JP2015095634A - Power storage device and manufacturing method thereof - Google Patents

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奥野 一樹
Kazuki Okuno
一樹 奥野
真嶋 正利
Masatoshi Mashima
正利 真嶋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage device which enables the enhancement of vibration resistance, and the suppression of deformation of an electrode group.SOLUTION: A power storage device comprises: an electrode group including a positive electrode 2 having a positive electrode active material and a positive electrode collector holding the positive electrode active material, a negative electrode 3 having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, and a separator 1 interposed between the positive and negative electrodes; a nonaqueous electrolyte having alkali metal ion conductivity; a case 10 for enclosing the electrode group and the nonaqueous electrolyte; and a third electrode 4 interposed between the electrode group and the case and not involved in power storage. At least the negative electrode 3 includes pre-doped alkali metal. The third electrode 4 includes a first metal porous body having porosity of 50% or more.

Description

本発明は、少なくとも負極にアルカリ金属がプレドープされた電極群を具備する蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to an electricity storage device including an electrode group in which at least a negative electrode is pre-doped with an alkali metal.

環境問題がクローズアップされる中、太陽光や風力などのクリーンエネルギーを電力に変換し、電気エネルギーとして蓄電するシステムの開発が盛んに行われている。このような蓄電デバイスとしては、リチウムイオン二次電池(LIB)のような非水電解質二次電池や電気二重層キャパシタ(EDLC)が知られている。しかし、リチウムイオン二次電池は、短時間で高容量の電力を充放電する能力に限界があり、電気二重層キャパシタは蓄電できる電気量に限界がある。そこで、近年では、リチウムイオン二次電池と電気二重層キャパシタの利点を併せ持つ大容量の蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタが注目されている。   Amid the close-up of environmental issues, systems for converting clean energy such as sunlight and wind power into electric power and storing it as electric energy are being actively developed. As such an electricity storage device, a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery (LIB) or an electric double layer capacitor (EDLC) is known. However, the lithium ion secondary battery has a limit in the ability to charge and discharge high capacity power in a short time, and the electric double layer capacitor has a limit in the amount of electricity that can be stored. Therefore, in recent years, lithium ion capacitors have attracted attention as large-capacity electricity storage devices that have the advantages of lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors.

リチウムイオンキャパシタの性能を十分に発揮させるには、正極および負極の少なくとも一方に、リチウムをプレドープする必要がある。例えば、正極活物質として活性炭を用い、負極活物質としてハードカーボンを用いる場合、正極および負極は、元来、リチウムを含有していない。したがって、リチウムを補充しなければ、電荷移動を担うイオン種が不足するためである。また、高電圧のリチウムイオンキャパシタを得るためには、負極に予めリチウムをプレドープして、負極電位を低下させることが望まれる。また、非水電解質電池の分野でも、高容量の電池を得るために、正極または負極にリチウムをプレドープすることが提案されている。   In order to fully exhibit the performance of the lithium ion capacitor, it is necessary to pre-dope lithium at least one of the positive electrode and the negative electrode. For example, when activated carbon is used as the positive electrode active material and hard carbon is used as the negative electrode active material, the positive electrode and the negative electrode originally do not contain lithium. Therefore, unless lithium is replenished, the ionic species responsible for charge transfer is insufficient. Further, in order to obtain a high voltage lithium ion capacitor, it is desired to pre-dope lithium into the negative electrode in advance to lower the negative electrode potential. Also in the field of non-aqueous electrolyte batteries, it has been proposed to pre-dope lithium into the positive electrode or the negative electrode in order to obtain a high-capacity battery.

そこで、リチウムイオンキャパシタやLIBの分野では、リチウム金属が付着した第三電極を準備し、第三電極と負極とを電気的に接続し、負極に、電気化学的にリチウムをプレドープすることが行われている(特許文献1等)。   Therefore, in the field of lithium ion capacitors and LIBs, a third electrode to which lithium metal is attached is prepared, the third electrode and the negative electrode are electrically connected, and the negative electrode is electrochemically pre-doped with lithium. (Patent Document 1 etc.).

特開2007−299698号公報JP 2007-299698 A

プレドープ後に第三電極に付着したリチウム金属が残留していると、蓄電デバイスの安全性が低下し易い。そこで、特許文献1では、プレドープ後に、第三電極を除去している。また、第三電極は、蓄電デバイスの容量増加には寄与しない。したがって、第三電極があることにより、電極群を配置するスペースが小さくなるため、容量の低下を招くおそれがある。そのため、第三電極を除去することは、容量増加の点でもメリットがある。   If the lithium metal adhering to the third electrode remains after pre-doping, the safety of the electricity storage device tends to decrease. Therefore, in Patent Document 1, the third electrode is removed after pre-doping. Further, the third electrode does not contribute to an increase in the capacity of the electricity storage device. Accordingly, the presence of the third electrode reduces the space for arranging the electrode group, which may cause a reduction in capacity. Therefore, removing the third electrode is advantageous in terms of increasing the capacity.

しかし、第三電極を除去することにより、ケース内で電極群が動きやすくなる。そのため、振動が加わると、正極リード片または負極リード片と外部端子との溶接部が破損したり、電極群の角が変形したりするという不具合を生じる。   However, by removing the third electrode, the electrode group can easily move in the case. Therefore, when vibration is applied, the welded portion between the positive electrode lead piece or the negative electrode lead piece and the external terminal is damaged, or the corners of the electrode group are deformed.

本発明の一局面は、正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極と、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータと、を具備する電極群、アルカリ金属イオン伝導性を有する非水電解質、前記電極群および前記非水電解質を密封するケース、並びに、前記電極群と前記ケースとの間に介在し、蓄電に関与しない第三電極、を含み、少なくとも前記負極は、プレドープされたアルカリ金属を含み、前記第三電極が、気孔率が50%以上である第一金属多孔体を含む、蓄電デバイスに関する。   One aspect of the present invention is a positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, and the positive electrode. A separator interposed between the negative electrode, a nonaqueous electrolyte having alkali metal ion conductivity, a case for sealing the electrode group and the nonaqueous electrolyte, and the electrode group and the case A third electrode that does not participate in power storage, at least the negative electrode contains a pre-doped alkali metal, and the third electrode comprises a first metal porous body having a porosity of 50% or more. Including an electricity storage device.

また、本発明の他の一局面は、正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを含む電極群を準備する工程と、アルカリ金属を担持した第三電極を準備する工程と、前記電極群と前記第三電極とを、前記電極群とケースとの間に前記第三電極が介在するように、前記ケースに収容する工程と、前記負極と前記第三電極とを、電気的に接続する工程と、前記ケースにアルカリ金属イオン伝導性を有する非水電解質を注液して、前記第三電極に担持されたアルカリ金属を、少なくとも前記負極にプレドープする工程と、前記ケースを密封する工程と、を備え、前記第三電極が、気孔率が50%以上である第一金属多孔体を含む、蓄電デバイスの製造方法に関する。   In another aspect of the present invention, a positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode active material, and a negative electrode having a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, and A step of preparing an electrode group including a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a step of preparing a third electrode supporting an alkali metal, and the electrode group and the third electrode. A step of accommodating in the case such that the third electrode is interposed between the group and the case, a step of electrically connecting the negative electrode and the third electrode, and alkali metal ion conduction in the case. Injecting a non-aqueous electrolyte having a property, pre-doping at least the negative electrode with an alkali metal supported on the third electrode, and sealing the case, the third electrode comprising: 50% porosity Comprising a first metal porous body is an upper, a method for manufacturing a power storage device.

本発明によれば、耐振動性が高く、かつ、電極群の変形が抑制された蓄電デバイスを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical storage device with high vibration resistance and the deformation | transformation of an electrode group was suppressed can be provided.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオンキャパシタのセルの構成を説明する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view explaining the structure of the cell of the lithium ion capacitor which concerns on one Embodiment of this invention.

[発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の第一の局面は、(1)正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極と、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータと、を具備する電極群、アルカリ金属イオン伝導性を有する非水電解質、前記電極群および前記非水電解質を密封するケース、並びに、前記電極群と前記ケースとの間に介在し、蓄電に関与しない第三電極、を含み、少なくとも前記負極は、プレドープされたアルカリ金属を含み、前記第三電極が、気孔率が50%以上である第一金属多孔体を含む、蓄電デバイスに関する。
[Description of Embodiment of the Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
A first aspect of the present invention is: (1) a positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material; and a negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material A separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a nonaqueous electrolyte having alkali metal ion conductivity, a case for sealing the electrode group and the nonaqueous electrolyte, and the electrode A third electrode interposed between the group and the case and not involved in power storage, at least the negative electrode contains a pre-doped alkali metal, and the third electrode has a porosity of 50% or more. The present invention relates to an electricity storage device including a monometallic porous body.

第三電極が電極群とセルケースとの間に介在しているため、外部からの振動が吸収され、蓄電デバイスの耐振動性が向上する。また、第三電極の気孔内には、プレドープするためのアルカリ金属を含ませておくことができる。この場合、第三電極からアルカリ金属がイオンとなって溶出しても、第三電極の厚みにほとんど変化はみられない。そのため、プレドープ後においても、電極群がセルケース内で動くことが抑制される。上記効果はLIBでも得られるが、特にリチウムイオンキャパシタは、LIBに比べて充放電に伴う電極群の体積変化が小さく、弾性を有する第三電極によって、その体積変化を十分に吸収することができる。よって、電極群の変形が抑制され、蓄電デバイスの信頼性が向上する。   Since the third electrode is interposed between the electrode group and the cell case, external vibration is absorbed, and the vibration resistance of the electricity storage device is improved. The pores of the third electrode can contain an alkali metal for pre-doping. In this case, even if the alkali metal is eluted as ions from the third electrode, the thickness of the third electrode is hardly changed. Therefore, even after pre-doping, the electrode group is suppressed from moving in the cell case. The above effect can also be obtained with LIB. In particular, lithium ion capacitors have a smaller volume change of the electrode group accompanying charging / discharging than LIB, and the volume change can be sufficiently absorbed by the elastic third electrode. . Therefore, deformation of the electrode group is suppressed, and the reliability of the electricity storage device is improved.

(2)第一金属多孔体が、三次元網目状の構造を有することが好ましい。第三電極の弾性が向上するためである。   (2) It is preferable that the first metal porous body has a three-dimensional network structure. This is because the elasticity of the third electrode is improved.

(3)負極にプレドープされたアルカリ金属の少なくとも一部は、第三電極が担持していたアルカリ金属であることが好ましい。プレドープの前後で第三電極の厚みの変化が小さいため、プレドープ後においても、電極群がケース内で動くことが抑制される。この場合、第三電極は、負極と電気的に接続されていることが好ましい。   (3) It is preferable that at least a part of the alkali metal pre-doped on the negative electrode is an alkali metal carried by the third electrode. Since the change in the thickness of the third electrode is small before and after pre-doping, the electrode group is suppressed from moving in the case even after pre-doping. In this case, it is preferable that the third electrode is electrically connected to the negative electrode.

(4)第三電極の厚さは、50〜600μmであることが好ましい。第三電極の弾性が向上するためである。なお、ここでの第三電極の厚さは、プレドープ後にケースから取り出して測定した時の厚さである。   (4) The thickness of the third electrode is preferably 50 to 600 μm. This is because the elasticity of the third electrode is improved. In addition, the thickness of the 3rd electrode here is the thickness when it takes out and measures from a case after pre dope.

(5)負極の電位は、蓄電デバイスの放電状態において、アルカリ金属の酸化還元電位に対して0〜1Vであることが好ましい。すなわち、負極の電位がドープされたアルカリ金属の酸化還元電位に対して0〜1Vになるまで、プレドープを行うことが好ましい。高電圧の蓄電デバイスを得ることができるためである。   (5) The potential of the negative electrode is preferably 0 to 1 V with respect to the redox potential of the alkali metal in the discharge state of the electricity storage device. That is, pre-doping is preferably performed until the potential of the negative electrode is 0 to 1 V with respect to the redox potential of the doped alkali metal. This is because a high-voltage electricity storage device can be obtained.

