JP7037311B2 - Electrodes for power storage devices and power storage devices - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電デバイス用電極及び蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to an electrode for a power storage device and a power storage device.
リチウムなどイオン化傾向の大きな金属を用いた蓄電デバイスは、大容量のエネルギーを蓄えられるため、多くの分野で利用されている。
このような蓄電デバイスの製造方法として、特許文献１には、貫通孔を有する正極集電体上に形成された、アニオンを挿入、脱離し得る層状構造を有する炭素質材料を正極活物質として含む正極と、貫通孔を有する負極集電体上に形成された、リチウムイオンを挿入、脱離し得る層状構造を有する炭素質材料を負極活物質として含む負極と、リチウム塩を含む非水電解液と、を有する蓄電デバイスの製造方法であって、蓄電デバイス用セル内に、セパレータを介して前記正極および負極を積層してなる積層体とリチウムイオン供給源とを配置すると共に、前記非水電解液を注入する蓄電デバイス用セル作製工程と、正極とリチウムイオン供給源との間で充放電を行う充放電工程と、負極とリチウムイオン供給源との間で電気化学的接触を行い、負極にリチウムイオンを吸蔵させる吸蔵工程と、を含むことを特徴とする蓄電デバイスの製造方法が開示されている。
A power storage device using a metal having a high ionization tendency such as lithium is used in many fields because it can store a large amount of energy.
As a method for manufacturing such a power storage device, Patent Document 1 includes a carbonaceous material having a layered structure formed on a positive electrode current collector having through holes and having a layered structure capable of inserting and removing anions as a positive electrode active material. A positive electrode, a negative electrode formed on a negative electrode current collector having through holes, and a negative electrode containing a carbonaceous material having a layered structure capable of inserting and removing lithium ions as a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt. It is a method of manufacturing a power storage device having A cell manufacturing process for a power storage device for injecting A method for manufacturing a power storage device, which comprises a storage step for storing ions, is disclosed.
特許文献１に記載の蓄電デバイスの製造方法では、リチウムイオン供給源として、金属リチウムが用いられている。このようなリチウムイオン供給源を用いて、正極とリチウムイオン供給源との間で充放電を行い、さらに、負極とリチウムイオン供給源との間で電気化学的接触を行い負極にリチウムイオンを吸蔵させている。 In the method for manufacturing a power storage device described in Patent Document 1, metallic lithium is used as a lithium ion supply source. Using such a lithium ion supply source, charging and discharging are performed between the positive electrode and the lithium ion supply source, and further, electrochemical contact is performed between the negative electrode and the lithium ion supply source to occlude lithium ions in the negative electrode. I'm letting you.
このような特許文献１に記載された方法で蓄電デバイスを製造すると、蓄電デバイス内にリチウムイオン供給源である金属リチウムが残ることになる。
リチウムイオン供給源に含まれる金属リチウムは、発火しやすく危険な素材である。そのため、金属リチウムは、蓄電デバイス内に残らないことが好ましい。
When the power storage device is manufactured by the method described in Patent Document 1, metallic lithium, which is a lithium ion supply source, remains in the power storage device.
Metallic lithium contained in the lithium ion source is a dangerous material that easily ignites. Therefore, it is preferable that metallic lithium does not remain in the power storage device.
特許文献２には、このようなリチウムイオン供給源として、リチウムイオンのプレドープが施された炭素質材料を用いることが記載されている。
すなわち、集電体に炭素質材料を固定し、インターカレーションにより炭素質材料の層間にリチウムイオンを吸蔵し、これをリチウム含有極として用いることが記載されている。
このようなリチウムイオン含有極を用いることにより、リチウム金属を用いることなく正極とリチウムイオン供給源との間で充放電を行うことができ、さらに、負極とリチウムイオン供給源との間で電気化学的接触を行い負極にリチウムイオンを吸蔵させることができる。
Patent Document 2 describes that a carbonaceous material pre-doped with lithium ions is used as such a lithium ion supply source.
That is, it is described that a carbonaceous material is fixed to a current collector, lithium ions are occluded between layers of the carbonaceous material by intercalation, and this is used as a lithium-containing electrode.
By using such a lithium ion-containing electrode, charging and discharging can be performed between the positive electrode and the lithium ion supply source without using a lithium metal, and further, electrochemistry between the negative electrode and the lithium ion supply source can be performed. Lithium ions can be stored in the negative electrode by making a target contact.
インターカレーションによりリチウムイオンを炭素質材料に吸蔵する場合、リチウムイオンの吸蔵量には３７２ｍＡｈ／ｇという理論的な上限値があり、これを超えることができない。このため、炭素質材料よりも多くのリチウムイオンを吸蔵できる材料の検討が行われていた。 When lithium ions are occluded in a carbonaceous material by intercalation, the occluded amount of lithium ions has a theoretical upper limit of 372 mAh / g, which cannot be exceeded. Therefore, a material that can occlude more lithium ions than a carbonaceous material has been studied.
シリコンは、リチウムイオンと化学結合して合金化し、リチウムイオンを吸蔵することができる物質として知られている。シリコンを用いてリチウムイオンを吸蔵する場合、理論的に４０００ｍＡｈ／ｇ以上のリチウムイオンを吸蔵できるといわれている。
つまり、シリコンを用いてリチウムイオンを吸蔵する場合、単位体積あたりのリチウムイオンの吸蔵放出量が多く、蓄電デバイスを高容量にすることができる。
しかし、リチウムイオンが吸蔵放出される際に活物質自体の膨張収縮が大きくなるという問題があった。
そのため、シリコンを集電体に固定し、シリコンにリチウムイオンを吸蔵させてリチウム含有極とし、このリチウム含有極を、蓄電デバイスを製造する際のリチウムイオン供給源として用いた場合、集電体に大きな歪が発生し、集電体に反りやシワが発生するという問題があった。
Silicon is known as a substance that can chemically bond with lithium ions to alloy them and occlude lithium ions. When lithium ions are occluded using silicon, it is said that lithium ions of 4000 mAh / g or more can be occluded theoretically.
That is, when lithium ions are occluded using silicon, the amount of lithium ions occluded and released per unit volume is large, and the capacity of the storage device can be increased.
However, there is a problem that the expansion and contraction of the active material itself becomes large when lithium ions are occluded and released.
Therefore, when silicon is fixed to a current collector and lithium ions are occluded in the silicon to form a lithium-containing electrode, and this lithium-containing electrode is used as a lithium ion supply source when manufacturing a power storage device, the current collector There was a problem that large distortion occurred and the current collector was warped and wrinkled.
本発明は、上記課題を鑑みてなされた発明であり、本発明の目的は、大量の金属イオンを吸蔵放出しても、反りやシワが発生しにくい構造の蓄電デバイス用電極及びこれを用いた蓄電デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to use an electrode for a power storage device having a structure in which warpage and wrinkles are unlikely to occur even if a large amount of metal ions are occluded and released. It is an object of the present invention to provide a power storage device.
（１）本発明の蓄電デバイス用電極は、
電極部配置領域及び電極部非配置領域を有する集電板と、
上記電極部配置領域に配置された電極部とからなる蓄電デバイス用電極であって、
上記集電板は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されており、
上記電極部は、活物質としてシリコンを含み、
上記集電板は、上記電極部非配置領域に曲げ部を備えることを特徴とする。
(1) The electrode for the power storage device of the present invention is
A current collector plate having an electrode portion arranged region and an electrode portion non-arranged region,
An electrode for a power storage device including an electrode portion arranged in the electrode portion arrangement region.
The current collector plate is made of stainless steel having an austenite structure including a martensite structure.
The electrode portion contains silicon as an active material and contains silicon.
The current collector plate is characterized in that a bent portion is provided in the non-arranged region of the electrode portion.
本発明の蓄電デバイス用電極では、集電板は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されている。
マルテンサイト組織は硬度が高い。そのため、集電板が、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されていると、集電板を硬く高強度にすることができる。そのため、集電板に、反りやシワが発生することを防止しやすくなる。
従って、電極部の活物質に金属イオンが吸蔵されたり、電極部の活物質に吸蔵されていた金属イオンが放出され、活物質の体積が変化したとしても、集電板に反りやシワが発生することを防止しやすくなる。
In the electrode for a power storage device of the present invention, the current collector plate is formed of stainless steel having an austenite structure containing a martensite structure.
The martensite structure has a high hardness. Therefore, if the current collector plate is made of stainless steel having an austenite structure including a martensite structure, the current collector plate can be made hard and have high strength. Therefore, it becomes easy to prevent the current collector plate from being warped or wrinkled.
Therefore, even if the metal ions are occluded in the active material of the electrode portion or the metal ions occluded in the active material of the electrode portion are released and the volume of the active material is changed, the current collector plate is warped or wrinkled. It becomes easier to prevent it from happening.
