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JP6747191B2 - Storage element - Google Patents
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Description

本発明は、蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage element.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極を有する電極体、及び電極間に介在する非水電解質を備え、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、二次電池以外の蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. because of their high energy density. The non-aqueous electrolyte secondary battery generally comprises an electrode body having a pair of electrodes electrically isolated by a separator, and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between both electrodes. It is configured to be charged and discharged by performing. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors have been widely used as power storage elements other than secondary batteries.

このような蓄電素子に用いられる非水電解質には、性能向上等を目的として各種添加剤が添加される。例えば、高温放置特性と過充電時の安全性との双方を満足させることを目的として、環状カーボネート、γ−ブチロラクトン、フルオロトルエン等を含む非水電解質が用いられた非水電解質二次電池が提案されている(特許文献1参照)。 Various additives are added to the non-aqueous electrolyte used for such an electricity storage device for the purpose of improving performance. For example, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing a cyclic carbonate, γ-butyrolactone, fluorotoluene, etc. is proposed for the purpose of satisfying both high-temperature storage characteristics and safety during overcharge. (See Patent Document 1).

この特許文献1においては、以下の作用によって過充電時のシャットダウン機能が発現するとされている。過充電時には、ハロゲン化トルエンの酸化反応に伴って発熱が生じ、この発熱によりセパレータを構成する樹脂が塑性変形する。これによりパレータの細孔が塞がるため、リチウムイオンの流れが遮断されるとされている。上記特許文献1には、このような作用を十分に機能させるため、セパレータの透気度は200〜600秒/100cmが好ましいことや、シャットダウン温度は100〜160℃の範囲にあることが好ましいことが記載されている。 In Patent Document 1, it is said that a shutdown function at the time of overcharge is exhibited by the following action. During overcharging, heat is generated due to the oxidation reaction of the halogenated toluene, and this heat causes the resin forming the separator to plastically deform. It is said that the pores of the pallet are blocked by this, and the flow of lithium ions is blocked. In the above-mentioned Patent Document 1, in order to sufficiently function such an action, the air permeability of the separator is preferably 200 to 600 seconds/100 cm 3, and the shutdown temperature is preferably in the range of 100 to 160°C. Is described.

国際公開第2004/021501号International Publication No. 2004/021501

しかし、発明者らによれば、ハロゲン化トルエンを用いた蓄電素子において、セパレータの透気度の調整では過充電の際のシャットダウン機能を十分に制御することができないことを知見した。 However, the present inventors have found that in a storage element using halogenated toluene, the shutdown function during overcharge cannot be sufficiently controlled by adjusting the air permeability of the separator.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、過充電時における十分なシャットダウン機能を有する蓄電素子を提供することである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a power storage element having a sufficient shutdown function during overcharge.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、細孔径D30が0.28μm以下である多孔質のセパレータと、ハロゲン化トルエンを含有する非水電解質とを備える蓄電素子である。 One embodiment of the present invention made to solve the above problems is a power storage element including a porous separator having a pore diameter D30 of 0.28 μm or less and a nonaqueous electrolyte containing a halogenated toluene.

本発明によれば、過充電時における十分なシャットダウン機能を有する蓄電素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical storage element which has a sufficient shutdown function at the time of overcharge can be provided.

図1は、本発明の一実施形態に係る二次電池を示す外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る二次電池を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a power storage device configured by assembling a plurality of secondary batteries according to an embodiment of the present invention.

本発明の一態様は、細孔径D30が0.28μm以下である多孔質のセパレータと、ハロゲン化トルエンを含有する非水電解質とを備える蓄電素子である。 One embodiment of the present invention is a power storage element including a porous separator having a pore diameter D30 of 0.28 μm or less and a nonaqueous electrolyte containing halogenated toluene.

当該蓄電素子は、過充電時における十分なシャットダウン機能を有する。このような効果が生じる理由は以下のとおりと推測する。過充電時には、ハロゲン化トルエンが酸化分解し、分解物が生じる。この分解物がセパレータの細孔を塞ぎ、電解質中のイオンの流れが遮断される。セパレータの細孔径D30が0.28μmを超える場合は、分解物による細孔の閉塞が不十分となり、十分なシャットダウン機能が発現しない。なお、同じ程度の透気度でも細孔のサイズ(細孔径D30)が大きく異なるセパレータがあり、透気度と細孔のサイズ・分布との間に相関関係はみられない。 The power storage element has a sufficient shutdown function when overcharged. The reason why such an effect occurs is presumed to be as follows. When overcharged, halogenated toluene is oxidatively decomposed to generate decomposed products. This decomposed product closes the pores of the separator and blocks the flow of ions in the electrolyte. When the pore diameter D30 of the separator exceeds 0.28 μm, the pores are not sufficiently blocked by the decomposed product, and a sufficient shutdown function is not exhibited. Note that there are separators in which the size of the pores (pore diameter D30) is greatly different even with the same degree of air permeability, and there is no correlation between the air permeability and the size/distribution of the pores.

ここで、セパレータの細孔径D30は、セパレータの全細孔容積(積算細孔容積)にて大きい径からの累計30%に相当する細孔径を意味する。セパレータの目詰まりは小さい細孔から生じていく。例えば、D30=0.28μmのセパレータの場合では、0.28μmの細孔が目詰まりを生じたときは、全細孔容積の約70%が目詰まりを起こしていると考えられる。全細孔容積の70%を閉塞させることで、良好なシャットダウン機能が得られる。すなわち、セパレータの全細孔容積の大部分の細孔が含まれる細孔径D30の上限値を定めることが、良好なシャットダウン機能が発現されることを表す好適な指標となる。 Here, the pore diameter D30 of the separator means the pore diameter corresponding to a cumulative 30% from the larger diameter in the total pore volume (total pore volume) of the separator. Clogging of the separator occurs from small pores. For example, in the case of a separator having D30=0.28 μm, when 0.28 μm pores are clogged, it is considered that about 70% of the total pore volume is clogged. A good shutdown function is obtained by closing 70% of the total pore volume. That is, determining the upper limit value of the pore diameter D30 that includes most of the pores of the total pore volume of the separator is a suitable index for expressing a good shutdown function.