本発明の他の一局面は、(6)正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを含む電極群を準備する工程と、アルカリ金属を担持した第三電極を準備する工程と、前記電極群と前記第三電極とを、前記電極群とケースとの間に前記第三電極が介在するように、前記ケースに収容する工程と、前記負極と前記第三電極とを、電気的に接続する工程と、前記ケースにアルカリ金属イオン伝導性を有する非水電解質を注液して、前記第三電極に担持されたアルカリ金属を、少なくとも前記負極にプレドープする工程と、前記ケースを密封する工程と、を備え、前記第三電極が、気孔率が50%以上である第一金属多孔体を含む、蓄電デバイスの製造方法に関する。   Another aspect of the present invention is (6) a positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode active material, and a negative electrode having a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, And a step of preparing an electrode group including a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a step of preparing a third electrode supporting an alkali metal, the electrode group and the third electrode, A step of accommodating in the case such that the third electrode is interposed between the electrode group and the case, a step of electrically connecting the negative electrode and the third electrode, and an alkali metal ion in the case Injecting a non-aqueous electrolyte having conductivity, pre-doping at least the negative electrode with an alkali metal supported on the third electrode, and sealing the case, the third electrode comprising: , Porosity is 50% Comprising a first metal porous body is an upper, a method for manufacturing a power storage device.

[発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態を具体的に以下に説明する。なお、本発明は、以下の内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the invention]
Embodiments of the present invention will be specifically described below. In addition, this invention is not limited to the following content, but is shown by the claim, and it is intended that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.

[第三電極]
第三電極は、電極群とケースとの間に介在するように配置されている。電極群を、振動や衝撃から保護するためである。なかでも、第三電極は、正極を介さずに、負極と対向するように配置されていることが好ましい。第三電極が、負極にアルカリ金属をプレドープするためのアルカリ金属供給源である場合、負極に迅速かつ均一にアルカリ金属をプレドープすることが容易となるためである。また、第三電極は、樹脂製の多孔質材料を介して、電極群と対向するように配置されていることが好ましい。
[Third electrode]
The third electrode is disposed so as to be interposed between the electrode group and the case. This is to protect the electrode group from vibration and impact. Especially, it is preferable that the 3rd electrode is arrange | positioned so that a negative electrode may be opposed not via a positive electrode. This is because when the third electrode is an alkali metal supply source for pre-doping the negative electrode with an alkali metal, it is easy to pre-dope the negative electrode quickly and uniformly with the alkali metal. Moreover, it is preferable that the 3rd electrode is arrange | positioned so that an electrode group may be opposed through resin-made porous materials.

第三電極は、気孔率が50%以上である第一金属多孔体を含んでいる。第一金属多孔体の気孔率がこの範囲であると、必要な強度を保ちながら、高い弾性を示すことができる。そのため、第三電極は、ケース内部において緩衝材としての役割を果たす。例えば、外部より電極群に加えられた衝撃や振動を吸収し、電極群の損傷を防止する。なお、エキスパンドメタル、スクリーンパンチ、パンチングメタル、ラス板などは、強度等の点で気孔率30%の状態までの加工が限界である。そのため、厚み方向に対する弾性をほとんど示さない。なお、気孔率とは、{1−(多孔体の質量/多孔体の真比重)/(多孔体の見かけ体積)} の比を百分率(%)に換算して得られる数値である。第一金属多孔体の気孔率は、80%以上98%以下であることが好ましい。   The third electrode includes a first metal porous body having a porosity of 50% or more. When the porosity of the first metal porous body is within this range, high elasticity can be exhibited while maintaining necessary strength. Therefore, the third electrode serves as a buffer material inside the case. For example, the shock and vibration applied to the electrode group from the outside are absorbed to prevent the electrode group from being damaged. Note that expanded metal, screen punch, punching metal, lath plate, etc. are limited to processing up to a porosity of 30% in terms of strength and the like. Therefore, the elasticity with respect to the thickness direction is hardly shown. The porosity is a numerical value obtained by converting the ratio of {1- (mass of porous body / true specific gravity of porous body) / (apparent volume of porous body)} to percentage (%). The porosity of the first metal porous body is preferably 80% or more and 98% or less.

第一金属多孔体は、三次元網目状の構造を有していることが好ましい。ここで、三次元網目状とは、例えば、多孔体を構成する棒状や繊維状の金属が相互に三次元的に繋がり合い、ネットワークを形成している構造を指す。例えば、スポンジ状の構造、および、不織布状の構造が挙げられる。多孔体は、互いに連なった連通孔を有していてもよいし、連通せずに、それぞれが独立した独立孔を有していてもよい。第一金属多孔体が、このような三次元網目状の構造を有していると、より高い弾性を示すことができる。なお、エキスパンドメタル、スクリーンパンチ、パンチングメタル、ラス板などは、実質的に二次元構造体であり、三次元網目状の構造を有していない。また、三次元網目状の骨格は、内部に空洞を有する(つまり、中空である)ことが好ましい。   The first metal porous body preferably has a three-dimensional network structure. Here, the three-dimensional network shape refers to, for example, a structure in which rod-like or fibrous metals constituting a porous body are three-dimensionally connected to each other to form a network. For example, a sponge-like structure and a nonwoven fabric-like structure can be mentioned. The porous body may have communication holes that are continuous with each other, or may have independent holes that are independent of each other without communication. When the first metal porous body has such a three-dimensional network structure, higher elasticity can be exhibited. Note that expanded metal, screen punch, punching metal, lath plate and the like are substantially two-dimensional structures and do not have a three-dimensional network structure. Further, the three-dimensional network skeleton preferably has a cavity inside (that is, is hollow).

第一金属多孔体の材料である金属は、アルカリ金属と合金化しないことが好ましい。第三電極をアルカリ金属供給源として使用する場合、なかでもリチウム供給源として使用する場合には、銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金等、ナトリウム供給源として使用する場合には、アルミニウムまたはアルミニウム合金等を挙げることができる。   The metal that is the material of the first metal porous body is preferably not alloyed with an alkali metal. When using the third electrode as an alkali metal source, especially when using as a lithium source, copper, copper alloy, nickel or nickel alloy, etc., when using as a sodium source, aluminum or aluminum alloy Etc.

第一金属多孔体は、例えば、樹脂製の多孔体を、前記のような金属で被覆することにより形成できる。金属による被覆は、例えば、メッキ処理、気相法(蒸着、プラズマ化学気相蒸着、スパッタリングなど)、金属ペーストの塗布などにより行うことができる。金属による被覆処理により、三次元網目状の骨格が形成される。これらの被覆方法のうち、メッキ処理が好ましい。   The first metal porous body can be formed, for example, by coating a resin porous body with the metal as described above. The coating with metal can be performed by, for example, plating, vapor phase (evaporation, plasma chemical vapor deposition, sputtering, etc.), metal paste application, or the like. A three-dimensional network skeleton is formed by coating with metal. Of these coating methods, plating is preferred.

メッキ処理としては、樹脂製多孔体の表面(内部の空隙の表面も含む)に、金属層を形成できればよく、公知のメッキ処理方法、例えば、電解メッキ法、溶融塩メッキ法などが採用できる。メッキ処理により、樹脂製多孔体の形状に応じた、三次元網目状の金属多孔体が形成される。なお、電解メッキ法によりメッキ処理を行う場合、電解メッキに先立って、導電性層を形成することが望ましい。導電性層は、樹脂製多孔体の表面に、無電解メッキ、蒸着、スパッタリングなどの他、導電剤の塗布などにより形成してもよく、導電剤を含む分散液に樹脂製多孔体を浸漬することにより形成してもよい。   As the plating treatment, a metal layer may be formed on the surface of the porous resin body (including the surface of the internal void), and a known plating treatment method such as an electrolytic plating method or a molten salt plating method can be employed. By the plating process, a three-dimensional network metal porous body corresponding to the shape of the resin porous body is formed. In addition, when performing a plating process by the electrolytic plating method, it is desirable to form a conductive layer prior to electrolytic plating. The conductive layer may be formed on the surface of the resin porous body by electroless plating, vapor deposition, sputtering, or by applying a conductive agent. The resin porous body is immersed in a dispersion containing the conductive agent. May be formed.

樹脂製の多孔体としては、空隙を有する限り特に制限されず、樹脂発泡体、樹脂製の不織布などが使用できる。なかでも、樹脂発泡体が、樹脂の種類や発泡体の製造方法にもよるが、発泡体内部に形成された1つ1つの空孔がセル状となり、これらが連なって連通し、連続空隙が形成された状態となるため、好ましい。これらの多孔体を構成する樹脂としては、金属被覆処理後に、金属の三次元網目状骨格の形状を維持した状態で、分解または溶解などにより骨格の内部を中空にすることができるものが好ましい。例えば、熱硬化性ポリウレタン、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂;オレフィン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、熱可塑性ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂などが例示できる。なかでも、サイズや形状がより均一な空孔が形成されやすい観点から、熱硬化性ポリウレタンなどを用いることが好ましい。   The resin porous body is not particularly limited as long as it has voids, and a resin foam, a resin nonwoven fabric, or the like can be used. Among them, although the resin foam depends on the type of resin and the method for producing the foam, each of the pores formed inside the foam becomes a cellular shape, these are connected in series, and continuous voids are formed. Since it will be in the formed state, it is preferable. As the resin constituting these porous bodies, those capable of making the inside of the skeleton hollow by decomposition or dissolution while maintaining the shape of the metal three-dimensional network skeleton after the metal coating treatment are preferable. For example, thermosetting resins such as thermosetting polyurethane and melamine resin; thermoplastic resins such as olefin resin (polyethylene, polypropylene, etc.) and thermoplastic polyurethane can be exemplified. Among these, it is preferable to use thermosetting polyurethane or the like from the viewpoint of easily forming pores having a more uniform size and shape.

骨格内の樹脂は、加熱処理などにより、分解または溶解され、除去されることが望ましい。加熱処理後、骨格内に残存した成分(樹脂、分解物、未反応モノマー、樹脂に含まれる添加剤など)を洗浄などにより除去してもよい。樹脂は、必要に応じて、適宜電圧を印加しながら加熱処理を行うことにより除去してもよい。また、この加熱処理は、溶融塩メッキ浴に、メッキ処理した多孔体を浸漬した状態で、電圧を印加しながら行ってもよい。このように、金属被覆処理の後、内部の樹脂を除去すると、金属多孔体の骨格の内部に空洞が形成されて、中空となる。このようにして得られる第一金属多孔体は、樹脂製発泡体の形状に対応する三次元網目構造の骨格を有する。なお、市販の金属多孔体としては、住友電気工業株式会社製の「アルミセルメット」(登録商標)や銅またはニッケルの「セルメット」(登録商標)を用いることができる。   The resin in the skeleton is desirably decomposed or dissolved and removed by heat treatment or the like. After the heat treatment, components (resin, decomposition product, unreacted monomer, additive contained in the resin, etc.) remaining in the skeleton may be removed by washing or the like. The resin may be removed by performing a heat treatment while appropriately applying a voltage as necessary. Further, this heat treatment may be performed while applying a voltage in a state where the plated porous body is immersed in a molten salt plating bath. Thus, when the resin inside is removed after the metal coating treatment, a cavity is formed inside the skeleton of the porous metal body, and becomes hollow. The first metal porous body thus obtained has a three-dimensional network structure skeleton corresponding to the shape of the resin foam. As a commercially available metal porous body, “Aluminum Celmet” (registered trademark) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. or “Celmet” (registered trademark) of copper or nickel can be used.

