JP2018152519A - Nonaqueous power storage element - Google Patents

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JP2018152519A JP2017049131A JP2017049131A JP2018152519A JP 2018152519 A JP2018152519 A JP 2018152519A JP 2017049131 A JP2017049131 A JP 2017049131A JP 2017049131 A JP2017049131 A JP 2017049131A JP 2018152519 A JP2018152519 A JP 2018152519A
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達也 壇
宗平 武下
Sohei Takeshita
宗平 武下
奈緒人 阿部
Naoto Abe
奈緒人 阿部
良夫 伊藤
Yoshio Ito
良夫 伊藤
由佳 荒木
Yuka Araki
由佳 荒木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous power storage element which is high in discharge capacity and superior in discharge rate characteristic.SOLUTION: A nonaqueous power storage element 10 comprises: a positive electrode 11 including a positive electrode active material which allows an anion to go thereinto and go out thereof; a negative electrode 12 including a negative electrode active material; and a nonaqueous electrolyte solution. The positive electrode active material is porous carbon in which pores having three-dimensional cancellous structure are formed. The nonaqueous electrolyte solution contains a nonaqueous solvent, an electrolytic salt and an ionic liquid.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、非水系蓄電素子に関する。   The present invention relates to a non-aqueous power storage element.

近年、携帯機器の小型化、高性能化に伴い、エネルギー密度が高い非水系蓄電素子の特性が向上しており、非水系蓄電素子が普及している。さらに、より大容量で安全性に優れた非水系蓄電素子の開発も進められ、非水系蓄電素子の電気自動車等への搭載も始まっている。   In recent years, with the miniaturization and high performance of portable devices, the characteristics of non-aqueous storage elements with high energy density have improved, and non-aqueous storage elements have become widespread. Furthermore, development of non-aqueous storage elements with higher capacity and superior safety has been promoted, and installation of non-aqueous storage elements in electric vehicles and the like has begun.

エネルギー密度が高く、高速充放電に適した非水系蓄電素子として、いわゆるデュアルインターカレーションタイプの非水系蓄電素子(デュアルイオン電池)の実用化が期待されている(例えば、特許文献1参照)。   As a non-aqueous storage element having a high energy density and suitable for high-speed charge / discharge, a so-called dual intercalation type non-aqueous storage element (dual ion battery) is expected to be put to practical use (for example, see Patent Document 1).

デュアルイオン電池では、正極活物質として、炭素を用い、負極活物質として、炭素等を用い、非水電解液として、非水溶媒にリチウム塩が溶解している溶液を用いる。デュアルイオン電池は、充電時には、非水電解液中のアニオン及びカチオンが、それぞれ正極活物質及び負極活物質へ挿入され、放電時には、正極活物質及び負極活物質から、それぞれアニオン及びカチオンが非水電解液中へ脱離する。   In the dual ion battery, carbon is used as the positive electrode active material, carbon or the like is used as the negative electrode active material, and a solution in which a lithium salt is dissolved in a nonaqueous solvent is used as the nonaqueous electrolytic solution. In the dual ion battery, the anion and cation in the non-aqueous electrolyte are inserted into the positive electrode active material and the negative electrode active material, respectively, during charging, and during discharge, the anion and cation are non-aqueous from the positive electrode active material and the negative electrode active material, respectively. Desorbs into the electrolyte.

一方、リチウムイオンキャパシタにおいて、有機溶媒を含有する電解液に、イオン液体、リチウム塩よりなる支持電解質を用いる構成が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, in a lithium ion capacitor, a configuration is disclosed in which a supporting electrolyte made of an ionic liquid or a lithium salt is used as an electrolytic solution containing an organic solvent (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、正極活物質として、炭素を用い、有機溶媒を含有する電解液に、イオン液体、リチウム塩よりなる支持電解質を用いても、高速充放電時の放電容量が不十分である、即ち、放電レート特性が不十分であるという問題がある。   However, even when carbon is used as the positive electrode active material and a supporting electrolyte made of an ionic liquid or lithium salt is used as the electrolytic solution containing an organic solvent, the discharge capacity during high-speed charge / discharge is insufficient. There is a problem that the rate characteristics are insufficient.

本発明は、放電容量が高く、放電レート特性に優れる非水系蓄電素子を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a non-aqueous energy storage device having a high discharge capacity and excellent discharge rate characteristics.

本発明の一態様は、非水系蓄電素子において、アニオンを挿入乃至脱離することが可能な正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水電解液を有し、前記正極活物質は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素であり、前記非水電解液は、非水溶媒、電解質塩及びイオン液体を含む。   One embodiment of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or desorbing anions, a negative electrode including a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte in a non-aqueous power storage element. The active material is porous carbon in which pores having a three-dimensional network structure are formed, and the non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent, an electrolyte salt, and an ionic liquid.

本発明によると、放電容量が高く、放電レート特性に優れる非水系蓄電素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous energy storage device having a high discharge capacity and excellent discharge rate characteristics.

多孔質炭素のメソ孔の含有率の導出に用いる吸着等温線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the adsorption isotherm used for derivation | leading-out of the mesopore content rate of porous carbon. 本実施形態の非水系蓄電素子の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the non-aqueous electrical storage element of this embodiment. 図2の非水系蓄電素子の基本構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the basic composition of the non-aqueous electrical storage element of FIG. 実施例1、比較例1の非水系蓄電素子の放電容量の測定結果を示すグラフである。6 is a graph showing the measurement results of the discharge capacity of the non-aqueous storage element of Example 1 and Comparative Example 1.

(非水系蓄電素子)
本実施形態の非水系蓄電素子は、アニオンを挿入乃至脱離することが可能な正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水電解液を有する。このとき、正極活物質は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素であり、非水電解液は、非水溶媒、電解質塩及びイオン液体を含む。
(Non-aqueous storage element)
The non-aqueous electricity storage device of this embodiment includes a positive electrode including a positive electrode active material capable of inserting or desorbing anions, a negative electrode including a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte. At this time, the positive electrode active material is porous carbon in which pores having a three-dimensional network structure are formed, and the nonaqueous electrolytic solution includes a nonaqueous solvent, an electrolyte salt, and an ionic liquid.

本実施形態の非水系蓄電素子は、セパレータを有することが好ましく、必要に応じて、その他の部材を更に有する。   The non-aqueous electricity storage device of this embodiment preferably includes a separator, and further includes other members as necessary.

本実施形態の非水系蓄電素子は、従来の活性炭を含む正極が用いられているリチウムイオンキャパシタに対し、イオン液体を含む非水電解液を適用すると、非水電解液の粘度が高くなるため、活性炭のミクロ孔中のイオンの移動性が顕著に悪化し、その結果、放電レート特性が著しく低下するという知見に基づくものである。   In the non-aqueous storage element of the present embodiment, when a non-aqueous electrolyte containing an ionic liquid is applied to a lithium ion capacitor in which a positive electrode containing a conventional activated carbon is used, the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases. This is based on the knowledge that the mobility of ions in the micropores of the activated carbon is remarkably deteriorated, and as a result, the discharge rate characteristics are remarkably lowered.

本実施形態の非水系蓄電素子は、正極活物質として、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素を用い、イオン液体を含む非水電解液を用いることによって、抵抗を低下させることができる。さらに、本実施形態の非水系蓄電素子は、多孔質炭素が有する細孔により、非水電解液の粘度が高くなることによるイオンの移動性の低下を抑制することができる。これによって、本実施形態の非水系蓄電素子は、放電レート特性が高くなるものである。   The non-aqueous electricity storage device of this embodiment uses a porous carbon in which pores having a three-dimensional network structure are formed as a positive electrode active material, and the resistance is reduced by using a non-aqueous electrolyte containing an ionic liquid. Can be made. Furthermore, the nonaqueous electrical storage element of this embodiment can suppress the fall of the ion mobility by the viscosity which a nonaqueous electrolyte solution becomes high with the pore which porous carbon has. As a result, the non-aqueous storage element of this embodiment has high discharge rate characteristics.

本実施形態の非水系蓄電素子では、正極活物質としての、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素を含む正極を用い、イオン液体を含む非水電解液を用いるが、多孔質炭素の原料、その製造方法、その他の特性等は、特に限定されるものではない。また、負極等のその他の構成要素も、特に限定されるものではない。   In the non-aqueous storage element of the present embodiment, a positive electrode containing porous carbon in which pores having a three-dimensional network structure are formed as a positive electrode active material, and a non-aqueous electrolyte solution containing an ionic liquid is used. The raw material of porous carbon, its production method, other characteristics, etc. are not particularly limited. Further, other components such as the negative electrode are not particularly limited.

以下、本実施形態の非水系蓄電素子の構成要素を詳細に説明する。   Hereinafter, the components of the nonaqueous storage element of this embodiment will be described in detail.

<正極>
正極としては、正極活物質を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極集電体上に正極活物質を含む正極材を備えた正極などが挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode is not particularly limited as long as it contains a positive electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a positive electrode including a positive electrode material containing a positive electrode active material on a positive electrode current collector is used. Can be mentioned.

正極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of a positive electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.

−正極材−
正極材は、正極活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダなどを更に含む。
-Positive electrode material-
The positive electrode material includes a positive electrode active material, and further includes a conductive additive, a binder, and the like as necessary.

−−正極活物質−−
正極活物質としては、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素を用いる。
--- Positive electrode active material-
As the positive electrode active material, porous carbon in which pores having a three-dimensional network structure are formed is used.