上記のように、セパレータの細孔の細孔径D30とは、セパレータの全細孔容積(積算細孔容積)の細孔径分布において、大きい径からの累積30%に相当する細孔径を意味する。具体的には以下の方法による測定値とすることができる。細孔分布を測定する装置としてAutoPore 9400(Micromeritics社製)を用い、水銀圧入法にて細孔容積分布を測定する。水銀の接触角を130°、表面張力を484dynes/cmに設定する。測定する細孔径範囲は10〜0.0055μmとして、この範囲の細孔容積の積算が積算細孔容積である。 As described above, the pore diameter D30 of the pores of the separator means the pore diameter corresponding to 30% cumulative from the large diameter in the pore diameter distribution of the total pore volume (cumulative pore volume) of the separator. Specifically, it can be a measured value by the following method. An AutoPore 9400 (manufactured by Micromeritics) is used as a device for measuring the pore distribution, and the pore volume distribution is measured by the mercury injection method. The contact angle of mercury is set to 130° and the surface tension is set to 484 dynes/cm. The pore diameter range to be measured is 10 to 0.0055 μm, and the cumulative pore volume in this range is the cumulative pore volume.

当該蓄電素子は、上記セパレータと対向する正極をさらに備え、上記セパレータが、上記正極との対向面側に形成されている無機層を有することが好ましい。さらに、無機層の空隙率が樹脂層のそれより高いことが好ましい。上記過充電時のハロゲン化トルエンの分解反応は、正極近傍で生じる。一方、セパレータが正極側に無機層を有することで、正極近傍に存在する非水電解質、すなわちハロゲン化トルエンの量を増やすことができる。これにより、過充電時におけるハロゲン化トルエンの酸化分解量が増え、セパレータの細孔の閉塞がより効果的に生じる。 It is preferable that the electricity storage element further includes a positive electrode facing the separator, and the separator has an inorganic layer formed on a surface facing the positive electrode. Further, the porosity of the inorganic layer is preferably higher than that of the resin layer. The decomposition reaction of the halogenated toluene during the overcharge occurs near the positive electrode. On the other hand, since the separator has the inorganic layer on the positive electrode side, the amount of the non-aqueous electrolyte existing near the positive electrode, that is, the halogenated toluene can be increased. As a result, the amount of oxidative decomposition of halogenated toluene during overcharge increases, and the pores of the separator are more effectively blocked.

上記非水電解質におけるハロゲン化トルエンの含有量が2質量%以上であることが好ましい。これにより、過充電時に特に十分な量の分解物が生じ、セパレータの細孔の閉塞がより効果的に生じる。 The content of halogenated toluene in the non-aqueous electrolyte is preferably 2% by mass or more. As a result, a particularly sufficient amount of decomposition products are generated during overcharge, and the pores of the separator are more effectively blocked.

上記ハロゲン化トルエンがo−フルオロトルエン(オルトフルオロトルエン)であることが好ましい。o−フルオロトルエンは、他の添加剤と比較して酸化電圧が高い。従って、通常の充放電時における分解物の発生を抑制し、良好な特性を維持することなどができる。 The halogenated toluene is preferably o-fluorotoluene (orthofluorotoluene). o-Fluorotoluene has a higher oxidation voltage than other additives. Therefore, it is possible to suppress the generation of decomposed products during normal charge and discharge and maintain good characteristics.

<蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、正極、負極、上記正極と負極と間に介在するセパレータ、及び非水電解質を有する。以下、蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池について説明する。上記正極、セパレータ及び負極は、通常、積層又は巻回により重畳された電極体を形成する。上記電極体はケースに収納され、このケース内に上記非水電解質が充填される。当該二次電池において、上記非水電解質は、正極と負極との間に介在している。また、上記非水電解質は、正極と負極との間に配設されているセパレータに含浸している。上記ケースとしては、二次電池のケースとして通常用いられる公知のアルミニウムケース、樹脂ケースなどを用いることができる。
<Storage element>
An electricity storage device according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described as an example of a power storage element. The positive electrode, the separator, and the negative electrode usually form an electrode body that is superposed by stacking or winding. The electrode body is housed in a case, and the nonaqueous electrolyte is filled in the case. In the secondary battery, the non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. In addition, the non-aqueous electrolyte is impregnated in a separator arranged between the positive electrode and the negative electrode. As the case, a known aluminum case, resin case, or the like that is usually used as a case of a secondary battery can be used.

(正極)
上記正極は、正極基材、及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層を有する。上記正極は、上記積層構造のシート(フィルム)である。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode base material directly or via an intermediate layer. The positive electrode is a sheet (film) having the above laminated structure.

上記正極基材は、導電性を有する。基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS−H−4000(2014年)に規定されるA1085P、A3003P等が例示できる。 The positive electrode base material has conductivity. As the material of the base material, metals such as aluminum, titanium, tantalum, and stainless steel, or alloys thereof are used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the viewpoint of balance between potential resistance, high conductivity and cost. In addition, examples of the form of forming the positive electrode substrate include a foil and a vapor deposition film, and the foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, the positive electrode base material is preferably an aluminum foil. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085P, A3003P and the like specified in JIS-H-4000 (2014).

中間層は、正極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで正極基材と正極活物質層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。なお、「導電性」を有するとは、JIS−H−0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が10Ω・cm超であることを意味する。 The intermediate layer is a coating layer on the surface of the positive electrode base material, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer. The structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed of, for example, a composition containing a resin binder and conductive particles. In addition, having "conductivity" means that the volume resistivity measured according to JIS-H-0505 (1975) is 10< 7 > ohm*cm or less, and it says "non-conductivity." Means that the volume resistivity is more than 10 7 Ω·cm.

