電剤等を加えた負極用組成物をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形してペレット電極としたりすることもできる。 In addition, the negative electrode composition obtained by adding a binder, a conductive agent and the like to the negative electrode active material may be roll-molded to form a sheet electrode, or compression-molded to form a pellet electrode.
また、蒸着、スパッタ、メッキ等の手法により、負極集電体上に負極活物質の薄膜を形成して、負極材を形成することもできる。 Further, the negative electrode material can be formed by forming a thin film of a negative electrode active material on the negative electrode current collector by a technique such as vapor deposition, sputtering, or plating.
<非水電解質>
非水電解質としては、固体電解質や、電解質塩が非水溶媒に溶解している非水電解液を使用することができる。
<Nonaqueous electrolyte>
As the nonaqueous electrolyte, a solid electrolyte or a nonaqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent can be used.
<<固体電解質>>
固体電解質には、ポリマーを用いることができる。
<< Solid electrolyte >>
A polymer can be used for the solid electrolyte.
固体電解質に用いられるポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−モノフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体等のフッ化ビニリデン系重合体;アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−メチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ビニルアセテート共重合体等のアクリルニトリル系重合体;ポリエチレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、又はこれらのアクリレートやメタクリレートの重合体などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 There is no restriction | limiting in particular as a polymer used for a solid electrolyte, According to the objective, it can select suitably, For example, a polyvinylidene fluoride, a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, a vinylidene fluoride-ethylene copolymer , Vinylidene fluoride-monofluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer Vinylidene fluoride polymers such as: acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-methyl acrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl acrylate copolymer, acrylonitrile -Acrylic nitrile polymers such as methacrylic acid copolymer, acrylonitrile-acrylic acid copolymer, acrylonitrile-vinyl acetate copolymer; polyethylene oxide, ethylene oxide-propylene oxide copolymer, Examples include coalescence. These may be used alone or in combination of two or more.
なお、固体電解質は、ポリマーに電解液を含ませてゲル状にしたものを用いてもよいし、イオン伝導性高分子をそのまま用いてもよい。 Note that the solid electrolyte may be a gel made by adding an electrolytic solution to a polymer, or an ion conductive polymer may be used as it is.
<<非水溶媒>>
非水溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非プロトン性有機溶媒が好適に用いられる。
<< Non-aqueous solvent >>
There is no restriction | limiting in particular as a non-aqueous solvent, Although it can select suitably according to the objective, An aprotic organic solvent is used suitably.
非プロトン性有機溶媒としては、鎖状カーボネート、環状カーボネート等のカーボネート系有機溶媒が用いられ、粘度が低い溶媒が好ましい。これらの中でも、電解質塩の溶解性が高い点から、鎖状カーボネートが好ましい。 As the aprotic organic solvent, carbonate-based organic solvents such as chain carbonates and cyclic carbonates are used, and solvents having low viscosity are preferable. Among these, a chain carbonate is preferable because the solubility of the electrolyte salt is high.
鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(EMC)などが挙げられる。これらの中でも、ジメチルカーボネート(DMC)が好ましい。 Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl ethyl carbonate (EMC). Among these, dimethyl carbonate (DMC) is preferable.
非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量は、50質量%以上であることが好ましい。これにより、2M以上の高濃度の非水電解液を作製しても、粘度が低くなるため、非水電解液が電極にしみ込みやすくなることに加え、イオン拡散しやすくなる。 The content of chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 50% by mass or more. As a result, even when a non-aqueous electrolyte solution having a high concentration of 2M or more is produced, the viscosity is low, so that the non-aqueous electrolyte solution is likely to penetrate into the electrode and ion diffusion is facilitated.
環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)などが挙げられる。 Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), and the like.
なお、非水溶媒としては、必要に応じて、環状エステル、鎖状エステル等のエステル系有機溶媒、環状エーテル、鎖状エーテル等のエーテル系有機溶媒などを用いることができる。 In addition, as a non-aqueous solvent, ester type organic solvents, such as cyclic ester and chain ester, ether type organic solvents, such as cyclic ether and chain ether, etc. can be used as needed.
環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン(γBL)、2−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどが挙げられる。 Examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone (γBL), 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.
鎖状エステルとしては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル(酢酸メチル(MA)、酢酸エチル等)、ギ酸アルキルエステル(ギ酸メチル(MF)、ギ酸エチル等)などが挙げられる。 Examples of the chain ester include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, acetic acid alkyl ester (methyl acetate (MA), ethyl acetate, etc.), formic acid alkyl ester (methyl formate (MF), ethyl formate, etc.) and the like. It is done.
環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキソランなどが挙げられる。 Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane and the like.
鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジメトシキエタン(DME)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテルなどが挙げられる。 Examples of the chain ether include 1,2-dimethoxyethane (DME), diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, and tetraethylene glycol dialkyl ether.