アルカリ金属を担持しない状態での第三電極の厚さは、50〜600μmであることが好ましく、100〜600μmであることがより好ましく、150〜300μmであることがさらに好ましい。第三電極の厚さがこの範囲であると、容積占有率を抑制しながら、緩衝材としての効果をより向上させることができる。   The thickness of the third electrode in a state in which no alkali metal is supported is preferably 50 to 600 μm, more preferably 100 to 600 μm, and further preferably 150 to 300 μm. When the thickness of the third electrode is within this range, the effect as a buffer material can be further improved while suppressing the volume occupation ratio.

第三電極が、負極と対向するように配置されている場合、負極の主面の法線方向から見た正投影像の面積に対して、第三電極の主面の法線方向から見た正投影像の面積が、100〜120%であることが好ましい。負極と第三電極との面積がほぼ同じであれば、負極のほぼ全面に対向するように第三電極が配置されるため、アルカリ金属をより均一に負極にプレドープすることができる。   When the third electrode is disposed so as to face the negative electrode, the area of the orthographic image viewed from the normal direction of the main surface of the negative electrode is viewed from the normal direction of the main surface of the third electrode. The area of the orthographic image is preferably 100 to 120%. If the areas of the negative electrode and the third electrode are substantially the same, the third electrode is disposed so as to face almost the entire surface of the negative electrode, so that the alkali metal can be pre-doped into the negative electrode more uniformly.

蓄電デバイスとして使用できる状態のとき、第三電極は、正極活物質も負極活物質も担持しておらず、充放電反応、つまり蓄電には関与しない。しかし、蓄電デバイスとして使用する前の状態において、第三電極はアルカリ金属を担持していてもよい。その上で、負極と電気的に接続してもよい。これにより、第三電極に、少なくとも負極にアルカリ金属をプレドープするための、アルカリ金属供給源としての役割をもたせることができる。第三電極に担持されたアルカリ金属は、ほぼすべてが負極および/または正極に、プレドープされることが好ましい。   When it can be used as a power storage device, the third electrode carries neither a positive electrode active material nor a negative electrode active material, and does not participate in charge / discharge reactions, that is, power storage. However, the third electrode may carry an alkali metal in a state before being used as an electricity storage device. In addition, it may be electrically connected to the negative electrode. Thereby, the role as an alkali metal supply source for pre-doping alkali metal to at least the negative electrode can be given to the third electrode. Almost all of the alkali metal supported on the third electrode is preferably pre-doped on the negative electrode and / or the positive electrode.

なお、プレドープとは、蓄電デバイスを動作させる前に、アルカリ金属を負極および/または正極中に予め吸蔵させておくことをいう。アルカリ金属は、正極および負極のどちらにプレドープしてもよいが、負極活物質が予めアルカリ金属を含まない材料である場合には、少なくとも負極にプレドープすることが望ましい。蓄電デバイスがキャパシタである場合、負極にアルカリ金属をプレドープすることで、負極電位が低下する。そのため、キャパシタの電圧が高くなり、高容量化が期待できる。   Note that pre-doping means that an alkali metal is occluded in advance in the negative electrode and / or positive electrode before operating the electricity storage device. The alkali metal may be pre-doped in either the positive electrode or the negative electrode, but when the negative electrode active material is a material that does not contain an alkali metal in advance, it is desirable to pre-dope at least the negative electrode. When the electricity storage device is a capacitor, the negative electrode potential is decreased by pre-doping the negative electrode with an alkali metal. For this reason, the voltage of the capacitor increases, and an increase in capacity can be expected.

第三電極が、セパレータなどの樹脂製の多孔質材料のみを介して負極と対向している場合には、負極には、第三電極に担持されたアルカリ金属から直接にアルカリ金属がプレドープされる。第三電極が、樹脂製の多孔質材料と正極とを介して負極と対向している場合には、負極には、その正極を透過させてアルカリ金属をプレドープすることが好ましい。   When the third electrode is opposed to the negative electrode only through a porous resin material such as a separator, the negative electrode is pre-doped with alkali metal directly from the alkali metal supported on the third electrode. . When the third electrode is opposed to the negative electrode through the resin porous material and the positive electrode, the negative electrode is preferably pre-doped with an alkali metal through the positive electrode.

第三電極にアルカリ金属を担持させる方法としては、アルカリ金属の箔を第三電極の表面に貼り付ける方法、第一金属多孔体の空洞部にアルカリ金属を挿入(吸蔵)する方法、第一金属多孔体の骨格表面にメッキ処理等により、アルカリ金属の被膜を形成する方法等、が挙げられる。このとき、第一金属多孔体の気孔内に、アルカリ金属の少なくとも一部を充填することが好ましい。アルカリ金属を担持した第三電極と負極とを電気的に接続し、非水電解質を注液することにより、アルカリ金属イオンが非水電解質に溶出し、負極および/または正極にアルカリ金属が吸蔵される。   As a method of supporting the alkali metal on the third electrode, a method of attaching an alkali metal foil to the surface of the third electrode, a method of inserting (occluding) an alkali metal into the cavity of the first metal porous body, the first metal And a method of forming an alkali metal film on the surface of the skeleton of the porous body by plating or the like. At this time, it is preferable to fill at least a part of the alkali metal in the pores of the first metal porous body. By electrically connecting the third electrode carrying the alkali metal and the negative electrode and injecting the non-aqueous electrolyte, alkali metal ions are eluted into the non-aqueous electrolyte, and the alkali metal is occluded in the negative electrode and / or the positive electrode. The

例えば、アルカリ金属箔を第三電極の表面に貼り付けた場合、プレドープにより、アルカリ金属箔はほぼすべて溶解し、箔の厚み分の空間が生じる。この空間は、容器内で電極群が移動することを許容し、電極群が損傷する原因の一つでもある。ここで、アルカリ金属箔を第三電極の表面に貼り付ける際に、密着性を高め、アルカリ金属箔が剥離することを防止するために、アルカリ金属箔は第三電極の表面に圧着される。第三電極は、その分、圧縮される。そのため、プレドープによりアルカリ金属箔がすべて溶解しても、弾性を有する第三電極は元の厚みまで回復しようとし、アルカリ金属箔のあった空間を埋める。また、第三電極は、ケースに押圧されながら収容される。そのため、プレドープ後も、第三電極は、電極群とケースとにより押圧されている。よって、電極群が動くための空間は生じず、電極群が移動することは抑制される。   For example, when an alkali metal foil is attached to the surface of the third electrode, the alkali metal foil is almost completely dissolved by pre-doping, and a space corresponding to the thickness of the foil is generated. This space allows the electrode group to move within the container and is one of the causes of the electrode group being damaged. Here, when the alkali metal foil is attached to the surface of the third electrode, the alkali metal foil is pressure-bonded to the surface of the third electrode in order to enhance adhesion and prevent the alkali metal foil from peeling off. The third electrode is compressed accordingly. Therefore, even if the alkali metal foil is completely dissolved by pre-doping, the elastic third electrode tries to recover to the original thickness and fills the space where the alkali metal foil was present. The third electrode is accommodated while being pressed by the case. Therefore, even after pre-doping, the third electrode is pressed by the electrode group and the case. Therefore, a space for moving the electrode group does not occur, and the movement of the electrode group is suppressed.

また、負極活物質として、特に体積変化の大きい合金系活物質を用いると、充放電の際に、負極ひいては電極群全体の体積変化が大きくなる。弾性を有する第三電極は、この体積変化を吸収することができるため、蓄電デバイスの外形が変形するのを抑制することができる。合金系活物質については、後述する。   In addition, when an alloy-based active material having a large volume change is used as the negative electrode active material, the volume change of the negative electrode and thus the entire electrode group becomes large during charge and discharge. Since the elastic third electrode can absorb this volume change, the outer shape of the electricity storage device can be prevented from being deformed. The alloy-based active material will be described later.

なお、アルカリ金属イオンとしては、蓄電デバイスの種類に応じて、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオンなどから適宜選択できる。   In addition, as an alkali metal ion, it can select suitably from lithium ion, sodium ion, potassium ion, rubidium ion, a cesium ion, etc. according to the kind of electrical storage device.

[蓄電デバイス]
蓄電デバイスとしては、特に制限されない。例えば、リチウムイオンキャパシタおよびナトリウムイオンキャパシタなどのキャパシタ、リチウムイオン二次電池およびナトリウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池などが例示できる。
[Power storage device]
The power storage device is not particularly limited. Examples thereof include capacitors such as lithium ion capacitors and sodium ion capacitors, nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and sodium ion secondary batteries, and the like.

蓄電デバイスは、例えば、正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを含む電極群を準備する工程と、アルカリ金属を担持した第三電極を準備する工程と、前記電極群と前記第三電極とを、前記電極群とケースとの間に前記第三電極が介在するように、前記ケースに収容する工程と、前記負極と前記第三電極とを、電気的に接続する工程と、前記ケースにアルカリ金属イオン伝導性を有する非水電解質を注液して、前記第三電極に担持されたアルカリ金属を、少なくとも前記負極にプレドープする工程と、前記ケースを密封する工程と、により製造できる。なお、ケースの密封は、プレドープ工程の前に行ってもよい。   The electricity storage device includes, for example, a positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, and the positive electrode and the A step of preparing an electrode group including a separator interposed between the negative electrode, a step of preparing a third electrode supporting an alkali metal, the electrode group and the third electrode, the electrode group and the case A step of accommodating in the case such that the third electrode is interposed therebetween, a step of electrically connecting the negative electrode and the third electrode, and a non-aqueous solution having alkali metal ion conductivity in the case It can be manufactured by injecting an electrolyte and pre-doping at least the negative electrode with an alkali metal supported on the third electrode and sealing the case. Note that the case may be sealed before the pre-doping step.

図1に、本発明の一実施形態であるキャパシタのセルの構成を、概略的に示す。
キャパシタ100は、積層型の電極群、非水電解質(ともに図示せず)およびこれらを収容する角型のアルミニウム製のケース10を具備する。ケース10は、上部が開口した有底の容器本体12と、上部開口を塞ぐ蓋部13とで構成されている。ただし、電極群は、積層タイプに限らず、正極2と負極3とをセパレータ1を介して捲回することにより構成することもできる。
FIG. 1 schematically shows a configuration of a capacitor cell according to an embodiment of the present invention.
Capacitor 100 includes a stacked electrode group, a non-aqueous electrolyte (both not shown), and a rectangular aluminum case 10 for housing them. The case 10 includes a bottomed container body 12 having an upper opening and a lid 13 that closes the upper opening. However, the electrode group is not limited to the laminated type, and can be configured by winding the positive electrode 2 and the negative electrode 3 through the separator 1.

電極群とケース10との間には、負極3と対向するように、多孔質材料(図1では、セパレータ1)を介して、蓄電に関与しない第三電極4が収容されている。第三電極4は、負極3と同電位になるように、第三電極リード片4cにより、負極3と接続されている。第三電極4が、アルカリ金属を担持している場合、非水電解質を注液することにより、担持されているアルカリ金属が非水電解質中に溶出し、セル内を負極3に向かって移動する。そして、各負極3(厳密には、負極活物質)にアルカリ金属イオンが吸蔵されることにより、アルカリ金属のプレドープが進行する。プレドープする際に、負極と第三電極との間に、電圧を印加してもよい。   Between the electrode group and the case 10, a third electrode 4 that is not involved in power storage is accommodated via a porous material (separator 1 in FIG. 1) so as to face the negative electrode 3. The third electrode 4 is connected to the negative electrode 3 by a third electrode lead piece 4 c so as to have the same potential as the negative electrode 3. When the third electrode 4 supports an alkali metal, by pouring the non-aqueous electrolyte, the supported alkali metal is eluted into the non-aqueous electrolyte and moves in the cell toward the negative electrode 3. . Then, alkali metal ions are occluded in each negative electrode 3 (strictly, the negative electrode active material), whereby alkali metal pre-doping proceeds. When pre-doping, a voltage may be applied between the negative electrode and the third electrode.

