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JP7753882B2 - Nonaqueous electrolyte storage element and method for manufacturing same - Google Patents
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JP7753882B2 - Nonaqueous electrolyte storage element and method for manufacturing same - Google Patents

Nonaqueous electrolyte storage element and method for manufacturing same

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Description

本発明は、非水電解質蓄電素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte storage element and a method for manufacturing the same.

リチウムイオン非水電解質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、非水電解質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。Due to their high energy density, non-aqueous electrolyte secondary batteries, such as lithium-ion non-aqueous electrolyte secondary batteries, are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, as well as automobiles. Non-aqueous electrolyte secondary batteries generally comprise an electrode assembly having a pair of electrodes electrically isolated by a separator, and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes. They are configured to charge and discharge by transferring ions between the electrodes. In addition to non-aqueous electrolyte secondary batteries, capacitors such as lithium-ion capacitors and electric double-layer capacitors are also widely used as energy storage elements.

上記自動車等のエネルギー源としては、急速充電性能を有するリチウムイオン非水電解質二次電池が求められている。例えば特許文献1には、正極活物質として特定の組成を有しスピネル構造を有するマンガン含有酸化物と、特定の組成を有し、層状構造を有するニッケル含有酸化物を有するものを用いることで、急速充電を可能とする技術が提案されている。 Lithium-ion non-aqueous electrolyte secondary batteries with rapid charging capabilities are required as energy sources for the above-mentioned automobiles and other vehicles. For example, Patent Document 1 proposes a technology that enables rapid charging by using a positive electrode active material that contains a manganese-containing oxide with a specific composition and a spinel structure, and a nickel-containing oxide with a specific composition and a layered structure.

特開2011-076997号公報JP 2011-076997 A

しかしながら、近年のエネルギー源としてのリチウムイオン二次電池に対する需要も急増して状況においては、急速充電性能のさらなる向上が求められている。 However, in recent years, demand for lithium-ion secondary batteries as an energy source has rapidly increased, calling for further improvements in rapid charging performance.

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、急速充電特性に優れる非水電解質蓄電素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made based on the above circumstances, and aims to provide a non-aqueous electrolyte storage element with excellent rapid charging characteristics and a method for manufacturing the same.

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、負極と、正極と、非水電解液とを備え、上記負極が黒鉛及びアクリル系樹脂を含む負極活物質層を有し、上記非水電解液がリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有する。 A nonaqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention comprises a negative electrode, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte solution, wherein the negative electrode has a negative electrode active material layer containing graphite and an acrylic resin, and the nonaqueous electrolyte solution contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate.

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、負極、正極及び非水電解液をケースに収容することを備え、上記負極は、黒鉛及びアクリル系樹脂を含む負極活物質層を有し、上記非水電解液は、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有する。 A method for manufacturing a nonaqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention includes housing a negative electrode, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte solution in a case, wherein the negative electrode has a negative electrode active material layer containing graphite and an acrylic resin, and the nonaqueous electrolyte solution contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate.

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、急速充電特性に優れる。 The nonaqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention has excellent rapid charging characteristics.

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、急速充電特性に優れる非水電解質蓄電素子を製造できる。 A method for manufacturing a nonaqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention can produce a nonaqueous electrolyte storage element with excellent rapid charging characteristics.

図1は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を示す外観斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a nonaqueous electrolyte electricity storage element according to one embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子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 an electricity storage device constructed by assembling a plurality of nonaqueous electrolyte electricity storage elements according to one embodiment of the present invention.

本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、負極と、正極と、非水電解液とを備え、上記負極が黒鉛及びアクリル系樹脂を含む負極活物質層を有し、上記非水電解液がリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有する。 A nonaqueous electrolyte storage element according to one aspect of the present invention comprises a negative electrode, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte solution, wherein the negative electrode has a negative electrode active material layer containing graphite and an acrylic resin, and the nonaqueous electrolyte solution contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate.

非水電解質蓄電素子に用いられる負極材料としては、リチウムに近い卑な電位で単位質量あたりの充放電容量の大きい黒鉛が広く用いられ、負極用バインダーとしては、比較的少ない添加量で利用可能なスチレンブタジエンゴムが広く用いられている。一方、本発明者らは、非水電解質蓄電素子の負極活物質層が負極活物質としての黒鉛と、バインダーとしてのアクリル系樹脂とを含み、非水電解液がリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有することで、非水電解質蓄電素子の急速充電性能が優れることを知見した。この理由は定かではないが、次のように考えられる。負極用バインダーとしてスチレンブタジエンゴムが含まれる場合、負極活物質である黒鉛のエッジ面に比較的多く分布する。これに対し、負極用バインダーとしてアクリル系樹脂が含まれる場合、上記黒鉛の周囲に均一に分布する。また、非水電解液にリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方が含有されると、リチウムジフルオロオキサラトボレートやリチウムジフルオロホスフェートによる良質な被膜が、上記黒鉛のエッジ面に多く形成される。その結果、非水電解質蓄電素子の急速充電性能が向上したと考えられる。Graphite, which has a high charge/discharge capacity per unit mass at a base potential close to that of lithium, is widely used as the negative electrode material for nonaqueous electrolyte storage elements. Styrene-butadiene rubber, which can be used in relatively small amounts, is widely used as the negative electrode binder. However, the inventors have discovered that when the negative electrode active material layer of a nonaqueous electrolyte storage element contains graphite as the negative electrode active material and an acrylic resin as the binder, and the nonaqueous electrolyte contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate, the nonaqueous electrolyte exhibits excellent rapid charging performance. While the reason for this is unclear, it is thought to be as follows: When styrene-butadiene rubber is used as the negative electrode binder, it is distributed relatively largely on the edge surfaces of the graphite, which is the negative electrode active material. In contrast, when acrylic resin is used as the negative electrode binder, it is distributed uniformly around the graphite. Furthermore, when the non-aqueous electrolyte contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate, a high-quality coating of lithium difluorooxalatoborate or lithium difluorophosphate is formed on the edge surfaces of the graphite, which is believed to result in improved rapid charging performance of the non-aqueous electrolyte storage element.

上記非水電解液におけるリチウムジフルオロオキサラトボレート又はリチウムジフルオロホスフェートの含有割合が0.2質量%以上2.0質量%以下であることが好ましい。リチウムジフルオロオキサラトボレート又はリチウムジフルオロホスフェートの含有割合が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の急速充電性能をより向上できる。 The content of lithium difluorooxalatoborate or lithium difluorophosphate in the nonaqueous electrolyte solution is preferably 0.2% by mass or more and 2.0% by mass or less. By ensuring that the content of lithium difluorooxalatoborate or lithium difluorophosphate is within the above range, the rapid charging performance of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved.

上記正極が、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む正極活物質を含むことが好ましい。上記正極が、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む正極活物質を含むことで、当該非水電解質蓄電素子のエネルギー密度を向上できる。 It is preferable that the positive electrode contains a positive electrode active material containing nickel, cobalt, and manganese. By containing a positive electrode active material containing nickel, cobalt, and manganese, the energy density of the nonaqueous electrolyte storage element can be improved.