−−−多孔質炭素−−−
多孔質炭素は、細孔と、隣接する細孔を隔てる壁部との界面の両側に亘り、正負の電解質イオンが対をなして存在することにより、電荷二重層が形成される。このため、対をなして存在する電解質イオンの移動の方が、電極活物質と順次放電反応した後、発生した電解質イオンの移動よりも速いこと、電力供給能は、全細孔容積もさることながら、細孔の表面積に依存することがわかる。
---- Porous carbon ---
In the porous carbon, the positive and negative electrolyte ions are present in pairs on both sides of the interface between the pores and the wall portion separating the adjacent pores, whereby a charge double layer is formed. For this reason, the movement of the electrolyte ions present in pairs is faster than the movement of the generated electrolyte ions after a sequential discharge reaction with the electrode active material, and the power supply capacity is also less than the total pore volume. However, it turns out that it depends on the surface area of a pore.

次に、多孔質炭素の結晶性について述べる。非水系蓄電素子の時定数(充放電時の応答の遅さ)は、非水電解液のキャパシタンスだけでなく、非水電解液にオーミックコンタクトする多孔質炭素の抵抗値にも因る。更に、多孔質炭素にアニオンが挿入及び脱離を繰り返すため、多孔質炭素が劣化する可能性がある。このため、多孔質炭素の結晶性は、多孔質炭素が劣化に耐えうる強度を備えるように適宜決定することが好ましい。   Next, the crystallinity of porous carbon will be described. The time constant (slow response at the time of charging / discharging) of the non-aqueous storage element depends not only on the capacitance of the non-aqueous electrolyte but also on the resistance value of the porous carbon that makes ohmic contact with the non-aqueous electrolyte. Furthermore, since the anion repeatedly inserts and desorbs from the porous carbon, the porous carbon may be deteriorated. For this reason, it is preferable that the crystallinity of the porous carbon is appropriately determined so that the porous carbon has a strength that can withstand deterioration.

なお、多孔質炭素の全ての部分が結晶構造となっている必要はなく、一部に非晶質部分が存在してもよい。また、多孔質炭素は、全てが非晶質であってもよい。   Note that it is not necessary that all the parts of the porous carbon have a crystal structure, and an amorphous part may exist in part. In addition, the porous carbon may be all amorphous.

細孔は、メソ孔を含むことが好ましい。したがって、細孔は、ミクロ孔を含んでいてもよいし、ミクロ孔を含んでいなくてもよい。ここで、多孔質炭素を製造する場合、有機物質が炭化する時に、通常、揮発性物質を放出する。したがって、多孔質炭素は、通常、放出跡として、ミクロ孔が残るので、ミクロ孔の全くない多孔質炭素を得ることは難しい。これに対して、メソ孔は、通常、意図的に形成される。一般に、酸(又はアルカリ)に可溶な筋材と、炭素又はその原料としての、有機材料とを一緒に成形した後、酸(又はアルカリ)で筋材を溶解させた痕跡がメソ孔となる。   The pores preferably include mesopores. Therefore, the pores may contain micropores or may not contain micropores. Here, when producing porous carbon, a volatile substance is usually released when the organic substance is carbonized. Therefore, since the porous carbon usually has micropores as a release trace, it is difficult to obtain porous carbon having no micropores. On the other hand, mesopores are usually formed intentionally. Generally, after forming a muscle material soluble in acid (or alkali) and carbon or an organic material as its raw material, traces of the muscle material dissolved with acid (or alkali) become mesopores. .

ここで、本明細書及び特許請求の範囲においては、孔径が2nm未満である細孔をミクロ孔と称し、孔径が2nm以上50nm以下である細孔をメソ孔と称する。   Here, in the present specification and claims, pores having a pore diameter of less than 2 nm are referred to as micropores, and pores having a pore diameter of 2 nm to 50 nm are referred to as mesopores.

電解質イオンのサイズは0.5nm以上2nm以下であるから、ミクロ孔は、電解質イオンの移動にさほど寄与するとは云い難い。したがって、電解質イオンが円滑に移動するためには、メソ孔が重要となる。   Since the size of the electrolyte ions is not less than 0.5 nm and not more than 2 nm, it is difficult to say that the micropores contribute much to the movement of the electrolyte ions. Therefore, mesopores are important in order for electrolyte ions to move smoothly.

ちなみに、活性炭におけるミクロ孔の平均孔径は、1nm程度と云われている。このため、電解質イオンは、活性炭のミクロ孔に、例外なく、発熱、即ち、エンタルピーの減少を伴い、吸着する。   Incidentally, it is said that the average pore diameter of micropores in activated carbon is about 1 nm. For this reason, electrolyte ions are adsorbed to the micropores of the activated carbon without exception, accompanied by heat generation, that is, a decrease in enthalpy.

メソ孔は、三次元網目構造を有することが好ましい。これにより、電解質イオンが円滑に移動することができる。   The mesopores preferably have a three-dimensional network structure. Thereby, electrolyte ion can move smoothly.

多孔質炭素のBET比表面積は、50m/g以上であることが好ましく、800m/g以上であることがより好ましい。多孔質炭素のBET比表面積が50m/g以上であると、メソ孔が十分に形成され、アニオンが十分に挿入されるため、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性が高くなる。 The BET specific surface area of the porous carbon is preferably 50 m 2 / g or more, and more preferably 800 m 2 / g or more. When the BET specific surface area of the porous carbon is 50 m 2 / g or more, the mesopores are sufficiently formed and the anions are sufficiently inserted, so that the discharge capacity and discharge rate characteristics of the non-aqueous storage element are improved.

また、多孔質炭素のBET比表面積は、2,000m/g以下であることが好ましく、1,800m/g以下であることがより好ましい。多孔質炭素のBET比表面積が2,000m/g以下であると、メソ孔が十分に形成され、アニオンが十分に挿入されるため、非水系蓄電素子の放電容量が高くなる。 The BET specific surface area of the porous carbon is preferably 2,000 m 2 / g or less, and more preferably 1,800 m 2 / g or less. When the BET specific surface area of the porous carbon is 2,000 m 2 / g or less, the mesopores are sufficiently formed and the anions are sufficiently inserted, so that the discharge capacity of the nonaqueous storage element is increased.

多孔質炭素のBET比表面積は、例えば、自動比表面積/細孔分布測定装置TriStarII3020(島津製作所社製)により、吸着等温線を測定した後、BET(Brunauer、Emmett、Teller)法により、求めることができる。   The BET specific surface area of the porous carbon is obtained, for example, by measuring the adsorption isotherm with an automatic specific surface area / pore distribution measuring device TriStar II 3020 (manufactured by Shimadzu Corporation) and then by the BET (Brunauer, Emmett, Teller) method. Can do.

多孔質炭素の全細孔容積は、0.2mL/g以上2.3mL/g以下であることが好ましく、0.2mL/g以上1.7mL/g以下であることがより好ましい。多孔質炭素の全細孔容積が0.2mL/g以上であると、メソ孔が独立することが稀になって、アニオンが移動しやすくなり、非水系蓄電素子の放電容量が高くなる。一方、多孔質炭素の全細孔容積が2.3mL/g以下であると、多孔質炭素の構造が嵩高くならないため、正極のエネルギー密度が高くなり、非水系蓄電素子の単位体積当たりの放電容量が増大する。また、隣接するメソ孔を隔てる壁部が薄くならないため、アニオンの挿入及び脱離を繰り返しても、壁部の形状を保つことができ、非水系蓄電素子の充放電特性が向上する。   The total pore volume of the porous carbon is preferably 0.2 mL / g or more and 2.3 mL / g or less, and more preferably 0.2 mL / g or more and 1.7 mL / g or less. When the total pore volume of the porous carbon is 0.2 mL / g or more, the mesopores rarely become independent, the anions easily move, and the discharge capacity of the nonaqueous storage element increases. On the other hand, when the total pore volume of the porous carbon is 2.3 mL / g or less, the structure of the porous carbon does not become bulky, so that the energy density of the positive electrode is increased, and the discharge per unit volume of the nonaqueous storage element is increased. Capacity increases. In addition, since the wall portion that separates adjacent mesopores is not thinned, the shape of the wall portion can be maintained even when insertion and removal of anions are repeated, and the charge / discharge characteristics of the nonaqueous storage element are improved.

多孔質炭素の全細孔容積は、例えば、自動比表面積/細孔分布測定装置TriStarII3020(島津製作所社製)により、吸着等温線を測定した後、BJH(Barrett、Joyner、Hallender)法により、求めることができる。   The total pore volume of the porous carbon is obtained, for example, by measuring the adsorption isotherm with an automatic specific surface area / pore distribution measuring device TriStarII3020 (manufactured by Shimadzu Corporation) and then by the BJH (Barrett, Joyner, Hallender) method. be able to.

多孔質炭素の細孔中のメソ孔の含有率は、25%以上80%以下であることが好ましく、30%以上60%以下であることがより好ましい。多孔質炭素の細孔中のメソ孔の含有率が25%以上であると、三次元網目構造を有するメソ孔が十分形成されるため、アニオンが移動しやすくなり、非水系蓄電素子の放電容量が高くなる。また、多孔質炭素の細孔中のメソ孔の含有率が80%以下であると、多孔質炭素の内部にメソ孔が十分に形成され、多孔質炭素の内部まで活用することができるため、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性が高くなる。   The mesopore content in the pores of the porous carbon is preferably 25% or more and 80% or less, and more preferably 30% or more and 60% or less. When the mesopore content in the pores of the porous carbon is 25% or more, mesopores having a three-dimensional network structure are sufficiently formed, so that anions easily move, and the discharge capacity of the nonaqueous storage element Becomes higher. Moreover, since the mesopore content in the pores of the porous carbon is 80% or less, mesopores are sufficiently formed inside the porous carbon, and can be utilized up to the inside of the porous carbon. The discharge capacity and discharge rate characteristics of the non-aqueous storage element are improved.

