[go: up one dir, main page]

JP5987494B2 - Electricity storage element - Google Patents

Electricity storage element Download PDF

Info

Publication number
JP5987494B2
JP5987494B2 JP2012141313A JP2012141313A JP5987494B2 JP 5987494 B2 JP5987494 B2 JP 5987494B2 JP 2012141313 A JP2012141313 A JP 2012141313A JP 2012141313 A JP2012141313 A JP 2012141313A JP 5987494 B2 JP5987494 B2 JP 5987494B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
negative electrode
storage element
separator
inorganic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012141313A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014007038A (en
Inventor
明彦 宮崎
明彦 宮崎
澄男 森
森  澄男
智典 加古
智典 加古
健太 中井
健太 中井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GS Yuasa International Ltd
Original Assignee
GS Yuasa International Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GS Yuasa International Ltd filed Critical GS Yuasa International Ltd
Priority to JP2012141313A priority Critical patent/JP5987494B2/en
Publication of JP2014007038A publication Critical patent/JP2014007038A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5987494B2 publication Critical patent/JP5987494B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、正極と、負極と、当該正極と負極との間に配置されるセパレータと、電解質塩を含む非水電解質とを備えた蓄電素子に関する。   The present invention relates to a power storage device that includes a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte containing an electrolyte salt.

世界的な環境問題への取り組みとして、ガソリン自動車から電気自動車への転換が重要になってきている。このため、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を動力源に用いた電気自動車の開発が進められている。   The shift from gasoline cars to electric cars has become important as a global environmental problem. For this reason, development of an electric vehicle using a power storage element such as a lithium ion secondary battery as a power source is being promoted.

リチウムイオン二次電池は、正極と負極とを備えるとともに、当該正極と負極との間にセパレータを介在させ、非水電解質を含んだ基本構成であるが、さらに、正極と負極との間に介在するセパレータに無機層を有する蓄電素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これによれば、セパレータに無機フィラーを塗工して無機層を形成することでセパレータに耐熱性を確保させ、これにより使用時の内部短絡を防止するなど安全性の向上を図っている。   A lithium ion secondary battery includes a positive electrode and a negative electrode, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode, and has a basic configuration including a non-aqueous electrolyte, and further interposed between the positive electrode and the negative electrode. A power storage element having an inorganic layer in the separator is proposed (see, for example, Patent Document 1). According to this, an inorganic filler is applied to the separator to form an inorganic layer, thereby ensuring the heat resistance of the separator, thereby improving safety such as preventing an internal short circuit during use.

特開2010−240936号公報JP 2010-240936 A

しかしながら、上記従来の正極と負極との間のセパレータに無機層を有する蓄電素子では、当該蓄電素子の使用中に当該無機層が剥がれて離脱することで、微小短絡が起こる場合がある。特に、高出力及び高容量の中大型の蓄電素子においては、使用面積が大きいために当該微小短絡の発生確率が高くなるおそれがあった。このため、歩留まりが低下することが課題である。   However, in the conventional power storage element having an inorganic layer in the separator between the positive electrode and the negative electrode, the inorganic layer is peeled off during use of the power storage element, so that a micro short circuit may occur. In particular, in medium- and large-sized power storage elements with high output and high capacity, the use area is large, and thus the probability of occurrence of the micro short-circuit may be increased. For this reason, it is a subject that a yield falls.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、少なくとも正極及び負極の何れか一方とセパレータとの間に無機層を有する蓄電素子において、当該無機層の離脱による微小短絡の発生を抑制することができる(歩留まりを向上させることができる)蓄電素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and in a power storage element having an inorganic layer between at least one of a positive electrode and a negative electrode and a separator, occurrence of a micro short circuit due to separation of the inorganic layer. An object is to provide a power storage element that can be suppressed (yield can be improved).

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置されるセパレータと、電解質塩を含む非水電解質と、を備える蓄電素子であって、少なくとも前記正極及び前記負極の何れか一方と前記セパレータとの間に、無機粒子を含む無機フィラー層が配置され、前記無機粒子は、カルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むケイ酸アルミニウム化合物を備え、前記電解質塩は、フッ素を含有する塩を含む。   In order to achieve the above object, a power storage device according to one embodiment of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte containing an electrolyte salt. An inorganic filler layer containing inorganic particles is disposed between at least one of the positive electrode and the negative electrode and the separator, and the inorganic particles are selected from the group consisting of calcium, sodium, and titanium. An aluminum silicate compound containing at least one selected element is provided, and the electrolyte salt includes a salt containing fluorine.