以下、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子について詳説する。
<非水電解質蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、負極と、正極と、非水電解液とを備える。以下、非水電解質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。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体はケースに収納され、このケース内に非水電解質が充填される。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記ケースとしては、非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知の金属ケース、樹脂ケース等を用いることができる。
A nonaqueous electrolyte electricity storage element according to one embodiment of the present invention will be described in detail below.
<Non-aqueous electrolyte energy storage element>
A nonaqueous electrolyte storage element according to one embodiment of the present invention comprises a negative electrode, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte solution. Hereinafter, a nonaqueous electrolyte secondary battery will be described as an example of a nonaqueous electrolyte storage element. The positive electrode and negative electrode are usually stacked or wound alternately with a separator interposed therebetween to form an electrode assembly. This electrode assembly is housed in a case, and the case is filled with a nonaqueous electrolyte. The nonaqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. The case may be a known metal case, resin case, or the like, that is typically used as a case for a nonaqueous electrolyte secondary battery.

[負極]
負極は、負極基材と、負極活物質層とを有する。上記負極活物質層は、負極活物質を含有する。上記負極活物質層は、上記負極基材の少なくとも一方の面に沿って直接又は中間層を介して積層される。
[Negative electrode]
The negative electrode includes a negative electrode substrate and a negative electrode active material layer. The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material. The negative electrode active material layer is laminated along at least one surface of the negative electrode substrate directly or via an intermediate layer.

(負極基材)
上記負極基材は、導電性を有する基材である。負極基材の材質としては、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。また、負極基材の形態としては、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、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。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1×10Ω・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1×10Ω・cm超であることを意味する。
(Negative electrode substrate)
The negative electrode substrate is a substrate having electrical conductivity. Metals such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel, or alloys thereof, are used as the material for the negative electrode substrate, with copper or a copper alloy being preferred. The negative electrode substrate may be in the form of a foil, a vapor-deposited film, or the like, with foil being preferred from the standpoint of cost. That is, copper foil is preferred as the negative electrode substrate. Examples of copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil. Having "electrical conductivity" means that the volume resistivity measured in accordance with JIS-H-0505 (1975) is 1×10 7 Ω·cm or less, and having "non-electrical conductivity" means that the volume resistivity is greater than 1×10 7 Ω·cm.

(負極活物質層)
負極活物質層は、負極基材の少なくとも一方の面に沿って直接又は中間層を介して積層される。負極活物質層は、負極活物質を含むいわゆる負極合剤から形成される。負極活物質層は、黒鉛及びアクリル系樹脂を含む。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer is laminated directly or via an intermediate layer along at least one surface of the negative electrode substrate. The negative electrode active material layer is formed from a so-called negative electrode mixture containing a negative electrode active material. The negative electrode active material layer contains graphite and an acrylic resin.

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。当該非水電解質蓄電素子は、負極活物質として黒鉛(グラファイト)を含む。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。 The negative electrode active material is typically a material capable of absorbing and releasing lithium ions. The nonaqueous electrolyte storage element contains graphite as the negative electrode active material. Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite.

上記負極活物質層は、その他の負極活物質として、例えば、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)や易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)等のその他の炭素材料、Si等の半金属、Sn等の金属、これら半金属又は金属の酸化物、又は、これら半金属又は金属と炭素材料との複合体等が含まれていてもよい。これらの材料は1種を単独で、または2種以上を適宜組みあわせて用いることができる。これらの中でも難黒鉛化性炭素を含むことが好ましい。難黒鉛化性炭素を含むことで、充電時の負極の膨張を小さく抑えることができる。また、負極活物質層の形状を長期にわたってより良く安定的に維持することができる。 The above-mentioned negative electrode active material layer may contain other negative electrode active materials, such as other carbon materials such as non-graphitizable carbon (hard carbon) and easily graphitizable carbon (soft carbon), semi-metals such as Si, metals such as Sn, oxides of these semi-metals or metals, or composites of these semi-metals or metals with carbon materials. These materials may be used alone or in appropriate combinations of two or more. Among these, it is preferable to contain non-graphitizable carbon. By containing non-graphitizable carbon, it is possible to minimize expansion of the negative electrode during charging. Furthermore, it is possible to more stably maintain the shape of the negative electrode active material layer over a long period of time.

「黒鉛」とは、充放電前又は放電状態において、X線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.33nm以上0.34nm未満の炭素材料をいう。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。安定した物性の材料を入手できるという観点で、人造黒鉛が好ましい。 "Graphite" refers to a carbon material in which the average lattice spacing (d 002 ) of the (002) plane, as determined by X-ray diffraction before charge/discharge or in a discharged state, is 0.33 nm or more and less than 0.34 nm. Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite. Artificial graphite is preferred from the viewpoint of being able to obtain a material with stable physical properties.

「非黒鉛質炭素」とは、充放電前又は放電状態においてX線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.34nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。非黒鉛質炭素としては、難黒鉛化性炭素や、易黒鉛化性炭素が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、例えば、樹脂由来の材料、石油ピッチまたは石油ピッチ由来の材料、石油コークスまたは石油コークス由来の材料、植物由来の材料、アルコール由来の材料等が挙げられる。「難黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.36nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。「易黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.34nm以上0.36nm未満の炭素材料をいう。 "Non-graphitic carbon" refers to a carbon material in which the average lattice spacing (d 002 ) of the (002) plane, as determined by X-ray diffraction before charge/discharge or in a discharged state, is 0.34 nm or more and 0.42 nm or less. Examples of non-graphitic carbon include non-graphitizable carbon and graphitizable carbon. Examples of non-graphitizable carbon include resin-derived materials, petroleum pitch or petroleum pitch-derived materials, petroleum coke or petroleum coke-derived materials, plant-derived materials, and alcohol-derived materials. "Non-graphitizable carbon" refers to a carbon material in which the d 002 is 0.36 nm or more and 0.42 nm or less. "Graphitizable carbon" refers to a carbon material in which the d 002 is 0.34 nm or more and less than 0.36 nm.

ここで、「放電状態」とは、負極活物質として炭素材料を含む負極を作用極として、金属Liを対極として用いた単極電池において、開回路電圧が0.7V以上である状態をいう。開回路状態での金属Li対極の電位は、Liの酸化還元電位とほぼ等しいため、上記単極電池における開回路電圧は、Liの酸化還元電位に対する炭素材料を含む負極の電位とほぼ同等である。つまり、上記単極電池における開回路電圧が0.7V以上であることは、負極活物質である炭素材料から、充放電に伴い吸蔵放出可能なリチウムイオンが十分に放出されていることを意味する。 Here, "discharged state" refers to a state in which the open circuit voltage is 0.7 V or higher in a single-electrode battery using a negative electrode containing a carbon material as the negative electrode active material as the working electrode and metallic Li as the counter electrode. Because the potential of the metallic Li counter electrode in the open circuit state is approximately equal to the redox potential of Li, the open circuit voltage in the single-electrode battery is approximately equal to the potential of the negative electrode containing the carbon material relative to the redox potential of Li. In other words, an open circuit voltage of 0.7 V or higher in the single-electrode battery means that sufficient lithium ions capable of being absorbed and released during charging and discharging have been released from the carbon material, which is the negative electrode active material.