蓋部13の一方側寄りには、ケース10と絶縁された状態で封口板13を貫通する外部正極端子(図示せず)が設けられ、封口板13の他方側寄りの位置には、ケース10と導通した状態で封口板13を貫通する外部負極端子15が設けられている。封口板13の中央には、電子ケース10の内圧が上昇したときに内部で発生したガスを放出するための安全弁16が設けられている。   An external positive terminal (not shown) that penetrates the sealing plate 13 while being insulated from the case 10 is provided near one side of the lid portion 13, and the case 10 is located at a position near the other side of the sealing plate 13. An external negative electrode terminal 15 that penetrates the sealing plate 13 in a conductive state is provided. In the center of the sealing plate 13, a safety valve 16 is provided for releasing the gas generated inside when the internal pressure of the electronic case 10 rises.

積層型の電極群は、いずれも矩形のシート状である、複数の正極2と複数の負極3およびこれらの間に介在する複数のセパレータ1により構成されている。図1では、セパレータ1は、正極2を包囲するように袋状に形成されているが、セパレータの形態は特に限定されない。複数の正極2と複数の負極3は、電極群内で積層方向に交互に配置される。   The stacked electrode group is composed of a plurality of positive electrodes 2, a plurality of negative electrodes 3, and a plurality of separators 1 interposed between them, each having a rectangular sheet shape. In FIG. 1, the separator 1 is formed in a bag shape so as to surround the positive electrode 2, but the form of the separator is not particularly limited. The plurality of positive electrodes 2 and the plurality of negative electrodes 3 are alternately arranged in the stacking direction within the electrode group.

各正極2の一端部には、正極リード片2cを形成してもよい。複数の正極2の正極リード片2cを束ねるとともに、ケース10の蓋部13に設けられた外部正極端子に接続することにより、複数の正極2が並列に接続される。同様に、各負極3の一端部には、負極リード片3cを形成してもよい。複数の負極3の負極リード片3cを束ねるとともに、ケース10の蓋部13に設けられた外部負極端子15に接続することにより、複数の負極3が並列に接続される。正極リード片2cの束と負極リード片3cの束は、互いの接触を避けるように、電極群の一端面の左右に、間隔を空けて配置することが望ましい。   A positive electrode lead piece 2 c may be formed at one end of each positive electrode 2. The plurality of positive electrodes 2 are connected in parallel by bundling the positive electrode lead pieces 2 c of the plurality of positive electrodes 2 and connecting them to an external positive terminal provided on the lid portion 13 of the case 10. Similarly, a negative electrode lead piece 3 c may be formed at one end of each negative electrode 3. A plurality of negative electrodes 3 are connected in parallel by bundling the negative electrode lead pieces 3 c of the plurality of negative electrodes 3 and connecting them to the external negative terminal 15 provided on the lid portion 13 of the case 10. It is desirable that the bundle of the positive electrode lead pieces 2c and the bundle of the negative electrode lead pieces 3c are arranged on the left and right sides of the one end surface of the electrode group with an interval so as to avoid mutual contact.

外部正極端子および外部負極端子15は、いずれも柱状であり、少なくとも外部に露出する部分が螺子溝を有する。各端子の螺子溝にはナット7が嵌められ、ナット7を回転することにより蓋部13に対してナット7が固定される。各端子のケース内部に収容される部分には、鍔部8が設けられており、ナット7の回転により、鍔部8が、蓋部13の内面に、ワッシャ9を介して固定される。   Both the external positive terminal and the external negative terminal 15 are columnar, and at least a portion exposed to the outside has a screw groove. A nut 7 is fitted in the screw groove of each terminal, and the nut 7 is fixed to the lid portion 13 by rotating the nut 7. A flange portion 8 is provided in a portion of each terminal accommodated in the case, and the flange portion 8 is fixed to the inner surface of the lid portion 13 via a washer 9 by the rotation of the nut 7.

以下に、キャパシタと非水電解質二次電池との場合にわけて、電極等の構成をより詳細に説明する。
[キャパシタ]
キャパシタとしては、リチウムイオンキャパシタおよびナトリウムイオンキャパシタなどが例示できる。
Hereinafter, the configuration of the electrode and the like will be described in more detail in the case of a capacitor and a non-aqueous electrolyte secondary battery.
[Capacitor]
Examples of the capacitor include a lithium ion capacitor and a sodium ion capacitor.

[正極]
正極は、正極集電体および正極集電体に保持された正極活物質を含む。その他、任意成分として導電助剤、結着剤等を含んでもよい。
キャパシタにおいて、正極活物質は、アルカリ金属イオンとの間で電子の授受は行わず、物理的にアルカリ金属イオンを吸着・脱離している(非ファラデー反応)。そのため、正極活物質としては、物理的にアニオンまたはアルカリ金属イオンを吸着および脱離する材料であれば、特に限定されない。なかでも、炭素材料であることが好ましい。炭素材料としては、活性炭、メソポーラスカーボン、マイクロポーラスカーボン、カーボンナノチューブなどが例示できる。炭素材料は、賦活処理されたものであってもよく、賦活処理されていなくてもよい。これらの炭素材料は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。炭素材料のうち、活性炭、マイクロポーラスカーボンなどが好ましい。
[Positive electrode]
The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material held by the positive electrode current collector. In addition, a conductive aid, a binder, and the like may be included as optional components.
In the capacitor, the positive electrode active material does not exchange electrons with alkali metal ions, and physically adsorbs and desorbs alkali metal ions (non-Faraday reaction). Therefore, the positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that physically adsorbs and desorbs anions or alkali metal ions. Among these, a carbon material is preferable. Examples of the carbon material include activated carbon, mesoporous carbon, microporous carbon, and carbon nanotube. The carbon material may be activated or may not be activated. These carbon materials can be used singly or in combination of two or more. Of the carbon materials, activated carbon, microporous carbon, and the like are preferable.

マイクロポーラスカーボンとしては、塩素ガスを含む雰囲気中で、炭化珪素、炭化チタンなどの金属炭化物を加熱することにより得られるマイクロポーラスカーボンが例示される。   Examples of the microporous carbon include microporous carbon obtained by heating a metal carbide such as silicon carbide or titanium carbide in an atmosphere containing chlorine gas.

活性炭としては、例えば、リチウムイオンキャパシタに使用される公知のものが使用できる。活性炭の原料としては、例えば、木材;ヤシ殻;パルプ廃液;石炭またはその熱分解により得られる石炭系ピッチ;重質油またはその熱分解により得られる石油系ピッチ;フェノール樹脂などが挙げられる。炭化された材料は、その後、賦活するのが一般的である。賦活法としては、ガス賦活法および薬品賦活法が例示できる。   As activated carbon, the well-known thing used for a lithium ion capacitor can be used, for example. Examples of the raw material of activated carbon include wood; coconut shells; pulp waste liquid; coal or coal-based pitch obtained by thermal decomposition thereof; heavy oil or petroleum-based pitch obtained by thermal decomposition thereof; phenol resin and the like. The carbonized material is generally then activated. Examples of the activation method include a gas activation method and a chemical activation method.

活性炭の平均粒径(体積粒度分布の累積体積50%における粒径D50、以下同じ。)は、特に限定されないが、20μm以下であることが好ましく、3〜10μmであることがより好ましい。比表面積も特に限定されないが、800〜3000m2/g程度が好ましい。比表面積がこのような範囲である場合、キャパシタの静電容量を大きくする上で有利であるとともに、内部抵抗を小さくすることができる。 The average particle size of the activated carbon (particle size D50 at 50% cumulative volume of volume particle size distribution, the same shall apply hereinafter) is not particularly limited, but is preferably 20 μm or less, and more preferably 3 to 10 μm. The specific surface area is not particularly limited, but is preferably about 800 to 3000 m 2 / g. When the specific surface area is in such a range, it is advantageous for increasing the capacitance of the capacitor, and the internal resistance can be reduced.

正極に含ませる導電助剤としては、黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維などが挙げられる。なかでも、少量使用で十分な導電経路を形成しやすいことから、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの例としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック等を挙げることができる。導電助剤の量は、正極活物質100質量部あたり、2〜15質量部が好ましく、3〜8質量部がより好ましい。   Examples of the conductive auxiliary agent contained in the positive electrode include graphite, carbon black, and carbon fiber. Among these, carbon black is preferable because a sufficient conductive path can be easily formed by using a small amount. Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black, and thermal black. The amount of the conductive assistant is preferably 2 to 15 parts by mass, more preferably 3 to 8 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

結着剤は、正極活物質同士を結合させるとともに、正極活物質を正極集電体に固定する役割を果たす。結着剤としては、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等を用いることができる。フッ素樹脂としては、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)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等を用いることができる。結着剤の量は、正極活物質100質量部あたり、1〜10質量部が好ましく、3〜5質量部がより好ましい。   The binder serves to bind the positive electrode active materials to each other and fix the positive electrode active material to the positive electrode current collector. As the binder, fluororesin, polyamide, polyimide, polyamideimide and the like can be used. As the fluororesin, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, or the like can be used. The amount of the binder is preferably 1 to 10 parts by mass and more preferably 3 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

正極集電体としては、金属箔、金属繊維製の不織布、金属多孔体シートなどが用いられる。正極集電体を構成する金属としては、正極電位で安定であることから、アルミニウムやアルミニウム合金が好ましいが、特に限定されない。アルミニウム合金を用いる場合、アルミニウム以外の金属成分(例えばFe、Si、Ni、Mnなど)は0.5質量%以下であることが好ましい。   As the positive electrode current collector, a metal foil, a non-woven fabric made of metal fibers, a porous metal sheet, or the like is used. The metal constituting the positive electrode current collector is preferably aluminum or an aluminum alloy because it is stable at the positive electrode potential, but is not particularly limited. When using an aluminum alloy, it is preferable that metal components (for example, Fe, Si, Ni, Mn, etc.) other than aluminum are 0.5 mass% or less.

正極集電体となる金属箔の厚さは、例えば10〜50μmであり、金属繊維の不織布や金属多孔体シートの厚さは、例えば100〜600μmである。なかでも、正極活物質の充填性や保持性、集電性の点で、正極集電体は、第三電極と同じく、三次元網目状の構造を有する金属多孔体(第二金属多孔体)であることが好ましい。このような第二金属多孔体は、中空の骨格を有している。第二金属多孔体としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含むアルミニウム多孔体が好ましい。なお、市販のアルミニウム多孔体としては、住友電気工業株式会社製の「アルミセルメット」(登録商標)を用いることができる。   The thickness of the metal foil serving as the positive electrode current collector is, for example, 10 to 50 μm, and the thickness of the metal fiber nonwoven fabric or the metal porous sheet is, for example, 100 to 600 μm. In particular, the positive electrode current collector is a porous metal body having a three-dimensional network structure (second metal porous body) in the same manner as the third electrode in terms of filling property, retention property, and current collecting property of the positive electrode active material. It is preferable that Such a second metal porous body has a hollow skeleton. As the second metal porous body, an aluminum porous body containing aluminum or an aluminum alloy is preferable. As a commercially available aluminum porous body, “Aluminum Celmet” (registered trademark) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. can be used.

正極集電体において、第二金属多孔体は、連通孔を有することが好ましく、気孔率は30%以上98%以下、更には90〜98%であることが好ましい。第二金属多孔体は、第一金属多孔体と同様の方法により製造することができる。また、正極集電体には、集電用のリード片を形成してもよい。リード片は、正極集電体と一体に形成してもよく、別途形成したリード片を溶接などで正極集電体に接続してもよい。   In the positive electrode current collector, the second metal porous body preferably has communication holes, and the porosity is preferably 30% or more and 98% or less, and more preferably 90 to 98%. The second metal porous body can be produced by the same method as the first metal porous body. Moreover, you may form the lead piece for current collection in a positive electrode electrical power collector. The lead piece may be formed integrally with the positive electrode current collector, or a separately formed lead piece may be connected to the positive electrode current collector by welding or the like.