上記の蓄電素子の構成において、微小短絡の発生を抑制することができることを見出した。つまり、電解質塩がフッ素を含有する塩を含み、蓄電素子内に存在する水分濃度が1000ppm以下である場合に、蓄電素子内で微量のフッ化水素(HF)が発生し、ケイ酸アルミニウム化合物を構成するシリカが当該HFに溶解する。そして、当該シリカが、ケイ酸アルミニウム化合物に含まれるカルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と反応し、再結晶化することにより、無機層同士を一部結着させて無機層離脱を抑制する。これにより、少なくとも正極及び負極の何れか一方とセパレータとの間に無機層を有する蓄電素子において、当該無機層の離脱による微小短絡の発生を抑制させることができる。結果的に、蓄電素子の生産時における歩留まりを向上させることができる。   It has been found that the occurrence of a micro short circuit can be suppressed in the configuration of the power storage element. That is, when the electrolyte salt contains a salt containing fluorine and the water concentration in the electricity storage device is 1000 ppm or less, a small amount of hydrogen fluoride (HF) is generated in the electricity storage device, and the aluminum silicate compound is The constituent silica dissolves in the HF. And the said silica reacts with the at least 1 sort (s) of element chosen from the group which consists of calcium, sodium, and titanium contained in an aluminum silicate compound, and a part of inorganic layers are bound together by recrystallization. Suppresses inorganic layer detachment. Accordingly, in a power storage element having an inorganic layer between at least one of the positive electrode and the negative electrode and the separator, occurrence of a micro short circuit due to separation of the inorganic layer can be suppressed. As a result, the yield at the time of production of the electricity storage device can be improved.

また、前記無機粒子に含まれるカルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素存在量は、前記無機粒子中に存在する全ての金属元素の元素存在量に対して0.01at%より多く、5at%より少ないことにしてもよい。   In addition, the abundance of at least one element selected from the group consisting of calcium, sodium and titanium contained in the inorganic particles is 0.01 at% with respect to the abundance of all the metal elements present in the inorganic particles. It may be more than 5 at%.

これにより、少なくとも正極及び負極の何れか一方とセパレータとの間に無機層を有する蓄電素子において、当該無機層の離脱による微小短絡の発生を抑制させることができる。結果的に、蓄電素子の生産時における歩留まりを向上させることができる。   Accordingly, in a power storage element having an inorganic layer between at least one of the positive electrode and the negative electrode and the separator, occurrence of a micro short circuit due to separation of the inorganic layer can be suppressed. As a result, the yield at the time of production of the electricity storage device can be improved.

また、前記蓄電素子の重量に対する水分量で定義される前記蓄電素子内の水分濃度が10ppm以上であることにしてもよい。   The moisture concentration in the electricity storage element defined by the amount of moisture relative to the weight of the electricity storage element may be 10 ppm or more.

これにより、少なくとも正極及び負極の何れか一方とセパレータとの間に無機層を有する蓄電素子において、当該無機層の離脱による微小短絡の発生を抑制させることができる。結果的に、蓄電素子の生産時における歩留まりを向上させることができる。   Accordingly, in a power storage element having an inorganic layer between at least one of the positive electrode and the negative electrode and the separator, occurrence of a micro short circuit due to separation of the inorganic layer can be suppressed. As a result, the yield at the time of production of the electricity storage device can be improved.

また、前記無機フィラー層は、前記セパレータに設けられることにしてもよい。   The inorganic filler layer may be provided on the separator.

これによれば、蓄電素子において、無機フィラー層がセパレータに設けられるため、簡易な構成で、無機フィラー層を正極と負極との間に配置することができる。   According to this, since the inorganic filler layer is provided on the separator in the electricity storage device, the inorganic filler layer can be disposed between the positive electrode and the negative electrode with a simple configuration.

また、前記電解質塩に含まれるフッ素を有する塩は、LiPFであることにしてもよい。 The salt having fluorine contained in the electrolyte salt may be LiPF 6 .

電解質塩に含まれるフッ素を有する塩として、電気的に安定でイオン伝導度が高いLiPFを使用するのが実用化においてより好ましい。 As a salt having fluorine contained in the electrolyte salt, it is more preferable in practical use to use LiPF 6 which is electrically stable and has high ionic conductivity.

本発明は、少なくとも正極及び負極の何れか一方とセパレータとの間に、無機層を有する蓄電素子において、当該無機層の離脱による微小短絡の発生を抑制させることができる。   According to the present invention, in a power storage element having an inorganic layer between at least one of a positive electrode and a negative electrode and a separator, occurrence of a micro short circuit due to separation of the inorganic layer can be suppressed.