負極活物質中の黒鉛の含有量の下限としては、60質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、99質量%が好ましく、95質量%がより好ましい。The lower limit of the graphite content in the negative electrode active material is preferably 60% by mass, more preferably 70% by mass, and even more preferably 80% by mass. Meanwhile, the upper limit of this content is preferably 99% by mass, and more preferably 95% by mass.

負極活物質層中の負極活物質の含有量は特に限定されないが、その下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量がより好ましい。The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is not particularly limited, but the lower limit is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, and even more preferably 90% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 99% by mass, and more preferably 98% by mass.

(バインダー)
当該非水電解質蓄電素子の負極合剤は、バインダーとしてアクリル系樹脂を含む。「アクリル系樹脂」とは、アクリル酸若しくはメタクリル酸、又はこれらの誘導体を主成分とするモノマーから形成された樹脂をいう。「主成分とする」とは、アクリル系樹脂におけるアクリル酸若しくはメタクリル酸、又はこれらの誘導体由来の構造単位の含有割合が、50質量%以上であることを意味する。アクリル系樹脂におけるアクリル酸若しくはメタクリル酸、又はこれらの誘導体由来の構造単位の含有割合の下限は50質量%であり、60質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、75質量%がさらに好ましい。上記アクリル系樹脂としては、例えばポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリルアミド、アクリル酸を含む共重合体、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩が挙げられ、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩が好ましく、ポリアクリル酸がより好ましい。なお、ポリアクリロニトリル及びアクリロニトリルを含む共重合体は、アクリル系樹脂に含まれないものとする。
(binder)
The negative electrode mixture of the nonaqueous electrolyte storage element contains an acrylic resin as a binder. "Acrylic resin" refers to a resin formed from a monomer primarily composed of acrylic acid, methacrylic acid, or a derivative thereof. "Mainly composed" means that the content of structural units derived from acrylic acid, methacrylic acid, or a derivative thereof in the acrylic resin is 50% by mass or more. The lower limit of the content of structural units derived from acrylic acid, methacrylic acid, or a derivative thereof in the acrylic resin is 50% by mass, preferably 60% by mass, more preferably 70% by mass, and even more preferably 75% by mass. Examples of the acrylic resin include polyacrylic acid, methyl polyacrylate, polyacrylamide, copolymers containing acrylic acid, and alkali metal salts of polyacrylic acid. Polyacrylic acid, methyl polyacrylate, polyacrylamide, and alkali metal salts of polyacrylic acid are preferred, and polyacrylic acid is more preferred. Note that polyacrylonitrile and copolymers containing acrylonitrile are not included in the acrylic resin.

上記負極合剤は、その他のバインダーとして、例えば、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、ポリアクリル酸、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;多糖類高分子等が含まれていてもよい。なお、入力特性の観点から、上記バインダーは、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)のように、ブタジエン由来の構造単位を有する樹脂の含有量が少ないことが好ましく、ブタジエン由来の構造単位を有する樹脂を実質的に含まないことがより好ましい。具体的には、アクリル系樹脂に対する上記スチレン-ブタジエンゴム(SBR)の質量比の上限としては、2.3が好ましく、1.5がより好ましく、1.0がさらに好ましく、0.5が特に好ましい。また、アクリル酸由来の構造単位とブタジエン由来の構造単位との共重合体においても同様に、ブタジエン由来の構造単位の含有割合が少ないことが好ましい。具体的には、アクリル酸由来の構造単位とブタジエン由来の構造単位を含む共重合体におけるブタジエン由来の構造単位の含有割合の上限は、例えば、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましく、25質量%がよりさらに好ましい。上記アクリル系樹脂は、出力性能を向上させる観点から、ブタジエン由来の構造単位を含まなくてもよく、負極活物質層の密着性の観点から、ブタジエン由来の構造単位を含んでいてもよい。アクリル酸由来の構造単位とブタジエン由来の構造単位を含む共重合体におけるブタジエン由来の構造単位の含有割合の下限は、例えば、1質量%であってもよく、2質量%、5質量%、又は10質量%が好ましい場合もある。The negative electrode mixture may contain other binders, such as thermoplastic resins such as fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, and polyimide; elastomers such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR), and fluororubber; and polysaccharide polymers. From the perspective of input characteristics, the binder preferably contains a small amount of resin having structural units derived from butadiene, such as styrene-butadiene rubber (SBR), and more preferably does not contain substantially any resin having structural units derived from butadiene. Specifically, the upper limit of the mass ratio of the styrene-butadiene rubber (SBR) to the acrylic resin is preferably 2.3, more preferably 1.5, even more preferably 1.0, and particularly preferably 0.5. Similarly, in copolymers of structural units derived from acrylic acid and structural units derived from butadiene, it is preferable that the content of structural units derived from butadiene be low. Specifically, the upper limit of the content of butadiene-derived structural units in a copolymer containing acrylic acid-derived structural units and butadiene-derived structural units is, for example, preferably 50% by mass, more preferably 40% by mass, even more preferably 30% by mass, and even more preferably 25% by mass. The acrylic resin may not contain butadiene-derived structural units from the viewpoint of improving output performance, and may contain butadiene-derived structural units from the viewpoint of adhesion of the negative electrode active material layer. The lower limit of the content of butadiene-derived structural units in a copolymer containing acrylic acid-derived structural units and butadiene-derived structural units may be, for example, 1% by mass, and may be preferably 2% by mass, 5% by mass, or 10% by mass.

上記バインダーにおけるアクリル系樹脂の含有量としては、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましく、90質量%以上がよりさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましく、100質量%であってもよい。The content of acrylic resin in the binder is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, particularly preferably 99% by mass or more, and may be 100% by mass.

負極活物質層中のバインダーの含有量の下限としては、0.2質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、10質量%が好ましく、5質量がより好ましい。The lower limit of the binder content in the negative electrode active material layer is preferably 0.2% by mass, more preferably 0.5% by mass, and even more preferably 1% by mass. Meanwhile, the upper limit of this content is preferably 10% by mass, and more preferably 5% by mass.

負極活物質層におけるバインダーの含有量は、0.2質量%以上10質量%以下が好ましく、0.5質量%以上5質量%以下がより好ましい。バインダーの含有量を上記の範囲とすることで、活物質を安定して保持することができる。The binder content in the negative electrode active material layer is preferably 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 5% by mass or less. By keeping the binder content within the above range, the active material can be stably maintained.

(その他の任意成分)
負極合剤は、必要に応じて導電剤、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
(Other optional ingredients)
The negative electrode mixture may contain optional components such as a conductive agent, a thickener, and a filler as needed.

上記導電剤としては、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、例えば、炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛化炭素、非黒鉛化炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛化炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、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が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の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。また、これらの材料を複合化して用いてもよい。例えば、カーボンブラックとCNTとを複合化した材料を用いてもよい。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点よりカーボンブラックが好ましく、中でもアセチレンブラックが好ましい。The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material. Examples of such conductive agents include carbonaceous materials, metals, and conductive ceramics. Carbonaceous materials include graphitized carbon, non-graphitized carbon, and graphene-based carbon. Non-graphitized carbon includes carbon nanofiber, pitch-based carbon fiber, and carbon black. Carbon black includes furnace black, acetylene black, and ketjen black. Graphene-based carbon includes graphene, carbon nanotubes (CNT), and fullerene. The conductive agent may be in the form of powder or fiber. As the conductive agent, one of these materials may be used alone, or two or more may be mixed. These materials may also be used in combination. For example, a composite of carbon black and CNT may be used. Among these, carbon black is preferred from the standpoints of electronic conductivity and coatability, and acetylene black is particularly preferred.