多孔質炭素の細孔中のメソ孔の含有率は、例えば、自動比表面積/細孔分布測定装置TriStarII3020(島津製作所社製)により、吸着等温線(例えば、図1参照)を測定した後、式
{(p/p=0.96の吸着量)−(p/p=0.3の吸着量)}/(p/p=0.96の吸着量)×100・・・(1)
により、導出することができる。
The mesopore content in the pores of the porous carbon is, for example, after measuring an adsorption isotherm (for example, see FIG. 1) with an automatic specific surface area / pore distribution measuring device TriStarII3020 (manufactured by Shimadzu Corporation), Formula {(Adsorption amount of p / p 0 = 0.96) − (Adsorption amount of p / p 0 = 0.3)} / (Adsorption amount of p / p 0 = 0.96) × 100 1)
Can be derived.

なお、p/p0=0.3の吸着量は、多孔質炭素のミクロ孔に由来する窒素ガスの吸着量を表し、p/p0=0.96の吸着量は、多孔質炭素のミクロ孔及びメソ孔に由来する窒素ガスの吸着量を表している。 The adsorption amount of p / p 0 = 0.3 represents the adsorption amount of nitrogen gas derived from the micropores of porous carbon, and the adsorption amount of p / p 0 = 0.96 represents the microscopic amount of porous carbon. The adsorption amount of nitrogen gas derived from pores and mesopores is shown.

多孔質炭素としては、適宜合成して使用してもよいし、市販品を使用してもよい。   As porous carbon, you may synthesize | combine suitably and may use a commercial item.

多孔質炭素の市販品としては、例えば、クノーベル(登録商標)(東洋炭素社製)などが挙げられる。   Examples of commercially available products of porous carbon include Knobel (registered trademark) (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.).

多孔質炭素の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、三次元網目構造を有する筋材と、有機物質とを成形して炭化させた後、酸又はアルカリで筋材を溶解させる方法などが挙げられる。この場合、筋材を溶解させた痕が三次元網目構造を有するメソ孔となる。   The method for producing porous carbon is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.For example, after forming and carbonizing a muscle material having a three-dimensional network structure and an organic substance, an acid is formed. Or the method of dissolving a muscle material with an alkali is mentioned. In this case, the trace in which the muscle material is dissolved becomes a mesopore having a three-dimensional network structure.

筋材を構成する材料としては、酸又はアルカリに溶解することが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、金属酸化物、金属塩、金属含有有機化合物などが挙げられる。   The material constituting the muscle is not particularly limited as long as it can be dissolved in acid or alkali, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, metal, metal oxide, metal salt, metal Contains organic compounds.

有機物質としては、炭化させることが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The organic substance is not particularly limited as long as it can be carbonized, and can be appropriately selected according to the purpose.

なお、有機物質は、一般に、炭化させる時に揮発性物質を放出するため、放出跡としてミクロ孔が形成される。このため、ミクロ孔が全く存在しない多孔質炭素を製造することは難しい。   In addition, since an organic substance generally emits a volatile substance when carbonized, micropores are formed as emission traces. For this reason, it is difficult to produce porous carbon having no micropores.

−−バインダ−−
バインダとしては、正極を製造する時に使用する溶媒や非水電解液、印加される電位に対して安定な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム(EPBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、アクリレート系ラテックス、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、アルギン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼインなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、アクリレート系ラテックス、カルボキシメチルセルロース(CMC)が好ましい。
--Binder--
The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent, non-aqueous electrolyte, and applied potential used in manufacturing the positive electrode, and can be appropriately selected according to the purpose. Fluorine-based binders such as vinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, acrylate latex, carboxymethylcellulose (CMC), Examples include methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, alginic acid, oxidized starch, phosphate starch, and casein. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, fluorine-based binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), acrylate latex, and carboxymethyl cellulose (CMC) are preferable.

−−導電助剤−−
導電助剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--Conductive aid--
As a conductive support agent, carbonaceous materials, such as metal materials, such as copper and aluminum, carbon black, acetylene black, a carbon nanotube, etc. are mentioned, for example. These may be used alone or in combination of two or more.

−正極集電体−
正極集電体の材質、形状、大きさ、及び構造としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-Positive electrode current collector-
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.

正極集電体の材質としては、導電性材料で、印加される電位に対して安定であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、タンタルなどが挙げられる。これらの中でも、ステンレス鋼、アルミニウムが特に好ましい。   The material of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a conductive material and is stable with respect to the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, stainless steel, nickel, aluminum , Titanium, tantalum and the like. Among these, stainless steel and aluminum are particularly preferable.

正極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.

正極集電体の大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The size of the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.

<正極の作製方法>
正極は、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電助剤、溶媒等を加えて、スラリー状とした正極材用塗布液を、正極集電体上に塗布した後、乾燥させて、正極材を形成することで、作製することができる。
<Method for producing positive electrode>
The positive electrode is added to the positive electrode active material, if necessary, a binder, a conductive additive, a solvent, etc., and applied to the positive electrode current collector in a slurry state, and then dried, It can be manufactured by forming a positive electrode material.

溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水系溶媒、有機系溶媒などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, an aqueous solvent, an organic solvent, etc. are mentioned.

水系溶媒としては、例えば、水、アルコールなどが挙げられる。   Examples of the aqueous solvent include water and alcohol.

有機系溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、トルエンなどが挙げられる。   Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and toluene.

なお、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電助剤等を加えた正極用組成物をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形してペレット電極としたりすることもできる。   In addition, the composition for positive electrodes which added the binder, the conductive support agent, etc. to the positive electrode active material as needed can be roll-molded into a sheet electrode, or can be compressed into a pellet electrode.

<負極>
負極としては、負極活物質を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、負極集電体上に負極活物質を含む負極材を備えた負極などが挙げられる。
<Negative electrode>
The negative electrode is not particularly limited as long as it contains a negative electrode active material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a negative electrode including a negative electrode material containing a negative electrode active material on a negative electrode current collector is used. Can be mentioned.

負極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of a negative electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.

−負極材−
負極材は、負極活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダなどを更に含む。
-Negative electrode material-
The negative electrode material includes a negative electrode active material, and further includes a conductive additive, a binder, and the like as necessary.

−−負極活物質−−
負極活物質としては、非水電解液中のカチオンを吸蔵乃至放出することが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、リチウムイオンを吸蔵乃至放出することが可能な炭素質材料、金属酸化物、リチウムと合金化することが可能な金属又はその合金、リチウムとの複合合金化合物、チッ化金属リチウムなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、安全性とコストの点から、炭素質材料、チタン酸リチウムが好ましい。
--- Negative electrode active material-
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude or release cations in the nonaqueous electrolytic solution, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, it absorbs or releases lithium ions. Carbonaceous materials, metal oxides, metals that can be alloyed with lithium or alloys thereof, composite alloy compounds with lithium, lithium metal nitride, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a carbonaceous material and lithium titanate are preferable from the viewpoint of safety and cost.

炭素質材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒鉛(グラファイト)、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a carbonaceous material, According to the objective, it can select suitably, For example, graphite (graphite), the thermal decomposition thing of the organic substance on various thermal decomposition conditions, etc. are mentioned.

黒鉛(グラファイト)としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛が好ましい。   Examples of graphite (graphite) include coke, artificial graphite, and natural graphite. Among these, artificial graphite and natural graphite are preferable.

金属酸化物としては、例えば、酸化アンチモン錫、一酸化珪素などが挙げられる。   Examples of the metal oxide include antimony tin oxide and silicon monoxide.

リチウムと合金化することが可能な金属としては、例えば、リチウム、アルミニウム、錫、珪素、亜鉛などが挙げられる。   Examples of the metal that can be alloyed with lithium include lithium, aluminum, tin, silicon, and zinc.

リチウムとの複合合金化合物としては、例えば、チタン酸リチウムなどが挙げられる。   Examples of the composite alloy compound with lithium include lithium titanate.

チッ化金属リチウムとしては、例えば、チッ化コバルトリチウムなどが挙げられる。   Examples of the lithium metal nitride include cobalt lithium nitride.

−−バインダ−−
バインダとしては、負極を製造する時に使用する溶媒や非水電解液、印加される電位に対して安定な材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム(EPBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、アクリレート系ラテックス、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、アルギン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼインなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系バインダ、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)が好ましい。
--Binder--
The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and non-aqueous electrolyte used to produce the negative electrode, and the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. Fluorine binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, acrylate latex, carboxymethylcellulose (CMC) , Methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, alginic acid, oxidized starch, phosphoric acid starch, casein and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, fluorine-based binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) are preferable.

−−導電助剤−−
導電助剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--Conductive aid--
As a conductive support agent, carbonaceous materials, such as metal materials, such as copper and aluminum, carbon black, acetylene black, a carbon nanotube, etc. are mentioned, for example. These may be used alone or in combination of two or more.

−負極集電体−
負極集電体の材質、形状、大きさ、及び構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-Negative electrode current collector-
There is no restriction | limiting in particular as a material, a shape, a magnitude | size, and a structure of a negative electrode collector, According to the objective, it can select suitably.

負極集電体の材質としては、導電性材料で、印加される電位に対して安定であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、銅などが挙げられる。これらの中でも、ステンレス鋼、銅、アルミニウムが特に好ましい。   The material of the negative electrode current collector is a conductive material and is not particularly limited as long as it is stable with respect to the applied potential, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, stainless steel, nickel, aluminum, Examples include copper. Among these, stainless steel, copper, and aluminum are particularly preferable.