正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる正極合材から形成される。また、正極活物質層を形成する正極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The positive electrode active material layer is formed of a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. In addition, the positive electrode mixture material forming the positive electrode active material layer contains an optional component such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary.

上記正極活物質としては、例えばLiMO(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα−NaFeO型結晶構造を有するLiCoO,LiNiO,LiMnO,LiNiαCo(1−α),LiNiαMnβCo(1−α−β)等、スピネル型結晶構造を有するLiMn,LiNiαMn(2−α)等)、LiMe(XO(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO,LiMnPO,LiNiPO,LiCoPO,Li(PO,LiMnSiO,LiCoPOF等)が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the positive electrode active material include a composite oxide represented by Li x MO y (M represents at least one kind of transition metal) (Li x CoO 2 , Li x NiO having a layered α-NaFeO 2 type crystal structure). 2, Li x MnO 3, Li x Ni α Co (1-α) O 2, Li x Ni α Mn β Co (1-α-β) O 2 , etc., Li x Mn 2 O 4 having a spinel type crystal structure , Li x Ni α Mn (2-α) O 4 etc.), Li w Me x (XO y ) z (Me represents at least one transition metal, and X represents P, Si, B, V, etc.) in represented by polyanionic compounds (LiFePO 4, LiMnPO 4, LiNiPO 4, LiCoPO 4, Li 3 V 2 (PO 4) 3, Li 2 MnSiO 4, Li 2 CoPO 4 F , etc.). The elements or polyanions in these compounds may be partially substituted with other elements or anion species. In the positive electrode active material layer, one kind of these compounds may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used.

上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect the battery performance. Examples of such a conductive agent include natural or artificial graphite, carbon black such as furnace black, acetylene black, and Ketjen black, metal, and conductive ceramics. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fibrous shapes.

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

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate the functional group by methylation or the like in advance.

上記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素等が挙げられる。 The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect the battery performance. Examples of the main component of the filler include polyolefin such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, glass and carbon.

(負極)
上記負極は、負極基材、及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極活物質層を有する。上記負極は、上記積層構造のシート(フィルム)である。上記中間層は正極の中間層と同様の構成とすることができる。
(Negative electrode)
The negative electrode has a negative electrode base material and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode base material directly or via an intermediate layer. The negative electrode is a sheet (film) having the above laminated structure. The intermediate layer may have the same structure as the intermediate layer of the positive electrode.

上記負極基材は、正極基材と同様の構成とすることができるが、材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。 The negative electrode base material may have the same configuration as the positive electrode base material, but as the material, a metal such as copper, nickel, stainless steel, or nickel plated steel or an alloy thereof is used, and copper or a copper alloy is used. preferable. That is, copper foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

負極活物質層は、負極活物質を含むいわゆる負極合材から形成される。また、負極活物質層を形成する負極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等の任意成分は、正極活物質層と同様のものを用いることができる。 The negative electrode active material layer is formed of a so-called negative electrode mixture containing the negative electrode active material. Further, the negative electrode mixture material forming the negative electrode active material layer contains an optional component such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary. As the optional components such as the conductive agent, the binder, the thickener, and the filler, those similar to the positive electrode active material layer can be used.

負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材質が用いられる。具体的な負極活物質としては、例えばSi、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;ポリリン酸化合物;黒鉛(グラファイト)、非晶質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。 As the negative electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium ions is usually used. Specific negative electrode active materials include, for example, metals such as Si and Sn or semimetals; metal oxides or semimetal oxides such as Si oxides and Sn oxides; polyphosphoric acid compounds; graphite (graphite) and amorphous. Examples thereof include carbon materials such as carbon (graphitizable carbon or non-graphitizable carbon).

さらに、負極合材(負極活物質層)は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Ta、Hf、Nb、W等の遷移金属元素を含有してもよい。 Further, the negative electrode mixture (negative electrode active material layer) is a typical non-metal element such as B, N, P, F, Cl, Br, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge. And the like, and transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, and W may be contained.

(セパレータ)
上記セパレータは、細孔径D30が0.28μm以下である多孔質のシート(フィルム)である。
(Separator)
The separator is a porous sheet (film) having a pore diameter D30 of 0.28 μm or less.

上記セパレータの細孔径D30の上限は、0.28μmであるが、0.18μmがより好ましい。セパレータの細孔径D30を上記上限以下とすることで、過充電時におけるシャットダウン機能を高めることができる。一方、この下限としては、例えば0.03μmが好ましく、0.05μmがより好ましい。セパレータの細孔径D30を上記下限以上とすることで、通常時における十分なイオンの移動性等を確保することなどができる。 The upper limit of the pore diameter D30 of the separator is 0.28 μm, more preferably 0.18 μm. By setting the pore diameter D30 of the separator to the upper limit or less, the shutdown function at the time of overcharge can be enhanced. On the other hand, as the lower limit, for example, 0.03 μm is preferable, and 0.05 μm is more preferable. By setting the pore diameter D30 of the separator to be equal to or more than the above lower limit, it is possible to secure sufficient ion mobility and the like under normal conditions.