また、本発明の蓄電デバイス用電極では集電板は、電極部非配置領域に曲げ部を備える。
このような曲げ部があると補強作用が生じ、集電板が反りにくくなる。
Further, in the electrode for a power storage device of the present invention, the current collector plate is provided with a bent portion in a region where the electrode portion is not arranged.
If there is such a bent portion, a reinforcing action is generated and the current collector plate is less likely to warp.
また本発明の蓄電デバイス用電極は、次の態様であることが好ましい。 Further, the electrode for a power storage device of the present invention preferably has the following aspects.
（２）本発明の蓄電デバイス用電極では、上記曲げ部以外の上記集電板を厚さ方向に沿って切断する断面において、上記マルテンサイト組織が、上記オーステナイト組織の中に島状に点在していることが望ましい。
また、マルテンサイト組織がオーステナイト組織の中に島状に点在しているということは、マルテンサイト組織の含有量（質量）よりもオーステナイト組織の含有量（質量）の方が多いといえる。
オーステナイト組織は化学的に安定であるので、このような構成の集電板は、腐食や溶出されにくい。
(2) In the electrode for a power storage device of the present invention, the martensite structure is scattered in the austenite structure in an island shape in the cross section of cutting the current collector plate other than the bent portion along the thickness direction. It is desirable to do.
Further, the fact that the martensite structure is scattered in the austenite structure in an island shape means that the content (mass) of the austenite structure is larger than the content (mass) of the martensite structure.
Since the austenite structure is chemically stable, the current collector plate having such a structure is less likely to be corroded or eluted.
（３）本発明の蓄電デバイス用電極では、上記電極部配置領域は複数あり、上記曲げ部は、隣り合う上記電極部配置領域の間に位置していることが望ましい。
曲げ部が隣り合う電極部配置領域の間に備えられていると、集電板を効率よく折り曲げることができ、蓄電デバイス用電極を小型化することができる。
(3) In the electrode for a power storage device of the present invention, it is desirable that the electrode portion arranging region is plurality and the bent portion is located between the adjacent electrode portion arranging regions.
When the bent portion is provided between the adjacent electrode portion arranging regions, the current collector plate can be efficiently bent, and the electrode for the power storage device can be miniaturized.
（４）本発明の蓄電デバイス用電極では、上記曲げ部は、オーステナイト組織のみからなるステンレス鋼から形成されていることが望ましい。
マルテンサイト組織は硬度が高い。そのため、曲げ部にマルテンサイト組織があると、集電板が曲げ部のみでなく電極配置領域まで曲がり、電極が剥がれやすくなる。
一方、オーステナイト組織は靱性が充分に高い。そのため、曲げ部がオーステナイト組織のみからなるステンレス鋼から形成されていると、集電板が折れにくくなる。
(4) In the electrode for a power storage device of the present invention, it is desirable that the bent portion is made of stainless steel having only an austenite structure.
The martensite structure has a high hardness. Therefore, if the bent portion has a martensite structure, the current collector plate bends not only to the bent portion but also to the electrode arrangement region, and the electrodes are easily peeled off.
On the other hand, the austenite structure has sufficiently high toughness. Therefore, if the bent portion is made of stainless steel having only an austenite structure, the current collector plate is less likely to break.
（５）本発明の蓄電デバイス用電極では、上記曲げ部には切れ込みが形成されていることが望ましい。
曲げ部に切れ込みが形成されていると集電板が曲がりやすくなる。そのため、集電板を曲げる際に、集電板の電極部配置領域に応力がかかりにくくなる。
そのため、電極部が集電板から剥がれることを防止することができる。
(5) In the electrode for a power storage device of the present invention, it is desirable that a notch is formed in the bent portion.
If a notch is formed in the bent portion, the current collector plate can be easily bent. Therefore, when the current collector plate is bent, stress is less likely to be applied to the electrode portion arranging region of the current collector plate.
Therefore, it is possible to prevent the electrode portion from peeling off from the current collector plate.
（６）本発明の蓄電デバイス用電極では、上記曲げ部にはミシン目が形成されていることが望ましい。
曲げ部にミシン目が形成されていると集電板が曲がりやすくなる。そのため、集電板を曲げる際に、集電板の電極部配置領域に応力がかかりにくくなる。
そのため、電極部が集電板から剥がれることを防止することができる。
(6) In the electrode for a power storage device of the present invention, it is desirable that perforations are formed in the bent portion.
If perforations are formed in the bent portion, the current collector plate can be easily bent. Therefore, when the current collector plate is bent, stress is less likely to be applied to the electrode portion arranging region of the current collector plate.
Therefore, it is possible to prevent the electrode portion from peeling off from the current collector plate.
（７）本発明の蓄電デバイス用電極では、上記曲げ部には切欠いた部分があることが望ましい。
曲げ部に切欠いた部分があると、集電板が曲がりやすくなる。そのため、集電板を曲げる際に、集電板の電極部配置領域に応力がかかりにくくなる。
そのため、電極部が集電板から剥がれることを防止することができる。
(7) In the electrode for a power storage device of the present invention, it is desirable that the bent portion has a notched portion.
If there is a notch in the bent part, the current collector plate will be easy to bend. Therefore, when the current collector plate is bent, stress is less likely to be applied to the electrode portion arranging region of the current collector plate.
Therefore, it is possible to prevent the electrode portion from peeling off from the current collector plate.
（８）本発明の蓄電デバイス用電極では、上記活物質は、シリコンのみからなることが望ましい。
シリコンは、金属イオンと化学結合することにより金属イオンを吸蔵することができる。
そのため、例えば、炭素のように金属イオンをインターカレーションにより吸蔵する物質に比べ、多くの金属イオンを吸蔵することができる。特に、リチウムイオンであれば、４０００ｍＡｈ／ｇ以上を吸蔵することができる。
そのため、電気容量が充分に大きくなる。
このようにシリコンが大量の金属イオンを吸蔵したり、シリコンから大量の金属イオンが放出されたりすると、活物質であるシリコンの体積が大きく変化する。このようにシリコンの体積が変化した場合、集電板にシワや反りが発生しやすくなる。
しかし、本発明の蓄電デバイス用電極では、集電板は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されている。そのため、シリコンの体積が変化した場合であっても、集電板に反りやシワが発生しにくい。
(8) In the electrode for a power storage device of the present invention, it is desirable that the active material is composed only of silicon.
Silicon can occlude metal ions by chemically bonding with metal ions.
Therefore, for example, more metal ions can be occluded than a substance such as carbon that occludes metal ions by intercalation. In particular, if it is lithium ion, it can occlude 4000 mAh / g or more.
Therefore, the electric capacity becomes sufficiently large.
When silicon occludes a large amount of metal ions or releases a large amount of metal ions from silicon in this way, the volume of silicon, which is an active material, changes significantly. When the volume of silicon changes in this way, wrinkles and warpage are likely to occur on the current collector plate.
However, in the electrode for a power storage device of the present invention, the current collector plate is formed of stainless steel having an austenite structure including a martensite structure. Therefore, even when the volume of silicon changes, the current collector plate is less likely to be warped or wrinkled.
（９）本発明の蓄電デバイスは、上記本発明の蓄電デバイス用電極を備えることを特徴とする。
そのため、本発明の蓄電デバイスでは、蓄電デバイス用電極の集電板にシワや反りが発生しにくい。
(9) The power storage device of the present invention is characterized by including the electrode for the power storage device of the present invention.
Therefore, in the power storage device of the present invention, wrinkles and warpage are unlikely to occur on the current collector plate of the electrode for the power storage device.
本発明の蓄電デバイス用電極では、集電板は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されている。
マルテンサイト組織は硬度が高い。そのため、集電板が、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されていると、集電板を硬く高強度にすることができる。そのため、集電板に、反りやシワが発生することを防止しやすくなる。
In the electrode for a power storage device of the present invention, the current collector plate is formed of stainless steel having an austenite structure containing a martensite structure.
The martensite structure has a high hardness. Therefore, if the current collector plate is made of stainless steel having an austenite structure including a martensite structure, the current collector plate can be made hard and have high strength. Therefore, it becomes easy to prevent the current collector plate from being warped or wrinkled.
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の蓄電デバイス用電極について図面を用いながら説明するが、本発明の蓄電デバイス用電極は以下の記載に限定されない。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the electrode for the power storage device of the present invention will be described with reference to the drawings, but the electrode for the power storage device of the present invention is not limited to the following description.