正極は、例えば、正極集電体に、正極活物質を含む正極合剤スラリーを塗布または充填し、その後、正極合剤スラリーに含まれる分散媒を除去し、さらに必要に応じて、正極活物質を保持した集電体を圧縮(または圧延)することにより得られる。また、正極としては、正極集電体の表面に、蒸着、スパッタリングなどの気相法で正極活物質の堆積膜を形成することにより得られるものを用いてもよい。正極合剤スラリーは、正極活物質の他に、前記した結着剤、導電助剤などを含んでもよい。   For example, the positive electrode is applied or filled with a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material on a positive electrode current collector, and then the dispersion medium contained in the positive electrode mixture slurry is removed. It can be obtained by compressing (or rolling) the current collector holding the. Moreover, as a positive electrode, you may use what is obtained by forming the deposit film of a positive electrode active material on the surface of a positive electrode electrical power collector by vapor phase methods, such as vapor deposition and sputtering. In addition to the positive electrode active material, the positive electrode mixture slurry may contain the above-described binder, conductive additive, and the like.

[負極]
負極は、負極集電体および負極活物質を含む。
キャパシタにおいて、負極活物質は、アルカリ金属イオンとの間で電子の授受を行う(ファラデー反応)。そのため、負極活物質は、アルカリ金属イオンを吸蔵および放出(もしくは、挿入および脱離)する材料を含む。このような材料としては、例えば、炭素材料の他、リチウムチタン酸化物(チタン酸リチウムなどのスピネル型リチウムチタン酸化物など)、合金系活物質およびナトリウム含有チタン化合物(チタン酸ナトリウムなどのスピネル型ナトリウムチタン酸化物など)などが挙げられる。炭素材料としては、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛などの黒鉛型結晶構造を有する炭素材料など)などが例示できる。合金系活物質とは、アルカリ金属と合金化する元素を含む活物質である。例えば、ケイ素酸化物、ケイ素合金、錫酸化物および錫合金などが挙げられる。負極活物質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。負極活物質のうち、炭素材料が好ましく、特に、黒鉛および/またはハードカーボンが好ましい。
[Negative electrode]
The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material.
In the capacitor, the negative electrode active material exchanges electrons with alkali metal ions (Faraday reaction). Therefore, the negative electrode active material includes a material that occludes and releases (or inserts and desorbs) alkali metal ions. Examples of such materials include carbon materials, lithium titanium oxides (such as spinel type lithium titanium oxides such as lithium titanate), alloy-based active materials, and sodium-containing titanium compounds (such as spinel types such as sodium titanate). Sodium titanium oxide, etc.). Examples of the carbon material include graphitizable carbon (soft carbon), non-graphitizable carbon (hard carbon), graphite (carbon materials having a graphite-type crystal structure such as artificial graphite and natural graphite), and the like. An alloy-based active material is an active material containing an element that forms an alloy with an alkali metal. Examples thereof include silicon oxide, silicon alloy, tin oxide, and tin alloy. A negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Of the negative electrode active materials, carbon materials are preferable, and graphite and / or hard carbon are particularly preferable.

黒鉛としては、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛、黒鉛化メソカーボン小球体などが例示できる。黒鉛は、炭素の平面形6員環が二次元的に連なった層状であり、六方晶系の結晶構造を有している。アルカリ金属イオン(ナトリウムイオンを除く)は、黒鉛の層間を容易に移動することができ、黒鉛内に可逆的に挿入および脱離する。   Examples of graphite include natural graphite (such as flake graphite), artificial graphite, and graphitized mesocarbon microspheres. Graphite is a layered structure in which planar six-membered rings of carbon are two-dimensionally connected, and has a hexagonal crystal structure. Alkali metal ions (excluding sodium ions) can easily move between the layers of graphite, and are reversibly inserted and removed from the graphite.

ハードカーボンとは、不活性雰囲気中で加熱しても黒鉛構造が発達しない炭素材料であり、微小な黒鉛の結晶がランダムな方向に配置され、結晶層と結晶層との間にナノオーダーの空隙を有する材料をいう。代表的なアルカリ金属であるナトリウムイオンの直径は、0.95オングストロームであることから、空隙の大きさは、これより十分に大きいことが好ましい。ハードカーボンの平均粒径は、例えば3〜20μmであればよく、5〜15μmであることが、負極における負極活物質の充填性を高め、かつ電解質(溶融塩)との副反応を抑制する観点から望ましい。また、ハードカーボンの比表面積は、アルカリ金属イオンの受け入れ性を確保するとともに、電解質との副反応を抑制する観点から、例えば1〜10m2/gであればよく、3〜8m2/gであることが好ましい。ハードカーボンは、1種を単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Hard carbon is a carbon material that does not develop a graphite structure even when heated in an inert atmosphere. Fine graphite crystals are arranged in random directions, and nano-order voids are formed between crystal layers. A material having Since the diameter of a typical alkali metal sodium ion is 0.95 angstrom, the size of the void is preferably sufficiently larger than this. The average particle diameter of the hard carbon may be 3 to 20 μm, for example, and 5 to 15 μm enhances the filling property of the negative electrode active material in the negative electrode and suppresses side reactions with the electrolyte (molten salt). Desirable from. The specific surface area of the hard carbon may be, for example, 1 to 10 m 2 / g, from the viewpoint of ensuring the acceptability of alkali metal ions and suppressing side reactions with the electrolyte, and is 3 to 8 m 2 / g. Preferably there is. Hard carbon may be used individually by 1 type and may be used in combination of multiple types.

負極集電体としては、金属箔、金属繊維製の不織布、金属多孔体シートなどが用いられる。材料となる金属としては、アルカリ金属と合金化しない金属を使用することができる。なかでも負極電位で安定であることから、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金などが好ましい。銅合金は50質量%未満の銅以外の元素を含み、ニッケル合金は50質量%未満のニッケル以外の元素を含むことが好ましい。   As the negative electrode current collector, a metal foil, a non-woven fabric made of metal fibers, a porous metal sheet, or the like is used. As a metal used as a material, a metal that is not alloyed with an alkali metal can be used. Of these, copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, and the like are preferable because they are stable at the negative electrode potential. The copper alloy preferably contains less than 50% by mass of elements other than copper, and the nickel alloy preferably contains less than 50% by mass of elements other than nickel.

負極集電体となる金属箔の厚さは、例えば10〜50μmであり、金属繊維の不織布や金属多孔質体シートの厚さは、例えば100〜600μmである。なかでも、負極活物質の充填性や保持性、集電性の点で、負極集電体は、第三電極と同じく、三次元網目状の構造を有する金属多孔体(第三金属多孔体)であることが好ましい。このような第三金属多孔体は、中空の骨格を有している。第三金属多孔体としては、銅または銅合金を含む銅多孔体が好ましい。なお、市販の銅多孔体としては、住友電気工業株式会社製の銅の「セルメット」(登録商標)を用いることができる。   The thickness of the metal foil serving as the negative electrode current collector is, for example, 10 to 50 μm, and the thickness of the metal fiber nonwoven fabric or the metal porous body sheet is, for example, 100 to 600 μm. In particular, the negative electrode current collector is a porous metal body having a three-dimensional network structure (third metal porous body) in the same manner as the third electrode in terms of the filling property, retention property, and current collecting property of the negative electrode active material. It is preferable that Such a third metal porous body has a hollow skeleton. As the third metal porous body, a copper porous body containing copper or a copper alloy is preferable. In addition, as a commercially available copper porous body, "Celmet" (registered trademark) of copper manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. can be used.

負極集電体において、第三金属多孔体は、連通孔を有することが好ましく、気孔率は30%以上98%以下、更には90〜98%であることが好ましい。第三金属多孔体は、第一金属多孔体と同様の方法により製造することができる。負極集電体には、集電用のリード片を形成してもよい。リード片は、負極集電体と一体に形成してもよく、別途形成したリード片を溶接などで負極集電体に接続してもよい。   In the negative electrode current collector, the third metal porous body preferably has communication holes, and the porosity is preferably 30% or more and 98% or less, and more preferably 90 to 98%. The third metal porous body can be produced by the same method as the first metal porous body. A current collecting lead piece may be formed on the negative electrode current collector. The lead piece may be formed integrally with the negative electrode current collector, or a separately formed lead piece may be connected to the negative electrode current collector by welding or the like.

負極は、例えば、負極集電体に、負極活物質を含む負極合剤スラリーを塗布または充填し、その後、負極合剤スラリーに含まれる分散媒を除去し、さらに必要に応じて、負極活物質を保持した集電体を圧縮(または圧延)することにより得られる。また、負極としては、負極集電体の表面に、蒸着、スパッタリングなどの気相法で負極活物質の堆積膜を形成することにより得られるものを用いてもよい。負極合剤スラリーは、負極活物質の他に、結着剤、導電助剤などを含んでもよい。結着剤や導電助剤としては、正極合剤について例示したものから適宜選択できる。   The negative electrode is, for example, coated or filled with a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and then the dispersion medium contained in the negative electrode mixture slurry is removed, and further, if necessary, the negative electrode active material It can be obtained by compressing (or rolling) the current collector holding the. Moreover, as a negative electrode, you may use what is obtained by forming the deposit film of a negative electrode active material on the surface of a negative electrode collector by vapor phase methods, such as vapor deposition and sputtering. The negative electrode mixture slurry may contain a binder, a conductive auxiliary agent and the like in addition to the negative electrode active material. As a binder and a conductive support agent, it can select suitably from what was illustrated about the positive mix.

負極活物質には、負極電位を低下させるために、予めアルカリ金属をドープしておくことが好ましい。これにより、キャパシタの電圧が高くなり、キャパシタの高容量化にさらに有利となる。なお、アルカリ金属の析出を抑制するため、負極容量を正極容量よりも大きくすることが望ましい。   In order to lower the negative electrode potential, the negative electrode active material is preferably doped with an alkali metal in advance. This increases the voltage of the capacitor, which is further advantageous for increasing the capacity of the capacitor. In order to suppress the precipitation of alkali metal, it is desirable that the negative electrode capacity be larger than the positive electrode capacity.

プレドープ後の負極の電位は、ドープされたアルカリ金属の酸化還元電位に対して0〜1Vであることが好ましい。換言すれば、負極の電位が、ドープされたアルカリ金属の酸化還元電位に対して0〜1Vになるまで、プレドープを行うことが好ましい。放電状態の負極の電位をこの範囲とすることにより、キャパシタの電圧を高めることができる。   The potential of the negative electrode after pre-doping is preferably 0 to 1 V with respect to the redox potential of the doped alkali metal. In other words, pre-doping is preferably performed until the potential of the negative electrode becomes 0 to 1 V with respect to the redox potential of the doped alkali metal. By setting the potential of the negative electrode in the discharged state within this range, the voltage of the capacitor can be increased.

アルカリ金属の負極へのドープは、公知の方法により行うことができる。アルカリ金属のドープは、キャパシタの組み立て時に行ってもよい。ここでは、アルカリ金属を担持した第三電極を、正極、負極および非水電解質とともにケース内に収容し、組み立て後のキャパシタを60℃前後の恒温室中で保温することにより、第三電極に担持されたアルカリ金属からアルカリ金属イオンを溶出させ、負極にドープさせることができる。   The doping of the alkali metal into the negative electrode can be performed by a known method. The alkali metal doping may be performed when the capacitor is assembled. Here, a third electrode carrying an alkali metal is housed in a case together with a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and the assembled capacitor is held in a temperature-controlled room at about 60 ° C. to be carried on the third electrode. The alkali metal ions can be eluted from the alkali metal thus formed, and the negative electrode can be doped.