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. Furthermore, if the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate this functional group in advance by methylation or other methods.

上記フィラーとしては、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、ガラス等が挙げられる。 The filler is not particularly limited. Examples of the main components of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, and glass.

(中間層)
上記中間層は、負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負極基材と負極活物質層との接触抵抗を低減する。上記正極と同様、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。
(middle class)
The intermediate layer is a coating layer on the surface of the negative electrode substrate, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the negative electrode substrate and the negative electrode active material layer. As with the positive electrode, the configuration of the intermediate layer is not particularly limited, and it can be formed, for example, from a composition containing a resin binder and conductive particles.

[正極]
正極は、正極基材と、正極活物質層とを有する。上記正極活物質層は、正極活物質を含有する。上記正極活物質層は、上記正極基材の少なくとも一方の面に沿って直接又は中間層を介して積層される。
[Positive electrode]
The positive electrode includes a positive electrode substrate and a positive electrode active material layer. The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material. The positive electrode active material layer is laminated along at least one surface of the positive electrode substrate directly or via an intermediate layer.

(正極基材)
上記正極基材は、導電性を有する基材である。正極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-H4000(2014)に規定されるA1085、A3003等が例示できる。
(Positive electrode substrate)
The positive electrode substrate is a substrate having electrical conductivity. Metals such as aluminum, titanium, tantalum, and stainless steel, or alloys thereof, are used as the material for the positive electrode substrate. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferred in terms of the balance between potential resistance, high electrical conductivity, and cost. Examples of the form of the positive electrode substrate include foil and vapor-deposited film, with foil being preferred in terms of cost. That is, aluminum foil is preferred as the positive electrode substrate. Examples of aluminum or aluminum alloys include A1085 and A3003 as specified in JIS-H4000 (2014).

(正極活物質層)
正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる正極合剤から形成される。上記正極活物質としては、例えば、公知の正極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、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料が用いられる。正極活物質としては、例えば、α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物、ポリアニオン化合物、カルコゲン化合物、硫黄等が挙げられる。α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Li[LiNi1-x]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo(1-x-γ-β)(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)、Li[LiNiγCoβAl(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物として、LiMn,LiNiγMn(2-γ)等が挙げられる。ポリアニオン化合物として、LiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO、Li(PO、LiMnSiO、LiCoPOF等が挙げられる。カルコゲン化合物として、二硫化チタン、二硫化モリブデン、二酸化モリブデン等が挙げられる。これらの材料中の原子又はポリアニオンは、他の元素からなる原子又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。上記正極活物質としては、これらの中でも、高エネルギー密度化の観点から上記リチウム遷移金属複合酸化物が好ましく、Li以外に、ニッケル、コバルト及びマンガンを構成元素として含むニッケルコバルトマンガン含有リチウム遷移金属複合酸化物がより好ましい。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer is formed from a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. The positive electrode active material can be appropriately selected from, for example, known positive electrode active materials. A material capable of absorbing and releasing lithium ions is typically used as the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries. Examples of positive electrode active materials include lithium transition metal composite oxides having an α-NaFeO 2- type crystal structure, lithium transition metal oxides having a spinel-type crystal structure, polyanion compounds, chalcogen compounds, and sulfur. Examples of lithium transition metal composite oxides having α-NaFeO type 2 crystal structure include Li[Li x Ni 1-x ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Co (1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Co (1-x) ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Mn (1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Ni γ Mn β Co (1-x-γ-β) O 2 (0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1), Li[Li x Ni γ Co β Al (1-x-γ-β) ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1), etc. Examples of lithium transition metal oxides having a spinel crystal structure include Li x Mn 2 O 4 and Li x Ni γ Mn (2-γ) O 4 , etc. Examples of polyanion compounds include 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. Examples of chalcogen compounds include titanium disulfide, molybdenum disulfide, molybdenum dioxide, etc. The atoms or polyanions in these materials may be partially substituted with atoms or anion species of other elements. Among these, the lithium transition metal composite oxides are preferred as the positive electrode active material from the viewpoint of achieving high energy density, and nickel-cobalt-manganese-containing lithium transition metal composite oxides containing nickel, cobalt, and manganese as constituent elements in addition to Li are more preferred.

上記正極活物質として挙げられた材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。正極活物質層においては、これら材料の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。 The surfaces of the materials listed above as positive electrode active materials may be coated with other materials. In the positive electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more may be mixed and used.

正極活物質層中の正極活物質の含有量は特に限定されないが、その下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%がより好ましい。The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the lower limit is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, and even more preferably 90% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 99% by mass, and more preferably 98% by mass.

(その他の任意成分)
正極合剤は、必要に応じてバインダー、導電剤、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
(Other optional ingredients)
The positive electrode mixture may contain optional components such as a binder, a conductive agent, a thickener, and a filler, as required.

バインダーとしては、例えば、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、ポリアクリル酸、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 binders include thermoplastic resins such as fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, and polyimide; elastomers such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR), and fluororubber; polysaccharide polymers, etc.

導電剤、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上記負極で例示した材料から選択できる。 Optional components such as conductive agents, thickeners, fillers, etc. can be selected from the materials exemplified for the negative electrode above.

(中間層)
上記中間層は、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。
(middle class)
The intermediate layer is a coating layer on the surface of the positive electrode substrate, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the positive electrode substrate and the positive electrode active material layer. The configuration of the intermediate layer is not particularly limited, and it can be formed, for example, from a composition containing a resin binder and conductive particles.

[非水電解質]
上記非水電解質は、通常、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。本実施形態に係る非水電解質蓄電素子では、非水電解液が添加剤としてリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有する。
[Non-aqueous electrolyte]
The nonaqueous electrolyte typically contains a nonaqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent. In the nonaqueous electrolyte storage element according to this embodiment, the nonaqueous electrolyte solution contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate as an additive.

(非水溶媒)
非水溶媒としては、公知の非水溶媒の中から適宜選択できる。非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、エーテル、アミド、ニトリル等が挙げられる。非水溶媒として、これらの化合物に含まれる水素原子の一部がハロゲンに置換されたものを用いてもよい。
(Non-aqueous solvent)
The non-aqueous solvent can be appropriately selected from known non-aqueous solvents. Examples of non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, carboxylic acid esters, phosphate esters, sulfonic acid esters, ethers, amides, and nitriles. Non-aqueous solvents in which some of the hydrogen atoms contained in these compounds have been substituted with halogens may also be used.

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、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が挙げられる。これらの中でもECが好ましい。 Cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), difluoroethylene carbonate (DFEC), styrene carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate, etc. Of these, EC is preferred.

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、トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。これらの中でもEMCが好ましい。 Examples of chain carbonates include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate, and bis(trifluoroethyl) carbonate. Of these, EMC is preferred.