<<電解質塩>>
電解質塩としては、非水溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示す、リチウムイオンを含む化合物であれば、特に制限はないが、ハロゲン原子を含む化合物が好ましい。
<< Electrolyte salt >>
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it is a compound containing lithium ions that dissolves in a non-aqueous solvent and exhibits high ionic conductivity, but a compound containing a halogen atom is preferable.
電解質塩を構成するアニオンとしては、例えば、BF4 −、PF6 −、AsF6 −、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−などが挙げられる。 Examples of the anion constituting the electrolyte salt include BF 4 − , PF 6 − , AsF 6 − , CF 3 SO 3 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , and (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N −. Etc.
電解質塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)、ホウ弗化リチウム(LiBF4)、六弗化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(C2F5SO2)2)、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CF2F5SO2)2)などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、黒鉛系炭素材料へのアニオンの挿入量の大きさの点から、LiPF6が好ましく、分解しにくい点から、LiBF4が好ましい。 As the electrolyte salt is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6), boric lithium fluoride (LiBF 4), hexafluoride arsenic lithium (LiAsF 6 ), Lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ), lithium bisfurfluoroethylsulfonylimide (LiN (CF 2 F 5 SO 2) ) 2 ) and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, LiPF 6 is preferable from the viewpoint of the amount of anion inserted into the graphite-based carbon material, and LiBF 4 is preferable from the viewpoint of being difficult to decompose.
非水電解液中の電解質塩の濃度は、2mol/L以上であることが好ましい。これにより、充電に必要なイオン量が欠如せず、充電容量を十分確保することができる。 The concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 2 mol / L or more. Thereby, the amount of ions necessary for charging is not lost, and a sufficient charging capacity can be secured.
また、非水電解液中の電解質塩の濃度は、6mol/L以下であることが好ましく、4mol/L以下であることがより好ましい。非水電解液中の電解質塩の濃度が6mol/L以下であると、非水電解液の粘度が低くなり、非水電解液が電極へしみ込みやすくなり、イオン伝導性が向上する。 Further, the concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 6 mol / L or less, and more preferably 4 mol / L or less. When the concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is 6 mol / L or less, the viscosity of the nonaqueous electrolytic solution becomes low, the nonaqueous electrolytic solution is likely to penetrate into the electrode, and the ionic conductivity is improved.
<セパレータ>
セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために、正極と負極の間に設けられる。
<Separator>
The separator is provided between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
セパレータの材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 There is no restriction | limiting in particular as a material of a separator, a shape, a magnitude | size, and a structure, According to the objective, it can select suitably.
セパレータとしては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトブロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、マイクロポア膜などが挙げられる。 Examples of the separator include paper such as kraft paper, vinylon mixed paper, synthetic pulp mixed paper, cellophane, polyethylene graft membrane, polyolefin nonwoven fabric such as polypropylene melt blown nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, glass fiber nonwoven fabric, and micropore membrane.
セパレータは、非水電解液を保持する観点より、気孔率が50%であることが好ましい。 The separator preferably has a porosity of 50% from the viewpoint of holding the non-aqueous electrolyte.
セパレータの形状としては、気孔率が高いため、微多孔(マイクロポア)を有する薄膜タイプよりも、不織布系の方が好ましい。 As the shape of the separator, since the porosity is high, the nonwoven fabric type is preferable to the thin film type having micropores.
セパレータの平均厚みは、15μ以上100μm以下であることが好ましい。セパレータの平均厚みが15μm以上であると、非水電解液の保持量が多くなり、100μm以下であると、非水系蓄電素子のエネルギー密度が向上する。 The average thickness of the separator is preferably 15 μm or more and 100 μm or less. When the average thickness of the separator is 15 μm or more, the amount of non-aqueous electrolyte retained is increased, and when it is 100 μm or less, the energy density of the non-aqueous storage element is improved.
セパレータの大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The size of the separator is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous energy storage device, and can be appropriately selected according to the purpose.
セパレータの構造は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。 The structure of the separator may be a single layer structure or a laminated structure.
なお、非水電解質として、固体電解質を使用する場合、セパレータは、不要である。 Note that when a solid electrolyte is used as the non-aqueous electrolyte, a separator is not necessary.
<その他の部材>
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外装缶、引き出し線などが挙げられる。
<Other members>
There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably, For example, an exterior can, a lead wire, etc. are mentioned.
<非水系蓄電素子の製造方法>
本実施形態の非水系蓄電素子は、例えば、正極、負極及び非水電解質と、セパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造することができる。このとき、必要に応じて、外装缶等のその他の部材を用いることも可能である。
<Method for producing non-aqueous energy storage device>
The non-aqueous electricity storage device of this embodiment can be manufactured by assembling, for example, a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator into an appropriate shape. At this time, it is also possible to use other members such as an outer can if necessary.
非水系蓄電素子を組み立てる方法としては、特に制限はなく、通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。 There is no restriction | limiting in particular as a method of assembling a non-aqueous electrical storage element, It can select suitably from the methods employ | adopted normally.