図１（ａ）は、本発明の蓄電デバイス用電極の一例を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
図１（ａ）に示すように、蓄電デバイス用電極１０は、電極部配置領域２１及び電極部非配置領域２２を有する矩形の集電板２０と、電極部配置領域２１に配置された略正方形の電極部３０とからなる。
電極部配置領域２１は、集電板２０の中心部に位置しており、その周囲が電極部非配置領域２２である。
また、集電板２０には、電極部配置領域２１を挟んで、電極部非配置領域２２に２つの曲げ部（曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂ）が形成されている。
さらに、図１（ｂ）に示すように、集電板２０は、曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂにより凹形状となっている。
1 (a) is a plan view schematically showing an example of an electrode for a power storage device of the present invention, and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along line AA of FIG. 1 (a).
As shown in FIG. 1A, the power
The electrode
Further, on the
Further, as shown in FIG. 1B, the
また、集電板２０は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されている。
また、電極部３０は、活物質としてシリコンを含む。
Further, the
Further, the
蓄電デバイス用電極１０では、集電板２０は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されている。
マルテンサイト組織は硬度が高い。そのため、集電板２０が、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されていると、集電板２０を硬く高強度にすることができる。そのため、集電板２０に、反りやシワが発生することを防止しやすくなる。
従って、電極部３０の活物質に金属イオンが吸蔵されたり、電極部の活物質に吸蔵されていた金属イオンが放出され、活物質の体積が変化したとしても、集電板２０に反りやシワが発生することを防止しやすくなる。
In the
The martensite structure has a high hardness. Therefore, if the
Therefore, even if the metal ions are occluded in the active material of the
蓄電デバイス用電極１０では、曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂ以外の集電板２０を厚さ方向に沿って切断する断面において、マルテンサイト組織が、オーステナイト組織の中に島状に点在していることが望ましい。
マルテンサイト組織が、オーステナイト組織の中に島状に点在している状態を以下に図面を用いて説明する。
In the
The state in which the martensite structure is scattered in the austenite structure in an island shape will be described below with reference to the drawings.
図２は、本発明の蓄電デバイス用電極における集電板を厚さ方向に沿って切断する断面の一例を模式的に示す断面図である。
図２において、符号２６はマルテンサイト組織を示し、符号２７はオーステナイト組織を示している。
本明細書において「マルテンサイト組織が、オーステナイト組織の中に島状に点在している状態」とは、図２に示すように、マルテンサイト組織２６が一箇所に偏在せず、オーステナイト組織内に斑に存在することを意味する。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross section for cutting a current collector plate in the electrode for a power storage device of the present invention along the thickness direction.
In FIG. 2,
In the present specification, "the state in which the martensite tissue is scattered in the austenite structure in an island shape" means that the
マルテンサイト組織がオーステナイト組織の中に島状に点在しているということは、マルテンサイト組織の含有量（質量）よりもオーステナイト組織の含有量（質量）の方が多いといえる。
オーステナイト組織は化学的に安定であるので、このような構成の集電板は、腐食や溶出されにくい。
It can be said that the fact that the martensite structure is scattered in the austenite structure in an island shape means that the content (mass) of the austenite structure is higher than the content (mass) of the martensite structure.
Since the austenite structure is chemically stable, the current collector plate having such a structure is less likely to be corroded or eluted.
なお、マルテンサイト組織及びオーステナイト組織の存在は、以下の条件の電子後方散乱回折図測定法（ＥＢＳＤ法）により分析することができる。 The presence of the martensite structure and the austenite structure can be analyzed by the electron backscatter diffraction pattern measurement method (EBSD method) under the following conditions.
（ＥＢＳＤ法の条件）
＜分析装置＞
ＥＦ－ＳＥＭ：日本電子株式会社製ＪＳＭ－７０００Ｆ／ＥＢＳＤＤ：ＴＳＬ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ
＜分析条件＞
範囲 ：１４×３６μｍ
ステップ ：０．０５μｍ／ｓｔｅｐ
測定ポイント ：２３３３７６
倍率 ：５０００倍
ｐｈａｓｅ ：γ－鉄、α－鉄
(Conditions of EBSD method)
<Analyzer>
EF-SEM: JSM-7000F / EBSDD: TSL Solution manufactured by JEOL Ltd.
<Analysis conditions>
Range: 14 x 36 μm
Step: 0.05 μm / step
Measurement point: 233376
Magnification: 5000 times phase: γ-iron, α-iron
蓄電デバイス用電極１０では、集電板２０の厚さは、５～５０μｍであることが望ましい。
集電板の厚さが５μｍ未満であると、薄すぎるので集電板が破れやすくなる。
集電板の厚さが５０μｍを超えると、厚すぎるので、このような厚さの集電板を含む蓄電デバイス用電極が用いられた蓄電デバイスのサイズが大きくなりやすくなる。
In the
If the thickness of the current collector plate is less than 5 μm, the current collector plate is easily torn because it is too thin.
If the thickness of the current collector plate exceeds 50 μm, it is too thick, so that the size of the current collector device using the electrode for the current collector device including the current collector plate having such a thickness tends to increase.
集電板２０の引張強度は特に限定されないが、３００～１５００ＭＰａであることが好ましい。
The tensile strength of the
蓄電デバイス用電極１０では、曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂ以外の集電板２０の厚さ方向に沿って切断する断面において、マルテンサイト組織の面積は、断面全体の５～２０％であることが好ましい。
マルテンサイト組織が占める面積が上記範囲内であると、集電板２０が腐食しにくく、高強度になる。
マルテンサイト組織が占める面積が５％未満であると、マルテンサイト組織を含有することによる集電板の強度向上効果が得られにくくなる。
マルテンサイト組織が占める面積が２０％を超えると、マルテンサイト組織が表面に露出しやすくなる上に、内部に存在するマルテンサイト組織まで連続的につながり、集電板全体が腐食しやすくなる。また、マルテンサイト組織の割合が大きくなるので、集電板の靱性が低下しやすくなる、その結果、集電板が折れやすくなる。
In the
When the area occupied by the martensite structure is within the above range, the
If the area occupied by the martensite structure is less than 5%, it becomes difficult to obtain the effect of improving the strength of the current collector plate by containing the martensite structure.
When the area occupied by the martensite structure exceeds 20%, the martensite structure is easily exposed to the surface and is continuously connected to the martensite structure existing inside, so that the entire current collector plate is easily corroded. In addition, since the proportion of martensite structure increases, the toughness of the current collector plate tends to decrease, and as a result, the current collector plate tends to break.
蓄電デバイス用電極１０では、集電板２０は、電極部非配置領域２２に曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂを備える。
このような曲げ部があると補強作用が生じ、集電板２０が反りにくくなる。
In the
If there is such a bent portion, a reinforcing action is generated and the
蓄電デバイス用電極１０では、曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂは、オーステナイト組織のみからなるステンレス鋼から形成されていることが望ましい。
マルテンサイト組織は硬度が高い。そのため、曲げ部にマルテンサイト組織があると、集電板が曲げ部のみでなく電極部配置領域まで曲がり電極部が剥がれやすくなる。
一方、オーステナイト組織は靱性が充分に高い。そのため、曲げ部がオーステナイト組織のみからなるステンレス鋼から形成されていると、集電板２０が折れにくくなる。
In the
The martensite structure has a high hardness. Therefore, if the bent portion has a martensite structure, the current collector plate bends not only to the bent portion but also to the electrode portion arranging region, and the electrode portion is likely to be peeled off.
On the other hand, the austenite structure has sufficiently high toughness. Therefore, if the bent portion is made of stainless steel having only an austenite structure, the
曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂを、オーステナイト組織のみからなるステンレス鋼から形成する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
まず、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成された集電板を準備する。
次に、曲げ部となる部分の集電板を加熱する。マルテンサイト組織は、加熱されることによりオーステナイト組織に変質する。この際の加熱の条件は、１０００～１２００℃、０．１～１０分であることが望ましい。
加熱の方法としては、加熱した熱源を接触させる方法や、高周波誘導加熱を行う方法が挙げられる。
このようにして、曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂを、オーステナイト組織のみからなるステンレス鋼から形成することができる。
Examples of the method for forming the
First, a current collector plate made of stainless steel having an austenite structure containing a martensite structure is prepared.
Next, the current collector plate of the portion to be the bent portion is heated. The martensite structure is transformed into an austenite structure by heating. The heating conditions at this time are preferably 1000 to 1200 ° C. and 0.1 to 10 minutes.
Examples of the heating method include a method of contacting a heated heat source and a method of performing high frequency induction heating.
In this way, the
蓄電デバイス用電極１０では、曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂには、切れ込みが形成されていてもよく、ミシン目が形成されていてもよく、切欠いた部分があってもよい。
このような曲げ部について以下に図面を用いて説明する。
図３（ａ）～（ｃ）は、本発明の蓄電デバイス用電極における集電板の曲げ部の一例を模式的に示す斜視図である。
なお、図３（ａ）～（ｃ）では、集電板を曲げる前の曲げ部の状態を示している。
In the
Such a bent portion will be described below with reference to the drawings.