負極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of a negative electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably.

負極集電体の大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The size of the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous storage element, and can be appropriately selected according to the purpose.

<負極の作製方法>
負極は、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電助剤、溶媒等を加えて、スラリー状とした負極材用塗布液を、負極集電体上に塗布した後、乾燥させて、負極材を形成することで、作製することができる。
<Method for producing negative electrode>
The negative electrode is added to the negative electrode active material, if necessary, by adding a binder, a conductive additive, a solvent, etc., and applying a slurry-like negative electrode material coating liquid on the negative electrode current collector, followed by drying, It can be manufactured by forming a negative electrode material.

溶媒としては、正極の作製方法と同様の溶媒を用いることができる。   As the solvent, a solvent similar to the method for manufacturing the positive electrode can be used.

なお、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電助剤等を加えた負極用組成物をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形してペレット電極としたりすることもできる。   In addition, if necessary, a negative electrode composition in which a binder, a conductive additive and the like are added to the negative electrode active material may be roll-molded to form a sheet electrode, or compression molded to a pellet electrode.

また、蒸着、スパッタ、メッキ等の手法により、負極集電体上に負極活物質の薄膜を形成して、負極材を形成することもできる。   Further, the negative electrode material can be formed by forming a thin film of a negative electrode active material on the negative electrode current collector by a technique such as vapor deposition, sputtering, or plating.

<非水電解液>
非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解している溶液と、イオン液体の混合液である。
<Non-aqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolytic solution is a mixed solution of a solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent and an ionic liquid.

−非水溶媒−
非水溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非プロトン性有機溶媒が好適に用いられる。
-Non-aqueous solvent-
There is no restriction | limiting in particular as a non-aqueous solvent, Although it can select suitably according to the objective, An aprotic organic solvent is used suitably.

非プロトン性有機溶媒としては、鎖状カーボネート、環状カーボネート等のカーボネート系有機溶媒が用いられ、粘度が低い溶媒が好ましい。これらの中でも、電解質塩の溶解性が高い点から、鎖状カーボネートが好ましい。   As the aprotic organic solvent, carbonate-based organic solvents such as chain carbonates and cyclic carbonates are used, and solvents having low viscosity are preferable. Among these, a chain carbonate is preferable because the solubility of the electrolyte salt is high.

鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(EMC)などが挙げられる。   Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl ethyl carbonate (EMC).

非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.

環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)などが挙げられる。   Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), and fluoroethylene carbonate (FEC).

非水溶媒として、エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(EMC)の混合溶媒を用いる場合には、エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(EMC)の混合割合は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   When a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (EMC) is used as the non-aqueous solvent, the mixing ratio of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (EMC) is not particularly limited. It can be appropriately selected depending on the case.

非水溶媒としては、必要に応じて、環状エステル、鎖状エステル等のエステル系有機溶媒、環状エーテル、鎖状エーテル等のエーテル系有機溶媒などを用いることができる。   As the non-aqueous solvent, an ester organic solvent such as a cyclic ester or a chain ester, an ether organic solvent such as a cyclic ether or a chain ether, or the like can be used as necessary.

環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、2−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどが挙げられる。   Examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone (γ-BL), 2-methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.

鎖状エステルとしては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル(酢酸メチル(MA)、酢酸エチル等)、ギ酸アルキルエステル(ギ酸メチル(MF)、ギ酸エチル等)などが挙げられる。   Examples of the chain ester include propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, acetic acid alkyl ester (methyl acetate (MA), ethyl acetate, etc.), formic acid alkyl ester (methyl formate (MF), ethyl formate, etc.) and the like. It is done.

環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキソランなどが挙げられる。   Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane and the like.

鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジメトシキエタン(DME)、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテルなどが挙げられる。   Examples of the chain ether include 1,2-dimethoxyethane (DME), diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, and tetraethylene glycol dialkyl ether.

−電解質塩−
電解質塩としては、非水溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示す化合物であれば、特に制限はないが、ハロゲン原子を含む化合物が好ましい。
-Electrolyte salt-
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it is a compound that dissolves in a non-aqueous solvent and exhibits high ionic conductivity, but a compound containing a halogen atom is preferable.

電解質塩を構成するカチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、スピロ系4級アンモニウムイオンなどが挙げられる。   Examples of the cation constituting the electrolyte salt include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, tetraalkylammonium ions, spiro quaternary ammonium ions, and the like.

電解質塩を構成するアニオンとしては、例えば、Cl、Br、I、ClO 、BF 、PF 、SbF 、CFSO 、(CFSO、(CSOなどが挙げられる。 Examples of the anion constituting the electrolyte salt include Cl , Br , I , ClO 4 , BF 4 , PF 6 , SbF 6 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N. -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N - , and the like.

電解質塩としては、リチウム塩を使用することが好ましい。   As the electrolyte salt, it is preferable to use a lithium salt.

リチウム塩としては、特に制限はなく、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、塩化リチウム(LiCl)、ホウ弗化リチウム(LiBF)、六弗化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド(LiN(CFSO)、リチウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド(LiN(CSO)などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、多孔質炭素中へのアニオンの挿入量の大きさの観点から、LiBFが特に好ましい。 The lithium salt is not particularly limited. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium chloride (LiCl), lithium borofluoride (LiBF 4 ), arsenic hexafluoride Lithium (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), lithium bispentafluoroethylsulfonylimide (LiN (C 2 F 5 SO) 2 ) 2 ) and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, LiBF 4 is particularly preferable from the viewpoint of the amount of anion inserted into the porous carbon.

非水電解液中の電解質塩の濃度は、0.5mol/L以上6mol/L以下であることが好ましく、非水系蓄電素子の容量と出力の両立の点から、2mol/L以上4mol/L以下であることがより好ましい。   The concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 mol / L or more and 6 mol / L or less, and 2 mol / L or more and 4 mol / L or less from the viewpoint of compatibility between the capacity and output of the non-aqueous storage element. It is more preferable that

−イオン液体−
イオン液体を構成するカチオンとしては、例えば、テトラエチルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモニウムイオン、N,N,N−トリメチル−N−プロピルアンモニウムイオン、N,N−ジエチル−N−メチル−メトキシエチルアンモニウムイオン、1−メチル−1−プロピルピロリジニウムイオン、1−メチル−1−ブチルピロリジニウムイオン、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムイオン、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムイオン、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−オクチルイミダゾリウムイオン、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムイオン、1−ヘキシル−2,3−ジメチルイミダゾリウムイオン、N−メチル−N−プロピルピペリジウムイオン、N−メチル−N−ブチルピペリジウムイオン、1−エチルピリジニウムイオン、1−ブチルピリジニウムイオン、1−ヘキシルピリジニウムイオン、トリブチル−n−オクチルホスホニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラ−n−オクチルホスホニウムイオン、メチルトリフェニルホスホニウムイオン、イソプロピルトリフェニルホスホニウムイオン、メトキシカルボニルホスホニウムイオン、(1−ナフチルメチル)トリフェニルホスホニウムイオン、トリメチルスルホニウムイオン、(2−カルボキシエチル)ジメチルスルホニウムイオン、ジフェニルメチルスルホニウムイオン、トリ−n−ブチルスルホニウムイオン、トリ−p−トリルスルホニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオン、シクロプロピルジフェニルスルホニウムイオンなどが挙げられる。これらの中でも、N,N−ジエチル−N−メチル−N−メトキシエチルアンモニウムイオン及び/又はN−メチル−N−プロピルピロリジニウムイオンが特に好ましい。
-Ionic liquid-
Examples of the cation constituting the ionic liquid include tetraethylammonium ion, triethylmethylammonium ion, N, N, N-trimethyl-N-propylammonium ion, N, N-diethyl-N-methyl-methoxyethylammonium ion, 1 -Methyl-1-propylpyrrolidinium ion, 1-methyl-1-butylpyrrolidinium ion, 1-butyl-3-methylimidazolium ion, 1-methyl-3-butylimidazolium ion, 1-ethyl-3-methyl Imidazolium ion, 1-hexyl-3-methylimidazolium ion, 1-methyl-3-hexylimidazolium ion, 1-octyl-3-methylimidazolium ion, 1-methyl-3-octylimidazolium ion, 1- Ethyl-2,3-dimethyl Imidazolium ion, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium ion, 1-hexyl-2,3-dimethylimidazolium ion, N-methyl-N-propylpiperidinium ion, N-methyl-N-butylpiperidinium Ion, 1-ethylpyridinium ion, 1-butylpyridinium ion, 1-hexylpyridinium ion, tributyl-n-octylphosphonium ion, tetraphenylphosphonium ion, tetraethylphosphonium ion, tetra-n-octylphosphonium ion, methyltriphenylphosphonium ion , Isopropyltriphenylphosphonium ion, methoxycarbonylphosphonium ion, (1-naphthylmethyl) triphenylphosphonium ion, trimethylsulfonium ion, (2-cation Bokishiechiru) dimethyl sulfonium ion, diphenylmethyl sulfonium ion, tri -n- butyl sulfonium ion, tri -p- tolyl sulfonium ion, triphenylsulfonium ion, and the like cyclopropyl diphenyl sulfonium ion. Among these, N, N-diethyl-N-methyl-N-methoxyethylammonium ion and / or N-methyl-N-propylpyrrolidinium ion are particularly preferable.