−非水系蓄電素子の形状−
本実施形態の非水系蓄電素子の形状としては、特に制限はなく、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができるが、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ、シート電極及びセパレータを積層した後、ラミネートフィルムで外装したタイプなどが挙げられる。
-Shape of non-aqueous storage element-
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the non-aqueous electrical storage element of this embodiment, Although it can select suitably according to the use from various shapes generally employ | adopted, For example, a sheet electrode and a separator Cylinder type with spiral shape, cylinder type with inside-out structure combining pellet electrode and separator, coin type with pellet electrode and separator laminated, type with sheet electrode and separator laminated, then packaged with laminate film, etc. It is done.
図5に、本実施形態の非水系蓄電素子の一例を示す。 FIG. 5 shows an example of the non-aqueous storage element of this embodiment.
非水系蓄電素子10は、正極11、負極12及びセパレータ13が外装缶14内に収容されており、セパレータ13内に非水電解液が充填されている。また、正極11及び負極12に、それぞれ引き出し線15及び16が設けられている。
In the
本実施形態の非水系蓄電素子としては、二次電池、キャパシタ等が挙げられる。 Examples of the non-aqueous storage element of this embodiment include a secondary battery and a capacitor.
<非水系蓄電素子の用途>
本実施形態の非水系蓄電素子の用途としては、特に制限はなく、各種用途に用いることができ、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラなどが挙げられる。
<Applications of non-aqueous energy storage devices>
The application of the non-aqueous storage element of the present embodiment is not particularly limited and can be used for various applications. For example, a notebook computer, pen input personal computer, mobile personal computer, electronic book player, mobile phone, mobile fax, mobile copy , Portable printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, mini-discs, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game equipment , Watches, strobes, cameras, etc.
以下、実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, examples will be described, but the present invention is not limited to these examples.
<正極の作製>
−正極a−
正極活物質としての、黒鉛粉末KS−6(TIMCAL社製)2.7g及び導電剤(アセチレンブラック)0.2gに水を加えて混錬した後、増粘剤としての、カルボキシメチルセルロース(CMC)の2質量%水溶液5gを加えて混練し、正極材用スラリーを作製した。
<Preparation of positive electrode>
-Positive electrode a-
After adding and kneading 2.7 g of graphite powder KS-6 (manufactured by TIMCAL) as a positive electrode active material and 0.2 g of a conductive agent (acetylene black), carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener Then, 5 g of a 2% by weight aqueous solution was added and kneaded to prepare a slurry for a positive electrode material.
ここで、黒鉛粉末KS−6(TIMCAL社製)は、窒素吸着によるBET比表面積が20m2/gであり、レーザー回折粒度分布計SALD−2200(島津製作所社製)により測定したメジアン径が3.4μmであった。 Here, graphite powder KS-6 (manufactured by TIMCAL) has a BET specific surface area of 20 m 2 / g by nitrogen adsorption, and a median diameter measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-2200 (manufactured by Shimadzu Corporation) is 3. .4 μm.
次に、正極集電体としての、アルミニウム箔上に正極材用スラリーを塗工した後、130℃で12時間真空乾燥させ、正極材を形成した。正極材が形成されたアルミニウム箔を直径15mmの丸型に打ち抜き加工して、正極aを作製した。 Next, after applying a slurry for a positive electrode material on an aluminum foil as a positive electrode current collector, the positive electrode material was formed by vacuum drying at 130 ° C. for 12 hours. The aluminum foil on which the positive electrode material was formed was punched into a round shape having a diameter of 15 mm to produce a positive electrode a.
<負極の作製>
−負極a−
負極活物質としての、チタン酸リチウム(石原産業社製)2.19g、炭素粉末MAGD(日立化成工業社製)0.6g、導電剤(アセチレンブラック)0.15gに水を加えて混錬した後、増粘剤としての、カルボキシメチルセルロース(CMC)の3質量%水溶液4gを加えて混練し、負極材用スラリーを作製した。
<Production of negative electrode>
-Negative electrode a-
As a negative electrode active material, lithium titanate (made by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 2.19 g, carbon powder MAGD (made by Hitachi Chemical Co., Ltd.) 0.6 g, conductive agent (acetylene black) 0.15 g was added and kneaded. Thereafter, 4 g of a 3% by weight aqueous solution of carboxymethylcellulose (CMC) as a thickener was added and kneaded to prepare a slurry for negative electrode material.
次に、負極集電体としての、アルミニウム箔上に負極材用スラリーを塗工した後、130℃で12時間真空乾燥させ、負極材を形成した。負極材が形成されたアルミニウム箔を直径15mmの丸型に打ち抜き加工して、負極aを作製した。 Next, after applying the slurry for negative electrode materials on the aluminum foil as a negative electrode collector, it vacuum-dried at 130 degreeC for 12 hours, and formed the negative electrode material. The aluminum foil on which the negative electrode material was formed was punched into a round shape having a diameter of 15 mm to produce a negative electrode a.