本発明の実施の形態に係る蓄電素子の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the electrical storage element which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電極体の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the electrode body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電極体の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the electrode body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るセパレータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the separator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る無機フィラー層に含まれる無機粒子のXRD測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the XRD measurement result of the inorganic particle contained in the inorganic filler layer which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。   Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements that constitute a more preferable embodiment.

まず、蓄電素子10の構成について、説明する。   First, the configuration of the power storage element 10 will be described.

図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10の外観斜視図である。なお、同図は、容器内部を透視した図となっている。図2は、本発明の実施の形態に係る電極体400の構成を示す斜視図である。なお、同図は、図1に示した電極体400の捲回状態を一部展開した図である。   FIG. 1 is an external perspective view of a power storage device 10 according to an embodiment of the present invention. In addition, the figure is a figure which saw through the container inside. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the electrode body 400 according to the embodiment of the present invention. In addition, the same figure is the figure which expanded partially the winding state of the electrode body 400 shown in FIG.

蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。例えば、蓄電素子10は、正極の活物質塗工総面積が0.5m以上の高出力及び高容量の中大型の非水電解質二次電池である。 The power storage element 10 is a secondary battery that can charge electricity and discharge electricity, and more specifically, is a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. For example, the electricity storage element 10 is a medium-sized and large-sized non-aqueous electrolyte secondary battery having a high output and a high capacity of a positive electrode active material coating total area of 0.5 m 2 or more.

これらの図に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200と、負極端子300とを備え、容器100は、上壁であるふた板110を備えている。また、容器100内方には、電極体400と、正極集電体120と、負極集電体130とが配置されている。   As shown in these drawings, the storage element 10 includes a container 100, a positive electrode terminal 200, and a negative electrode terminal 300, and the container 100 includes a lid plate 110 that is an upper wall. In addition, an electrode body 400, a positive electrode current collector 120, and a negative electrode current collector 130 are disposed inside the container 100.

なお、蓄電素子10の容器100の内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。また、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。   Note that a liquid such as an electrolytic solution is sealed inside the container 100 of the power storage element 10, but the liquid is not shown. Moreover, the electrical storage element 10 is not limited to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and may be a secondary battery other than the non-aqueous electrolyte secondary battery or a capacitor.

容器100は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体と、当該筐体本体の開口を閉塞する金属製のふた板110とで構成されている。また、容器100は、電極体400等を内部に収容後、ふた板110と筐体本体とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。   The container 100 includes a casing body having a rectangular cylindrical shape made of metal and having a bottom, and a metal lid plate 110 that closes an opening of the casing body. In addition, the container 100 can be hermetically sealed by welding the lid plate 110 and the housing body after the electrode body 400 and the like are accommodated therein.

電極体400は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。具体的には、電極体400は、図3に示すように、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを全体が長円形状となるように捲回されて形成されている。なお、同図では、電極体400の形状としては長円形状を示したが、円形状または楕円形状でもよい。また、電極体400の形状は捲回型に限らず、平板状極板を積層した形状でもよい。電極体400の詳細な構成については、後述する。   The electrode body 400 includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and is a member that can store electricity. Specifically, as shown in FIG. 3, the electrode body 400 is wound in a layered manner so that the separator is sandwiched between the negative electrode and the positive electrode so that the whole becomes an oval shape. Is formed. In the drawing, the shape of the electrode body 400 is oval, but it may be circular or elliptical. The shape of the electrode body 400 is not limited to a wound type, and may be a shape in which flat plate plates are stacked. The detailed configuration of the electrode body 400 will be described later.

正極端子200は、電極体400の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子300は、電極体400の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子200及び負極端子300は、電極体400に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体400に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。また、正極端子200及び負極端子300は、電極体400の上方に配置されたふた板110に取り付けられている。   The positive electrode terminal 200 is an electrode terminal electrically connected to the positive electrode of the electrode body 400, and the negative electrode terminal 300 is an electrode terminal electrically connected to the negative electrode of the electrode body 400. That is, the positive electrode terminal 200 and the negative electrode terminal 300 lead the electricity stored in the electrode body 400 to the external space of the power storage element 10, and in order to store the electricity in the electrode body 400, It is an electrode terminal made of metal for introducing. The positive electrode terminal 200 and the negative electrode terminal 300 are attached to a lid plate 110 disposed above the electrode body 400.

正極集電体120は、電極体400の正極と容器100の側壁との間に配置され、正極端子200と電極体400の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体120は、電極体400の正極と同様、アルミニウムで形成されている。   The positive electrode current collector 120 is disposed between the positive electrode of the electrode body 400 and the side wall of the container 100, and is a member having conductivity and rigidity that is electrically connected to the positive electrode terminal 200 and the positive electrode of the electrode body 400. It is. The positive electrode current collector 120 is made of aluminum, like the positive electrode of the electrode body 400.