[セパレータ]
セパレータは、イオン透過性を有し、正極と負極との間に介在して、これらを物理的に離間させて短絡を防止する。セパレータは、多孔質構造を有し、細孔内に非水電解質を保持することで、イオンを透過させる。セパレータの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリエチレンレテフタレートなどのポリエステル;ポリアミド;ポリイミド;セルロース;ガラス繊維などを用いることができる。セパレータの平均孔径は特に制限されず、例えば、0.01〜5μm程度である。セパレータの厚さは、10μm〜500μm、更には20〜50μmであることが好ましい。この範囲の厚さであれば、内部短絡を有効に防止でき、かつ電極群に占めるセパレータの容積占有率を低く抑えることができるため、高い容量密度を得ることができるからである。
[Separator]
The separator has ion permeability, is interposed between the positive electrode and the negative electrode, and physically separates them to prevent a short circuit. The separator has a porous structure and allows ions to permeate by holding a nonaqueous electrolyte in the pores. As a material of the separator, for example, polyolefin such as polyethylene and polypropylene; polyester such as polyethylene terephthalate; polyamide; polyimide; cellulose; glass fiber and the like can be used. The average pore diameter of the separator is not particularly limited and is, for example, about 0.01 to 5 μm. The thickness of the separator is preferably 10 μm to 500 μm, more preferably 20 to 50 μm. If the thickness is within this range, an internal short circuit can be effectively prevented, and the volume occupancy of the separator in the electrode group can be kept low, so that a high capacity density can be obtained.

[樹脂製の多孔質材料]
樹脂製の多孔質材料は、イオン透過性を有す。樹脂製の多孔質材料が、負極と第三電極との間に介在している場合、これらを物理的に離間させて短絡を防止することができる。樹脂製の多孔質材料としては、例えば、セパレータと同様のものが使用できる。また、平均孔径も、セパレータと同様とすることができる。
[Porous resin material]
The resin porous material has ion permeability. When the resin porous material is interposed between the negative electrode and the third electrode, they can be physically separated to prevent a short circuit. As the porous material made of resin, for example, the same material as the separator can be used. Also, the average pore diameter can be the same as that of the separator.

樹脂製の多孔質材料の厚さは、10μm〜500μm、更には20〜50μmであることが好ましい。樹脂製の多孔質材料の厚さをこの範囲にすることは、負極にアルカリ金属を均一にプレドープするのに有効である。また、樹脂製の多孔質材料の気孔率は、20〜80%であることが好ましい。樹脂製の多孔質材料の気孔率をこの範囲にすることは、アルカリ金属の移動をスムーズにするのに有効である。   The thickness of the resin porous material is preferably 10 μm to 500 μm, more preferably 20 to 50 μm. Setting the thickness of the resin porous material within this range is effective for uniformly pre-doping the negative electrode with an alkali metal. The porosity of the resin porous material is preferably 20 to 80%. Setting the porosity of the resin porous material within this range is effective for smooth movement of the alkali metal.

[非水電解質]
非水電解質は、アルカリ金属イオン伝導性を有する。非水電解質としては、例えば、非水溶媒(または有機溶媒)にアルカリ金属イオンとアニオンとの塩(アルカリ金属塩)を溶解させた電解質(有機電解質)の他、アルカリ金属イオンおよびアニオンを含むイオン液体などが用いられる。非水電解質におけるアルカリ金属塩の濃度は、例えば0.3〜3mol/リットルであればよい。
[Nonaqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte has alkali metal ion conductivity. Nonaqueous electrolytes include, for example, electrolytes (organic electrolytes) in which a salt of an alkali metal ion and an anion (alkali metal salt) is dissolved in a nonaqueous solvent (or an organic solvent), as well as ions containing an alkali metal ion and an anion. Liquid or the like is used. The concentration of the alkali metal salt in the nonaqueous electrolyte may be, for example, 0.3 to 3 mol / liter.

アルカリ金属塩を構成するアニオン(第1アニオン)の種類は特に限定されず、例えば、フッ素含有酸のアニオン[ヘキサフルオロリン酸イオン(PF6 -)などのフッ素含有リン酸のアニオン;テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 -)などのフッ素含有ホウ酸のアニオンなど]、塩素含有酸のアニオン[過塩素酸イオン(ClO4 -)など]、オキサレート基を有する酸素酸のアニオン[ビス(オキサラト)ボレートイオン(B(C242 -)などのオキサラトボレートイオン;トリス(オキサラト)ホスフェートイオン(P(C243 -)などのオキサラトボレートイオンなど]、フルオロアルカンスルホン酸のアニオン[トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CF3SO3 -)など]、ビススルホニルアミドアニオンなどが挙げられる。アルカリ金属塩は、一種を単独で用いてもよく、第1アニオンの種類が異なるアルカリ金属塩を二種以上組み合わせて用いてもよい。 The kind of the anion (first anion) constituting the alkali metal salt is not particularly limited. For example, an anion of a fluorine-containing acid [anion of fluorine-containing phosphate such as hexafluorophosphate ion (PF 6 ); Anion of fluorine-containing boric acid such as acid ion (BF 4 )], anion of chlorine-containing acid [perchlorate ion (ClO 4 ), etc.], anion of oxyacid having an oxalate group [bis (oxalato) borate Ions (Oxalatoborate ions such as B (C 2 O 4 ) 2 ); Oxalatoborate ions such as tris (oxalato) phosphate ions (P (C 2 O 4 ) 3 )], fluoroalkanesulfonic acid anion [trifluoromethanesulfonate ion (CF 3 SO 3 -), etc.], the levator like bissulfonylamide anion It is. One alkali metal salt may be used alone, or two or more alkali metal salts having different types of first anions may be used in combination.

なお、本明細書中、「イオン液体」とは、溶融状態の塩(溶融塩)であり、イオン伝導性を有する液体を意味するものとして使用する。非水電解質にイオン液体を用いる場合、非水電解質中のイオン液体の含有量は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。さらに、非水電解質は、イオン液体に加え、非水溶媒や添加剤などを含むことができる。一方、非水電解質に有機電解質を用いる場合、非水電解質中における有機溶媒とアルカリ金属塩との合計量は、非水電解質の80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。さらに、非水電解質は、有機電解質に加え、イオン液体や添加剤などを含むことができる。   In the present specification, the “ionic liquid” is a molten salt (molten salt), and is used to mean a liquid having ionic conductivity. When an ionic liquid is used for the nonaqueous electrolyte, the content of the ionic liquid in the nonaqueous electrolyte is preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. Furthermore, the non-aqueous electrolyte can contain a non-aqueous solvent, an additive and the like in addition to the ionic liquid. On the other hand, when an organic electrolyte is used for the nonaqueous electrolyte, the total amount of the organic solvent and the alkali metal salt in the nonaqueous electrolyte is preferably 80% by mass or more of the nonaqueous electrolyte, and 90% by mass or more. Is more preferable. Further, the non-aqueous electrolyte can contain an ionic liquid, an additive and the like in addition to the organic electrolyte.

非水溶媒は、特に限定されず、リチウムイオンキャパシタやナトリウムイオンキャパシタに使用される公知の非水溶媒が使用できる。非水溶媒は、イオン伝導度の観点から、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;γ−ブチロラクトンなどの環状炭酸エステルなどを好ましく用いることができる。非水溶媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。   The non-aqueous solvent is not particularly limited, and known non-aqueous solvents used for lithium ion capacitors and sodium ion capacitors can be used. Non-aqueous solvents include, for example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate; cyclic carbonates such as γ-butyrolactone. Etc. can be preferably used. A non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

アルカリ金属イオンを含むイオン液体は、アルカリ金属イオン(第1カチオン)に加え、さらに第2カチオンを含んでいてもよい。このような第2カチオンとしては、アルカリ金属以外の無機カチオン、例えば、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アンモニウムカチオンなどを使用してもよいが、有機カチオンが好ましい。第2カチオンは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。   The ionic liquid containing an alkali metal ion may further contain a second cation in addition to the alkali metal ion (first cation). As such a second cation, an inorganic cation other than an alkali metal, for example, a magnesium ion, a calcium ion, an ammonium cation or the like may be used, but an organic cation is preferable. A 2nd cation can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

第2カチオンとして使用される有機カチオンとしては、脂肪族アミン、脂環族アミンや芳香族アミンに由来するカチオン(例えば、第4級アンモニウムカチオンなど)の他、窒素含有へテロ環を有するカチオン(つまり、環状アミンに由来するカチオン)などの窒素含有オニウムカチオン;イオウ含有オニウムカチオン;リン含有オニウムカチオンなどが例示できる。   Examples of the organic cation used as the second cation include cations derived from aliphatic amines, alicyclic amines and aromatic amines (for example, quaternary ammonium cations), as well as cations having nitrogen-containing heterocycles ( That is, examples include nitrogen-containing onium cations such as cations derived from cyclic amines; sulfur-containing onium cations; and phosphorus-containing onium cations.

[電極群]
キャパシタは、上記の正極と負極とを含む電極群、第三電極および非水電解質を、ケースに収容した状態で用いられる。電極群は、正極と負極とを、これらの間にセパレータを介在させて積層または捲回することにより形成される。このとき、第三電極は、電極群とケースとの間に、例えばセパレータを介して負極と対向するように配置され、電極群とケースとにより押圧されている。第三電極と負極とを電気的に接続する場合、第三電極に集電用のリード片を形成して、負極のリード片と接続する。接続は、ケース内で行ってもよいし、ケースの外部で行なってもよい。また、金属製のケースを用いるとともに、正極および負極の一方をケースと導通させることにより、ケースの一部を第1外部端子として利用することができる。一方、正極および負極の他方は、ケースと絶縁された状態でケース外に導出された第2外部端子と、リード片などを用いて接続される。
[Electrode group]
The capacitor is used in a state where the electrode group including the positive electrode and the negative electrode, the third electrode, and the nonaqueous electrolyte are accommodated in a case. The electrode group is formed by laminating or winding a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween. At this time, the third electrode is disposed between the electrode group and the case so as to face the negative electrode through a separator, for example, and is pressed by the electrode group and the case. When electrically connecting a 3rd electrode and a negative electrode, the lead piece for current collection is formed in a 3rd electrode, and it connects with the lead piece of a negative electrode. The connection may be made inside the case or outside the case. Moreover, while using a metal case and making one of a positive electrode and a negative electrode conduct | electrically_connect with a case, a part of case can be utilized as a 1st external terminal. On the other hand, the other of the positive electrode and the negative electrode is connected to the second external terminal led out of the case in a state insulated from the case, using a lead piece or the like.

[非水電解質二次電池]
非水電解質二次電池としては、リチウムイオン二次電池およびナトリウムイオン二次電池などが例示できる。
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
Examples of the non-aqueous electrolyte secondary battery include a lithium ion secondary battery and a sodium ion secondary battery.

[正極]
正極は、正極集電体および正極集電体に保持された正極活物質を含む。その他、任意成分として導電助剤、結着剤等を含んでもよい。
非水電解質二次電池において、正極活物質は、アルカリ金属イオンとの間で電子の授受を行う(ファラデー反応)。そのため、正極活物質としては、電気化学的にアルカリ金属イオンを吸蔵および放出する材料であれば、特に限定されない。このような材料としては、金属カルコゲン化合物(硫化物、酸化物など)、アルカリ金属含有遷移金属酸化物(リチウム含有遷移金属酸化物、ナトリウム含有遷移金属酸化物)、アルカリ金属含有遷移金属リン酸塩(オリビン型構造を有するリン酸鉄など)などが例示できる。これらの材料は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。
導電助剤、結着剤および正極集電体としては、キャパシタで例示したのと同じ材料が使用できる。
[Positive electrode]
The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material held by the positive electrode current collector. In addition, a conductive aid, a binder, and the like may be included as optional components.
In the nonaqueous electrolyte secondary battery, the positive electrode active material exchanges electrons with alkali metal ions (Faraday reaction). Therefore, the positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that electrochemically occludes and releases alkali metal ions. Such materials include metal chalcogen compounds (sulfides, oxides, etc.), alkali metal-containing transition metal oxides (lithium-containing transition metal oxides, sodium-containing transition metal oxides), alkali metal-containing transition metal phosphates. (Such as iron phosphate having an olivine structure). These materials can be used singly or in combination of two or more.
As the conductive auxiliary agent, the binder, and the positive electrode current collector, the same materials as exemplified in the capacitor can be used.