3 (a) to 3 (c) are perspective views schematically showing an example of a bent portion of a current collector plate in the electrode for a power storage device of the present invention.
Note that FIGS. 3 (a) to 3 (c) show the state of the bent portion before bending the current collector plate.
図３（ａ）に示すように、蓄電デバイス用電極１０では、集電板２０の曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂには、切れ込み２８ａが形成されていてもよい。
図３（ｂ）に示すように、蓄電デバイス用電極１０では、集電板２０の曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂには、ミシン目２８ｂが形成されていてもよい。
図３（ｃ）に示すように。蓄電デバイス用電極１０では、集電板２０の曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂに、切欠いた部分２８ｃがあってもよい。
As shown in FIG. 3A, in the power
As shown in FIG. 3B, in the power
As shown in FIG. 3 (c). In the
このように、曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂに、切れ込み２８ａや、ミシン目２８ｂや、切欠いた部分２８ｃがあると、集電板２０が曲がりやすくなる。そのため、集電板２０を曲げる際に、集電板２０の電極部配置領域に応力がかかりにくくなる。電極部配置領域が湾曲すると、電極部配置領域に配置された電極部が剥がれやすくなる。
しかし、曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂが切れ込みを有すると、このような応力がかかりにくくなる。
そのため、電極部が集電板から剥がれることを防止することができる。
As described above, if the
However, if the
Therefore, it is possible to prevent the electrode portion from peeling off from the current collector plate.
なお、切れ込みや、ミシン目や、切欠いた部分は１列だけ形成してもよく、複数列形成してもよい。 It should be noted that the notches, perforations, and notched portions may be formed in only one row or in a plurality of rows.
切れ込みや、ミシン目や、切欠いた部分は、カッター、プレス等を用いることにより集電板に形成することができる。 Notches, perforations, and notched portions can be formed on the current collector plate by using a cutter, a press, or the like.
蓄電デバイス用電極１０において、電極部３０は、活物質及びバインダからなることが望ましい。
In the
活物質は、シリコンを含めば、他にカーボン等を含んでいてもよい。 The active material may also contain carbon or the like, as long as it contains silicon.
活物質の平均粒子径は、特に限定されないが１～１０μｍであることが好ましい。
活物質の平均粒子径が１μｍ以上であれば、活物質の平均粒子径を容易に調整することができる。
活物質の平均粒子径が１０μｍ以下であれば、比表面積が充分に大きくなるので、充放電やドープに要する時間を短くすることができる。
The average particle size of the active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 μm.
When the average particle size of the active material is 1 μm or more, the average particle size of the active material can be easily adjusted.
When the average particle size of the active material is 10 μm or less, the specific surface area is sufficiently large, so that the time required for charging / discharging and doping can be shortened.
蓄電デバイス用電極１０において、電極部３０の活物質は、シリコンのみからなることが望ましい。
シリコンは、金属イオンと化学結合することにより金属イオンを吸蔵することができる。
そのため、例えば、炭素のように金属イオンをインターカレーションにより吸蔵する物質に比べ、多くの金属イオンを吸蔵することができる。特に、リチウムイオンであれば、４０００ｍＡｈ／ｇ以上を吸蔵することができる。
そのため、活物質がシリコンのみからなると、電気容量が充分に大きくなる。
このようシリコンが大量の金属イオンを吸蔵したり、シリコンから大量の金属イオンが放出されたりすると、活物質であるシリコンの体積が大きく変化する。このようにシリコンの体積が変化した場合、集電板にシワや反りが発生しやすくなる。
しかし、本発明の蓄電デバイス用電極では、集電板は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されている。そのため、シリコンの体積が変化した場合であっても、集電板に反りやシワが発生しにくい。
In the
Silicon can occlude metal ions by chemically bonding with metal ions.
Therefore, for example, more metal ions can be occluded than a substance such as carbon that occludes metal ions by intercalation. In particular, if it is lithium ion, it can occlude 4000 mAh / g or more.
Therefore, if the active material is only silicon, the electric capacity becomes sufficiently large.
When silicon occludes a large amount of metal ions or releases a large amount of metal ions from silicon, the volume of silicon, which is an active material, changes significantly. When the volume of silicon changes in this way, wrinkles and warpage are likely to occur on the current collector plate.
However, in the electrode for a power storage device of the present invention, the current collector plate is formed of stainless steel having an austenite structure including a martensite structure. Therefore, even when the volume of silicon changes, the current collector plate is less likely to be warped or wrinkled.
電極部３０のバインダの材料は、特に限定されないが、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができる。これらの中では、ポリイミド樹脂であることが好ましい。
ポリイミド樹脂は、耐熱性があり、強度がある化合物である。そのため、活物質がポリイミド樹脂からなるバインダで結合されていると、金属イオンの吸蔵放出により活物質の体積が変化したとしても、電極部３０を集電板２０から剥離しにくくすることができる。
The material of the binder of the
The polyimide resin is a compound having heat resistance and strength. Therefore, when the active material is bound by a binder made of a polyimide resin, the
電極部３０における活物質と、バインダとの重量割合は、活物質：バインダ＝７０：３０～９０：１０であることが好ましい。
The weight ratio between the active material and the binder in the
また、電極部３０のバインダには、導電助剤が含まれていてもよい。
導電助剤の材料は、特に限定されないが、カーボンブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブ等を挙げることができる。これらの中では、カーボンブラックからなることが好ましい。
バインダが導電助剤を含有していると、蓄電デバイス用電極１０の導電性を高くすることができる。そのため、効率よく集電することができる。
特に、カーボンブラックは、少量で導電性を確保することができる。そのため、カーボンブラックが導電助剤であると、蓄電デバイス用電極１０の導電性をより向上させることができる。
Further, the binder of the
The material of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, and examples thereof include carbon black, carbon fibers, and carbon nanotubes. Of these, it is preferably made of carbon black.
When the binder contains a conductive auxiliary agent, the conductivity of the
In particular, carbon black can secure conductivity with a small amount. Therefore, when carbon black is a conductive auxiliary agent, the conductivity of the
導電助剤がカーボンブラックからなる場合、その平均粒子径は、３～５００ｎｍであることが好ましい。
電極部３０において、バインダに占める導電助剤の重量割合は、２０～５０％であることが好ましい。
When the conductive auxiliary agent is made of carbon black, its average particle size is preferably 3 to 500 nm.
In the
蓄電デバイス用電極１０において、電極部３０の厚さは、特に限定されないが、５～５０μｍであることが好ましい。
電極部の厚さが５μｍ未満であると、集電板に比べて活物質の量が少なくなるので電気容量が低下しやすくなる。
電極部の厚さが５０μｍを超えると、蓄電デバイス用電極を用いて製造された蓄電デバイスのサイズが大きくなる。また、金属イオンが電極部を移動する距離が長くなり、充放電に時間がかかる。
In the
When the thickness of the electrode portion is less than 5 μm, the amount of the active material is smaller than that of the current collector plate, so that the electric capacity tends to decrease.
When the thickness of the electrode portion exceeds 50 μm, the size of the power storage device manufactured by using the electrode for the power storage device becomes large. In addition, the distance that the metal ion moves on the electrode portion becomes long, and it takes time to charge and discharge.
片面の電極部３０の面密度は、特に限定されないが、０．１～１０ｍｇ／ｃｍ２であることが望ましい。
The surface density of the
次に、本発明の蓄電デバイス用電極の別の態様について説明する。
図４（ａ）は、本発明の蓄電デバイス用電極の一例を模式的に示す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。
なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、折り曲げられる前の蓄電デバイスの状態を示している。
図５は、図４に示す蓄電デバイス用電極が折り曲げられた状態の一例を模式的に示す斜視図である。
Next, another aspect of the electrode for a power storage device of the present invention will be described.
FIG. 4A is a plan view schematically showing an example of the electrode for a power storage device of the present invention. FIG. 4B is a sectional view taken along line BB of FIG. 4A.
Note that FIGS. 4A and 4B show the state of the power storage device before it is bent.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of a state in which the electrode for a power storage device shown in FIG. 4 is bent.