負極集電体130は、電極体400の負極と容器100の側壁との間に配置され、負極端子300と電極体400の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体130は、電極体400の負極と同様、銅で形成されている。   The negative electrode current collector 130 is disposed between the negative electrode of the electrode body 400 and the side wall of the container 100, and is a member having conductivity and rigidity that is electrically connected to the negative electrode terminal 300 and the negative electrode of the electrode body 400. It is. The negative electrode current collector 130 is made of copper, like the negative electrode of the electrode body 400.

また、容器100の内部に封入される非水電解質(電解液)は、様々なものを選択することができる。例えば、非水電解質の有機溶媒として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、ジオキソラン、フルオロエチルメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールジプロピオネート、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチルイソプロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、アセトニトリル、フルオロアセトニトリル、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、ジエトキシテトラフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼンなどのアルコキシ及びハロゲン置換環状ホスファゼン類または鎖状ホスファゼン類、リン酸トリエチル、リン酸トリメチル、リン酸トリオクチルなどのリン酸エステル類、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリブチルなどのホウ酸エステル類、N−メチルオキサゾリジノン、N−エチルオキサゾリジノン等の非水溶媒が挙げられる。また、これに公知の添加剤を加えることもできる。また、固体電解質を用いる場合は、高分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜を用い、高分子固体電解質にさらに電解液を含有させることで良い。また、ゲル状の高分子固体電解質を用いる場合には、ゲルを構成する電解液と、細孔中等に含有されている電解液とは異なっていてもよい。但し、高出力、高容量が要求される中大型電池の場合は、固体電解質や高分子固体電解質を用いるよりも非水電解質を単独で用いるほうがより好ましい。   Various non-aqueous electrolytes (electrolytic solutions) sealed in the container 100 can be selected. For example, as an organic solvent for non-aqueous electrolyte, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 2-methyl-1,3-dioxolane, dioxolane, fluoroethyl methyl ether, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, ethylene glycol dipropionate, propylene glycol dipropionate, methyl acetate, acetic acid Ethyl, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, Ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl isopropyl carbonate, diisopropyl carbonate, dibutyl carbonate, acetonitrile, fluoroacetonitrile, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, diethoxytetrafluorocyclotriphosphazene, Alkoxy and halogen-substituted cyclic phosphazenes such as phenoxypentafluorocyclotriphosphazene or chain phosphazenes, phosphate esters such as triethyl phosphate, trimethyl phosphate and trioctyl phosphate, boric acids such as triethyl borate and tributyl borate Esters, N-methyloxazolidinone, N-ethyloxazolidinone It includes non-aqueous solvents are. Moreover, a well-known additive can also be added to this. When a solid electrolyte is used, a porous polymer solid electrolyte membrane may be used as the polymer solid electrolyte, and an electrolyte solution may be further contained in the polymer solid electrolyte. Moreover, when using a gel-like polymer solid electrolyte, the electrolyte solution which comprises gel and the electrolyte solution contained in the pore etc. may differ. However, in the case of a medium- or large-sized battery that requires high output and high capacity, it is more preferable to use a non-aqueous electrolyte alone than to use a solid electrolyte or a polymer solid electrolyte.

また、非水電解質に含まれる電解質塩としては、フッ素を含有する公知の塩が特に限定なく使用できる。例えば、電解質塩に含まれるフッ素を含有する塩として、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF等のイオン性化合物及びそれらの2種類以上の混合物などが挙げられるが、この中でも電気的に安定で、イオン伝導度が高いLiPFが実用化においてより好ましく使用される。 Moreover, as an electrolyte salt contained in the nonaqueous electrolyte, a known salt containing fluorine can be used without any particular limitation. For example, a salt containing fluorine contained in the electrolyte salt, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF ionic compounds such as 6 and is like a mixture of two or more thereof, electrically stable even in this Therefore, LiPF 6 having high ionic conductivity is more preferably used in practical use.

蓄電素子10においては、これらの有機溶媒と電解質塩とを組み合わせて、非水電解質として使用する。ここで、蓄電素子10に含まれる水分濃度が1000ppm以下であり、また、当該水分濃度が10ppm以上であるのが好ましい。なお、上記水分濃度とは、非水電解質に含まれる水分の量を蓄電素子10の重量で除した値、つまり、蓄電素子10の全重量に対する全水分量の割合である。   In the electrical storage element 10, these organic solvents and electrolyte salt are combined and used as a nonaqueous electrolyte. Here, it is preferable that the moisture concentration contained in the electricity storage element 10 is 1000 ppm or less, and the moisture concentration is 10 ppm or more. The water concentration is a value obtained by dividing the amount of water contained in the non-aqueous electrolyte by the weight of the electricity storage element 10, that is, the ratio of the total amount of water to the total weight of the electricity storage element 10.