<非水電解液の作製>
−非水電解液a−
プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートを、1:1:1の質量比で混合した後、1.8mol/LのLiPF6、0.2mol/LのLiBF4を溶解させ、非水電解液aを作製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
-Non-aqueous electrolyte a-
After mixing propylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate at a mass ratio of 1: 1: 1, 1.8 mol / L LiPF 6 and 0.2 mol / L LiBF 4 are dissolved, and the non-aqueous electrolyte a Was made.
<セパレータ>
−セパレータa−
平均厚み25μmのセルロース製のセパレータ(日本高度紙社製)を用意し、5枚重ねて、セパレータaとして、使用した。
<Separator>
-Separator a-
A cellulose separator (manufactured by Nippon Kogyo Paper Co., Ltd.) having an average thickness of 25 μm was prepared, and five sheets were stacked and used as the separator a.
[参考例1]
不活性ガス雰囲気下、電気化学試験セルECC−Ref(EL−CELL社製)に、作用極、対向極、セパレータa、180μlの非水電解液aを入れて、評価用非水系蓄電素子を作製した。このとき、作用極として、正極a、対向極として、リチウム(本庄金属社製)、参照極として、リチウム(本庄金属社製)を使用した。このとき、正極aを直径13mmに打ち抜き加工した。
[Reference Example 1]
In an inert gas atmosphere, a working electrode, a counter electrode, a separator a, and 180 μl of a nonaqueous electrolytic solution a are placed in an electrochemical test cell ECC-Ref (manufactured by EL-CELL) to produce a nonaqueous storage element for evaluation. did. At this time, positive electrode a, lithium (Honjo Metal Co., Ltd.) were used as the working electrode, and lithium (Honjo Metal Co., Ltd.) was used as the reference electrode. At this time, the positive electrode a was punched into a diameter of 13 mm.
参照極に対して、正極の電位を制御して、サイクリックボルタンメトリーにより、評価用非水系蓄電素子の酸化還元特性を評価した。このとき、電位の掃引速度を0.1mV/秒とし、以下の手順a)からd)を連続して実施した。 With respect to the reference electrode, the potential of the positive electrode was controlled, and the oxidation-reduction characteristics of the nonaqueous storage element for evaluation were evaluated by cyclic voltammetry. At this time, the potential sweep rate was 0.1 mV / sec, and the following procedures a) to d) were continuously performed.
a)正極の電位を、自然浸漬電位より、高電位側4.662V vs Li/Li+まで掃引した後、低電位側3.0V vs Li/Li+まで掃引し、最初の自然浸漬電位まで掃引する操作を1サイクルとして、2サイクルを実施した。 a) After sweeping the potential of the positive electrode from the natural soaking potential to the high potential side of 4.662 V vs Li / Li + and then to the low potential side of 3.0 V vs Li / Li + to the first natural soaking potential The operation to be performed was defined as one cycle, and two cycles were performed.
b)正極の電位を、自然浸漬電位より、高電位側4.783V vs Li/Li+まで掃引した後、低電位側3.0V vs Li/Li+まで掃引し、最初の自然浸漬電位まで掃引する操作を1サイクルとして、2サイクルを実施した。 b) The potential of the positive electrode is swept from the natural immersion potential to the high potential side of 4.783 V vs Li / Li + and then to the low potential side of 3.0 V vs Li / Li + to the first natural immersion potential. The operation to be performed was defined as one cycle, and two cycles were performed.
c)正極の電位を、自然浸漬電位より、高電位側4.969V vs Li/Li+まで掃引した後、低電位側3.0V vs Li/Li+まで掃引し、最初の自然浸漬電位まで掃引する操作を1サイクルとして、2サイクルを実施した。 c) The potential of the positive electrode is swept from the natural soaking potential to the high potential side 4.969V vs Li / Li + and then to the low potential side 3.0V vs Li / Li + to the first natural soaking potential. The operation to be performed was defined as one cycle, and two cycles were performed.
d)正極の電位を、自然浸漬電位より、高電位側5.2V vs Li/Li+まで掃引した後、低電位側3.0Vまで掃引し、最初の自然浸漬電位まで掃引する操作を1サイクルとして、2サイクルを実施した。 d) After sweeping the positive electrode potential from the natural immersion potential to the high potential side of 5.2 V vs Li / Li + and then to the low potential side of 3.0 V, the operation of sweeping to the first natural immersion potential is one cycle. As a result, two cycles were carried out.
図1に、評価用非水系蓄電素子のサイクッリクボルタモグラムを示す。なお、図1には、手順a)からd)の2サイクル目のサイクッリクボルタモグラムが記載されている。 FIG. 1 shows a cyclic voltammogram of a nonaqueous storage element for evaluation. FIG. 1 shows a cyclic voltammogram for the second cycle of steps a) to d).