図４に示すように、蓄電デバイス用電極１１０は、複数の電極部配置領域１２１及び電極部非配置領域１２２を有する集電板１２０と、電極部配置領域１２１に配置された複数の電極部１３０とからなる。
電極部１３０は、集電板１２０の両面に配置されている。
As shown in FIG. 4, the power
The
また、隣り合う電極部配置領域１２１の間には、曲げ部１２５が位置している。
Further, the
図５に示すように、蓄電デバイス用電極１１０は、折り曲げられて使用される。
曲げ部１２５が隣り合う電極部配置領域１２１の間に備えられていると、集電板１２０をコンパクトに折り曲げることができ、蓄電デバイス用電極を小型化することができる。
As shown in FIG. 5, the
When the
蓄電デバイス用電極１１０において、集電板１２０の望ましい材料、形状等は、上記蓄電デバイス用電極１０の集電板２０の望ましい材料、形状等と同じである。
In the
蓄電デバイス用電極１１０において、曲げ部１２５の望ましい材料、形状等は、上記蓄電デバイス用電極１０の曲げ部２５ａ及び曲げ部２５ｂの望ましい材料、形状等と同じである。
In the power
蓄電デバイス用電極１１０において、電極部１３０の望ましい材料、形状等は、上記蓄電デバイス用電極１０の電極部３０の望ましい材料、形状等と同じである。
In the
本発明の蓄電デバイス用電極は、蓄電デバイスの正極、負極又は金属イオンをドープするための金属イオン供給極として使用することができる。 The electrode for a power storage device of the present invention can be used as a positive electrode, a negative electrode, or a metal ion supply electrode for doping metal ions of the power storage device.
次に、本発明の蓄電デバイス用電極の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the electrode for the power storage device of the present invention will be described.
（１）集電板の作製工程
まず、オーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成された金属板を準備する。
次に、金属板を延展加工することにより集電板を作製する。この延展加工により、オーステナイト組織の一部がマルテンサイト組織に変質する。
このようにして、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成された集電板を作製することができる。
(1) Preparation process of current collector plate First, a metal plate made of stainless steel having an austenite structure is prepared.
Next, a current collector plate is manufactured by spreading the metal plate. By this spreading process, a part of the austenite structure is transformed into a martensite structure.
In this way, a current collector plate made of stainless steel having an austenite structure containing a martensite structure can be produced.
（２）曲げ部の位置決定工程
次に、集電板の電極部配置領域及び電極部非配置領域を決定する。
そして、集電板の電極部非配置領域に、曲げ部となる位置を決定する。
この際、集電板の電極部非配置領域を加工して、曲げ部となる位置をオーステナイト組織のみからなるステンレス鋼としてもよく、曲げ部となる位置に、切れ込み、ミシン目、切欠き等を形成してもよい。
加工の方法は、たとえば熱処理、機械加工、レーザー加工など利用することができる。
曲げ部となる位置は、製造される蓄電デバイス用電極の用途に応じて任意に決定することが望ましい。
(2) Bending portion position determination step Next, the electrode portion arrangement region and the electrode portion non-arrangement region of the current collector plate are determined.
Then, the position of the bent portion is determined in the electrode portion non-arranged region of the current collector plate.
At this time, the non-arranged region of the electrode portion of the current collector plate may be machined so that the position of the bent portion is made of stainless steel having only an austenite structure, and cuts, perforations, notches, etc. are made at the position of the bent portion. It may be formed.
As the processing method, for example, heat treatment, machining, laser processing and the like can be used.
It is desirable to arbitrarily determine the position of the bent portion according to the application of the electrode for the power storage device to be manufactured.
（３）活物質スラリーの作製工程
シリコンとバインダとを混合し、活物質スラリーを作製する。
活物質とバインダとの重量割合は、特に限定されないが、活物質：バインダ＝７０：３０～９０：１０となるように調製することが望ましい。
(3) Preparation step of active material slurry Silicon and binder are mixed to prepare an active material slurry.
The weight ratio between the active material and the binder is not particularly limited, but it is desirable to prepare the active material: binder = 70:30 to 90:10.
バインダとしては、特に限定されず、ポリイミド樹脂前駆体、ポリアミドイミド樹脂前駆体等があげられる。これらの中では、ポリイミド樹脂前駆体が望ましい。 The binder is not particularly limited, and examples thereof include a polyimide resin precursor and a polyamide-imide resin precursor. Of these, a polyimide resin precursor is desirable.
塗工性の観点から、活物質スラリーの粘度は、１～１０Ｐａ・ｓであることが好ましい。なお、スラリーの粘度はＢ型粘度計を用い、１～１０ｒｐｍとなる条件で測定する。
活物質とバインダの割合を調整することにより活物質スラリーの粘度を調整することができる。また、必要に応じて増粘剤等により粘度を調整してもよい。
From the viewpoint of coatability, the viscosity of the active material slurry is preferably 1 to 10 Pa · s. The viscosity of the slurry is measured using a B-type viscometer under the condition of 1 to 10 rpm.
The viscosity of the active material slurry can be adjusted by adjusting the ratio of the active material and the binder. Further, the viscosity may be adjusted with a thickener or the like, if necessary.
（４）活物質スラリーの塗工工程
集電板の電極部配置領域に活物質スラリーを塗工する。
塗工する活物質スラリーの量は、特に限定されないが、加熱乾燥後に０．１～１０ｍｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
(4) Coating process of active material slurry The active material slurry is applied to the electrode portion arrangement region of the current collector plate.
The amount of the active material slurry to be coated is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 mg / cm 2 after heating and drying.
（５）プレス加工工程
次に、活物質スラリーが塗工された集電板をプレス加工する。
プレス加工の圧力は、特に限定されないが、活物質が平坦になるように押さえることができれば充分である。
(5) Pressing process Next, the current collector plate coated with the active material slurry is pressed.
The press working pressure is not particularly limited, but it is sufficient if the active material can be suppressed so as to be flat.
（６）加熱工程
次に、活物質スラリーが塗工された集電板を加熱し、活物質スラリーに含まれるバインダを硬化させる。
加熱条件は、使用するバインダの種類に応じて決定することが好ましい。
バインダがポリイミド樹脂前駆体を含む場合、加熱温度は、２５０～３５０℃であることが好ましい。また、加熱時の雰囲気は、窒素ガス雰囲気等の不活性雰囲気であることが好ましい。
(6) Heating Step Next, the current collector plate coated with the active material slurry is heated to cure the binder contained in the active material slurry.
The heating conditions are preferably determined according to the type of binder used.
When the binder contains a polyimide resin precursor, the heating temperature is preferably 250 to 350 ° C. Further, the atmosphere at the time of heating is preferably an inert atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere.
（７）曲げ部形成工程
次に、集電板を所定の形状に曲げ、曲げ部を形成する。
なお、本工程は、上記（２）曲げ部の位置決定工程の直後に行ってもよく、蓄電デバイス用電極を用いて蓄電デバイスを製造する際に行ってもよい。
(7) Bending portion forming step Next, the current collector plate is bent into a predetermined shape to form a bent portion.
It should be noted that this step may be performed immediately after the step (2) of determining the position of the bent portion, or may be performed when manufacturing a power storage device using the electrode for the power storage device.
このような工程を経て、集電板が目的の形状に変形された本発明の蓄電デバイス用電極を製造することができる。 Through such a step, the electrode for the power storage device of the present invention in which the current collector plate is deformed into a desired shape can be manufactured.
次に、本発明の蓄電デバイス用電極が用いられた蓄電デバイスについて説明する。
なお、本発明の蓄電デバイス用電極が用いられた蓄電デバイスは、本発明の蓄電デバイスでもある。
Next, a power storage device using the electrode for the power storage device of the present invention will be described.
The power storage device using the electrode for the power storage device of the present invention is also the power storage device of the present invention.
本発明の蓄電デバイスは、
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極とを分離するセパレータと、
上記正極、上記負極及び上記セパレータを収容する蓄電パッケージと、
上記蓄電パッケージに封入された電解液とから構成されており、
正極又は負極が、上記本発明の蓄電デバイス用電極であってもよい。
The power storage device of the present invention
With the positive electrode
With the negative electrode
A separator that separates the positive electrode and the negative electrode,
A storage package containing the positive electrode, the negative electrode, and the separator,
It is composed of the electrolytic solution enclosed in the above storage package.
The positive electrode or the negative electrode may be the electrode for the power storage device of the present invention.
なお、上記本発明の蓄電デバイスでは、負極が本発明の蓄電デバイス用電極であることが望ましい。
以下、負極が本発明の蓄電デバイス用電極である本発明の蓄電デバイスについて説明する。
In the power storage device of the present invention, it is desirable that the negative electrode is the electrode for the power storage device of the present invention.
Hereinafter, the power storage device of the present invention in which the negative electrode is the electrode for the power storage device of the present invention will be described.