次に、電極体400の詳細な構成について、説明する。   Next, a detailed configuration of the electrode body 400 will be described.

図3は、本発明の実施の形態に係る電極体400の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図2に示された電極体400の捲回状態が展開された部分をA−A断面で切断した場合の断面を示す図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the electrode assembly 400 according to the embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 2 is a view showing a cross section when the portion where the wound state of the electrode body 400 shown in FIG. 2 is developed is cut along the AA cross section.

同図に示すように、電極体400は、正極410と負極420と2つのセパレータ430とが積層されて形成されている。   As shown in the figure, the electrode body 400 is formed by laminating a positive electrode 410, a negative electrode 420, and two separators 430.

正極410は、アルミニウムからなる長尺帯状の正極基材シートの表面に、正極活物質層が形成されたものである。なお、本発明に係る蓄電素子10に用いられる正極410は、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、通常用いられているものが使用できる。   The positive electrode 410 is obtained by forming a positive electrode active material layer on the surface of a long positive electrode base sheet made of aluminum. In addition, the positive electrode 410 used for the electrical storage element 10 according to the present invention is not particularly different from those conventionally used, and those normally used can be used.

例えば、正極活物質としては、公知の化合物を特に限定なく使用できるが、その中でも、LiNiM1M2NbZr(但し、式中、a、b、c、d、x、y、zは、0≦a≦1.2、0≦b≦1、0≦c≦0.5、0≦d≦0.5、0≦x≦0.1、0≦y≦0.1、0≦z≦0.1、b+c+d=1を満たす。M1、M2はMn、Ti、Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Ge、Sn及びMgからなる群から選択される少なくとも1種の元素である)で表される化合物が用いられる。 For example, as the positive electrode active material, a known compound can be used without particular limitation, and among them, Li a Ni b M1 c M2 d W x Nb y Zr z O 2 (where a, b, c, d, x, y, z are 0 ≦ a ≦ 1.2, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 0.5, 0 ≦ d ≦ 0.5, 0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0.1, b + c + d = 1, M1 and M2 are selected from the group consisting of Mn, Ti, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Ge, Sn and Mg Which is at least one kind of element).

負極420は、銅からなる長尺帯状の負極基材シートの表面に、負極活物質層が形成されたものである。なお、本発明に係る蓄電素子10に用いられる負極420は、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、通常用いられているものが使用できる。   The negative electrode 420 is obtained by forming a negative electrode active material layer on the surface of a long strip-shaped negative electrode substrate sheet made of copper. In addition, the negative electrode 420 used for the electrical storage element 10 according to the present invention is not particularly different from that conventionally used, and a commonly used one can be used.

例えば、負極活物質としては、公知の化合物を特に限定なく使用できるが、その中でも、ハードカーボン、ソフトカーボン、グラファイト等の炭素材料やTiO、LiTi12等の遷移金属酸化物が用いられるのが好ましく、ハードカーボンが用いられる。 For example, as the negative electrode active material, known compounds can be used without particular limitation. Among them, carbon materials such as hard carbon, soft carbon, and graphite, and transition metal oxides such as TiO 2 and Li 4 Ti 5 O 12 are used. It is preferable to use hard carbon.

セパレータ430は、正極410と負極420との間に配置される長尺帯状のセパレータである。このセパレータ430が、正極410及び負極420とともに長手方向(Y軸方向)に捲回され複数層積層されることで、電極体400が形成される。このセパレータ430の構成について、以下に詳細に説明する。   Separator 430 is a long strip separator disposed between positive electrode 410 and negative electrode 420. The separator 430 is wound in the longitudinal direction (Y-axis direction) together with the positive electrode 410 and the negative electrode 420 and laminated in a plurality of layers, whereby the electrode body 400 is formed. The configuration of the separator 430 will be described in detail below.

図4は、本発明の実施の形態に係るセパレータ430の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図3に示されたセパレータ430を拡大して示す図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of separator 430 according to the embodiment of the present invention. Specifically, this figure is an enlarged view of the separator 430 shown in FIG.

同図に示すように、セパレータ430は、基材層431及び無機フィラー層432を備えている。   As shown in the figure, the separator 430 includes a base material layer 431 and an inorganic filler layer 432.