イオン液体を構成するアニオンとしては、例えば、PF 、PF(C 、PF(CF 、BF 、BF(CF) 、BF(CF 、AlCl 、N(FSO 、N(CFSO 、N(CSO 、CFSO などが挙げられる。これらの中でも、ビスフルオロスルホニルイミドイオン(N(FSO )及び/又はビストリフルオロメタンスルホンイミドイオン(N(CFSO )が特に好ましい。 Examples of the anion constituting the ionic liquid include PF 6 , PF 3 (C 2 F 5 ) 3 , PF 3 (CF 3 ) 3 , BF 4 , BF 2 (CF) 2 , and BF 3 ( CF 3) 2 -, AlCl 4 -, N (FSO 2) 2 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, N (C 2 F 5 SO 2) 2 -, CF 3 SO 3 - , and the like. Among these, bisfluorosulfonylimide ion (N (FSO 2 ) 2 ) and / or bistrifluoromethanesulfonimide ion (N (CF 3 SO 2 ) 2 ) are particularly preferable.

非水電解液中のイオン液体の含有量は、1〜18質量%であることが好ましく、3〜15質量%であることがより好ましい。非水電解液中のイオン液体の含有量が1質量%以上であると、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性が高くなり、18質量%以下であると、非水電解液の粘度が低くなり、非水系蓄電素子の放電レート特性が高くなる。   The content of the ionic liquid in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 1 to 18% by mass, and more preferably 3 to 15% by mass. When the content of the ionic liquid in the non-aqueous electrolyte is 1% by mass or more, the discharge capacity and discharge rate characteristics of the non-aqueous power storage element are increased, and when the content is 18% by mass or less, the viscosity of the non-aqueous electrolyte is It becomes low and the discharge rate characteristic of a non-aqueous electrical storage element becomes high.

<セパレータ>
セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために、正極と負極の間に設けられる。
<Separator>
The separator is provided between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.

セパレータの材質、形状、大きさ、及び構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   There is no restriction | limiting in particular as a material of a separator, a shape, a magnitude | size, and a structure, According to the objective, it can select suitably.

セパレータとしては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトブロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、マイクロポア膜などが挙げられる。   Examples of the separator include paper such as kraft paper, vinylon mixed paper, synthetic pulp mixed paper, cellophane, polyethylene graft membrane, polyolefin nonwoven fabric such as polypropylene melt blown nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, glass fiber nonwoven fabric, and micropore membrane.

セパレータは、非水電解液を保持する観点より、気孔率が50%以上であることが好ましい。   The separator preferably has a porosity of 50% or more from the viewpoint of holding the non-aqueous electrolyte.

セパレータの形状としては、気孔率が高いため、微多孔(マイクロポア)を有する薄膜タイプよりも、不織布系の方が好ましい。   As the shape of the separator, since the porosity is high, the nonwoven fabric type is preferable to the thin film type having micropores.

セパレータの平均厚みは、20μm以上100μm以下であることが好ましい。セパレータの平均厚みが20μm以上であると、非水電解液の保持量が多くなり、100μm以下であると、非水系蓄電素子のエネルギー密度が向上する。   The average thickness of the separator is preferably 20 μm or more and 100 μm or less. When the average thickness of the separator is 20 μm or more, the amount of non-aqueous electrolyte retained is increased, and when it is 100 μm or less, the energy density of the non-aqueous storage element is improved.

セパレータの大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   The size of the separator is not particularly limited as long as it is a size that can be used for a non-aqueous energy storage device, and can be appropriately selected according to the purpose.

セパレータの構造は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。   The structure of the separator may be a single layer structure or a laminated structure.

<その他の部材>
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外装缶、引き出し線などが挙げられる。
<Other members>
There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably, For example, an exterior can, a lead wire, etc. are mentioned.

<非水系蓄電素子の製造方法>
本実施形態の非水系蓄電素子は、例えば、正極、負極及び非水電解液と、セパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造することができる。このとき、必要に応じて、外装缶等のその他の部材を更に用いることも可能である。
<Method for producing non-aqueous energy storage device>
The non-aqueous electricity storage device of this embodiment can be manufactured by assembling, for example, a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator into an appropriate shape. At this time, if necessary, other members such as an outer can can be further used.

非水系蓄電素子を組み立てる方法としては、特に制限はなく、通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。   There is no restriction | limiting in particular as a method of assembling a non-aqueous electrical storage element, It can select suitably from the methods employ | adopted normally.

<非水系蓄電素子の形状>
本実施形態の非水系蓄電素子の形状としては、特に制限はなく、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができるが、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。
<Shape of nonaqueous storage element>
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the non-aqueous electrical storage element of this embodiment, Although it can select suitably according to the use from various shapes generally employ | adopted, For example, a sheet electrode and a separator Are a spiral cylinder type, an inside-out structure cylinder type in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like.

図3に、本実施形態の非水系蓄電素子の一例を示す。   FIG. 3 shows an example of the non-aqueous electricity storage device of this embodiment.

非水系蓄電素子10は、正極11と、負極12と、非水電解液を保持しているセパレータ13と、外装缶14と、正極11の引き出し線15と、負極12の引き出し線16とを有する。   The nonaqueous storage element 10 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, a separator 13 holding a nonaqueous electrolyte, an outer can 14, a lead wire 15 of the positive electrode 11, and a lead wire 16 of the negative electrode 12. .

非水系蓄電素子10の具体例としては、例えば、非水系二次電池、非水系キャパシタなどが挙げられる。   Specific examples of the nonaqueous storage element 10 include a nonaqueous secondary battery and a nonaqueous capacitor.

次に、図4を用いて、非水系蓄電素子10の基本構成を説明する。   Next, the basic configuration of the non-aqueous storage element 10 will be described with reference to FIG.

正極11は、例えば、アルミニウム製の正極集電体11aと、正極集電体11a上に固定された多孔質炭素11b(正極活物質)と、多孔質炭素11b同士を繋ぎとめるバインダ11cと、多孔質炭素11b間に導電パスを付与する導電助剤11dを有している。   The positive electrode 11 includes, for example, an aluminum positive electrode current collector 11a, a porous carbon 11b (positive electrode active material) fixed on the positive electrode current collector 11a, a binder 11c that connects the porous carbons 11b, and a porous material. A conductive auxiliary agent 11d for providing a conductive path between the carbonaceous carbon 11b is provided.

負極12は、例えば、銅製の負極集電体12aと、負極集電体12a上に固定された多炭素12b(負極活物質)と、負極活物質12b同士を繋ぎとめるバインダ12cと、負極活物質12b間に導電パスを付与する導電助剤12dを有している。   The negative electrode 12 includes, for example, a copper negative electrode current collector 12a, a carbon 12b (negative electrode active material) fixed on the negative electrode current collector 12a, a binder 12c that connects the negative electrode active materials 12b, and a negative electrode active material A conductive auxiliary agent 12d for providing a conductive path between 12b is provided.

正極11と負極12との間にはセパレータ13が配置されており、セパレータ13に非水電解液Nが保持されている。非水電解液Nには、アニオンA及びカチオンCが含まれ、多孔質炭素11bの層間にアニオンAが挿入乃至脱離され、炭素12bにカチオンCが挿入乃至脱離される。これにより、非水系蓄電素子10の充放電が実施される。   A separator 13 is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12, and the non-aqueous electrolyte N is held in the separator 13. The non-aqueous electrolyte N contains an anion A and a cation C, the anion A is inserted or desorbed between the layers of the porous carbon 11b, and the cation C is inserted or desorbed from the carbon 12b. Thereby, charging / discharging of the non-aqueous electrical storage element 10 is implemented.

デュアルインターカレーションタイプの非水系蓄電素子において、例えば、電解質塩として、LiPFを使用する場合には、非水電解液中のPF が正極活物質に挿入され、非水電解液中のLiが負極活物質に挿入されることにより、非水系蓄電素子の充電が実施される。一方、正極活物質に挿入されているPF が非水電解液へ脱離し、負極活物質に挿入されているLiが非水電解液へ脱離することにより、非水系蓄電素子の放電が実施される。 In a non-aqueous storage element of a dual intercalation type, for example, when LiPF 6 is used as an electrolyte salt, PF 6 in the non-aqueous electrolyte is inserted into the positive electrode active material, By inserting Li + into the negative electrode active material, the non-aqueous storage element is charged. On the other hand, PF 6 inserted into the positive electrode active material is desorbed into the non-aqueous electrolyte, and Li + inserted into the negative electrode active material is desorbed into the non-aqueous electrolyte, thereby discharging the non-aqueous storage element. Is implemented.

Figure 2018152519
<非水系蓄電素子の用途>
本実施形態の非水電解液蓄電素子の用途としては、特に制限はなく、各種用途に用いることができ、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、電動自転車、電動工具等の電源、バックアップ電源などが挙げられる。
Figure 2018152519
<Applications of non-aqueous energy storage devices>
The application of the non-aqueous electrolyte storage element of the present embodiment is not particularly limited and can be used for various applications, such as a notebook computer, pen input personal computer, mobile personal computer, electronic book player, mobile phone, mobile fax, Portable copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, mini-disc, walkie-talkie, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, motor, lighting equipment, toy, game machine, Examples include power supplies for watches, strobes, cameras, electric bicycles, electric tools, backup power supplies, and the like.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<正極の作製>
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Aという)を用い、導電助剤としての、粉状のデンカブラック(アセチレンブラック)(デンカ社製)、バインダBM−400B(ポリフッ化ビニリデン(PVDF))(日本ゼオン社製)を、固形分の質量比が100:7.7:9.5になるように混合した後、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を加えて適切な粘度に調整し、正極材用スラリーを作製した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
Porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon A) is used as the positive electrode active material, and powdery Denka black (acetylene black) (manufactured by Denka), binder BM as a conductive additive. -400B (polyvinylidene fluoride (PVDF)) (manufactured by ZEON Corporation) was mixed so that the mass ratio of the solid content was 100: 7.7: 9.5, and then N-methyl-2-pyrrolidone (NMP ) Was added to adjust to an appropriate viscosity to prepare a slurry for positive electrode material.