[負極]
負極は、負極集電体および負極活物質を含む。その他、任意成分として導電助剤、結着剤等を含んでもよい。
非水電解質二次電池において、負極活物質は、アルカリ金属イオンとの間で電子の授受を行う(ファラデー反応)。そのため、負極活物質は、アルカリ金属イオンを吸蔵および放出する材料であれば、特に限定されない。負極活物質としては、キャパシタの負極活物質として例示したものが挙げられ、アルカリ金属イオンの種類に応じて適宜選択できる。なお、負極活物質には、予め不可逆容量に相当するアルカリ金属をドープしておくことが好ましい。これにより、二次電池の高容量化が期待できる。アルカリ金属のドープは、キャパシタの場合と同様の方法により行うことができる。
[Negative electrode]
The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material. In addition, a conductive aid, a binder, and the like may be included as optional components.
In the nonaqueous electrolyte secondary battery, the negative electrode active material exchanges electrons with alkali metal ions (Faraday reaction). Therefore, the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that occludes and releases alkali metal ions. What was illustrated as a negative electrode active material of a capacitor as a negative electrode active material is mentioned, According to the kind of alkali metal ion, it can select suitably. The negative electrode active material is preferably doped with an alkali metal corresponding to irreversible capacity in advance. Thereby, the increase in capacity of the secondary battery can be expected. The alkali metal doping can be performed by the same method as that for the capacitor.

導電助剤、結着剤および負極集電体としては、キャパシタで例示したのと同じ材料が使用できる。また、セパレータ、樹脂製の多孔質材料および非水電解質についても、キャパシタで例示したのと同じ材料が使用できる。電極群は、キャパシタで例示した方法と同様にして作製することができる。   As the conductive auxiliary agent, the binder and the negative electrode current collector, the same materials as exemplified in the capacitor can be used. Further, the same materials as exemplified in the capacitor can be used for the separator, the porous resin material, and the nonaqueous electrolyte. The electrode group can be manufactured in the same manner as the method exemplified for the capacitor.

以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明するが、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
《実施例1》
下記の手順でリチウムイオンキャパシタを作製した。
(1)正極の作製
(a)正極集電体の作製
熱硬化性ポリウレタンの発泡体(気孔率:95体積%、表面1インチ(=2.54cm)長さ当たりの空孔(セル)数:約50個、縦100mm×横30mm×厚み1.1mm)を準備した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, the following Examples do not limit this invention.
Example 1
A lithium ion capacitor was produced according to the following procedure.
(1) Production of positive electrode (a) Production of positive electrode current collector Thermosetting polyurethane foam (porosity: 95 vol%, surface 1 inch (= 2.54 cm) Number of pores (cells) per length: About 50, 100 mm long × 30 mm wide × 1.1 mm thick) were prepared.

発泡体を、黒鉛、カーボンブラック(平均粒径D50:0.5μm)、樹脂結着剤、浸透剤、および消泡剤を含む導電性懸濁液の中に浸漬した後、乾燥することにより、発泡体の表面に導電性層を形成した。なお、懸濁液中の黒鉛およびカーボンブラックの含有量は合計で25質量%であった。 By immersing the foam in a conductive suspension containing graphite, carbon black (average particle size D 50 : 0.5 μm), a resin binder, a penetrating agent, and an antifoaming agent, and then drying. A conductive layer was formed on the surface of the foam. The total content of graphite and carbon black in the suspension was 25% by mass.

表面に導電性層を形成した発泡体を、溶融塩アルミニウムメッキ浴中に浸漬して、電流密度3.6A/dm2の直流電流を90分間印加することにより、アルミニウム層を形成した。なお、発泡体の見掛け面積当たりのアルミニウム層の質量は、150g/m2であった。溶融塩アルミニウムメッキ浴は、33mol%の1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロライドおよび67mol%の塩化アルミニウムを含み、温度は、40℃であった。 The foam having the conductive layer formed on the surface was immersed in a molten salt aluminum plating bath, and a direct current having a current density of 3.6 A / dm 2 was applied for 90 minutes to form an aluminum layer. The mass of the aluminum layer per apparent area of the foam was 150 g / m 2 . The molten salt aluminum plating bath contained 33 mol% 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride and 67 mol% aluminum chloride, and the temperature was 40 ° C.

表面にアルミニウム層が形成された発泡体を、500℃の塩化リチウム−塩化カリウム共晶溶融塩中に浸漬し、−1Vの負電位を30分間印加することにより、発泡体を分解させた。得られたアルミニウム製の多孔体を、溶融塩から取り出して冷却し、水洗し、乾燥させることにより正極集電体を得た。得られた正極集電体は、発泡体の空孔形状を反映した、空孔が互いに連通した三次元網目状の多孔構造を有し、気孔率は95%であり、平均空孔径は550μmであり、BET法による比表面積(BET比表面積)は、350cm2/gであり、厚みは1100μmであった。また、三次元網目状のアルミニウム製の骨格は、発泡体の除去により形成された空洞を内部に有していた。このようにして正極集電体を得た。 The foam with the aluminum layer formed on the surface was immersed in a lithium chloride-potassium chloride eutectic molten salt at 500 ° C., and a negative potential of −1 V was applied for 30 minutes to decompose the foam. The obtained aluminum porous body was taken out from the molten salt, cooled, washed with water, and dried to obtain a positive electrode current collector. The obtained positive electrode current collector has a three-dimensional network-like porous structure in which the pores communicate with each other, reflecting the pore shape of the foam, has a porosity of 95%, and an average pore diameter of 550 μm. Yes, the BET specific surface area (BET specific surface area) was 350 cm 2 / g, and the thickness was 1100 μm. In addition, the three-dimensional network-like aluminum skeleton had inside it a cavity formed by removing the foam. In this way, a positive electrode current collector was obtained.

(b)正極の作製
正極活物質として活性炭粉末(比表面積2300m2/g、平均粒径約5μm)および導電助剤としてアセチレンブラック、結着剤としてPVDF(濃度12質量%でPVDFを含むN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液)、および分散媒としてNMPを、混合機にて混合、攪拌することにより、正極合剤スラリーを調製した。スラリー中の各成分の質量比は、活性炭:アセチレンブラック:PVDF=87:3:10であった。
(B) Production of positive electrode Activated carbon powder (specific surface area 2300 m 2 / g, average particle diameter of about 5 μm) as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive assistant, PVDF as a binder (N-containing PVDF at a concentration of 12% by mass) Methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution) and NMP as a dispersion medium were mixed and stirred in a mixer to prepare a positive electrode mixture slurry. The mass ratio of each component in the slurry was activated carbon: acetylene black: PVDF = 87: 3: 10.

得られた正極合剤スラリーを、上記工程(a)で得られた集電体に充填し、100℃にて30分乾燥した。乾燥物を、一対のロールを用いて圧延し、厚み740μmの正極を作製した。   The obtained positive electrode mixture slurry was filled in the current collector obtained in the step (a) and dried at 100 ° C. for 30 minutes. The dried product was rolled using a pair of rolls to produce a positive electrode having a thickness of 740 μm.

(2)負極の作製
(a)負極集電体の作製
正極と同様の手法により、表面に導電性層を形成した発泡体をワークとして、硫酸銅メッキ浴中に浸漬して、陰極電流密度2A/dm2の直流電流を印加することにより、表面にCu層を形成した。なお、発泡体の見掛け面積当たりの銅層の質量は、300g/m2であった。硫酸銅メッキ浴は、250g/Lの硫酸銅、50g/Lの硫酸、および30g/Lの塩化銅を含み、温度は、30℃であった。
(2) Production of negative electrode (a) Production of negative electrode current collector By using the same method as for the positive electrode, a foam having a conductive layer formed on the surface was immersed in a copper sulfate plating bath as a work piece to obtain a cathode current density of 2A. A Cu layer was formed on the surface by applying a direct current of / dm 2 . The mass of the copper layer per apparent area of the foam was 300 g / m 2 . The copper sulfate plating bath contained 250 g / L copper sulfate, 50 g / L sulfuric acid, and 30 g / L copper chloride, and the temperature was 30 ° C.

表面にCu層が形成された発泡体を、大気雰囲気下、700℃で熱処理することにより、発泡体を分解させ、次いで、水素雰囲気下で焼成することにより表面に形成された酸化被膜を除去することにより、銅製の多孔体(負極集電体)を得た。得られた負極集電体は、発泡体の空孔形状を反映した、空孔が互いに連通した三次元網目状の多孔構造を有し、気孔率は97%であり、平均空孔径は550μmであり、BET比表面積は200cm2/gであり、厚みは1100μmであった。また、三次元網目状の銅製の骨格は、発泡体の除去により形成された空洞を内部に有していた。 The foam with the Cu layer formed on the surface is heat-treated at 700 ° C. in an air atmosphere to decompose the foam, and then fired in a hydrogen atmosphere to remove the oxide film formed on the surface. As a result, a copper porous body (negative electrode current collector) was obtained. The obtained negative electrode current collector has a three-dimensional network-like porous structure in which pores communicate with each other, reflecting the pore shape of the foam, has a porosity of 97%, and an average pore diameter of 550 μm. Yes, the BET specific surface area was 200 cm 2 / g, and the thickness was 1100 μm. In addition, the three-dimensional network copper skeleton had inside it a cavity formed by removing the foam.

(b)負極の作製
負極活物質としての人造黒鉛粉末と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのPVDFと、分散媒としてのNMPとを混合することにより、負極合剤スラリーを調製した。黒鉛粉末と、アセチレンブラックと、PVDFとの質量比は、90:5:5であった。
得られた負極合剤スラリーを、上記工程(a)で得られた集電体に充填し、100℃にて30分乾燥した。乾燥物を、一対のロールを用いて圧延し、厚み180μmの負極を作製した。
(B) Production of negative electrode By mixing artificial graphite powder as a negative electrode active material, acetylene black as a conductive additive, PVDF as a binder, and NMP as a dispersion medium, a negative electrode mixture slurry is prepared. Prepared. The mass ratio of the graphite powder, acetylene black, and PVDF was 90: 5: 5.
The obtained negative electrode mixture slurry was filled in the current collector obtained in the step (a) and dried at 100 ° C. for 30 minutes. The dried product was rolled using a pair of rolls to produce a negative electrode having a thickness of 180 μm.

(3)第三電極の作製
負極集電体と同じ銅製の多孔体をローラープレスにて200μmに圧縮し、サイズ105×105mmの矩形に裁断して、第三電極を作製した。得られた第三電極の一方の表面に、リチウム箔(厚み:330μm)を圧着した。第三電極の他方の表面には、ニッケル製のリードを溶接した。
(3) Production of third electrode The same copper porous body as the negative electrode current collector was compressed to 200 μm with a roller press and cut into a rectangle of size 105 × 105 mm to produce a third electrode. A lithium foil (thickness: 330 μm) was pressure-bonded to one surface of the obtained third electrode. A nickel lead was welded to the other surface of the third electrode.

(4)セパレータの準備
厚さ50μmのポリオレフィン製のセパレータ(平均細孔径0.1μm、空隙率70%)を、サイズ110×110mmに裁断し、22枚のセパレータを準備した。
(4) Preparation of Separator A polyolefin separator having a thickness of 50 μm (average pore diameter 0.1 μm, porosity 70%) was cut into a size of 110 × 110 mm to prepare 22 separators.

(5)リチウムイオンキャパシタの作製
上記(1)で得られた正極を、サイズ100×100mmの矩形に裁断し、10枚の正極を準備した。ただし、正極の一辺の一方側端部には、集電用のリード片を形成した。また、上記(2)で得られた負極を、サイズ105×105mmの矩形に裁断し、11枚の負極を準備した。ただし、負極の一辺の一方側端部には、集電用のリード片を形成した。
(5) Production of Lithium Ion Capacitor The positive electrode obtained in (1) above was cut into a 100 × 100 mm rectangle to prepare 10 positive electrodes. However, a lead piece for current collection was formed at one end of one side of the positive electrode. Further, the negative electrode obtained in the above (2) was cut into a rectangle of size 105 × 105 mm to prepare 11 negative electrodes. However, a current collecting lead piece was formed at one end of one side of the negative electrode.