基材層431は、セパレータ430の本体であり、樹脂多孔膜全般が使用できる。例えば、基材層431としては、ポリマー、天然繊維、炭化水素繊維、ガラス繊維もしくはセラミック繊維の織物または不織繊維を有する樹脂多孔膜が用いられる。また、当該樹脂多孔膜は、好ましくは、織物または不織ポリマー繊維を有する。特に、当該樹脂多孔膜は、ポリマー織物またはフリースを有するかまたはこのような織物またはフリースであるのが好ましい。ポリマー繊維としては、好ましくは、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)及び/またはポリオレフィン(PO)、例えばポリプロピレン(PP)またはポリエチレン(PE)またはこのようなポリオレフィンの混合物や複合膜から選択したポリマーの非電導性繊維を有する。また、当該樹脂多孔膜は、ポリオレフィン微多孔膜、不織布、紙等であってもよく、好ましくはポリオレフィン微多孔膜である。なお、電池特性への影響を考慮すると、基材層431の厚みは5〜30μm程度であるのが好ましい。   The base material layer 431 is a main body of the separator 430, and a general resin porous film can be used. For example, as the base material layer 431, a resin porous film having a woven or non-woven fiber of polymer, natural fiber, hydrocarbon fiber, glass fiber or ceramic fiber is used. The porous resin membrane preferably has woven or non-woven polymer fibers. In particular, the porous resin membrane preferably has a polymer fabric or fleece or is such a fabric or fleece. As polymer fibers, preferably polyacrylonitrile (PAN), polyamide (PA), polyester, such as polyethylene terephthalate (PET) and / or polyolefin (PO), such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE) or such polyolefins And non-conductive fibers of a polymer selected from a mixture or composite membrane. The resin porous membrane may be a polyolefin microporous membrane, a nonwoven fabric, paper or the like, and is preferably a polyolefin microporous membrane. In consideration of the influence on the battery characteristics, the thickness of the base material layer 431 is preferably about 5 to 30 μm.

無機フィラー層432は、基材層431の少なくとも一面に配され、基材層431に設けられた層である。つまり、無機フィラー層432は、正極410及び負極420の少なくとも一方とセパレータ430との間に配置された層である。なお、同図では、無機フィラー層432は、基材層431の上面に塗工されているが、基材層431の下面、または両側に塗工されていてもよく、基材層431内にあってもよい。また、無機フィラー層432は、基材層431上でなくとも正極410と負極420との間に配置されていればよい。なお、無機フィラー層432は、同図のように基材層431上に設けられるのが好ましい。この理由として、セパレータの熱収縮を効果的に抑制することができるからである。   The inorganic filler layer 432 is a layer disposed on at least one surface of the base material layer 431 and provided on the base material layer 431. That is, the inorganic filler layer 432 is a layer disposed between at least one of the positive electrode 410 and the negative electrode 420 and the separator 430. In the figure, the inorganic filler layer 432 is applied to the upper surface of the base material layer 431, but may be applied to the lower surface or both sides of the base material layer 431. There may be. Further, the inorganic filler layer 432 may be disposed between the positive electrode 410 and the negative electrode 420 without being on the base material layer 431. The inorganic filler layer 432 is preferably provided on the base material layer 431 as shown in FIG. This is because the thermal contraction of the separator can be effectively suppressed.

具体的には、無機フィラー層432は、耐熱粒子として、耐熱性の無機粒子を含む耐熱塗工層である。当該無機粒子としては、合成品及び天然産物のいずれでも、特に限定なく用いることができる。例えば、当該無機粒子としては、カオリナイト、ディカイト、ナクライト、ハロイサイト、オーディナイト、バーチェリン、アメサイト、ケリアイト、フレイポナイト、ブリンドリアイト、パイロフィライト、サポナイト、ソーコナイト、シンホルダイト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ボルコンスコアイト、バーミキュライト、黒雲母、金雲母、鉄雲母、イーストナイト、シデロフィライトテトラフェリ鉄雲母、鱗雲母、ポリリシオナイト、白雲母、セラドン石、鉄セラドン石、鉄アルミノセラドン石、アルミノセラドン石、砥部雲母、ソーダ雲母、クリントナイト、木下、ビテ雲母、真珠雲母、クリノクロア、シャモサイト、ペナンタイト、ニマイト、ベイリクロア、ドンバサイト、クッケアイト、スドーアイトなどが挙げられる。   Specifically, the inorganic filler layer 432 is a heat-resistant coating layer containing heat-resistant inorganic particles as heat-resistant particles. As the inorganic particles, any of synthetic products and natural products can be used without particular limitation. For example, the inorganic particles include kaolinite, dickite, nacrite, halloysite, audinite, burcherin, amesite, keriaite, fraponite, brindriaite, pyrophyllite, saponite, sauconite, syntholite, montmorillonite, beidellite, nontrotro. Knight, bolcon score, vermiculite, biotite, phlogopite, iron mica, east knight, siderophyllite tetraferri iron mica, scale mica, polyriccionite, muscovite, celadonite, iron ceradonite, iron alumino ceradonite , Alumino ceradon stone, tobe mica, soda mica, clintonite, kinoshita, bite mica, pearl mica, clinochlore, chamosite, penantite, nimite, bailicroa, donbasite, kukeite, sudite And the like.