多孔質炭素Aの物性を以下に示す。   The physical properties of porous carbon A are shown below.

メジアン径(D50)=10.0[μm]
BET比表面積=1618.4[m/g]
全細孔容積=1.5[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=44.3[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
コンマコーターを用いて、平均厚み15μmのアルミニウム箔の片面に、正極材用スラリーを塗布した後、乾燥させて、正極材を形成した。このとき、正極材の多孔質炭素の目付け量、即ち、単位面積当たりの質量の平均は、5.0mg/cmであった。正極材が形成されたアルミニウム箔を直径16mmに打ち抜いて正極を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 10.0 [μm]
BET specific surface area = 1618.4 [m 2 / g]
Total pore volume = 1.5 [mL / g]
Mesopore content in pores = 44.3 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes Using a comma coater, a slurry for positive electrode material was applied to one side of an aluminum foil having an average thickness of 15 μm and then dried to form a positive electrode material. At this time, the basis weight of the porous carbon of the positive electrode material, that is, the average mass per unit area was 5.0 mg / cm 2 . The aluminum foil on which the positive electrode material was formed was punched out to a diameter of 16 mm to produce a positive electrode.

<セパレータ>
ガラス濾紙GA100(ADVANTEC社製)を直径16mmに打ち抜いたものを2枚重ねて、セパレータとして、使用した。
<Separator>
Two sheets of glass filter paper GA100 (manufactured by ADVANTEC) punched to a diameter of 16 mm were stacked and used as a separator.

<非水電解液>
エチレンカーボネート(EC)/メチルエチルカーボネート(EMC)(質量比1:3)の混合溶媒(宇部興産社製)に、2mol/LのLiBFを溶解させた後、含有量が10質量%になるように、イオン液体(パイオトレック社製)を添加し、非水電解液を作製した。このとき、イオン液体は、N−メチル−N−プロピルピロリジニウムイオン(MPPY)及びビスフルオロスルホニルイミドイオン(FSI)からなる。
<Non-aqueous electrolyte>
After 2 mol / L LiBF 4 is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / methyl ethyl carbonate (EMC) (mass ratio 1: 3) (manufactured by Ube Industries), the content becomes 10% by mass. As described above, an ionic liquid (manufactured by Piotrek) was added to prepare a non-aqueous electrolyte. At this time, the ionic liquid is composed of N-methyl-N-propylpyrrolidinium ion (MPPY) and bisfluorosulfonylimide ion (FSI).

<負極の作製>
負極活物質としての、黒鉛MAGD(日立化成社製)、導電助剤としての、粉状のデンカブラック(アセチレンブラック)(デンカ社製)、バインダBM−400B(日本ゼオン社製)を、固形分の質量比が100:3.0:5.0になるように混合した後、NMPを加えて適切な粘度に調整し、負極材用スラリーを作製した。
<Production of negative electrode>
Graphite MAGD (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as the negative electrode active material, powdery Denka black (acetylene black) (manufactured by Denka Co., Ltd.), binder BM-400B (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) After mixing so that the mass ratio was 100: 3.0: 5.0, NMP was added to adjust to an appropriate viscosity to prepare a slurry for negative electrode material.

コンマコーターを用いて、平均厚み8μmの銅箔の片面に負極材用スラリーを塗布した後、乾燥させて、負極材を形成した。このとき、負極材の黒鉛の目付け量、即ち、単位面積当たりの質量の平均は、4.5mg/cmであった。負極材が形成された銅箔を直径16mmに打ち抜いて、負極を作製した。 Using a comma coater, the negative electrode material slurry was applied to one side of a copper foil having an average thickness of 8 μm, and then dried to form a negative electrode material. At this time, the basis weight of graphite of the negative electrode material, that is, the average of the mass per unit area was 4.5 mg / cm 2 . The copper foil on which the negative electrode material was formed was punched into a diameter of 16 mm to produce a negative electrode.

負極、セパレータを150℃で4時間真空乾燥させた後、厚さ0.5mmのリチウム金属箔(本城金属社製)を直径16mmで打ち抜いた正極と共に、乾燥アルゴングローブボックス中で2032型コインセルを組み立てた。次に、2032型コインセルに、非水電解液400μLを充填して、負極作製用の非水系蓄電素子を作製した。   After the negative electrode and separator were vacuum dried at 150 ° C. for 4 hours, a 2032 type coin cell was placed in a dry argon glove box together with a positive electrode obtained by punching out a 0.5 mm thick lithium metal foil (Honjo Metal Co., Ltd.) with a diameter of 16 mm. Assembled. Next, a 2032 type coin cell was filled with 400 μL of a non-aqueous electrolyte solution, thereby manufacturing a non-aqueous power storage element for producing a negative electrode.

負極作製用の非水系蓄電素子の負極と正極を2日間短絡させ、リチウムイオンを負極活物質側へ挿入した後、負極作製用の非水系蓄電素子を分解し、リチウムイオンが挿入された負極を作製した。   After short-circuiting the negative electrode and the positive electrode of the non-aqueous storage element for preparing the negative electrode for two days and inserting lithium ions into the negative electrode active material side, the non-aqueous storage element for preparing the negative electrode is disassembled, and the negative electrode into which the lithium ions have been inserted Produced.

<非水系蓄電素子の作製>
正極及びセパレータを150℃で4時間真空乾燥させた後、リチウムイオンが挿入された負極と共に、乾燥アルゴングローブボックス中で、2032型コインセルを組み立てた。次に、2032型コインセルに、非水電解液400μLを充填して、非水系蓄電素子を作製した。
<Preparation of non-aqueous storage element>
After the positive electrode and the separator were vacuum-dried at 150 ° C. for 4 hours, a 2032 type coin cell was assembled in a dry argon glove box together with the negative electrode into which lithium ions were inserted. Next, a 2032 type coin cell was filled with 400 μL of a non-aqueous electrolyte solution to produce a non-aqueous power storage element.

(実施例2〜9)
非水電解液中のイオン液体の含有量を、それぞれ0.9質量%、1.0質量%、2.9質量%、3.0質量%、15.0質量%、15.2質量%、18.0質量%、18.1質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
(Examples 2-9)
The content of the ionic liquid in the non-aqueous electrolyte is 0.9% by mass, 1.0% by mass, 2.9% by mass, 3.0% by mass, 15.0% by mass, 15.2% by mass, A non-aqueous electricity storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that the content was changed to 18.0% by mass and 18.1% by mass.

(実施例10)
N,N−ジエチル−N−メチル−メトキシエチルアンモニウムイオン(DEME)及びビスフルオロスルホニルイミドイオン(FSI)からなるイオン液体(パイオトレック社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
(Example 10)
Except having used the ionic liquid (made by Piotrec) made from N, N-diethyl-N-methyl-methoxyethylammonium ion (DEME) and bisfluorosulfonylimide ion (FSI), in the same manner as in Example 1, A non-aqueous storage element was produced.

(実施例11)
N−メチル−N−プロピルピロリジニウムイオン(MPPY)及びビストリフルオロメタンスルホンイミドイオン(TFSI)からなるイオン液体(パイオトレック社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
(Example 11)
Nonaqueous storage in the same manner as in Example 1 except that an ionic liquid (manufactured by Piotrec Co.) consisting of N-methyl-N-propylpyrrolidinium ion (MPPY) and bistrifluoromethanesulfonimide ion (TFSI) was used. An element was produced.

(実施例12)
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Bという)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
(Example 12)
A non-aqueous storage element was produced in the same manner as in Example 1 except that porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon B) was used as the positive electrode active material.

多孔質炭素Bの物性を以下に示す。   The physical properties of porous carbon B are shown below.

メジアン径(D50)=3.8[μm]
BET比表面積=992.8[m/g]
全細孔容積=1.0[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=24.9[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
(実施例13)
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Cという)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 3.8 [μm]
BET specific surface area = 992.8 [m 2 / g]
Total pore volume = 1.0 [mL / g]
Mesopore content in pores = 24.9 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes (Example 13)
A non-aqueous electricity storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon C) was used as the positive electrode active material.

多孔質炭素Cの物性を以下に示す。   The physical properties of porous carbon C are shown below.

メジアン径(D50)=3.6[μm]
BET比表面積=992.2[m/g]
全細孔容積=1.0[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=25.0[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
(実施例14)
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Dという)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 3.6 [μm]
BET specific surface area = 992.2 [m 2 / g]
Total pore volume = 1.0 [mL / g]
Mesopore content in pores = 25.0 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes (Example 14)
A non-aqueous electricity storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon D) was used as the positive electrode active material.

多孔質炭素Dの物性を以下に示す。   The physical properties of porous carbon D are shown below.

メジアン径(D50)=4.4[μm]
BET比表面積=1190.1[m/g]
全細孔容積=1.2[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=29.9[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
(実施例15)
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Eという)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 4.4 [μm]
BET specific surface area = 1190.1 [m 2 / g]
Total pore volume = 1.2 [mL / g]
Mesopore content in pores = 29.9 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes (Example 15)
A non-aqueous storage element was produced in the same manner as in Example 1 except that porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon E) was used as the positive electrode active material.