本発明の蓄電デバイス用電極では、正極は、正極集電板と、正極集電板に備えられた正極活物質とから構成されていることが望ましい。
正極集電板は、特に限定されないが、アルミニウム、ニッケル、銅、銀及びこれらの合金からなることが好ましい。
正極活物質は、特に限定されないが、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４（０＜ｘ＜２）、Ｌｉ２ＭｎＯ３、ＬｉｘＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４（０＜ｘ＜２）等の層状構造を持つマンガン酸リチウム又はスピネル構造を有するマンガン酸リチウム；ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２又はこれらの遷移金属の一部を他の金属で置き換えたもの；ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２などの特定の遷移金属が半数を超えないリチウム遷移金属酸化物；これらのリチウム遷移金属酸化物において化学量論組成よりもＬｉを過剰にしたもの；ＬｉＦｅＰＯ４等のオリビン構造を有するもの等があげられる。
また、これらの金属酸化物に、アルミニウム、鉄、リン、チタン、ケイ素、鉛、錫、インジウム、ビスマス、銀、バリウム、カルシウム、水銀、パラジウム、白金、テルル、ジルコニウム、亜鉛、ランタン等により一部置換した材料も使用することができる。特に、ＬｉαＮｉβＣｏγＡｌδＯ２（１≦α≦２、β＋γ＋δ＝１、β≧０．７、γ≦０．２）又はＬｉαＮｉβＣｏγＭｎδＯ２（１≦α≦１．２、β＋γ＋δ＝１、β≧０．６、γ≦０．２）が好ましい。
正極活物質は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
In the electrode for a power storage device of the present invention, it is desirable that the positive electrode is composed of a positive electrode current collector plate and a positive electrode active material provided in the positive electrode current collector plate.
The positive electrode current collector plate is not particularly limited, but is preferably made of aluminum, nickel, copper, silver or an alloy thereof.
The positive electrode active material is not particularly limited, but is LiMnO 2 , Li x Mn 2 O 4 (0 <x <2), Li 2 MnO 3 , Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 4 (0 <x <2). ) Etc. or lithium manganate having a spinel structure; LiCoO 2 , LiNiO 2 or a part of these transition metals replaced with another metal; LiNi 1/3 Co 1/3 Mn Lithium transition metal oxides containing no more than half of specific transition metals such as 1/3 O2 ; these lithium transition metal oxides with more Li than their chemical composition; olivine structures such as LiFePO 4 Examples include those that have.
In addition, some of these metal oxides are made of aluminum, iron, phosphorus, titanium, silicon, lead, tin, indium, bismuth, silver, barium, calcium, mercury, palladium, platinum, tellurium, zirconium, zinc, lantern, etc. Substituted materials can also be used. In particular, Li α Ni β Co γ Al δ O 2 (1 ≦ α ≦ 2, β + γ + δ = 1, β ≧ 0.7, γ ≦ 0.2) or Li α Ni β Co γ Mn δ O 2 (1 ≦ α) ≦ 1.2, β + γ + δ = 1, β ≧ 0.6, γ ≦ 0.2) are preferable.
As the positive electrode active material, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
上記本発明の蓄電デバイスにおいて、セパレータは、特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等の多孔質フィルムや不織布を用いることができる。また、セパレータとしては、それらを積層したものを用いることもできる。また、耐熱性の高い、ポリイミド、ポリアミドイミド、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）、セルロース、ガラス繊維を用いることもできる。また、それらの繊維を束ねて糸状にし、織物とした織物セパレータを用いることもできる。 In the above-mentioned power storage device of the present invention, the separator is not particularly limited, but a porous film such as polypropylene or polyethylene or a non-woven fabric can be used. Further, as the separator, one in which they are laminated can also be used. Further, polyimide, polyamide-imide, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), cellulose, and glass fiber having high heat resistance can also be used. It is also possible to use a woven fabric separator in which these fibers are bundled into a thread to form a woven fabric.
上記本発明の蓄電デバイスにおいて、電解液は、特に限定されないが、溶媒に電解質として金属塩を溶解させた溶液を用いることができる。
溶媒としては、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）等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）等の鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類、γ－ブチロラクトン等のγ－ラクトン類、１，２－ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、エトキシメトキシエタン（ＥＭＥ）等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、１，３－ジオキソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、３－メチル－２－オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、１，３－プロパンスルトン、アニソール、Ｎ－メチルピロリドン、フッ素化カルボン酸エステル等の非プロトン性有機溶媒等があげられる。
これらは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。
In the above-mentioned power storage device of the present invention, the electrolytic solution is not particularly limited, but a solution in which a metal salt is dissolved as an electrolyte in a solvent can be used.
As the solvent, cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC). ), Chain carbonates such as dipropyl carbonate (DPC), aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl propionate, γ-lactones such as γ-butyrolactone, 1,2-diethoxyethane. (DEE), chain ethers such as ethoxymethoxyethane (EME), cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetraoxide, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, acetamide, dimethylformamide, acetonitrile, propylnitrile, Nitromethane, ethyl monoglime, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, Examples thereof include aprotonic organic solvents such as ethyl ether, 1,3-propanesulton, anisole, N-methylpyrrolidone, and fluorinated carboxylic acid esters.
One of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
金属塩としては、特に限定されないが、リチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等を用いることができる。
金属塩として、リチウム塩を用いる場合、リチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＣＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、低級脂肪族カルボン酸リチウム、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウム、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、イミド類等があげられる。
これらは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 metal salt is not particularly limited, but a lithium salt, a sodium salt, a calcium salt, a magnesium salt and the like can be used.
When a lithium salt is used as the metal salt, the lithium salt includes LiPF 6 , LiAsF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 CO 3 , LiC (CF 3 SO). 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl 10 , lower lithium aliphatic carboxylate, lithium chloroborane, lithium tetraphenylborate, LiBr, LiI, LiSCN , LiCl, imides and the like.
One of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
電解液の電解質濃度は、特に限定されないが、０．５～１．５ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
電解質濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ未満であれば、電解液の電気伝導率を充分にしにくくなる。
電解質濃度が１．５ｍｏｌ／Ｌを超えると、電解液の密度及び粘度が増加しやすくなる。
The electrolyte concentration of the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 1.5 mol / L.
If the electrolyte concentration is less than 0.5 mol / L, it becomes difficult to sufficiently make the electric conductivity of the electrolytic solution.
When the electrolyte concentration exceeds 1.5 mol / L, the density and viscosity of the electrolytic solution tend to increase.
次に、正極、負極及びセパレータの収容態様について図面を用いて説明する。
なお、以下の説明では、負極が本発明の蓄電デバイス用電極である場合について説明する。
図６（ａ）～（ｄ）は、本発明の蓄電デバイスにおける正極、負極及びセパレータの収容態様の一例を模式的に示す模式図である。
Next, the accommodation mode of the positive electrode, the negative electrode and the separator will be described with reference to the drawings.
In the following description, the case where the negative electrode is the electrode for the power storage device of the present invention will be described.
6 (a) to 6 (d) are schematic views schematically showing an example of the accommodation mode of the positive electrode, the negative electrode and the separator in the power storage device of the present invention.
図６（ａ）に示すように、本発明の蓄電デバイスでは、正極１５０、セパレータ１６０及び負極である蓄電デバイス用電極１１０が順に積層された積層体１７０を、捲回して蓄電パッケージ（図示せず）に収容してもよい。
この際、蓄電デバイス用電極１１０の曲げ部が、捲回される際の角部に位置するようにする。
As shown in FIG. 6A, in the power storage device of the present invention, a laminate 170 in which a
At this time, the bent portion of the
図６（ｂ）に示すように、本発明の蓄電デバイスでは、正極１５０、セパレータ１６０及び負極である蓄電デバイス用電極１１０が順に積層された積層体１７１を、九十九折して蓄電パッケージ（図示せず）に収容されていてもよい。
この際、蓄電デバイス用電極１１０の曲げ部が、九十九折される際の屈曲部に位置するようにする。
As shown in FIG. 6B, in the power storage device of the present invention, a
At this time, the bent portion of the
図６（ｃ）に示すように、本発明の蓄電デバイスでは、図６（ｂ）に示す積層体１７１のうち正極１５０の九十九折の方向を９０度回転させて積層体１７１ａとし、積層体１７１ａを蓄電パッケージ（図示せず）に収容してもよい。
As shown in FIG. 6 (c), in the power storage device of the present invention, among the
図６（ｄ）に示すように、本発明の蓄電デバイスでは、図６（ｂ）に示す積層体１７１のうち負極である蓄電デバイス用電極１１０の九十九折の方向を９０度回転させて積層体１７１ｂとし、積層体１７１ｂを蓄電パッケージ（図示せず）に収容してもよい。
As shown in FIG. 6 (d), in the power storage device of the present invention, the direction of the ninety-nine folds of the power
次に、本発明の蓄電デバイスの別の態様について説明する。 Next, another aspect of the power storage device of the present invention will be described.