また、無機フィラー層432は、無機粒子及びバインダを溶媒に分散させた溶液を基材層431に塗布することによって形成されることが望ましい。このバインダとしては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートを挙げることができる。特に、本実施の形態で用いるバインダは、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸またはスチレン−ブタジエンゴムであるのが好ましい。なお、正極410または負極420において使用されるバインダについても、上記と同様のバインダが使用される。   The inorganic filler layer 432 is preferably formed by applying a solution in which inorganic particles and a binder are dispersed in a solvent to the base material layer 431. Examples of the binder include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polysiloxane, and polyacetic acid. Mention may be made of vinyl, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene or polycarbonate. In particular, the binder used in the present embodiment is preferably polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylic acid, polymethacrylic acid, or styrene-butadiene rubber. Note that the same binder as described above is used for the binder used in the positive electrode 410 or the negative electrode 420.

また、無機フィラー層432に含まれる無機粒子は、カルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むケイ酸アルミニウム化合物を含んでいる。また、当該無機粒子に含まれるカルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素(以下、微量元素という)の存在量は、無機粒子中に存在する全ての金属元素の元素存在量に対して0.01at%(アトミックパーセント)より多く、5at%より少ないのが好ましく、さらに好ましくは0.03〜1at%である。   The inorganic particles contained in the inorganic filler layer 432 contain an aluminum silicate compound containing at least one element selected from the group consisting of calcium, sodium, and titanium. The abundance of at least one element selected from the group consisting of calcium, sodium and titanium contained in the inorganic particles (hereinafter referred to as trace elements) is the abundance of all metal elements present in the inorganic particles. It is preferably more than 0.01 at% (atomic percent) and less than 5 at%, more preferably 0.03 to 1 at%.

なお、バインダに上記の微量元素が含まれており、無機粒子とバインダとが混ぜ合わされることで、無機粒子に微量元素が含まれるようにしてもよい。   Note that the above-described trace elements are contained in the binder, and the inorganic particles and the binder may be mixed together so that the trace elements are contained in the inorganic particles.

ここで、図5に示すように、無機粒子に含まれるケイ酸アルミニウム化合物は、Cu−Kα線を用いたX線回折(XRD)において2θが15〜25度の間に、半値幅が5度以上のピークを有するアルミノシリケートであるのが好ましい。図5は、本発明の実施の形態に係る無機フィラー層432に含まれる無機粒子のXRD測定結果の一例を示すスペクトルである。つまり、当該ケイ酸アルミニウム化合物は、非晶質の化合物であるのが好ましい。   Here, as shown in FIG. 5, the aluminum silicate compound contained in the inorganic particles has a half width of 5 degrees between 2θ of 15 to 25 degrees in X-ray diffraction (XRD) using Cu—Kα rays. An aluminosilicate having the above peaks is preferred. FIG. 5 is a spectrum showing an example of the XRD measurement result of inorganic particles contained in the inorganic filler layer 432 according to the embodiment of the present invention. That is, the aluminum silicate compound is preferably an amorphous compound.

次に、正極と負極との間に無機フィラー層432を有する蓄電素子10が、無機フィラー層432の離脱による微小短絡の発生を抑制させることができることについて、詳細に説明する。   Next, it will be described in detail that the power storage element 10 having the inorganic filler layer 432 between the positive electrode and the negative electrode can suppress the occurrence of a micro short circuit due to the separation of the inorganic filler layer 432.

[実施例]
まず、蓄電素子10の製造方法について説明する。具体的には、以下のようにして、後述する実施例1〜21及び比較例1〜7における蓄電素子としての電池の作製を行った。なお、実施例1〜21は、いずれも、上述した実施の形態に係る蓄電素子10に関するものである。
[Example]
First, the manufacturing method of the electrical storage element 10 is demonstrated. Specifically, batteries as power storage elements in Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 7, which will be described later, were produced as follows. Examples 1 to 21 all relate to power storage element 10 according to the above-described embodiment.