多孔質炭素Eの物性を以下に示す。   The physical properties of porous carbon E are shown below.

メジアン径(D50)=4.7[μm]
BET比表面積=1193.4[m/g]
全細孔容積=1.2[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=30.0[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
(実施例16)
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Fという)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 4.7 [μm]
BET specific surface area = 1193.4 [m 2 / g]
Total pore volume = 1.2 [mL / g]
Mesopore content in pores = 30.0 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes (Example 16)
A non-aqueous storage element was produced in the same manner as in Example 1 except that porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon F) was used as the positive electrode active material.

多孔質炭素Fの物性を以下に示す。   The physical properties of the porous carbon F are shown below.

メジアン径(D50)=10.0[μm]
BET比表面積=74.2[m/g]
全細孔容積=0.4[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=60.0[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
(実施例17)
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Gという)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 10.0 [μm]
BET specific surface area = 74.2 [m 2 / g]
Total pore volume = 0.4 [mL / g]
Mesopore content in pores = 60.0 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes (Example 17)
A non-aqueous electricity storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon G) was used as the positive electrode active material.

多孔質炭素Gの物性を以下に示す。   The physical properties of the porous carbon G are shown below.

メジアン径(D50) =10.0[μm]
BET比表面積=69.1[m/g]
全細孔容積=0.4[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=60.2[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
(実施例18)
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Hという)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 10.0 [μm]
BET specific surface area = 69.1 [m 2 / g]
Total pore volume = 0.4 [mL / g]
Mesopore content in pores = 60.2 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes (Example 18)
A non-aqueous electricity storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon H) was used as the positive electrode active material.

多孔質炭素Hの物性を以下に示す。   The physical properties of the porous carbon H are shown below.

メジアン径(D50)=10.3[μm]
BET比表面積=49.1[m/g]
全細孔容積=0.4[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=80.0[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
(実施例19)
正極活物質として、多孔質炭素CNovel(東洋炭素社製)(以下、多孔質炭素Iという)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 10.3 [μm]
BET specific surface area = 49.1 [m 2 / g]
Total pore volume = 0.4 [mL / g]
Mesopore content in the pores = 80.0 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes (Example 19)
A non-aqueous electricity storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that porous carbon CNovel (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) (hereinafter referred to as porous carbon I) was used as the positive electrode active material.

多孔質炭素Iの物性を以下に示す。   The physical properties of porous carbon I are shown below.

メジアン径(D50)=10.0[μm]
BET比表面積=48.7[m/g]
全細孔容積=0.4[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=80.2[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=有
(実施例20)
<負極の作製>
負極活物質としての、チタン酸リチウム(LiTi12)(チタン工業社製)(以下、LTOという)、導電助剤としての、粉状のデンカブラック(アセチレンブラック)(デンカ社製)、バインダとしての、アクリレート系ラテックスTRD202A(JSR社製)、ダイセル2200(カルボキシメチルセルロース)(ダイセル化学工業社製)を、固形分の質量比が100:7:3:1になるように混合した後、水を加えて適切な粘度に調整し、負極材用スラリーを作製した。
Median diameter (D 50 ) = 10.0 [μm]
BET specific surface area = 48.7 [m 2 / g]
Total pore volume = 0.4 [mL / g]
Mesopore content in pores = 80.2 [%]
Porous property = Yes Three-dimensional network structure = Yes (Example 20)
<Production of negative electrode>
Lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) (made by Titanium Industry Co., Ltd.) (hereinafter referred to as LTO) as a negative electrode active material, powdered Denka black (acetylene black) (made by Denka Co.) as a conductive additive After mixing acrylate latex TRD202A (manufactured by JSR) and Daicel 2200 (carboxymethylcellulose) (manufactured by Daicel Chemical Industries) as a binder so that the mass ratio of the solid content is 100: 7: 3: 1. Then, water was added to adjust to an appropriate viscosity to prepare a slurry for negative electrode material.

バーコーターを用いて、平均厚み15μmのアルミニウム箔の片面に負極材用スラリーを塗布した後、乾燥させて、負極材を形成した。このとき、負極材のLTOの目付け量、即ち、単位面積当たりの質量の平均は、3.0mg/cmであった。負極材が形成されたアルミニウム箔を直径16mmに打ち抜いて、負極を作製した。 The negative electrode material slurry was applied to one side of an aluminum foil having an average thickness of 15 μm using a bar coater and then dried to form a negative electrode material. At this time, the basis weight of LTO of the negative electrode material, that is, the average of the mass per unit area was 3.0 mg / cm 2 . The aluminum foil on which the negative electrode material was formed was punched out to a diameter of 16 mm to produce a negative electrode.

上記の負極を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。   A non-aqueous storage element was produced in the same manner as in Example 1 except that the above negative electrode was used.

(比較例1)
イオン液体を添加しない以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
(Comparative Example 1)
A non-aqueous storage element was produced in the same manner as in Example 1 except that no ionic liquid was added.

(比較例2)
正極活物質として、コバルト酸リチウム(日亜化学社製)(以下、LCOという)を用い、リチウムイオンが挿入されていない負極を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
(Comparative Example 2)
A nonaqueous storage element in the same manner as in Example 1 except that lithium cobalt oxide (manufactured by Nichia Chemical Co., Ltd.) (hereinafter referred to as LCO) was used as the positive electrode active material, and a negative electrode into which lithium ions were not inserted was used. Was made.

(比較例3)
正極活物質として、人造黒鉛KS−6(TIMCAL社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
(Comparative Example 3)
A non-aqueous electricity storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that artificial graphite KS-6 (manufactured by TIMCAL) was used as the positive electrode active material.

人造黒鉛の物性を以下に示す。   The physical properties of artificial graphite are shown below.

メジアン径(D50)=10.0[μm]
BET比表面積=17.6[m/g]
細孔中のメソ孔の含有率=82.0[%]
多孔質性=無
三次元網目構造=無
(比較例4)
正極活物質として、活性炭ベルファイン(ATエレクトロード社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
Median diameter (D 50 ) = 10.0 [μm]
BET specific surface area = 17.6 [m 2 / g]
Mesopore content in pores = 82.0 [%]
Porous property = None Three-dimensional network structure = None (Comparative Example 4)
A non-aqueous storage element was produced in the same manner as in Example 1 except that activated carbon bell fine (manufactured by AT Electrode Co.) was used as the positive electrode active material.

活性炭の物性を以下に示す。   The physical properties of activated carbon are shown below.

メジアン径(D50)=10.7[μm]
BET比表面積=1360.0[m/g]
全細孔容積=1.1[mL/g]
細孔中のメソ孔の含有率=4.7[%]
多孔質性=有
三次元網目構造=無
以下に、正極活物質として用いられる炭素の細孔の形成状態(多孔質性、三次元網目構造)、BET比表面積、メソ孔の含有率、全細孔容積及びメジアン径(D50)の評価方法を記載する。
Median diameter (D 50 ) = 10.7 [μm]
BET specific surface area = 1360.0 [m 2 / g]
Total pore volume = 1.1 [mL / g]
Mesopore content in pores = 4.7 [%]
Porousness = Existence Three-dimensional network structure = None Below, the formation state of carbon pores used as the positive electrode active material (porosity, three-dimensional network structure), BET specific surface area, mesopore content, total fineness The evaluation method of pore volume and median diameter (D 50 ) is described.

<細孔の形成状態(多孔質性、三次元網目構造)>
透過型電子顕微鏡JEM−2100(日本電子社製)により、多孔質性、三次元網目構造の有無を観察した。
<Porosity formation state (porosity, three-dimensional network structure)>
With a transmission electron microscope JEM-2100 (manufactured by JEOL Ltd.), the presence or absence of porosity and a three-dimensional network structure was observed.

<BET比表面積及び全細孔容積>
自動比表面積/細孔分布測定装置TriStarII3020(島津製作所社製)により、吸着等温線を測定した後、BET(Brunauer、Emmett、Teller)法により、BET比表面積を求めた。また、吸着等温線から、BJH(Barrett、Joyner、Hallender)法により、全細孔容積を求めた。
<BET specific surface area and total pore volume>
The adsorption isotherm was measured by an automatic specific surface area / pore distribution measuring device TriStar II 3020 (manufactured by Shimadzu Corporation), and then the BET specific surface area was determined by the BET (Brunauer, Emmett, Teller) method. The total pore volume was determined from the adsorption isotherm by the BJH (Barrett, Joyner, Hallender) method.

<メソ孔の含有率>
自動比表面積/細孔分布測定装置TriStarII3020(島津製作所社製)により、吸着等温線(図1参照)を測定した後、式(1)により、細孔中のメソ孔の含有率を求めた。
<Mesopore content>
The adsorption isotherm (see FIG. 1) was measured by an automatic specific surface area / pore distribution measuring device TriStar II 3020 (manufactured by Shimadzu Corporation), and then the content of mesopores in the pores was determined by equation (1).

<メジアン径(D50)>
レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置LA−950(堀場製作所社製)により、メジアン径(D50)を測定した。
<Median diameter (D 50)>
The median diameter (D 50 ) was measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus LA-950 (manufactured by Horiba, Ltd.).

表1に、正極活物質として用いられる炭素の物性を示す。   Table 1 shows the physical properties of carbon used as the positive electrode active material.

Figure 2018152519
表2に、非水系蓄電素子の構成を示す。
Figure 2018152519
Table 2 shows the configuration of the non-aqueous power storage element.