上記セパレータの細孔径D10の上限は、0.75μmが好ましく、0.37μmがより好ましく、0.3μmがさらに好ましい。セパレータの細孔径D10を上記上限以下であるとき、大部分の細孔の径は、上記上限以下ということになる。従って、細孔径D10を上記上限以下とすることで、過充電が生じた際に、分解物が大部分の細孔を閉塞する確実性を高め、シャットダウン機能をより高めることができる。なお、この細孔径D10の下限としては、例えば0.1μmであり、0.2μmが好ましい。セパレータの細孔径D10は、上述した細孔径D30の測定方法に準じて測定される容積基準の細孔径分布において、大きい径からの累積10%に相当する細孔径を意味する。 The upper limit of the pore diameter D10 of the separator is preferably 0.75 μm, more preferably 0.37 μm, and further preferably 0.3 μm. When the pore diameter D10 of the separator is less than or equal to the above upper limit, the diameter of most of the pores is less than or equal to the above upper limit. Therefore, by setting the pore diameter D10 to be equal to or less than the above upper limit, it is possible to enhance the certainty that the decomposed product blocks most of the pores when overcharge occurs, and further enhance the shutdown function. The lower limit of the pore diameter D10 is, for example, 0.1 μm, preferably 0.2 μm. The pore diameter D10 of the separator means a pore diameter corresponding to a cumulative 10% from a large diameter in the volume-based pore diameter distribution measured according to the above-described measurement method of the pore diameter D30.

また、上記セパレータの細孔径D50(メジアン径)の上限は、0.15μmが好ましく、0.11μmがさらに好ましい。セパレータの細孔径D50を上記上限以下とすることで、シャットダウン機能をより高めることができる。なお、この細孔径D50の下限としては、例えば0.01μmであり、0.03μmが好ましい。セパレータの細孔径D50は、上述した細孔径D30の測定方法に準じて測定される容積基準の細孔径分布において、大きい径からの累積50%に相当する細孔径を意味する。 The upper limit of the pore diameter D50 (median diameter) of the separator is preferably 0.15 μm, more preferably 0.11 μm. By setting the pore diameter D50 of the separator to be equal to or less than the above upper limit, the shutdown function can be further enhanced. The lower limit of the pore diameter D50 is, for example, 0.01 μm, preferably 0.03 μm. The pore diameter D50 of the separator means the pore diameter corresponding to a cumulative 50% from the large diameter in the volume-based pore diameter distribution measured according to the above-described measuring method of the pore diameter D30.

上記セパレータの平均厚さとしては特に限定されないが、下限としては、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。一方、この平均厚さの上限としては、40μmが好ましく、30μmがより好ましい。セパレータの平均厚さを上記範囲とすることで、セパレータの機能を十分に確保しつつ、過充電時のシャットダウン機能をより十分に発揮させることなどができる。なお、平均厚さとは、任意の十点で測定した厚さの平均値をいう(以下、同様)。 The average thickness of the separator is not particularly limited, but the lower limit is preferably 5 μm, more preferably 10 μm. On the other hand, the upper limit of this average thickness is preferably 40 μm, more preferably 30 μm. By setting the average thickness of the separator within the above range, the function of the separator can be sufficiently ensured, and the shutdown function at the time of overcharge can be more sufficiently exhibited. The average thickness means an average value of thicknesses measured at arbitrary ten points (the same applies hereinafter).

上記セパレータは、例えば樹脂層単独で構成されていてもよいし、樹脂層と無機層とを備える層構造であってもよい。この樹脂層及び無機層のいずれも多孔質である。 The separator may be composed of, for example, a resin layer alone, or may have a layered structure including a resin layer and an inorganic layer. Both the resin layer and the inorganic layer are porous.

上記樹脂層の材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。 As the material of the resin layer, for example, woven cloth, non-woven cloth, porous resin film or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of the nonaqueous electrolyte. As the main component of the separator, polyolefin such as polyethylene or polypropylene is preferable from the viewpoint of strength, and polyimide or aramid is preferable from the viewpoint of resistance to oxidative decomposition. Further, these resins may be combined.

上記樹脂層は、融点又は軟化点が100℃以上、より好ましくは130℃以上の樹脂から形成されていることが好ましい。このような樹脂層を有するセパレータを用いることで、高温環境下での良好な出力特性を発揮することなどができる。 The resin layer is preferably made of a resin having a melting point or softening point of 100° C. or higher, more preferably 130° C. or higher. By using a separator having such a resin layer, good output characteristics can be exhibited in a high temperature environment.

上記セパレータが上記樹脂層と共に無機層を有する場合、通常、この無機層は正極との対向面側に配置される。この無機層は、例えば樹脂層の表面に無機層形成材料を塗工し、乾燥させることで形成することができる。 When the separator has an inorganic layer together with the resin layer, the inorganic layer is usually arranged on the side facing the positive electrode. This inorganic layer can be formed, for example, by applying an inorganic layer forming material on the surface of the resin layer and drying.

上記無機層は、通常、無機粒子と、この無機粒子を結着させるバインダーとを含む。無機粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄等の無機酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の無機窒化物、その他、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、アルミノシリケート、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂、ガラス等を挙げることができる。 The inorganic layer usually contains inorganic particles and a binder that binds the inorganic particles. As the inorganic particles, silica, alumina, titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide, inorganic oxides such as iron oxide, silicon nitride, titanium nitride, inorganic nitride such as boron nitride, other, silicon carbide, carbonic acid. Calcium, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amesite, bentonite, asbestos, aluminosilicate, calcium silicate, silicic acid Examples thereof include magnesium, diatomaceous earth, silica sand, glass and the like.

バインダーは、無機粒子を固定でき、非水溶媒に溶解せず、かつ使用範囲で電気化学的に安定であるものが、通常用いられる。上記バインダーとしては、正極活物質層に用いられるバインダーとして上述したもの等を挙げることができる。 As the binder, one that can fix inorganic particles, does not dissolve in a non-aqueous solvent, and is electrochemically stable in the range of use is usually used. Examples of the binder include those described above as the binder used in the positive electrode active material layer.