本発明の蓄電デバイスは、
正極と、
負極と、
上記正極と上記負極とを分離するセパレータと、
上記正極及び／又は上記負極に金属イオンをドープするための金属イオン供給極と、
上記正極、上記負極、上記セパレータ及び上記金属イオン供給極を収容する蓄電パッケージと、
上記蓄電パッケージに封入された電解液とから構成されており、
正極、負極又は金属イオン供給極が、上記本発明の蓄電デバイス用電極であってもよい。
The power storage device of the present invention
With the positive electrode
With the negative electrode
A separator that separates the positive electrode and the negative electrode,
A metal ion supply electrode for doping the positive electrode and / or the negative electrode with metal ions, and
A storage package containing the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the metal ion supply electrode,
It is composed of the electrolytic solution enclosed in the above storage package.
The positive electrode, the negative electrode, or the metal ion supply electrode may be the electrode for the power storage device of the present invention.
以下、本発明の蓄電デバイス用電極が、金属イオン供給極として用いられる場合について説明する。 Hereinafter, a case where the electrode for a power storage device of the present invention is used as a metal ion supply electrode will be described.
本発明の蓄電デバイス用電極を金属イオン供給極として用いる場合、本発明の蓄電デバイス用電極に金属イオンをドープする必要がある。
まず、本発明の蓄電デバイス用電極に金属イオンをドープする方法について説明する。
When the electrode for the power storage device of the present invention is used as the metal ion supply electrode, it is necessary to dope the electrode for the power storage device of the present invention with metal ions.
First, a method of doping the electrode for a power storage device of the present invention with metal ions will be described.
（１）有機電解液塗布工程
まず、本発明の蓄電デバイス用電極における集電板の電極部に有機電解液を塗布する。
有機電解液は、特に限定されないが、有機溶媒に電解質として金属塩を溶解させた溶液を用いることができる。
有機溶媒としては、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）等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）等の鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類、γ－ブチロラクトン等のγ－ラクトン類、１，２－ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、エトキシメトキシエタン（ＥＭＥ）等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、１，３－ジオキソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、３－メチル－２－オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、１，３－プロパンスルトン、アニソール、Ｎ－メチルピロリドン、フッ素化カルボン酸エステル等の非プロトン性有機溶媒等があげられる。
これらは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。
なお、金属イオン源としてリチウムを用いる場合、有機電解液は、リチウムイオン導電性を有することが好ましい。
（２）加熱工程
次に、有機電解液が塗布された、電極部と金属イオン源とを接触させて、加熱することにより金属イオンをドープする。
金属イオン源としては、特に限定されないが、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム等があげられる。これらの中では、リチウムであることが好ましい。
加熱の条件は、特に限定されないが、２５０～３００℃、１０～１２０分間加熱することが好ましい。
(1) Organic Electrolyte Coating Step First, the organic electrolyte is applied to the electrode portion of the current collector plate in the electrode for the power storage device of the present invention.
The organic electrolytic solution is not particularly limited, but a solution in which a metal salt is dissolved as an electrolyte in an organic solvent can be used.
Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC) and vinylene carbonate (VC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC) and ethyl methyl carbonate ( EMC), chain carbonates such as dipropyl carbonate (DPC), aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl propionate, γ-lactones such as γ-butyrolactone, 1,2-diethoxy. Chain ethers such as ethane (DEE) and ethoxymethoxyethane (EME), cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetraoxide, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, acetamide, dimethylformamide, acetonitrile and propylnitrile. , Nitromethane, ethyl monoglime, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxorane derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative , Ethyl ether, 1,3-propanesulton, anisole, N-methylpyrrolidone, fluorinated carboxylic acid ester and other aproton organic solvents and the like.
One of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
When lithium is used as the metal ion source, the organic electrolytic solution preferably has lithium ion conductivity.
(2) Heating step Next, the electrode portion coated with the organic electrolytic solution and the metal ion source are brought into contact with each other and heated to dope the metal ions.
The metal ion source is not particularly limited, and examples thereof include lithium, sodium, magnesium, and calcium. Of these, lithium is preferred.
The heating conditions are not particularly limited, but it is preferable to heat at 250 to 300 ° C. for 10 to 120 minutes.
（３）乾燥工程
ドープ後の蓄電デバイス用電極を溶媒で洗浄し自然乾燥させることによりドープが完了する。溶媒としてはＤＭＣ（ジメチルカーボネート）などが好適に利用できる。
(3) Drying step Doping is completed by washing the electrodes for the power storage device after doping with a solvent and allowing them to dry naturally. As the solvent, DMC (dimethyl carbonate) or the like can be preferably used.
なお、ドープの方法はこのような金属イオン源に接触させる方法に限定されず、他の方法も利用できる。例えば、金属イオン源と蓄電デバイス用電極とをそれぞれ外部回路につなぎ、電気的にドープすることもできる。 The dope method is not limited to the method of contacting with such a metal ion source, and other methods can also be used. For example, a metal ion source and an electrode for a power storage device can be connected to an external circuit and electrically doped.
本発明の蓄電デバイス用電極を金属イオン供給極として用いる場合、本発明の蓄電デバイスにおける正極は、以下の構成であることが望ましい。
すなわち、正極は、正極集電板と、正極集電板に備えられた正極活物質とから構成されていることが望ましい。
正極集電板は、特に限定されないが、アルミニウム、ニッケル、銅、銀及びこれらの合金からなることが好ましい。
正極活物質は、特に限定されないが、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４（０＜ｘ＜２）、Ｌｉ２ＭｎＯ３、ＬｉｘＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４（０＜ｘ＜２）等の層状構造を持つマンガン酸リチウム又はスピネル構造を有するマンガン酸リチウム；ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２又はこれらの遷移金属の一部を他の金属で置き換えたもの；ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２などの特定の遷移金属が半数を超えないリチウム遷移金属酸化物；これらのリチウム遷移金属酸化物において化学量論組成よりもＬｉを過剰にしたもの；ＬｉＦｅＰＯ４等のオリビン構造を有するもの等があげられる。
また、これらの金属酸化物に、アルミニウム、鉄、リン、チタン、ケイ素、鉛、錫、インジウム、ビスマス、銀、バリウム、カルシウム、水銀、パラジウム、白金、テルル、ジルコニウム、亜鉛、ランタン等により一部置換した材料も使用することができる。特に、ＬｉαＮｉβＣｏγＡｌδＯ２（１≦α≦２、β＋γ＋δ＝１、β≧０．７、γ≦０．２）又はＬｉαＮｉβＣｏγＭｎδＯ２（１≦α≦１．２、β＋γ＋δ＝１、β≧０．６、γ≦０．２）が好ましい。
正極活物質は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
When the electrode for a power storage device of the present invention is used as a metal ion supply electrode, it is desirable that the positive electrode in the power storage device of the present invention has the following configuration.
That is, it is desirable that the positive electrode is composed of a positive electrode current collector plate and a positive electrode active material provided in the positive electrode current collector plate.
The positive electrode current collector plate is not particularly limited, but is preferably made of aluminum, nickel, copper, silver or an alloy thereof.
The positive electrode active material is not particularly limited, but is LiMnO 2 , Li x Mn 2 O 4 (0 <x <2), Li 2 MnO 3 , Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 4 (0 <x <2). ) Etc. or lithium manganate having a spinel structure; LiCoO 2 , LiNiO 2 or a part of these transition metals replaced with another metal; LiNi 1/3 Co 1/3 Mn Lithium transition metal oxides containing no more than half of specific transition metals such as 1/3 O2 ; these lithium transition metal oxides with more Li than their chemical composition; olivine structures such as LiFePO 4 Examples include those that have.
In addition, some of these metal oxides are made of aluminum, iron, phosphorus, titanium, silicon, lead, tin, indium, bismuth, silver, barium, calcium, mercury, palladium, platinum, tellurium, zirconium, zinc, lantern, etc. Substituted materials can also be used. In particular, Li α Ni β Co γ Al δ O 2 (1 ≦ α ≦ 2, β + γ + δ = 1, β ≧ 0.7, γ ≦ 0.2) or Li α Ni β Co γ Mn δ O 2 (1 ≦ α) ≦ 1.2, β + γ + δ = 1, β ≧ 0.6, γ ≦ 0.2) are preferable.
As the positive electrode active material, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
本発明の蓄電デバイス用電極を金属イオン供給極として用いる場合、本発明の蓄電デバイスにおける負極は、以下の構成であることが望ましい。
すなわち、負極は、負極集電板と、負極集電板に備えられた負極活物質とから構成されていることが望ましい。
負極集電板は、特に限定されないが、アルミニウム、ニッケル、銅、銀及びこれらの合金等からなることが好ましい。
負極活物質は、特に限定されないが、シリコン、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、炭素等からなることが好ましい。
When the electrode for the power storage device of the present invention is used as the metal ion supply electrode, it is desirable that the negative electrode in the power storage device of the present invention has the following configuration.