Figure 2018152519
次に、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性を評価した。
Figure 2018152519
Next, the discharge capacity and discharge rate characteristics of the non-aqueous storage element were evaluated.

<放電容量及び放電レート特性>
25℃の恒温槽中に非水系蓄電素子を保持した状態で、自動電池評価装置1024B−7V0.1A−4(エレクトロフィールド社製)を使用して、表3に示す条件で充放電試験を実施し、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性を評価した。
<Discharge capacity and discharge rate characteristics>
A charge / discharge test was conducted under the conditions shown in Table 3 using an automatic battery evaluation device 1024B-7V0.1A-4 (manufactured by Electrofield) with a non-aqueous storage element held in a thermostat at 25 ° C. Then, the discharge capacity and discharge rate characteristics of the non-aqueous storage element were evaluated.

Figure 2018152519
なお、CCは、定電流を意味する。
Figure 2018152519
CC means a constant current.

具体的には、まず、基準電流値を2.0mA(1C)とし、基準電流値の1/5の電流値(0.2C)で充電終止電圧4.4Vまで充電した後、0.2Cで放電終止電圧1.8Vまで放電した。このとき、充電後には120分間、放電後には5分間の休止を入れた。   Specifically, first, the reference current value is set to 2.0 mA (1 C), and the battery is charged to the end-of-charge voltage of 4.4 V at a current value (0.2 C) that is 1/5 of the reference current value. The battery was discharged to a discharge end voltage of 1.8V. At this time, a pause of 120 minutes was made after charging, and a 5-minute rest after discharging.

次に、基準電流値(1C)で充電終止電圧4.4Vまで充電した後、1Cで放電終止電圧1.8Vまで放電する充放電サイクルを5回繰り返し、5回目の放電容量を1C放電容量とした。このとき、充放電の間には5分間の休止を入れた。   Next, after charging to the end-of-charge voltage of 4.4V at the reference current value (1C), the charge / discharge cycle of discharging to the end-of-discharge voltage of 1.8V at 1C is repeated 5 times, and the fifth discharge capacity is defined as 1C discharge capacity. did. At this time, a pause of 5 minutes was put between charge and discharge.

さらに、基準電流値の50倍の電流値(50C)で充電終止電圧4.4Vまで充電した後、50Cで放電終止電圧1.8Vまで放電する充放電サイクルを5回繰り返し、5回目の放電容量を50C放電容量とした。このとき、充放電の間には5分間の休止を入れた。   Furthermore, after charging to a final charge voltage of 4.4V at a current value (50C) 50 times the reference current value, the charge / discharge cycle of discharging at 50C to a final discharge voltage of 1.8V is repeated five times, and the fifth discharge capacity. Was set to a 50C discharge capacity. At this time, a pause of 5 minutes was put between charge and discharge.

図4に、実施例1、比較例1の非水系蓄電素子の放電容量の測定結果を示す。   In FIG. 4, the measurement result of the discharge capacity of the nonaqueous storage element of Example 1 and Comparative Example 1 is shown.

なお、実施例20の非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性を評価する際に、充電終止電圧を2.9Vとし、放電終止電圧を0.8Vとした。   When evaluating the discharge capacity and discharge rate characteristics of the non-aqueous storage element of Example 20, the end-of-charge voltage was 2.9 V and the end-of-discharge voltage was 0.8 V.

また、比較例2の非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性を評価する際に、充電終止電圧を4.2Vとし、放電終止電圧を3.0Vとした。   Moreover, when evaluating the discharge capacity and discharge rate characteristics of the non-aqueous storage element of Comparative Example 2, the charge end voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 3.0 V.

次に、式
(50C放電容量)/(1C放電容量)×100
により、非水系蓄電素子の放電レート特性を導出した。
Next, the formula (50C discharge capacity) / (1C discharge capacity) × 100
Thus, the discharge rate characteristics of the non-aqueous storage element were derived.

表4に、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性の評価結果を示す。   Table 4 shows the evaluation results of the discharge capacity and discharge rate characteristics of the non-aqueous storage element.

Figure 2018152519
表4の結果から、実施例1〜20の非水系蓄電素子は、1C放電容量が高く、放電レート特性に優れることがわかる。
Figure 2018152519
From the results of Table 4, it can be seen that the non-aqueous energy storage devices of Examples 1 to 20 have a high 1C discharge capacity and excellent discharge rate characteristics.

これに対して、比較例1の非水系蓄電素子は、非水電解液中にイオン液体を含まないため、放電レート特性が低下する。   On the other hand, since the non-aqueous electricity storage device of Comparative Example 1 does not contain an ionic liquid in the non-aqueous electrolyte, the discharge rate characteristics are degraded.

また、比較例2の非水系蓄電素子は、正極活物質として、抵抗値が高いコバルト酸リチウムが用いられているため、50C放電容量が低下し、放電レート特性が低下する。   Moreover, since the non-aqueous storage element of Comparative Example 2 uses lithium cobaltate having a high resistance value as the positive electrode active material, the 50C discharge capacity is reduced and the discharge rate characteristics are reduced.

また、比較例3の非水系蓄電素子は、正極活物質として、BET比表面積が小さい人造黒鉛が用いられているため、1C放電容量及び50C放電容量が低下する。   Moreover, since the nonaqueous electrical storage element of the comparative example 3 uses artificial graphite with a small BET specific surface area as a positive electrode active material, 1C discharge capacity and 50C discharge capacity fall.

また、比較例4の非水系蓄電素子は、正極活物質として、三次元網目構造を有さない活性炭が用いられているため、高速充放電時に細孔の内部へ十分に非水電解液が浸透できず、放電レート特性が低下する。   Further, since the non-aqueous energy storage device of Comparative Example 4 uses activated carbon that does not have a three-dimensional network structure as the positive electrode active material, the non-aqueous electrolyte sufficiently penetrates into the pores during high-speed charge / discharge. The discharge rate characteristic is deteriorated.

以上のように、本実施例の非水系蓄電素子は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素を用い、非水電解液中にイオン液体を含むため、放電容量が高く、放電レート特性に優れる。   As described above, the non-aqueous storage element of this example uses porous carbon in which pores having a three-dimensional network structure are formed, and the ionic liquid is included in the non-aqueous electrolyte, so that the discharge capacity is high. Excellent discharge rate characteristics.

10 非水系蓄電素子
11 正極
11a 正極集電体
11b 多孔質炭素
11c バインダ
11d 導電助剤
12 負極
12a 負極集電体
12b 炭素
12c バインダ
12d 導電助剤
13 セパレータ
14 外装缶
15、16 引き出し線
N 非水電解液
A アニオン
C カチオン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nonaqueous storage element 11 Positive electrode 11a Positive electrode collector 11b Porous carbon 11c Binder 11d Conductive auxiliary agent 12 Negative electrode 12a Negative electrode collector 12b Carbon 12c Binder 12d Conductive auxiliary agent 13 Separator 14 Exterior cans 15 and 16 Lead line N Nonaqueous Electrolyte A Anion C Cation

特開2005−251472号公報JP-A-2005-251472 特開2012−142340号公報JP 2012-142340 A

Claims (7)

アニオンを挿入乃至脱離することが可能な正極活物質を含む正極と、
負極活物質を含む負極と、
非水電解液を有し、
前記正極活物質は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素であり、
前記非水電解液は、非水溶媒、電解質塩及びイオン液体を含むことを特徴とする非水系蓄電素子。
A positive electrode containing a positive electrode active material capable of inserting or releasing anions;
A negative electrode containing a negative electrode active material;
Having a non-aqueous electrolyte,
The positive electrode active material is porous carbon in which pores having a three-dimensional network structure are formed,
The nonaqueous electrolytic solution includes a nonaqueous solvent, an electrolyte salt, and an ionic liquid.
前記多孔質炭素は、BET比表面積が50m/g以上であり、全細孔容積が0.2mL/g以上2.3mL/g以下であることを特徴とする請求項1に記載の非水系蓄電素子。 2. The non-aqueous system according to claim 1, wherein the porous carbon has a BET specific surface area of 50 m 2 / g or more and a total pore volume of 0.2 mL / g or more and 2.3 mL / g or less. Power storage element. 前記細孔は、孔径が2nm以上50nm以下であるメソ孔を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の非水系蓄電素子。   The non-aqueous storage element according to claim 1, wherein the pore includes a mesopore having a pore diameter of 2 nm to 50 nm. 前記細孔は、前記メソ孔の含有率が25%以上80%以下であることを特徴とする請求項3に記載の非水系蓄電素子。   4. The non-aqueous storage element according to claim 3, wherein the pores have a mesopore content of 25% or more and 80% or less. 5. 前記イオン液体は、N,N−ジエチル−N−メチル−N−メトキシエチルアンモニウムイオン及び/又はN−メチル−N−プロピルピロリジニウムイオンを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の非水系蓄電素子。   5. The ionic liquid according to claim 1, wherein the ionic liquid contains N, N-diethyl-N-methyl-N-methoxyethylammonium ion and / or N-methyl-N-propylpyrrolidinium ion. The nonaqueous electrical storage element of description. 前記イオン液体は、ビスフルオロスルホニルイミドイオン及び/又はビストリフルオロメタンスルホンイミドイオンを含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の非水系蓄電素子。   The non-aqueous storage element according to claim 1, wherein the ionic liquid contains bisfluorosulfonylimide ion and / or bistrifluoromethanesulfonimide ion. 前記非水電解液は、前記イオン液体の含有量が1質量%以上18質量%以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の非水系蓄電素子。   7. The non-aqueous storage element according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte has a content of the ionic liquid of 1% by mass or more and 18% by mass or less.
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