この無機層の平均厚さとしては特に限定されないが、下限としては1μmが好ましく、3μmがより好ましい。また、この上限としては、10μmが好ましく、6μmがより好ましい。無機層の平均厚さを上記下限以上とすることで、無機層中に十分な量の非水電解質(ハロゲン化トルエン)を含浸させることができ、過充電時におけるハロゲン化トルエンの分解量を増やすことができる。また、無機層の平均厚さを上記上限以下とすることで、電極体全体の薄膜化、ひいては蓄電素子の高エネルギー密度化を図ること等ができる。 The average thickness of the inorganic layer is not particularly limited, but the lower limit is preferably 1 μm, more preferably 3 μm. The upper limit is preferably 10 μm, more preferably 6 μm. By setting the average thickness of the inorganic layer to the above lower limit or more, it is possible to impregnate the inorganic layer with a sufficient amount of non-aqueous electrolyte (halogenated toluene) and increase the decomposition amount of halogenated toluene during overcharge. be able to. In addition, by setting the average thickness of the inorganic layer to be equal to or less than the above upper limit, it is possible to reduce the thickness of the electrode body as a whole and to increase the energy density of the electricity storage element.

上記セパレータは、公知の方法で製造することができ、細孔サイズの調整も公知の方法により行うことができる。また、上記セパレータは、販売されているものを用いることができる。 The separator can be manufactured by a known method, and the pore size can be adjusted by a known method. Moreover, as the separator, a commercially available one can be used.

(非水電解質)
上記非水電解質は、非水溶媒に電解質塩が溶解したものである。上記非水電解質は、ハロゲン化トルエンを含有する。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte is one in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent. The non-aqueous electrolyte contains halogenated toluene.

(ハロゲン化トルエン)
上記ハロゲン化トルエンとは、トルエンの有する水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された化合物をいう。ハロゲン化トルエンは、1種を単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
(Halogenated toluene)
The halogenated toluene means a compound in which some or all of the hydrogen atoms contained in toluene are replaced with halogen atoms. Halogenated toluene may be used alone or in combination of two or more.

上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等を挙げることができるが、フッ素原子が好ましい。上記ハロゲン原子がフッ素原子である場合、過充電の際の分解反応及び分解物のセパレータへの付着がより好適に生じ、シャットダウン機能を高めることができる。 Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom, and a fluorine atom is preferable. When the halogen atom is a fluorine atom, a decomposition reaction at the time of overcharge and adhesion of the decomposed product to the separator occur more suitably, and the shutdown function can be enhanced.

上記ハロゲン化トルエンにおけるハロゲン原子の数としては特に限定されず、例えば1以上4以下であり、1及び2が好ましく、1がより好ましい。1つのハロゲン化トルエンが複数のハロゲン原子を有する場合、複数種のハロゲン原子は同一であっても異なっていてもよい。 The number of halogen atoms in the halogenated toluene is not particularly limited and is, for example, 1 or more and 4 or less, preferably 1 and 2, and more preferably 1. When one halogenated toluene has plural halogen atoms, plural kinds of halogen atoms may be the same or different.

上記ハロゲン化トルエンとしては、ベンゼン環(芳香環)上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されたハロゲン化トルエンが好ましい。このようなハロゲン化トルエンの場合、ハロゲン原子の結合位置としては、メチル基に対して、オルト位及びパラ位が好ましく、オルト位であることがより好ましい。 The halogenated toluene is preferably halogenated toluene in which a hydrogen atom on a benzene ring (aromatic ring) is replaced with a halogen atom. In the case of such a halogenated toluene, the bonding position of the halogen atom is preferably the ortho position and the para position with respect to the methyl group, and more preferably the ortho position.

上記ハロゲン化トルエンの具体例としては、フルオロトルエン(o−フルオロトルエン、m−フルオロトルエン、p−フルオロトルエン)、クロロトルエン、ブロモトルエン、ジフルオロトルエン、ジクロロトルエン、ジブロモトルエン、トリフルオロトルエン、トリクロロトルエン、トリブロモトルエン、クロロフルオロトルエン、ブロモフルオロトルエン等を挙げることができる。 Specific examples of the halogenated toluene include fluorotoluene (o-fluorotoluene, m-fluorotoluene, p-fluorotoluene), chlorotoluene, bromotoluene, difluorotoluene, dichlorotoluene, dibromotoluene, trifluorotoluene, trichlorotoluene. , Tribromotoluene, chlorofluorotoluene, bromofluorotoluene and the like.

これらの中でもフルオロトルエンが好ましく、o−フルオロトルエン(2−フルオロトルエン)及びp−フルオロトルエン(4−フルオロトルエン)が好ましく、o−フルオロトルエンがより好ましい。このようなハロゲン化トルエンは、他の添加剤と比較して酸化電圧が高い。従って、通常の充放電時における分解物の発生を抑制し、良好な特性を維持することなどができる。 Among these, fluorotoluene is preferable, o-fluorotoluene (2-fluorotoluene) and p-fluorotoluene (4-fluorotoluene) are preferable, and o-fluorotoluene is more preferable. Such halogenated toluene has a higher oxidation voltage than other additives. Therefore, it is possible to suppress the generation of decomposed products during normal charge and discharge and maintain good characteristics.

上記非水電解質の総質量に対するハロゲン化トルエンの質量(含有量)は特に限定されず、下限としては、2質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。ハロゲン化トルエンの含有量を上記下限以上とすることで、過充電時に特に十分な量の分解物が生じ、セパレータの細孔の閉塞がより効果的に生じる。 The mass (content) of the halogenated toluene with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and the lower limit is preferably 2 mass% and more preferably 3 mass %. By setting the content of the halogenated toluene to the above lower limit or more, a particularly sufficient amount of decomposition products are generated during overcharge, and the pores of the separator are more effectively blocked.

上記非水電解質の総質量に対するハロゲン化トルエンの質量(含有量)の上限としては、例えば10質量%であってもよいが、7質量%が好ましい。ハロゲン化トルエンの含有量を上記上限以下とすることで、通常使用時の非水電解質の機能を十分に発揮させることなどができる。 The upper limit of the mass (content) of halogenated toluene with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte may be, for example, 10 mass %, but is preferably 7 mass %. By setting the content of the halogenated toluene to the above upper limit or less, the function of the non-aqueous electrolyte during normal use can be sufficiently exhibited.