That is, it is desirable that the negative electrode is composed of a negative electrode current collector plate and a negative electrode active material provided in the negative electrode current collector plate.
The negative electrode current collector plate is not particularly limited, but is preferably made of aluminum, nickel, copper, silver, an alloy thereof, or the like.
The negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably made of silicon, silicon monoxide, silicon dioxide, carbon or the like.
本発明の蓄電デバイス用電極を金属イオン供給極として用いる場合、上記本発明の蓄電デバイスにおいて、セパレータは、特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等の多孔質フィルムや不織布を用いることができる。また、セパレータとしては、それらを積層したものを用いることもできる。また、耐熱性の高い、ポリイミド、ポリアミドイミド、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）、セルロース、ガラス繊維を用いることもできる。また、それらの繊維を束ねて糸状にし、織物とした織物セパレータを用いることもできる。 When the electrode for the power storage device of the present invention is used as the metal ion supply electrode, the separator is not particularly limited, but a porous film such as polypropylene or polyethylene or a non-woven fabric can be used in the power storage device of the present invention. Further, as the separator, one in which they are laminated can also be used. Further, polyimide, polyamide-imide, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), cellulose, and glass fiber having high heat resistance can also be used. It is also possible to use a woven fabric separator in which these fibers are bundled into a thread to form a woven fabric.
本発明の蓄電デバイス用電極を金属イオン供給極として用いる場合、上記本発明の蓄電デバイスにおいて、電解液は、特に限定されないが、溶媒に電解質として金属塩を溶解させた溶液を用いることができる。
溶媒としては、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）等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）等の鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類、γ－ブチロラクトン等のγ－ラクトン類、１，２－ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、エトキシメトキシエタン（ＥＭＥ）等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、１，３－ジオキソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、３－メチル－２－オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、１，３－プロパンスルトン、アニソール、Ｎ－メチルピロリドン、フッ素化カルボン酸エステル等の非プロトン性有機溶媒等があげられる。
これらは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。
When the electrode for the power storage device of the present invention is used as the metal ion supply electrode, the electrolytic solution is not particularly limited in the above-mentioned power storage device of the present invention, but a solution in which a metal salt is dissolved as an electrolyte in a solvent can be used.
As the solvent, cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC). ), Chain carbonates such as dipropyl carbonate (DPC), aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl propionate, γ-lactones such as γ-butyrolactone, 1,2-diethoxyethane. (DEE), chain ethers such as ethoxymethoxyethane (EME), cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetraoxide, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, acetamide, dimethylformamide, acetonitrile, propylnitrile, Nitromethane, ethyl monoglime, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, Examples thereof include aprotonic organic solvents such as ethyl ether, 1,3-propanesulton, anisole, N-methylpyrrolidone, and fluorinated carboxylic acid esters.
One of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
金属塩としては、特に限定されないが、リチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等を用いることができる。
金属塩として、リチウム塩を用いる場合、リチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＣＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、低級脂肪族カルボン酸リチウム、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウム、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、イミド類等があげられる。
これらは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 metal salt is not particularly limited, but a lithium salt, a sodium salt, a calcium salt, a magnesium salt and the like can be used.
When a lithium salt is used as the metal salt, the lithium salt includes LiPF 6 , LiAsF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 CO 3 , LiC (CF 3 SO). 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl 10 , lower lithium aliphatic carboxylate, lithium chloroborane, lithium tetraphenylborate, LiBr, LiI, LiSCN , LiCl, imides and the like.
One of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
電解液の電解質濃度は、特に限定されないが、０．５～１．５ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
電解質濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ未満であれば、電解液の電気伝導率を充分にしにくくなる。
電解質濃度が１．５ｍｏｌ／Ｌを超えると、電解液の密度及び粘度が増加しやすくなる。
The electrolyte concentration of the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 1.5 mol / L.
If the electrolyte concentration is less than 0.5 mol / L, it becomes difficult to sufficiently make the electric conductivity of the electrolytic solution.
When the electrolyte concentration exceeds 1.5 mol / L, the density and viscosity of the electrolytic solution tend to increase.
本発明の蓄電デバイス用電極を金属イオン供給極として用いる場合の正極、負極、金属イオン供給極及びセパレータの収容態様について図面を用いて説明する。
図７は、本発明の蓄電デバイスの一例を模式的に示す断面図である。
When the electrode for the power storage device of the present invention is used as the metal ion supply electrode, the accommodation mode of the positive electrode, the negative electrode, the metal ion supply electrode and the separator will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the power storage device of the present invention.
図７に示すように、蓄電デバイス２０１は、蓄電パッケージ２９０に正極２５０と、負極２８０と、正極２５０と負極２８０とを分離するセパレータ２６０と、金属イオンをドープするための金属イオン供給極である蓄電デバイス用電極２１０とが収容されてなる。
また、セパレータ２６０には、電解液が含浸されている。
As shown in FIG. 7, the
Further, the
図７に示すように、蓄電デバイス２０１では、２つの蓄電デバイス用電極２１０が、蓄電パッケージ２９０の最外部に配置されている。
また、蓄電パッケージ２９０は、フィルムに封止されたラミネート型であり、蓄電パッケージ２９０の湾曲部に沿うように、蓄電デバイス用電極２１０の曲げ部２２５が位置している。
As shown in FIG. 7, in the
Further, the
図７に示すように、２つの蓄電デバイス用電極２１０の間には、正極２５０、セパレータ２６０及び負極２８０がこの順で複数個配置されている。各正極２５０はリード線２５１により電気的に接続されており、各負極２８０はリード線２８１により電気的に接続されている。
As shown in FIG. 7, a plurality of
蓄電デバイス２０１において、蓄電デバイス用電極２１０は、上記本発明の一例である蓄電デバイス用電極１０と同じ構成であることが望ましい。
In the
このような構成の蓄電デバイス２０１では、蓄電パッケージ２９０の最外部に蓄電デバイス用電極２１０が位置している。
蓄電デバイス用電極２１０の集電板は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼からなるので強度が強い。そのため、蓄電デバイス２０１全体の強度も強くなる。
また、最外部が、マルテンサイト組織を含むオーステナイト系ステンレスからなるので釘刺しなどに対する強度が強く、安全性も充分に向上する。
In the
The current collector plate of the
In addition, since the outermost part is made of austenitic stainless steel containing martensite structure, it has high strength against nail puncture and the safety is sufficiently improved.
本発明の蓄電デバイス用電極は、蓄電デバイスの正極、負極、又は、金属イオンをドープするため金属イオン供給極として好適に用いることができる。 The electrode for a power storage device of the present invention can be suitably used as a metal ion supply electrode because it is doped with a positive electrode, a negative electrode, or a metal ion of the power storage device.
１０、１１０、２１０ 蓄電デバイス用電極
２０、１２０ 集電板
２１、１２１ 電極部配置領域
２２、１２２ 電極部非配置領域
２５ａ、２５ｂ、１２５、２２５ 曲げ部
２６ マルテンサイト組織
２７ オーステナイト組織
２８ａ 切れ込み
２８ｂ ミシン目
２８ｃ 切欠いた部分
３０、１３０ 電極部
１５０、２５０ 正極
１６０、２６０ セパレータ
１７０、１７１、１７２ 積層体
２０１ 蓄電デバイス
２５１、２８１ リード線
２８０ 負極
２９０ 蓄電パッケージ
10, 110, 210 Electrodes for
Claims (8)
前記電極部配置領域に配置された電極部とからなる蓄電デバイス用電極であって、
前記電極部は、活物質としてシリコンを含み、
前記集電板は、前記電極部非配置領域に曲げ部を備え、
前記曲げ部は、オーステナイト組織のみからなるステンレス鋼から形成されており、
前記集電板の前記曲げ部以外の部分は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト組織からなるステンレス鋼から形成されていることを特徴とする蓄電デバイス用電極。 A current collector plate having an electrode portion arranged region and an electrode portion non-arranged region,
An electrode for a power storage device including an electrode portion arranged in the electrode portion arrangement region .
The electrode portion contains silicon as an active material and contains silicon.
The current collector plate has a bent portion in the non-arranged region of the electrode portion, and the current collector plate has a bent portion.
The bent portion is made of stainless steel having only an austenite structure .
An electrode for a power storage device, wherein a portion of the current collector plate other than the bent portion is made of stainless steel having an austenite structure including a martensite structure .
前記曲げ部は、隣り合う前記電極部配置領域の間に位置している請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用電極。 There are a plurality of electrode portion arrangement regions, and there are a plurality of electrodes.
The electrode for a power storage device according to claim 1 or 2, wherein the bent portion is located between adjacent electrode portion arranging regions.
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