図1から、黒鉛は、酸化反応側において、大きく4つの反応電位領域が存在することがわかる。まず、手順(a)における3.0−4.662V vs Li/Li+の電位範囲における計測で、第一反応電位領域が見られる。次に、手順(b)における3.0−4.783V vs Li/Li+の電位範囲における計測で、第一反応電位領域及び第二反応電位領域が見られる。次に、手順(c)における3.0−4.969V vs Li/Li+の電位範囲における計測で、第一反応電位領域から第三反応電位領域が見られる。次に、手順(d)における3.0−5.2V vs Li/Li+の電位範囲における計測で、第一反応電位領域から第四反応電位領域が見られる。 From FIG. 1, it can be seen that graphite has roughly four reaction potential regions on the oxidation reaction side. First, in the measurement in the potential range of 3.0-4.662V vs Li / Li + in the procedure (a), the first reaction potential region is seen. Next, the first reaction potential region and the second reaction potential region are observed in the measurement in the potential range of 3.0-4.783 V vs Li / Li + in the procedure (b). Next, in the measurement in the potential range of 3.0 to 4.969 V vs Li / Li + in the procedure (c), the third reaction potential region is seen from the first reaction potential region. Next, in the measurement in the potential range of 3.0-5.2 V vs Li / Li + in the procedure (d), the fourth reaction potential region is seen from the first reaction potential region.
[参考例2]
参考例1の評価用非水系蓄電素子を使用して、正極の充電特性を計測した。具体的には、まず、正負極間に定電流0.12mAを流して充電を開始し、参照極に対する正極の電位が5.2V vs Li/Li+になった時点で充電を終了し、その状態で5分間放置した。次に、正負極間に0.12mAの定電流を流して放電を開始し、参照極に対する正極の電位が3.0V vs Li/Li+になった時点で放電を終了し、その状態で5分間放置した。この充放電サイクルを4回実施した。
[Reference Example 2]
Using the evaluation non-aqueous energy storage device of Reference Example 1, the charge characteristics of the positive electrode were measured. Specifically, first, charging was started by flowing a constant current of 0.12 mA between the positive and negative electrodes, and the charging was terminated when the potential of the positive electrode with respect to the reference electrode became 5.2 V vs Li / Li +. The state was left for 5 minutes. Next, a constant current of 0.12 mA was passed between the positive and negative electrodes to start discharge, and when the potential of the positive electrode with respect to the reference electrode reached 3.0 V vs Li / Li + , the discharge was terminated. Left for a minute. This charge / discharge cycle was performed four times.
図2に、評価用非水系蓄電素子の正極の充電特性の計測結果を示す。なお、図2には、4回分の正極の充電特性が重ね書きされているが、正極の充電特性は、4回とも同様な結果であった。 In FIG. 2, the measurement result of the charge characteristic of the positive electrode of the nonaqueous electrical storage element for evaluation is shown. In FIG. 2, the charge characteristics of the positive electrode for four times are overwritten, but the charge characteristics of the positive electrode were the same results for all four times.
図2から、4つのプラトー領域(電位平坦部)が存在し、図1と対応していることがわかる。具体的には、3−4.9V vs Li/Li+の電位範囲が、図1における第一反応電位領域、第二反応電位領域に相当する。次に、4.9−5.0V vs Li/Li+の電位範囲が、図1における第三反応電位領域に相当する。さらに、5.0−5.2V vs Li/Li+の電位範囲が、図1における第四反応電位領域に相当する。 As can be seen from FIG. 2, there are four plateau regions (potential flat portions) corresponding to FIG. Specifically, the potential range of 3-4.9V vs Li / Li + corresponds to the first reaction potential region and the second reaction potential region in FIG. Next, the potential range of 4.9-5.0 V vs. Li / Li + corresponds to the third reaction potential region in FIG. Furthermore, the potential range of 5.0-5.2 V vs Li / Li + corresponds to the fourth reaction potential region in FIG.
[実施例1]
不活性ガス雰囲気下、電池評価用バッチセルSB1A(イーシーフロンティア社製)に、正極a、負極a、800μlの非水電解液aを入れて、評価用非水系蓄電素子を作製した。このとき、参照極として、リチウム(本庄金属社製)を使用した。
[Example 1]
In an inert gas atmosphere, the positive electrode a, the negative electrode a, and 800 μl of the nonaqueous electrolytic solution a were put into a battery evaluation batch cell SB1A (manufactured by EC Frontier Co., Ltd.) to produce a nonaqueous storage element for evaluation. At this time, lithium (made by Honjo Metal Co., Ltd.) was used as a reference electrode.
なお、このセルは、正負極を一定距離(5mm)に離間し、セパレータを使用せず、正負極の有効充放電領域の直径が13mmである。 In this cell, the positive and negative electrodes are separated by a certain distance (5 mm), the separator is not used, and the effective charge / discharge region diameter of the positive and negative electrodes is 13 mm.