(非水溶媒)
上記非水溶媒としては、一般的な蓄電素子用非水電解質の非水溶媒として通常用いられる公知の非水溶媒を用いることができる。上記非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、エステル、エーテル、アミド、スルホン、ラクトン、ニトリル等を挙げることができる。これらの中でも、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを少なくとも用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、特に限定されないが、例えば5:95以上50:50以下とすることが好ましい。
(Non-aqueous solvent)
As the non-aqueous solvent, a known non-aqueous solvent that is usually used as a non-aqueous solvent for a general non-aqueous electrolyte for a storage element can be used. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonate, chain carbonate, ester, ether, amide, sulfone, lactone and nitrile. Among these, it is preferable to use at least cyclic carbonate or chain carbonate, and it is more preferable to use cyclic carbonate and chain carbonate in combination. When the cyclic carbonate and the chain carbonate are used in combination, the volume ratio of the cyclic carbonate and the chain carbonate (cyclic carbonate: chain carbonate) is not particularly limited, but is, for example, 5:95 or more and 50:50 or less. Is preferred.

また、上記非水溶媒における環状カーボネート及び鎖状カーボネート以外の非水溶媒の含有量の上限としては、30体積%が好ましいことがあり、10体積%が好ましいことがあり、1体積%が好ましいこともある。環状カーボネート及び鎖状カーボネート以外の非水溶媒の含有量を上記上限以下とすることで、過充電時におけるハロゲン化トルエンの酸化分解や分解物のセパレータへの付着が抑制され難く、シャットダウン機能がより確実性高く発現される。 Further, the upper limit of the content of the non-aqueous solvent other than the cyclic carbonate and the chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 30% by volume, sometimes 10% by volume, and preferably 1% by volume. There is also. By setting the content of the non-aqueous solvent other than the cyclic carbonate and the chain carbonate to the above upper limit or less, it is difficult to suppress the oxidative decomposition of halogenated toluene during overcharge and the adhesion of the decomposed product to the separator, and the shutdown function is more effective. It is expressed with high certainty.

上記環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、スチレンカーボネート、カテコールカーボネート、1−フェニルビニレンカーボネート、1,2−ジフェニルビニレンカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもECが好ましい。 Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), difluoroethylene. Carbonate (DFEC), styrene carbonate, catechol carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate and the like can be mentioned, and among these, EC is preferable.

上記鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジフェニルカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもEMCが好ましい。 Examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, and the like. Among these, EMC is preferable.

(電解質塩)
上記電解質塩としては、一般的な蓄電素子用非水電解質の電解質塩として通常用いられる公知の電解質塩を用いることができる。上記電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。
(Electrolyte salt)
As the above-mentioned electrolyte salt, a known electrolyte salt that is usually used as an electrolyte salt of a general non-aqueous electrolyte for a storage element can be used. Examples of the electrolyte salt include a lithium salt, a sodium salt, a potassium salt, a magnesium salt, and an onium salt, and a lithium salt is preferable.

上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のフッ化炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , and LiN(SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN(SO. 2 C 2 F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 4 F 9), LiC (SO 2 CF 3) 3, LiC (SO 2 C 2 F 5) 3 fluorinated hydrocarbon group, Examples thereof include a lithium salt having Among these, inorganic lithium salts are preferable, and LiPF 6 is more preferable.

上記非水電解質における上記電解質塩の含有量の下限としては、0.1Mが好ましく、0.3Mがより好ましく、0.5Mがさらに好ましく、0.7Mが特に好ましい。一方、この上限としては、特に限定されないが、2.5Mが好ましく、2Mがより好ましく、1.5Mがさらに好ましい。 As a minimum of content of the above-mentioned electrolyte salt in the above-mentioned nonaqueous electrolyte, 0.1M is preferred, 0.3M is more preferred, 0.5M is still more preferred, and 0.7M is especially preferred. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 2.5M, more preferably 2M, even more preferably 1.5M.

上記非水電解質は、本発明の効果を阻害しない限り、上記ハロゲン化トルエン、非水溶媒、及び電解質塩以外の他の成分を含有していてもよい。上記他の成分としては、一般的な蓄電素子用非水電解質に含有される各種添加剤を挙げることができる。但し、これらの他の成分の含有量としては、5質量%以下が好ましいこともあり、1質量%以下がより好ましいこともある。 The non-aqueous electrolyte may contain components other than the halogenated toluene, the non-aqueous solvent, and the electrolyte salt as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the other components include various additives contained in general nonaqueous electrolytes for electric storage devices. However, the content of these other components may be preferably 5% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less.

上記非水電解質は、上記非水溶媒に上記電解質塩及びハロゲン化トルエンを添加し、溶解させることにより得ることができる。 The non-aqueous electrolyte can be obtained by adding the electrolyte salt and halogenated toluene to the non-aqueous solvent and dissolving them.

<蓄電素子の製造方法>
当該蓄電素子は、公知の蓄電素子の製造方法に準じた方法により得ることができる。例えば、当該蓄電素子の製造方法は、正極及び負極(電極体)をケースに収容する工程、及び上記ケースに上記非水電解質を注入する工程を備える。
<Method of manufacturing storage element>
The power storage element can be obtained by a method similar to a known method for manufacturing a power storage element. For example, the method for manufacturing the electricity storage device includes a step of housing the positive electrode and the negative electrode (electrode body) in a case, and a step of injecting the nonaqueous electrolyte into the case.

上記注入は、公知の方法により行うことができる。注入後、注入口を封止することにより蓄電素子を得ることができる。当該製造方法によって得られる蓄電素子(二次電池)を構成する各要素についての詳細は上述したとおりである。 The injection can be performed by a known method. After the injection, the storage port can be obtained by sealing the injection port. The details of each element constituting the electricity storage device (secondary battery) obtained by the manufacturing method are as described above.