非水溶媒として、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを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。環状カーボネートを用いることで、電解質塩の解離を促進して非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。鎖状カーボネートを用いることで、非水電解液の粘度を低く抑えることができる。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率(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、例えば、5:95から50:50の範囲とすることが好ましい。It is preferable to use a cyclic carbonate or a chain carbonate as the non-aqueous solvent, and it is even more preferable to use a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate. The use of a cyclic carbonate promotes dissociation of the electrolyte salt, improving the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte. The use of a chain carbonate reduces the viscosity of the non-aqueous electrolyte. When a cyclic carbonate and a chain carbonate are used in combination, the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate (cyclic carbonate:chain carbonate) is preferably in the range of, for example, 5:95 to 50:50.

(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)
The electrolyte salt may be any known electrolyte salt commonly used in non-aqueous electrolytes for general energy storage elements, including lithium salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts, and onium salts, with lithium salts being preferred.

上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiC(SOCF、LiC(SO等の水素がフッ素で置換された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 LiPF6 , LiPO2F2 , LiBF4 , and LiClO4 , and lithium salts having a hydrocarbon group in which hydrogen is substituted with fluorine, such as LiSO3CF3, LiC(SO2CF3)3, and LiC(SO2C2F5)3 . Among these , inorganic lithium salts are preferred, and LiPF6 is more preferred.

上記電解質塩の非水溶液における含有量の下限としては、0.1mol/dmが好ましく、0.3mol/dmがより好ましく、0.5mol/dmがさらに好ましく、0.7mol/dm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、2.5mol/dmが好ましく、2mol/dmがより好ましく、1.5mol/dmがさらに好ましい。非水溶液とは、非水溶媒に電解質塩を溶解させた状態のものを意味し、ホウ素含有オキサラト錯塩等の添加剤を溶解させる前の状態を意味する。 The lower limit of the content of the electrolyte salt in the non-aqueous solution is preferably 0.1 mol/ dm3 , more preferably 0.3 mol/ dm3 , even more preferably 0.5 mol/ dm3 , and particularly preferably 0.7 mol/ dm3 . On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 2.5 mol/ dm3 , more preferably 2 mol/ dm3 , and even more preferably 1.5 mol/ dm3 . The non-aqueous solution refers to a state in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, and refers to the state before an additive such as a boron-containing oxalate complex salt is dissolved.

(添加剤)
上記非水電解質は、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有する。上記非水電解質がリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有することで、当該非水電解質蓄電素子は急速充電特性に優れる。
(Additives)
The non-aqueous electrolyte contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate. By containing at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate in the non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte storage element has excellent rapid charging characteristics.

上記非水電解質におけるリチウムジフルオロオキサラトボレート又はリチウムジフルオロホスフェートの含有量の下限としては、0.05質量%が好ましく、0.2質量%がより好ましく、0.3質量%がさらに好ましく、0.5質量%がよりさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、2.0質量%が好ましく、1.5質量%がさらに好ましい。リチウムジフルオロオキサラトボレート又はリチウムジフルオロホスフェートの含有量が上記範囲であることで、充放電サイクル後の内部抵抗の増加に対する抑制効果をより向上できる。ここで、リチウムジフルオロオキサラトボレート又はリチウムジフルオロホスフェートの含有量とは、非水溶液の質量に対するリチウムジフルオロオキサラトボレート又はリチウムジフルオロホスフェートの質量を意味する。The lower limit of the content of lithium difluorooxalatoborate or lithium difluorophosphate in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.05% by mass, more preferably 0.2% by mass, even more preferably 0.3% by mass, and even more preferably 0.5% by mass. Meanwhile, the upper limit of this content is preferably 2.0% by mass, and even more preferably 1.5% by mass. By keeping the content of lithium difluorooxalatoborate or lithium difluorophosphate within the above range, the effect of suppressing the increase in internal resistance after charge-discharge cycling can be further improved. Here, the content of lithium difluorooxalatoborate or lithium difluorophosphate refers to the mass of lithium difluorooxalatoborate or lithium difluorophosphate relative to the mass of the nonaqueous solution.

上記非水電解質は、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの両方を含有してもよい。
上記非水電解質が、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの両方を含有する場合、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの含有量の和の下限としては、0.05質量%が好ましく、0.2質量%がより好ましく、0.3質量%がさらに好ましく、0.4質量%がよりさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、4.0質量%が好ましく、3.0質量%がさらに好ましく、2.0質量%がよりさらに好ましく、1.5質量%が好ましい場合もある。リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの含有量の和が上記範囲であることで、充放電サイクル後の内部抵抗の増加に対する抑制効果をより向上できる。ここで、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの含有量の和とは、非水溶液の質量に対するリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの質量の和を意味する。
The non-aqueous electrolyte may contain both lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate.
When the non-aqueous electrolyte contains both lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate, the lower limit of the sum of the contents of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate is preferably 0.05% by mass, more preferably 0.2% by mass, even more preferably 0.3% by mass, and even more preferably 0.4% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 4.0% by mass, more preferably 3.0% by mass, even more preferably 2.0% by mass, and even more preferably 1.5% by mass. When the sum of the contents of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate is within the above range, the effect of suppressing the increase in internal resistance after charge-discharge cycles can be further improved. Here, the sum of the contents of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate means the sum of the masses of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate relative to the mass of the non-aqueous solution.

上記非水電解質には、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェート以外のその他の添加剤が添加されていてもよい。上記その他の添加剤としては、例えばリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、フルオロスルホン酸リチウム、テトラフルオロオキサラトリン酸リチウム等が挙げられる。 The nonaqueous electrolyte may contain additives other than lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate. Examples of such additives include lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), lithium fluorosulfonate, and lithium tetrafluorooxalatophosphate.

上記非水電解質は、上記非水溶媒に上記電解質塩、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を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 dissolving the electrolyte salt, lithium difluorooxalatoborate, or lithium difluorophosphate in the non-aqueous solvent.

[セパレータ]
上記セパレータとしては、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。
[Separator]
The separator may be, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, or a porous resin film. Among these, a porous resin film is preferred from the viewpoint of strength, and a nonwoven fabric is preferred from the viewpoint of nonaqueous electrolyte retention. As the main component of the separator, a polyolefin such as polyethylene or polypropylene is preferred from the viewpoint of strength, and a polyimide or aramid is preferred from the viewpoint of resistance to oxidative decomposition. These resins may also be combined.

なお、セパレータと電極(通常、正極)との間に、無機層が配設されていてもよい。この無機層は、耐熱層等とも呼ばれる多孔質の層である。また、多孔質樹脂フィルムの一方の面に無機層が形成されたセパレータを用いることもできる。上記無機層は、通常、無機粒子及びバインダーとで構成され、その他の成分が含有されていてもよい。 An inorganic layer may be disposed between the separator and the electrode (usually the positive electrode). This inorganic layer is a porous layer also known as a heat-resistant layer. A separator having an inorganic layer formed on one side of a porous resin film may also be used. The inorganic layer is typically composed of inorganic particles and a binder, and may contain other components.