評価用非水系蓄電素子を初期化するために、以下の手順を実施した。 In order to initialize the nonaqueous storage element for evaluation, the following procedure was performed.
a)正負極間に0.067mAの定電流を流して正極の電位が上限電位になるまで充電し、その状態で5分間放置した。このとき、上限電位を4.85V vs Li/Li+とした(参考例2参照)。 a) A constant current of 0.067 mA was passed between the positive and negative electrodes to charge the positive electrode until the potential of the positive electrode reached the upper limit potential, and left in that state for 5 minutes. At this time, the upper limit potential was 4.85 V vs Li / Li + (see Reference Example 2).
b)正負極間に0.067mAの定電流を流して正極の電位が3.0Vになるまで放電し、その状態で5分間放置した。 b) A constant current of 0.067 mA was passed between the positive and negative electrodes to discharge the positive electrode until the potential of the positive electrode reached 3.0 V, and this state was left for 5 minutes.
c)正負極間に0.335mAの定電流を流して正極の電位が上限電位(4.85V vs Li/Li+)になるまで充電し、その状態で5分間放置した。 c) A constant current of 0.335 mA was passed between the positive and negative electrodes to charge the positive electrode until the potential of the positive electrode reached the upper limit potential (4.85 V vs Li / Li + ), and left in that state for 5 minutes.
d)正負極間に0.335mAの定電流を流して正極の電位が3.0Vになるまで放電し、その状態で5分間放置した。 d) A constant current of 0.335 mA was passed between the positive and negative electrodes to discharge the positive electrode until the potential of the positive electrode reached 3.0 V, and left in that state for 5 minutes.
e)手順c)、d)からなる充放電サイクルを10回実施した。 e) The charge / discharge cycle consisting of steps c) and d) was carried out 10 times.
f)手順a)、b)を実施した。 f) Procedures a) and b) were performed.
以上の手順を実施して、評価用非水系蓄電素子を初期化した後、非水電解液aを廃棄した。次に、セル内を800μlの非水電解液aで2回洗浄した後、非水電解液aを廃棄した。 After the above procedure was performed to initialize the evaluation non-aqueous energy storage device, the non-aqueous electrolyte a was discarded. Next, the inside of the cell was washed twice with 800 μl of the non-aqueous electrolyte a, and then the non-aqueous electrolyte a was discarded.
800μlの非水電解液aをセルに入れた後、手順c)、d)からなる充放電サイクルを140時間(66回)実施し、評価用非水系蓄電素子のサイクル特性を計測した。その結果、評価用非水系蓄電素子は、放電容量の維持率が103%であった。このとき、5回目の充放電サイクルを実施した時の評価用非水系蓄電素子の放電容量を100%とした。 After putting 800 μl of the non-aqueous electrolyte a in the cell, the charge / discharge cycle consisting of procedures c) and d) was carried out for 140 hours (66 times), and the cycle characteristics of the evaluation non-aqueous power storage element were measured. As a result, the non-aqueous storage element for evaluation had a discharge capacity maintenance rate of 103%. At this time, the discharge capacity of the nonaqueous storage element for evaluation when the fifth charge / discharge cycle was performed was set to 100%.
[実施例2]
上限電位を4.98V vs Li/Li+に変更した以外は、実施例1と同様にして、評価用非水系蓄電素子のサイクル特性を計測した(参考例2参照)。その結果、評価用非水系蓄電素子は、放電容量の維持率が92%であった。
[Example 2]
The cycle characteristics of the non-aqueous storage element for evaluation were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit potential was changed to 4.98 V vs Li / Li + (see Reference Example 2). As a result, the non-aqueous storage element for evaluation had a discharge capacity maintenance rate of 92%.
[比較例1]
上限電位を5.2V vs Li/Li+に変更した以外は、実施例1と同様にして、評価用非水系蓄電素子のサイクル特性を計測した(参考例2参照)。その結果、評価用非水系蓄電素子は、放電容量の維持率が74%であった。
[Comparative Example 1]
The cycle characteristics of the nonaqueous storage element for evaluation were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit potential was changed to 5.2 V vs Li / Li + (see Reference Example 2). As a result, the non-aqueous storage element for evaluation had a discharge capacity maintenance rate of 74%.
図3に、実施例1、2、比較例1の評価用非水系蓄電素子のサイクル特性の計測結果を示す。 In FIG. 3, the measurement result of the cycle characteristic of the non-aqueous power storage element for evaluation of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 is shown.
図3から、実施例1、2(特に、実施例1)の非水系蓄電素子の運転方法は、サイクル特性が優れることがわかる。 From FIG. 3, it can be seen that the operation method of the non-aqueous storage element of Examples 1 and 2 (particularly, Example 1) has excellent cycle characteristics.
これに対して、比較例1の非水系蓄電素子の運転方法は、充放電サイクルが第四反応電位領域(参考例1、2参照)を含むため、サイクル特性が悪化している。 On the other hand, since the charge / discharge cycle includes the fourth reaction potential region (see Reference Examples 1 and 2), the cycle characteristics of the operation method of the non-aqueous storage element of Comparative Example 1 are deteriorated.