<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、上記正極又は負極において、中間層を設けなくてもよい。また、上記実施の形態においては、蓄電素子が二次電池である形態を中心に説明したが、その他の蓄電素子であってもよい。その他の蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be carried out in various modified and improved modes in addition to the above modes. For example, the intermediate layer may not be provided in the positive electrode or the negative electrode. Further, in the above-described embodiment, the description has been centered on the form in which the power storage element is a secondary battery, but other power storage elements may be used. Other storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.

図1に、本発明に係る蓄電素子の一実施形態である矩形状の二次電池1の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図1に示す二次電池1は、電極体2が電池容器3に収納されている。電極体2は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。 FIG. 1 shows a schematic view of a rectangular secondary battery 1 which is an embodiment of the electricity storage device according to the present invention. It should be noted that the figure is a perspective view of the inside of the container. In the secondary battery 1 shown in FIG. 1, the electrode body 2 is housed in the battery container 3. The electrode body 2 is formed by winding a positive electrode including a positive electrode active material and a negative electrode including a negative electrode active material with a separator interposed therebetween. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4', and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5'.

本発明に係る蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の二次電池1を備えている。上記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。 The configuration of the electricity storage device according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a prismatic battery (rectangular battery), and a flat battery. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above power storage elements. An embodiment of the power storage device is shown in FIG. In FIG. 2, the power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of secondary batteries 1. The power storage device 30 can be installed as a power source for vehicles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and plug-in hybrid vehicles (PHEV).

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[実施例1]
(非水電解質の作製)
ECとEMCとを30:70の体積比で混合した溶媒にLiPFを1.0Mの濃度で溶解させた。これに、さらに添加剤としてo−フルオロトルエン(OFT)を5質量%となるように添加し、非水電解質を得た。
[Example 1]
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 M in a solvent in which EC and EMC were mixed at a volume ratio of 30:70. O-Fluorotoluene (OFT) was further added to this as an additive so that it might be 5 mass %, and the non-aqueous electrolyte was obtained.

(蓄電素子の作製)
正極活物質としてLiNi1/3Co1/3Mn1/3、導電助剤としてアセチレンブラック、及び結着剤としてポリフッ化ビニリデンを混合したスラリーをアルミ箔に塗布して、乾燥することで正極板を作製した。正極活物質、導電助剤及び結着剤の質量比率をそれぞれ94:3:3とした。また、負極活物質としてグラファイト、結着剤としてスチレンブタジエンゴム、及び増粘剤としてCMCを混合したスラリーを銅箔に塗布して、乾燥することで負極板を作製した。グラファイト及び結着剤の質量比率をそれぞれ97:3とした。次いで、ポリエチレン製微多孔膜からなる樹脂層(軟化点135℃)の一方の面に、厚さ5μmの多孔質の無機層が積層されたセパレータ(全体厚さ21μm)を用意した。セパレータの細孔径D10は0.25μm、細孔径D30は0.13μm、細孔径D50は0.07μmであった。これらの測定は、上述した方法で行ったものである。また、セパレータの透気度をJIS−P8117:2009に準じて測定した。
(Production of power storage element)
By applying a slurry obtained by mixing LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive aid, and polyvinylidene fluoride as a binder to an aluminum foil, and drying. A positive electrode plate was produced. The mass ratio of the positive electrode active material, the conductive additive, and the binder was 94:3:3, respectively. A negative electrode plate was prepared by applying a slurry prepared by mixing graphite as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber as a binder, and CMC as a thickener to a copper foil and drying the slurry. The mass ratio of graphite and the binder was set to 97:3, respectively. Then, a separator (total thickness 21 μm) was prepared in which a porous inorganic layer having a thickness of 5 μm was laminated on one surface of a resin layer (softening point 135° C.) made of a polyethylene microporous film. The pore diameter D10 of the separator was 0.25 μm, the pore diameter D30 was 0.13 μm, and the pore diameter D50 was 0.07 μm. These measurements were performed by the method described above. Further, the air permeability of the separator was measured according to JIS-P8117:2009.

リードを取付けた上記正極板、セパレータ及びリードを取付けた負極板をこの順に積層して、電極体を作製した。なお、セパレータの無機層が正極板に対向するように積層させた。この電極体をラミネート外装体に収納し、このとき、正極リード及び負極リードが外装体から外部にでるようにした。この外装体内部に上記非水電解質を注入した後、封口し、実施例1の蓄電素子(リチウムイオン二次電池)を得た。 The positive electrode plate to which the lead was attached, the separator and the negative electrode plate to which the lead was attached were laminated in this order to produce an electrode assembly. The inorganic layer of the separator was laminated so as to face the positive electrode plate. This electrode body was housed in a laminate outer package, and at this time, the positive electrode lead and the negative electrode lead were allowed to come out from the outer package. The non-aqueous electrolyte was injected into the inside of the outer package and then sealed to obtain the electricity storage device (lithium ion secondary battery) of Example 1.

[実施例2〜4、比較例1〜4]
表1に記載の添加剤、並びに表1に記載の厚さ及び細孔径を有するセパレータを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜4及び比較例1〜4の蓄電素子を得た。なお、表中無機層の欄の「−」は、無機層が無い樹脂層単層のセパレータを用いたことを示す。また、表中添加剤の欄の「−」は、対応する添加剤を添加していないことを示す。また、表中、OFTはo−フルオロトルエンを示し、FBはフルオロベンゼンを示し、CHBはシクロヘキシルベンゼンを示す。
[Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 4]
Electric storage of Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 in the same manner as in Example 1 except that the additive described in Table 1 and the separator having the thickness and the pore size described in Table 1 were used. The device was obtained. In addition, "-" in the column of the inorganic layer in the table indicates that a single resin layer separator having no inorganic layer was used. In addition, "-" in the column of additive in the table indicates that the corresponding additive was not added. Further, in the table, OFT represents o-fluorotoluene, FB represents fluorobenzene, and CHB represents cyclohexylbenzene.