[蓄電素子の具体的構成]
図1に、本発明に係る非水電解質蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質蓄電素子1(非水電解質二次電池)の概略図を示す。なお、同図は、ケース内部を透視した図としている。図1に示す非水電解質蓄電素子1は、電極体2がケース3に収納されている。電極体2は、正極活物質層を備える正極と、負極活物質層を備える負極とが、セパレータを介して巻回されることにより形成されている。正極は、正極集電体4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極集電体5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。また、ケース3には、非水電解質が注入されている。
[Specific Configuration of Energy Storage Element]
FIG. 1 is a schematic diagram of a rectangular nonaqueous electrolyte storage element 1 (nonaqueous electrolyte secondary battery) that is one embodiment of the nonaqueous electrolyte storage element according to the present invention. This figure is a see-through view of the inside of the case. The nonaqueous electrolyte storage element 1 shown in FIG. 1 includes an electrode assembly 2 housed in a case 3. The electrode assembly 2 is formed by winding a positive electrode having a positive electrode active material layer and a negative electrode having a negative electrode active material layer with a separator interposed therebetween. The positive electrode is electrically connected to a positive electrode terminal 4 via a positive electrode current collector 4′, and the negative electrode is electrically connected to a negative electrode terminal 5 via a negative electrode current collector 5′. A nonaqueous electrolyte is poured into the case 3.

本発明に係る非水電解質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。 The configuration of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention is not particularly limited, and examples include cylindrical batteries, prismatic batteries (rectangular batteries), and flat batteries.

[非水電解質蓄電素子の製造方法]
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、上記負極と、正極と、上述のリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有する非水電解質とをケースに収容することを備える。上記正極は、正極基材に直接又は中間層を介して上記正極活物質層を積層することにより得ることができる。上記正極活物質層の積層は、正極基材に、正極合剤ペーストを塗工することにより行う。また、上記負極は、上記正極と同様、負極基材に直接又は中間層を介して上記負極活物質層を積層することにより得ることができる。上記負極活物質層の積層は、負極基材に、黒鉛及びアクリル系樹脂を含む負極合剤ペーストを塗工することにより行う。上記正極合剤ペースト及び負極合剤ペーストは、分散媒を含んでいてもよい。この分散媒としては、例えば、水、水を主体とする混合溶媒等の水系溶媒;N-メチルピロリドン、トルエン等の有機系溶媒を用いることができる。
[Method of manufacturing nonaqueous electrolyte energy storage element]
A method for manufacturing a nonaqueous electrolyte storage element according to one embodiment of the present invention includes housing the negative electrode, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte containing at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate in a case. The positive electrode can be obtained by laminating the positive electrode active material layer directly onto a positive electrode substrate or via an intermediate layer. The positive electrode active material layer is laminated by applying a positive electrode mixture paste to the positive electrode substrate. Similarly to the positive electrode, the negative electrode can be obtained by laminating the negative electrode active material layer directly onto a negative electrode substrate or via an intermediate layer. The negative electrode active material layer is laminated by applying a negative electrode mixture paste containing graphite and an acrylic resin to the negative electrode substrate. The positive electrode mixture paste and the negative electrode mixture paste may contain a dispersion medium. Examples of the dispersion medium include aqueous solvents such as water and mixed solvents mainly composed of water; and organic solvents such as N-methylpyrrolidone and toluene.

また、上記非水電解質蓄電素子の製造方法は、その他の工程として、例えば、セパレータを介して上記負極及び上記正極を積層することを備える。セパレータを介して上記負極及び上記正極を積層することにより、電極体が形成される。 In addition, the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte storage element further includes, as another step, stacking the negative electrode and the positive electrode with a separator interposed therebetween. By stacking the negative electrode and the positive electrode with a separator interposed therebetween, an electrode body is formed.

上記負極、正極、非水電解質等をケースに収容する方法は、公知の方法により行うことができる。収容後、収容口を封止することにより非水電解質蓄電素子を得ることができる。上記製造方法によって得られる非水電解質蓄電素子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 negative electrode, positive electrode, non-aqueous electrolyte, etc. can be housed in the case by a known method. After housing, the housing opening is sealed to obtain a non-aqueous electrolyte storage element. Details of each element that makes up the non-aqueous electrolyte storage element obtained by the above manufacturing method are as described above.

[その他の実施形態]
本発明の非水電解質蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではない。
[Other embodiments]
The nonaqueous electrolyte electricity storage element of the present invention is not limited to the above-described embodiment.

また、上記実施形態においては、非水電解質蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の非水電解質蓄電素子であってもよい。その他の非水電解質蓄電素子としては、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。非水電解質二次電池としては、リチウムイオン非水電解質二次電池が挙げられる。 In addition, while the above embodiments have been described focusing on the nonaqueous electrolyte storage element being a nonaqueous electrolyte secondary battery, other nonaqueous electrolyte storage elements may also be used. Examples of other nonaqueous electrolyte storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors), etc. Examples of nonaqueous electrolyte secondary batteries include lithium ion nonaqueous electrolyte secondary batteries.

また、上記実施形態においては巻回型の電極体を用いていたが、正極、負極及びセパレータを備える複数のシート体を重ねた積層体から形成される積層型電極体を備えてもよい。 In addition, while the above embodiment uses a wound electrode body, a laminated electrode body formed from a laminate of multiple sheet bodies each having a positive electrode, a negative electrode, and a separator may also be used.

本発明は、複数の上記非水電解質蓄電素子を備える蓄電装置としても実現することができる。この場合、蓄電装置に含まれる少なくとも一つの非水電解質蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。また、単数又は複数個の本発明の非水電解質蓄電素子(セル)を用いることにより組電池を構成することができ、さらにこの組電池を用いて蓄電装置を構成することができる。上記蓄電装置は、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用いることができる。さらに、上記蓄電装置は、エンジン始動用電源装置、補機用電源装置、無停電電源装置(UPS)等の種々の電源装置に用いることができる。 The present invention can also be realized as an energy storage device comprising a plurality of the above-described nonaqueous electrolyte energy storage elements. In this case, the technology of the present invention needs to be applied to at least one of the nonaqueous electrolyte energy storage elements included in the energy storage device. Furthermore, a battery pack can be constructed using one or more nonaqueous electrolyte energy storage elements (cells) of the present invention, and this battery pack can be used to construct an energy storage device. The above-described energy storage device can be used as a power source for automobiles such as electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs). Furthermore, the above-described energy storage device can be used in various power supply devices such as engine starting power supplies, auxiliary power supplies, and uninterruptible power supplies (UPSs).

図2に、電気的に接続された二以上の非水電解質蓄電素子1が集合した蓄電ユニット20をさらに集合した蓄電装置30の一例を示す。蓄電装置30は、二以上の非水電解質蓄電素子1を電気的に接続するバスバ(図示せず)、二以上の蓄電ユニット20を電気的に接続するバスバ(図示せず)を備えていてもよい。蓄電ユニット20又は蓄電装置30は、一以上の蓄電素子の状態を監視する状態監視装置(図示せず)を備えていてもよい。 Figure 2 shows an example of an energy storage device 30 that further assembles energy storage units 20, each of which is an assembly of two or more electrically connected nonaqueous electrolyte energy storage elements 1. The energy storage device 30 may include a bus bar (not shown) that electrically connects two or more nonaqueous electrolyte energy storage elements 1, and a bus bar (not shown) that electrically connects two or more energy storage units 20. The energy storage unit 20 or the energy storage device 30 may include a status monitoring device (not shown) that monitors the status of one or more energy storage elements.