[参考例3]
不活性ガス雰囲気下、電気化学膨張計ECD−2(EL−Cell社製)に、正極a、負極としての、リチウム(本庄金属社製)、電解液aを入れて、評価用非水系蓄電素子を作製した後、充放電サイクルを2回実施し、正極aの膨らみを計測した。このとき、正極aを直径10mmに打ち抜き加工した。
[Reference Example 3]
In an inert gas atmosphere, an electrochemical dilatometer ECD-2 (manufactured by EL-Cell) is charged with positive electrode a, lithium (manufactured by Honjo Metal Co., Ltd.), and electrolytic solution a as a negative electrode. Then, the charge / discharge cycle was carried out twice, and the swelling of the positive electrode a was measured. At this time, the positive electrode a was punched into a diameter of 10 mm.
図4に、正極aの膨らみの計測結果を示す。 In FIG. 4, the measurement result of the swelling of the positive electrode a is shown.
図4から、1回目の充電(酸化)では、いずれの反応電位領域でも、正極aの膨らみΔhが計測される。具体的には、第二反応電位領域までのΔhが10μmとなり、第三反応電位領域までのΔhが32μmとなり、第四反応電位領域までのΔhが48μmとなる。 From FIG. 4, in the first charge (oxidation), the bulge Δh of the positive electrode a is measured in any reaction potential region. Specifically, Δh to the second reaction potential region is 10 μm, Δh to the third reaction potential region is 32 μm, and Δh to the fourth reaction potential region is 48 μm.
一方、2回目の充電(酸化)では、第二反応電位領域までのΔhとなり、第三反応電位領域までのΔhが〜0μm、第四反応電位領域までのΔhが5μmとなる。このことから、非水系蓄電素子を充電する際に、第四反応電位領域まで使用すると、正極aが顕著に膨らむことがわかる。 On the other hand, in the second charge (oxidation), Δh is obtained up to the second reaction potential region, Δh up to the third reaction potential region is ˜0 μm, and Δh up to the fourth reaction potential region is 5 μm. From this, it can be seen that the positive electrode a swells significantly when used up to the fourth reaction potential region when charging the non-aqueous storage element.
[実施例3]
不活性ガス雰囲気下、電池評価用バッチセルSB1A(イーシーフロンティア社製)に、正極a、負極a、800μlの非水電解液aを入れて、評価用非水系蓄電素子を作製した。このとき、参照極として、リチウム(本庄金属社製)を使用した。
[Example 3]
In an inert gas atmosphere, the positive electrode a, the negative electrode a, and 800 μl of the nonaqueous electrolytic solution a were put into a battery evaluation batch cell SB1A (manufactured by EC Frontier Co., Ltd.) to produce a nonaqueous storage element for evaluation. At this time, lithium (made by Honjo Metal Co., Ltd.) was used as a reference electrode.
なお、このセルは、正負極を一定距離(5mm)に離間し、セパレータを使用せず、正負極の有効充放電領域の直径が13mmである。 In this cell, the positive and negative electrodes are separated by a certain distance (5 mm), the separator is not used, and the effective charge / discharge region diameter of the positive and negative electrodes is 13 mm.
評価用非水系蓄電素子を初期化するために、以下の手順を実施した。 In order to initialize the nonaqueous storage element for evaluation, the following procedure was performed.
a)正負極間に0.067mAの定電流を流して正極の電位が上限電位になるまで充電し、その状態で5分間放置した。このとき、上限電位を4.85V vs Li/Li+とした(参考例2参照)。 a) A constant current of 0.067 mA was passed between the positive and negative electrodes to charge the positive electrode until the potential of the positive electrode reached the upper limit potential, and left in that state for 5 minutes. At this time, the upper limit potential was 4.85 V vs Li / Li + (see Reference Example 2).
b)正負極間に0.067mAの定電流を流して正極の電位が3.0Vになるまで放電し、その状態で5分間放置した。 b) A constant current of 0.067 mA was passed between the positive and negative electrodes to discharge the positive electrode until the potential of the positive electrode reached 3.0 V, and this state was left for 5 minutes.
c)正負極間に0.335mAの定電流を流して正極の電位が上限電位(4.85V vs Li/Li+)になるまで充電し、その状態で5分間放置した。 c) A constant current of 0.335 mA was passed between the positive and negative electrodes to charge the positive electrode until the potential of the positive electrode reached the upper limit potential (4.85 V vs Li / Li + ), and left in that state for 5 minutes.
d)正負極間に0.335mAの定電流を流して正極の電位が3.0Vになるまで放電し、その状態で5分間放置した。 d) A constant current of 0.335 mA was passed between the positive and negative electrodes to discharge the positive electrode until the potential of the positive electrode reached 3.0 V, and left in that state for 5 minutes.
e)手順c)、d)からなる充放電サイクルを10回実施した。 e) The charge / discharge cycle consisting of steps c) and d) was carried out 10 times.
f)手順a)、b)を実施した。 f) Procedures a) and b) were performed.