[評価]
得られた各蓄電素子について、SOC(充電状態)100%まで充電後、過充電状態とするため、さらに25℃の環境下、充電電流0.1CAにて8時間定電流充電した。この後、放電し、蓄電素子を解体してセパレータを取り出した。取り出した過充電後のセパレータの透気度を上記と同様に測定した。初期のセパレータの透気度、及び初期のセパレータの透気度に対する過充電後のセパレータの透気度の増加率(%)を表1に示す。なお、セパレータの単位厚さあたりの透気度の増加率(%/μm)も合せて表1に示す。
[Evaluation]
Each of the obtained power storage devices was charged to 100% SOC (state of charge) and then charged to a constant current for 8 hours at a charging current of 0.1 CA in an environment of 25° C. to bring the battery into an overcharged state. After that, the battery was discharged, the power storage element was disassembled, and the separator was taken out. The air permeability of the taken out overcharged separator was measured in the same manner as above. Table 1 shows the air permeability of the initial separator and the increase rate (%) of the air permeability of the separator after overcharge with respect to the air permeability of the initial separator. Table 1 also shows the rate of increase in air permeability (%/μm) per unit thickness of the separator.

Figure 0006747191
Figure 0006747191

上記表1に示されるように、実施例1〜4の蓄電素子においては、過充電後のセパレータの透気度が大きく上昇している。すなわち、実施例1〜4の蓄電素子によれば、過充電の際に細孔が塞がり、優れたシャットダウン機能が生じることがわかる。一方、セパレータの細孔径D30が0.29μmである比較例1は、過充電後の透気度が大きくは増加していない。これに対し、細孔径D30が0.28μmである実施例3は、過充電後に透気度が大きく増加している。特に、これらは単位厚さあたりの透気度の増加率で比較すると顕著であり、細孔径D30を0.28μm以下とすることで顕著な効果が生じることが示される。 As shown in Table 1 above, in the electricity storage devices of Examples 1 to 4, the air permeability of the separator after overcharging greatly increased. That is, according to the electricity storage devices of Examples 1 to 4, it is understood that the pores are closed during overcharge, and an excellent shutdown function is generated. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the pore diameter D30 of the separator is 0.29 μm, the air permeability after overcharging does not significantly increase. On the other hand, in Example 3 in which the pore diameter D30 is 0.28 μm, the air permeability greatly increases after overcharge. In particular, these are remarkable when compared with the rate of increase in air permeability per unit thickness, and it is shown that a remarkable effect is produced by setting the pore diameter D30 to 0.28 μm or less.

また、添加剤を添加していない比較例2、及びハロゲン化トルエン以外の添加剤を添加した比較例3、4は、いずれも過充電後のセパレータの透気度は大きくは上昇していない。すなわち、過充電の際の優れたシャットダウン機能は、細孔径D30が0.28μm以下である多孔質のセパレータと、ハロゲン化トルエンを含有する非水電解質とを組み合わせて用いたときに初めて発現されるものであるといえる。 Further, in Comparative Example 2 in which the additive is not added and Comparative Examples 3 and 4 in which the additive other than the halogenated toluene is added, the air permeability of the separator after overcharge is not significantly increased. That is, an excellent shutdown function at the time of overcharge is exhibited only when a porous separator having a pore diameter D30 of 0.28 μm or less and a non-aqueous electrolyte containing halogenated toluene are used in combination. It can be said that it is a thing.

また、セパレータ全体の厚さ及び無機層の厚さが等しい実施例2と実施例3とを比較すると、透気度の小さい実施例2の方が、過充電後の透気度の増加率が大きくなっている。つまり、シャットダウン機能は透気度の大小に依存しておらず、セパレータの細孔径D30に依存していることがわかる。このことから透気度が同程度であっても、シャットダウン機能を発現するセパレータと発現しないセパレータとが存在するものと考えられる。 Further, comparing Example 2 and Example 3 in which the thickness of the entire separator and the thickness of the inorganic layer are equal, Example 2 having a low air permeability has a higher increase rate of the air permeability after overcharge. It's getting bigger. That is, it can be seen that the shutdown function does not depend on the size of the air permeability, but depends on the pore diameter D30 of the separator. From this, it is considered that there are separators that exhibit the shutdown function and separators that do not exhibit the shutdown function even if the air permeability is about the same.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電界二次電池をはじめとした非水電解質蓄電素子などに適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to electronic equipment such as personal computers and communication terminals, non-aqueous electrolyte storage elements including non-aqueous electric field secondary batteries used as power sources for automobiles, and the like.

1 二次電池
2 電極体
3 電池容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Secondary battery 2 Electrode body 3 Battery container 4 Positive electrode terminal 4'Positive electrode lead 5 Negative electrode terminal 5'Negative electrode lead 20 Electric storage unit 30 Electric storage device

Claims (3)

細孔径D30が0.28μm以下且つ細孔径D10が0.75μm以下である多孔質のセパレータと、
ハロゲン化トルエンを含有する非水電解質と
を備え
上記非水電解質におけるハロゲン化トルエンの含有量が2質量%以上である蓄電素子。
A porous separator having a pore diameter D30 of 0.28 μm or less and a pore diameter D10 of 0.75 μm or less ;
And a non-aqueous electrolyte containing halogenated toluene ,
Storage element content of the halogenated toluene in the nonaqueous electrolyte Ru der least 2 wt%.
上記セパレータと対向する正極をさらに備え、
上記セパレータが、上記正極との対向面側に形成されている無機層を有する請求項1の蓄電素子。
Further comprising a positive electrode facing the separator,
The electricity storage device according to claim 1, wherein the separator has an inorganic layer formed on a surface facing the positive electrode.
上記ハロゲン化トルエンがo−フルオロトルエンである請求項1又は請求項2の蓄電素子。
The electricity storage device according to claim 1 or 2 , wherein the halogenated toluene is o-fluorotoluene.
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