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。 The present invention will be further explained in detail below using examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1から実施例2及び比較例1から比較例8]
(負極)
負極活物質としての黒鉛及び難黒鉛化性炭素と、表1に記載のバインダーと、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)を含有し、水を分散媒とする塗工液(負極合剤ペースト)を調製した。上記負極活物質における黒鉛及び難黒鉛化性炭素の質量比は、85:15とした。負極活物質、バインダー、増粘剤の混合比率は、質量比で96:2:2とした。塗工液を厚さ10μmの銅箔基材の両面に塗工し、乾燥して、負極活物質層を形成し、実施例及び比較例の負極を得た。
(非水電解質)
エチレンカーボネート(EC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比30:70で混合した非水溶媒に、LiPFを1.4mol/dm溶解させたものを非水溶液として、表1に示す含有量(非水溶液を100質量%としたときの含有割合)の添加剤を溶解させて非水電解質を得た。添加剤には、リチウムジフルオロオキサラトボレート(LiFOB)、リチウムジフルオロホスフェート(LiDFP)、ビニレンカーボネート(VC)、リチウムジフルオロビスオキサラトホスフェート(LiFOP)、リチウムビスオキサラトボレート(LiBOB)を用いた。なお、表1において、「-」は各成分を用いなかった場合を示す。
(正極)
α―NaFeO型結晶構造を有するNCM(LiNi0.5Mn0.3Co0.2)を正極活物質として含有する正極を作製した。正極は、上記正極活物質と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)と、導電剤としてのアセチレンブラックとを含有し、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を分散媒とする塗工液(正極合剤ペースト)を調製した。正極活物質、バインダー、導電剤の混合比率は、質量比で、93:4:3とした。塗工液を正極基材の両面に塗工し、乾燥し、プレスして、正極活物質層を形成した。正極基材には、厚さ15μmのアルミニウム箔を使用した。
[Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 8]
(Negative electrode)
A coating liquid (negative electrode mixture paste) containing graphite and non-graphitizable carbon as negative electrode active materials, a binder as shown in Table 1, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener, with water as a dispersion medium, was prepared. The mass ratio of graphite to non-graphitizable carbon in the negative electrode active material was 85:15. The mixing ratio of the negative electrode active material, binder, and thickener was 96:2:2 by mass. The coating liquid was applied to both sides of a 10 μm-thick copper foil substrate and dried to form negative electrode active material layers, thereby obtaining negative electrodes of the examples and comparative examples.
(Non-aqueous electrolyte)
A non-aqueous solution was prepared by dissolving 1.4 mol/ dm3 of LiPF6 in a non-aqueous solvent prepared by mixing ethylene carbonate ( EC ) and ethyl methyl carbonate (EMC) in a volume ratio of 30:70. The non-aqueous solution was prepared by dissolving additives in the amounts shown in Table 1 (content ratios when the non-aqueous solution is taken as 100% by mass) to obtain a non-aqueous electrolyte. The additives used were lithium difluorooxalatoborate (LiFOB), lithium difluorophosphate (LiDFP), vinylene carbonate (VC), lithium difluorobisoxalatophosphate (LiFOP), and lithium bisoxalatoborate (LiBOB). In Table 1, "-" indicates that the respective components were not used.
(positive electrode)
A positive electrode containing NCM ( LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 ) with an α- NaFeO2 crystal structure as the positive electrode active material was fabricated. The positive electrode contained the positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and acetylene black as a conductive agent. A coating liquid (positive electrode mixture paste) was prepared using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a dispersion medium. The mixing ratio of the positive electrode active material, binder, and conductive agent was 93:4:3 by mass. The coating liquid was applied to both sides of a positive electrode substrate, dried, and pressed to form a positive electrode active material layer. Aluminum foil with a thickness of 15 μm was used as the positive electrode substrate.

(非水電解質蓄電素子の作製)
次に、ポリエチレン基材及び上記ポリエチレン基材上に形成された無機層からなるセパレータを介して、上記正極と上記負極とを積層し、電極体を作製した。この電極体をアルミニウム製の角形電槽缶に収納し、正極端子及び負極端子を取り付けた。このケース(角形電槽缶)内部に上記非水電解質を注入した後、封口し、実施例及び比較例の非水電解質蓄電素子を得た。
(Fabrication of non-aqueous electrolyte storage element)
Next, the positive electrode and the negative electrode were stacked with a separator made of a polyethylene substrate and an inorganic layer formed on the polyethylene substrate interposed therebetween to prepare an electrode assembly. This electrode assembly was then housed in an aluminum rectangular battery case, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were attached. The nonaqueous electrolyte was poured into the case (rectangular battery case), which was then sealed to obtain nonaqueous electrolyte storage elements of Examples and Comparative Examples.

[評価]
(初期放電容量の測定)
得られた各非水電解質蓄電素子について、充電終止電圧を4.25Vとして、25℃の温度環境下、0.18Aで7時間の定電流定電圧充電をおこなった。充電の終了後、放電終止電圧を2.75Vとして、0.18Aの電流値で定電流放電をおこない、10分間の休止を設けた後、充電終止電圧を4.25Vとして、25℃の温度環境下、0.9Aで3時間の定電流定電圧充電をおこなった。10分間の休止を設けた後、0.9Aの電流値で定電流放電をおこなった。この放電容量を「初期放電容量」とした。
[evaluation]
(Measurement of initial discharge capacity)
Each of the obtained nonaqueous electrolyte storage elements was subjected to constant current/constant voltage charging at 0.18 A for 7 hours in a temperature environment of 25°C, with a charge cut-off voltage of 4.25 V. After charging, a constant current discharge was performed at a current value of 0.18 A with a discharge cut-off voltage of 2.75 V. After a 10-minute pause, a constant current/constant voltage charge was performed at 0.9 A for 3 hours in a temperature environment of 25°C, with a charge cut-off voltage of 4.25 V. After a 10-minute pause, a constant current discharge was performed at a current value of 0.9 A. This discharge capacity was designated the "initial discharge capacity."

(急速充電性能)
上記初期放電容量の測定後の各非水電解質蓄電素子について、以下の条件にて急速充電性能の評価を行った。
25℃において、4.25Vまで充電電流2.2Aの定電流にて充電したのち、4.25Vの定電圧にて充電した。充電の終了条件は、充電時間が3時間とした。その後、10分間の休止時間を設けた。その後、2.75Vまで2.2Aの定電流放電を行い、その後、10分間の休止時間を設けた。この充放電を10サイクル実施した。
得られた値は、10サイクル後に低下した容量を示し、値が小さいほど急速充電性能が良好である。結果を下記表1に示す。
(Quick charging performance)
After measuring the initial discharge capacity, each of the nonaqueous electrolyte storage elements was evaluated for rapid charging performance under the following conditions.
At 25°C, the battery was charged at a constant current of 2.2 A up to 4.25 V, and then charged at a constant voltage of 4.25 V. The charging termination condition was a charging time of 3 hours. A 10-minute rest period was then provided. Subsequently, a 2.2 A constant current discharge was performed up to 2.75 V, followed by a 10-minute rest period. This charge/discharge cycle was repeated 10 times.
The obtained value indicates the capacity loss after 10 cycles, and the smaller the value, the better the fast charging performance. The results are shown in Table 1 below.