次いで、正極、負極およびセパレータを、0.3Paの減圧下で、90℃以上で加熱して十分に乾燥させた。その後、正極と負極との間に、セパレータを介在させて、正極リード片同士および負極リード片同士が重なり、かつ正極リード片の束と負極リード片の束とが左右対象な位置に配置されるように積層し、電極群を作製した。その後、電極群の両端部の外側にも同じセパレータを配置した。さらに、負極側のセパレータに第三電極を配置し、得られた積層体を角型のアルミニウム製のケース(内寸:110mm×110mm×10.5mm)に収容した。   Next, the positive electrode, the negative electrode, and the separator were sufficiently dried by heating at 90 ° C. or higher under a reduced pressure of 0.3 Pa. Thereafter, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode lead pieces and the negative electrode lead pieces overlap each other, and the bundle of the positive electrode lead pieces and the bundle of the negative electrode lead pieces are arranged at the left and right target positions. Thus, an electrode group was prepared. Then, the same separator was also arranged outside both ends of the electrode group. Further, the third electrode was disposed on the negative electrode separator, and the obtained laminate was accommodated in a rectangular aluminum case (inner dimensions: 110 mm × 110 mm × 10.5 mm).

次いで、非水電解質をケース内に注入して、正極、負極およびセパレータに含浸させた。非水電解質としては、ECとジエチルカーボネート(DEC)との体積比1:1の混合溶媒に、LiPF6を1.0mol/Lの濃度で溶解させた溶液を用いた。正極リード片の束および負極リード片の束を各々一つにまとめ、ケースの外部端子にそれぞれ溶接した。第三極のリードは別途、ケース外部へ引き出して、ケースを封止した。 Next, a nonaqueous electrolyte was injected into the case to impregnate the positive electrode, the negative electrode, and the separator. As the nonaqueous electrolyte, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / L in a mixed solvent of EC and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 1: 1 was used. A bundle of positive electrode lead pieces and a bundle of negative electrode lead pieces were combined into one and welded to external terminals of the case. The lead of the third pole was separately pulled out of the case and the case was sealed.

負極の外部端子と第三電極のリード線とを、ケース外部で電源に接続した。この状態のセルを、45℃の恒温槽内で、電解質の温度が恒温槽の温度と同じになるように所定時間静置した。次いで、負極と第三電極との間で、0.2mA/cm2の電流で、金属リチウムに対して0Vの電位まで負極にリチウムを吸蔵させた。その後、0.2mA/cm2の電流で、2.6mAh/cm2分を放電した。負極の電位が0.12V(vs Li/Li+)になるまでリチウムを放出させてプレドープを完了し、リチウムイオンキャパシタA1を作製した。リチウムイオンキャパシタA1の設計容量は、4.2V充電時で約2100mAhであった。
得られたリチウムイオンキャパシタを用いて、下記の評価を行った。なお、プレドープ後の第三電極の厚みは、すべての試験後に取り出して測定したところ200μmであり、リチウム金属はほぼ残っていなかった。また、第三電極の気孔率は56%であった。
The negative external terminal and the lead wire of the third electrode were connected to the power supply outside the case. The cell in this state was allowed to stand for a predetermined time in a 45 ° C. thermostat so that the temperature of the electrolyte was the same as the temperature of the thermostat. Next, lithium was occluded between the negative electrode and the third electrode at a current of 0.2 mA / cm 2 to a potential of 0 V with respect to metallic lithium. Thereafter, 2.6 mAh / cm 2 min was discharged with a current of 0.2 mA / cm 2 . Lithium was discharged until the potential of the negative electrode was 0.12 V (vs Li / Li + ) to complete pre-doping, and a lithium ion capacitor A1 was produced. The design capacity of the lithium ion capacitor A1 was about 2100 mAh when charged with 4.2V.
The following evaluation was performed using the obtained lithium ion capacitor. The thickness of the third electrode after pre-doping was 200 μm when it was taken out and measured after all tests, and almost no lithium metal remained. The porosity of the third electrode was 56%.

《実施例2》
第三電極の厚みを600μmとしたこと以外、実施例1と同様に、リチウムイオンキャパシタA2を作製した。なお、プレドープ後の第三電極の厚みは若干減少しており、550μmであった。また、第三電極の気孔率は84%であった。
Example 2
A lithium ion capacitor A2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the third electrode was 600 μm. The thickness of the third electrode after pre-doping was slightly reduced and was 550 μm. The porosity of the third electrode was 84%.

《比較例1》
第三電極の代わりに、パンチング銅箔(厚み:20μm、開口径:50μm、開口率50%、105×105mm、気孔率30%)の一方の表面に、リチウム箔(厚み:330μm、サイズ:105×105mm)を圧着し、他方の表面に、ニッケル製のリードを溶接したものを用いたこと以外、実施例1と同様に、リチウムイオンキャパシタB1を作製した。なお、プレドープ後のパンチング銅箔の厚みに変化はなかった。
<< Comparative Example 1 >>
Instead of the third electrode, a lithium foil (thickness: 330 μm, size: 105) is formed on one surface of a punched copper foil (thickness: 20 μm, opening diameter: 50 μm, opening ratio 50%, 105 × 105 mm, porosity 30%). × 105 mm) was pressure-bonded, and a lithium ion capacitor B1 was produced in the same manner as in Example 1 except that a nickel lead was welded to the other surface. In addition, there was no change in the thickness of the punching copper foil after pre-doping.

[評価方法]
(1)ケースの変形
充放電前と、60℃の温度で、電流値2C、2.2〜4.2Vの電圧範囲の充放電を500回繰り返した後とのキャパシタセルの厚みを測定し、膨張率((充放電後の厚み−充放電前の厚み)/充放電前の厚み)×100)を算出した。
[Evaluation method]
(1) Deformation of the case Measure the thickness of the capacitor cell before charging and discharging and after repeating charging and discharging in the voltage range of current value 2C, 2.2 to 4.2 V 500 times at a temperature of 60 ° C., The expansion coefficient ((thickness after charging / discharging−thickness before charging / discharging) / thickness before charging / discharging) × 100) was calculated.

(2)耐振動性
加速度15m/s2、最大速度0.25m/s、変位5mm、振動数100Hzの振動を5時間、セルの厚み方向に与えた後のセル容量(mAh)を測定した。なお、セル容量は10個のセルの平均値である。
(2) Vibration resistance The cell capacity (mAh) after applying a vibration of acceleration 15 m / s 2 , maximum speed 0.25 m / s, displacement 5 mm, vibration frequency 100 Hz in the cell thickness direction for 5 hours was measured. The cell capacity is an average value of 10 cells.

Figure 2015095634
Figure 2015095634

気孔率50%以上の第三電極を用いたキャパシタA1およびA2では、振動を与える前後のセル容量に大きな変化はなかった。これは、第三電極により耐振動性が得られた結果、電極群の損傷が抑制されたためであると考えられる、また、キャパシタA1およびA2では、膨張率が非常に低く、ケースの変形はほとんど見られなかった。これは、第三電極により、充放電の際の電極群の体積変化が吸収されたためであると考えられる。   In the capacitors A1 and A2 using the third electrode having a porosity of 50% or more, there was no significant change in the cell capacity before and after applying vibration. This is considered to be because the damage to the electrode group was suppressed as a result of the vibration resistance obtained by the third electrode. In addition, the capacitors A1 and A2 have a very low expansion coefficient and almost no deformation of the case. I couldn't see it. This is considered to be because the volume change of the electrode group during charging / discharging was absorbed by the third electrode.

本発明の蓄電デバイスは、耐振動性が向上し、また、電極群の変形が抑制されることから、様々な蓄電デバイスに適用することができる。   The power storage device of the present invention can be applied to various power storage devices because vibration resistance is improved and deformation of the electrode group is suppressed.

1:セパレータ、2:正極、2c:正極リード片、3:負極、3c:負極リード片、4:第三電極、4c:第三電極リード片、7:ナット、8:鍔部、9:ワッシャ、10:ケース、12:容器本体、13:蓋部、14:外部正極端子、15:外部負極端子、16:安全弁、100:キャパシタ 1: separator, 2: positive electrode, 2c: positive electrode lead piece, 3: negative electrode, 3c: negative electrode lead piece, 4: third electrode, 4c: third electrode lead piece, 7: nut, 8: flange, 9: washer 10: Case, 12: Container body, 13: Lid, 14: External positive terminal, 15: External negative terminal, 16: Safety valve, 100: Capacitor

Claims (7)

正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極と、
負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極と、
前記正極と前記負極との間に介在するセパレータと、を具備する電極群、
アルカリ金属イオン伝導性を有する非水電解質、
前記電極群および前記非水電解質を密封するケース、並びに、
前記電極群と前記ケースとの間に介在し、蓄電に関与しない第三電極、を含み、
少なくとも前記負極は、プレドープされたアルカリ金属を含み、
前記第三電極が、気孔率が50%以上である第一金属多孔体を含む、蓄電デバイス。
A positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material;
A negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material;
An electrode group comprising: a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
A non-aqueous electrolyte having alkali metal ion conductivity,
A case for sealing the electrode group and the non-aqueous electrolyte; and
A third electrode interposed between the electrode group and the case and not involved in power storage,
At least the negative electrode comprises a pre-doped alkali metal;
The electricity storage device, wherein the third electrode includes a first metal porous body having a porosity of 50% or more.
前記第一金属多孔体が、三次元網目状の構造を有する、請求項1に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to claim 1, wherein the first metal porous body has a three-dimensional network structure. 前記負極にプレドープされたアルカリ金属の少なくとも一部は、前記第三電極が担持していたアルカリ金属である、請求項1または2に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to claim 1 or 2, wherein at least a part of the alkali metal pre-doped on the negative electrode is an alkali metal carried by the third electrode. 前記第三電極の厚さが、50〜600μmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電デバイス。   The electrical storage device as described in any one of Claims 1-3 whose thickness of a said 3rd electrode is 50-600 micrometers. 放電状態において、前記負極の電位が、前記アルカリ金属の酸化還元電位に対して0〜1Vである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の蓄電デバイス。   5. The electricity storage device according to claim 1, wherein a potential of the negative electrode is 0 to 1 V with respect to a redox potential of the alkali metal in a discharged state. 正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを含む電極群を準備する工程と、
アルカリ金属を担持した第三電極を準備する工程と、
前記電極群と前記第三電極とを、前記電極群とケースとの間に前記第三電極が介在するように、前記ケースに収容する工程と、
前記負極と前記第三電極とを、電気的に接続する工程と、
前記ケースにアルカリ金属イオン伝導性を有する非水電解質を注液して、前記第三電極に担持されたアルカリ金属を、少なくとも前記負極にプレドープする工程と、
前記ケースを密封する工程と、を備え、
前記第三電極が、気孔率が50%以上である第一金属多孔体を含む、蓄電デバイスの製造方法。
A positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, and interposed between the positive electrode and the negative electrode Preparing an electrode group including a separator to be
Preparing a third electrode carrying an alkali metal;
Storing the electrode group and the third electrode in the case such that the third electrode is interposed between the electrode group and the case;
Electrically connecting the negative electrode and the third electrode;
Injecting a non-aqueous electrolyte having alkali metal ion conductivity into the case, and pre-doping at least the negative electrode with an alkali metal supported on the third electrode;
Sealing the case, and
The method for manufacturing an electricity storage device, wherein the third electrode includes a first metal porous body having a porosity of 50% or more.
前記プレドープが、前記負極の電位が前記アルカリ金属の酸化還元電位に対して0〜1Vになるまで行われる、請求項6に記載の蓄電デバイスの製造方法。   The method for manufacturing an electricity storage device according to claim 6, wherein the pre-doping is performed until the potential of the negative electrode becomes 0 to 1 V with respect to the redox potential of the alkali metal.
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