以上の手順を実施して、評価用非水系蓄電素子を初期化した後、非水電解液aを廃棄した。次に、セル内を800μlの非水電解液aで2回洗浄した後、非水電解液aを廃棄した。 After the above procedure was performed to initialize the evaluation non-aqueous energy storage device, the non-aqueous electrolyte a was discarded. Next, the inside of the cell was washed twice with 800 μl of the non-aqueous electrolyte a, and then the non-aqueous electrolyte a was discarded.
800μlの非水電解液aをセルに入れた後、1時間後に、セルより40μlの非水電解液aを2回採取した。採取した非水電解液a中のF−の濃度を計測し、F−の濃度の初期値とした。 One hour after putting 800 μl of the non-aqueous electrolyte a in the cell, 40 μl of the non-aqueous electrolyte a was sampled twice from the cell. The concentration of F − in the collected non-aqueous electrolyte a was measured and used as the initial value of the F − concentration.
手順c)、d)からなる充放電サイクルを140時間(66回)実施した後、セルより40μl非水電解液aを2回採取した。採取した非水電解液aのF−の濃度を計測したところ、初期値との差額、即ち、充放電サイクル後の非水電解液a中のF−の濃度変化量は、−2ppmであった。 After carrying out the charge / discharge cycle consisting of procedures c) and d) for 140 hours (66 times), 40 μl of the non-aqueous electrolyte a was sampled twice from the cell. When the concentration of F − of the collected non-aqueous electrolyte a was measured, the difference from the initial value, that is, the amount of change in the concentration of F − in the non-aqueous electrolyte a after the charge / discharge cycle was −2 ppm. .
なお、非水電解液a中のF−の濃度は、イオンクロマトグラフICS1500(DIONEX社製)により計測した。 In addition, the density | concentration of F < - > in the non-aqueous electrolyte a was measured by the ion chromatograph ICS1500 (made by DIONEX).
次に、セルを分解し、負極aを取り出し、ジメチルカーボネートで2回洗浄した後、乾燥させた。次に、フィールドエミッション走査電子顕微鏡 MERLIN(SII ナノテク社製)に負極aを導入した後、走査型電子顕微鏡に付属するエネルギー分散X線分光器により、負極aの表面のFの割合を計測したところ、23.7%であった。 Next, the cell was disassembled, the negative electrode a was taken out, washed twice with dimethyl carbonate, and then dried. Next, after introducing the negative electrode a into the field emission scanning electron microscope MERLIN (manufactured by SII Nanotech), the ratio of F on the surface of the negative electrode a was measured by an energy dispersive X-ray spectrometer attached to the scanning electron microscope. 23.7%.
[実施例4]
上限電位を4.98V vs Li/Li+に変更した以外は、実施例3と同様にして、充放電サイクル後の非水電解液a中のF−の濃度変化量及び負極aの表面のFの割合を計測したところ、それぞれ20ppm及び27.2%であった。
[Example 4]
Except for changing the upper limit potential to 4.98 V vs Li / Li + , the amount of F − concentration change in the non-aqueous electrolyte a after the charge / discharge cycle and F on the surface of the negative electrode a were the same as in Example 3. When the ratio of was measured, they were 20 ppm and 27.2%, respectively.
[比較例2]
上限電位を5.2V vs Li/Li+に変更した以外は、実施例3と同様にして、充放電サイクル後の非水電解液a中のF−の濃度変化量及び負極aの表面のFの割合を計測したところ、それぞれ13ppm及び38.9%であった。
[Comparative Example 2]
Except for changing the upper limit potential to 5.2 V vs Li / Li + , the amount of change in the concentration of F − in the non-aqueous electrolyte a after the charge / discharge cycle and the surface F of the negative electrode a were the same as in Example 3. When the ratio of was measured, they were 13 ppm and 38.9%, respectively.
表2に、実施例3、4、比較例2の評価用非水系蓄電素子の充放電サイクル後の非水電解液a中のF−の濃度変化量及び負極aの表面のFの割合の計測結果を示す。 Table 2 shows the measurement of the amount of change in F − concentration in the non-aqueous electrolyte a and the ratio of F on the surface of the negative electrode a after the charge / discharge cycle of the non-aqueous storage element for evaluation in Examples 3 and 4 and Comparative Example 2. Results are shown.
10 非水系蓄電素子
11 正極
12 負極
13 セパレータ
14 外装缶
15、16 引き出し線
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記非水系蓄電素子を充電する際に、前記黒鉛系炭素材料に前記アニオンが挿入される4つの反応電位領域のうち、電位が小さい方から、3つ目の反応電位領域までを使用することを特徴とする非水系蓄電素子の運転方法。 Operation of a non-aqueous storage element having a positive electrode including a graphite-based carbon material capable of inserting or desorbing anions, a negative electrode including a negative-electrode active material capable of inserting or extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte A way to
When charging the non-aqueous energy storage device, use of the four reaction potential regions into which the anion is inserted into the graphite-based carbon material, from the one having the lowest potential to the third reaction potential region. A method for operating a non-aqueous energy storage device.
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