表1に示されるように、負極活物質層がバインダーとしてアクリル系樹脂を含み、非水電解液が添加剤としてリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有する実施例1及び実施例2は、急速充電性能が良好であった。 As shown in Table 1, Examples 1 and 2, in which the negative electrode active material layer contained an acrylic resin as a binder and the non-aqueous electrolyte contained at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate as an additive, had good rapid charging performance.

非水電解液が添加剤を含まない比較例1及び比較例2は、バインダーがアクリル系樹脂であるか、スチレンブタジエン共重合体であるかに係わらず、実施例と比較して急速充電性能が劣っていた。また、非水電解液が添加剤としてリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有していても、バインダーがスチレンブタジエン共重合体である比較例3及び比較例4は、急速充電特性の向上効果が得られなかった。さらに、非水電解液が添加剤としてビニレンカーボネート(VC)、リチウムジフルオロビスオキサラトホスフェート(LiFOP)、リチウムビスオキサラトボレート(LiBOB)のいずれかを含有する比較例5から比較例7は、バインダーがアクリル系樹脂であるにも係わらず、急速充電特性の向上効果が得られなかった。Comparative Examples 1 and 2, in which the nonaqueous electrolyte did not contain any additives, exhibited inferior fast-charging performance compared to the Examples, regardless of whether the binder was an acrylic resin or a styrene-butadiene copolymer. Furthermore, Comparative Examples 3 and 4, in which the nonaqueous electrolyte contained at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate as an additive, but the binder was a styrene-butadiene copolymer, did not achieve improved fast-charging performance. Furthermore, Comparative Examples 5 to 7, in which the nonaqueous electrolyte contained vinylene carbonate (VC), lithium difluorobisoxalatophosphate (LiFOP), or lithium bisoxalatoborate (LiBOB) as an additive, did not achieve improved fast-charging performance, even though the binder was an acrylic resin.

一方、比較例1及び比較例8の結果から、バインダーとしてアクリル系樹脂がブタジエンのモノマーユニットを含む場合、急速充電性能が低下することがわかる。 On the other hand, the results of Comparative Examples 1 and 8 show that when the acrylic resin used as a binder contains butadiene monomer units, rapid charging performance decreases.

以上のように、当該非水電解質蓄電素子は、急速充電特性に優れることが示された。 As described above, this non-aqueous electrolyte storage element was shown to have excellent rapid charging characteristics.

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解質二次電池をはじめとした非水電解質蓄電素子として好適に用いられる。 The present invention is suitable for use as a non-aqueous electrolyte storage element, including non-aqueous electrolyte secondary batteries used as power sources for electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc.

1 非水電解質蓄電素子
2 電極体
3 ケース
4 正極端子
4’ 正極集電体
5 負極端子
5’ 負極集電体
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 nonaqueous electrolyte energy storage element 2 electrode body 3 case 4 positive electrode terminal 4' positive electrode current collector 5 negative electrode terminal 5' negative electrode current collector 20 energy storage unit 30 energy storage device

Claims (4)

負極と、正極と、非水電解液とを備え、
上記負極が黒鉛及びアクリル系樹脂を含む負極活物質層を有し、
上記非水電解液がリチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有し、
上記アクリル系樹脂が、アクリル酸由来の構造単位の含有割合が75質量%以上の樹脂である、非水電解質蓄電素子。
A battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte solution,
the negative electrode has a negative electrode active material layer containing graphite and an acrylic resin,
the non-aqueous electrolyte solution contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate ,
The nonaqueous electrolyte storage element , wherein the acrylic resin is a resin having a content of structural units derived from acrylic acid of 75% by mass or more .
上記非水電解液におけるリチウムジフルオロオキサラトボレート又はリチウムジフルオロホスフェートの含有割合が0.2質量%以上2.0質量%以下である請求項1に記載の非水電解質蓄電素子。 The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1, wherein the content of lithium difluorooxalatoborate or lithium difluorophosphate in the nonaqueous electrolyte is 0.2% by mass or more and 2.0% by mass or less. 上記正極が、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む正極活物質を含む請求項1又は請求項2に記載の非水電解質蓄電素子。 The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1 or 2, wherein the positive electrode contains a positive electrode active material including nickel, cobalt, and manganese. 負極、正極、及び非水電解液をケースに収容することを備え、
上記負極は、黒鉛及びアクリル系樹脂を含む負極活物質層を有し、
上記非水電解液は、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムジフルオロホスフェートの少なくとも一方を含有し、
上記アクリル系樹脂が、アクリル酸由来の構造単位の含有割合が75質量%以上の樹脂である、非水電解質蓄電素子の製造方法。
a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte solution housed in a case;
the negative electrode has a negative electrode active material layer containing graphite and an acrylic resin,
the non-aqueous electrolyte solution contains at least one of lithium difluorooxalatoborate and lithium difluorophosphate,
The method for producing a nonaqueous electrolyte storage element , wherein the acrylic resin is a resin having a content of structural units derived from acrylic acid of 75 mass % or more .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN121355325A (en) * 2024-09-06 2026-01-16 宁德新能源科技有限公司 Secondary batteries and electronic devices

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129363A (en) 2008-11-27 2010-06-10 Jfe Chemical Corp Negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2013118138A (en) 2011-12-05 2013-06-13 Denso Corp Negative electrode carbon material for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and method of manufacturing its negative electrode carbon material
JP2013157339A (en) 2013-05-23 2013-08-15 Jfe Chemical Corp Negative electrode mixture for lithium ion secondary battery
WO2014034043A1 (en) 2012-08-27 2014-03-06 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2016091987A (en) 2014-11-06 2016-05-23 東莞新能源科技有限公司Dongguan Amperex Technology Limited Negative electrode film and lithium ion battery as application thereof
WO2018083937A1 (en) 2016-11-02 2018-05-11 日本電気株式会社 Graphite material for lithium ion secondary batteries, method for producing same, negative electrode and lithium ion secondary battery
JP2018125198A (en) 2017-02-01 2018-08-09 トヨタ自動車株式会社 Non-aqueous electrolyte and method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2019096629A (en) 2019-03-26 2019-06-20 三菱ケミカル株式会社 Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte battery using the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5993337B2 (en) * 2012-07-03 2016-09-14 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, negative electrode for lithium ion secondary battery using the same, and lithium ion secondary battery

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129363A (en) 2008-11-27 2010-06-10 Jfe Chemical Corp Negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2013118138A (en) 2011-12-05 2013-06-13 Denso Corp Negative electrode carbon material for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and method of manufacturing its negative electrode carbon material
WO2014034043A1 (en) 2012-08-27 2014-03-06 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2013157339A (en) 2013-05-23 2013-08-15 Jfe Chemical Corp Negative electrode mixture for lithium ion secondary battery
JP2016091987A (en) 2014-11-06 2016-05-23 東莞新能源科技有限公司Dongguan Amperex Technology Limited Negative electrode film and lithium ion battery as application thereof
WO2018083937A1 (en) 2016-11-02 2018-05-11 日本電気株式会社 Graphite material for lithium ion secondary batteries, method for producing same, negative electrode and lithium ion secondary battery
JP2018125198A (en) 2017-02-01 2018-08-09 トヨタ自動車株式会社 Non-aqueous electrolyte and method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2019096629A (en) 2019-03-26 2019-06-20 三菱ケミカル株式会社 Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte battery using the same

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