(1−1)正極の作製
正極活物質として、LiNi0.16Mn0.16Co0.67を用いた。また、導電助剤にはアセチレンブラック、バインダにはPVDFを用い、正極活物質が90質量%、導電助剤が5質量%、バインダが5質量%となるように配合した。また、箔には、厚み20μmのアルミニウム箔を用いた。
(1-1) Production of positive electrode LiNi 0.16 Mn 0.16 Co 0.67 O 2 was used as a positive electrode active material. Further, acetylene black was used as the conductive auxiliary agent, PVDF was used as the binder, and the positive electrode active material was blended in an amount of 90% by mass, the conductive auxiliary agent 5% by mass, and the binder 5% by mass. Further, an aluminum foil having a thickness of 20 μm was used as the foil.

(1−2)負極の作製
負極活物質として、ハードカーボンを用いた。また、バインダにはPVDFを用い、負極活物質が95質量%、バインダが5質量%となるように配合した。また、箔には、厚み15μmの銅箔を用いた。
(1-2) Production of negative electrode Hard carbon was used as the negative electrode active material. Moreover, PVDF was used for the binder, and it was blended so that the negative electrode active material was 95% by mass and the binder was 5% by mass. Further, a copper foil having a thickness of 15 μm was used as the foil.

(1−3)セパレータの作製
基材層として、厚み20μmのポリオレフィン製微多孔膜を使用した。また、実施例1〜21及び比較例4〜7については、上記のケイ酸アルミニウム化合物を含んだ無機粒子とバインダとを、溶剤中で質量比が97:3となるように混合し、コート剤を作製した。また、比較例1〜3については、上記のケイ酸アルミニウム化合物に代えて、アルミナとシリカとの混合物、アルミナ、シリカをそれぞれ含んだ無機粒子とバインダとを、溶剤中で質量比が97:3となるように混合し、コート剤を作製した。
(1-3) Production of Separator A polyolefin microporous film having a thickness of 20 μm was used as the base material layer. Moreover, about Examples 1-21 and Comparative Examples 4-7, the inorganic particle and binder containing said aluminum silicate compound were mixed so that mass ratio might be set to 97: 3 in a solvent, and coating agent Was made. Moreover, about Comparative Examples 1-3, it replaced with said aluminum silicate compound, the mixture of an alumina and a silica, the inorganic particle and binder which each contained an alumina and a silica, and mass ratio were 97: 3 in a solvent. The coating agent was prepared by mixing so that

なお、上記無機粒子の平均粒子径D50は2μmであり、ケイ酸アルミニウム化合物、アルミナとシリカとの混合物、アルミナ、シリカには、後述の微量元素が含まれるように調整した。また、バインダにはアクリル樹脂を使用した。   In addition, the average particle diameter D50 of the said inorganic particle was 2 micrometers, and it adjusted so that the below-mentioned trace element might be contained in the aluminum silicate compound, the mixture of an alumina and a silica, an alumina, and a silica. An acrylic resin was used for the binder.

そして、当該コート剤を基材層上にグラビアコートし、80℃で12時間乾燥させることにより、厚み5μmの無機フィラー層を備えた無機コートセパレータを作製した。   And the inorganic coating separator provided with the inorganic filler layer of thickness 5micrometer was produced by carrying out the gravure coat of the said coating agent on a base material layer, and making it dry at 80 degreeC for 12 hours.

(1−4)非水電解質の生成
非水電解質には、プロピレンカーボネート(PC):ジメチルカーボネート(DMC):エチルメチルカーボネート(EMC)=3:2:5(体積比)の混合溶媒に、実施例1〜21及び比較例1〜3、5〜7についてはLiPFを、比較例4についてはLiClOを1mol/l添加した。また、添加剤として、硫酸ジエチルを0.02mol/l、リン酸トリス(トリメチルシリル)を0.005mol/l添加し、水分濃度がそれぞれ後述の値となるように、水分量の調整を行った。
(1-4) Generation of non-aqueous electrolyte For the non-aqueous electrolyte, a mixed solvent of propylene carbonate (PC): dimethyl carbonate (DMC): ethyl methyl carbonate (EMC) = 3: 2: 5 (volume ratio) was used. For Examples 1-21 and Comparative Examples 1-3, 5-7, LiPF 6 was added, and for Comparative Example 4, LiClO 4 was added at 1 mol / l. In addition, 0.02 mol / l of diethyl sulfate and 0.005 mol / l of tris (trimethylsilyl) phosphate were added as additives, and the water content was adjusted so that the water concentration was a value described later.

(1−5)電池の作製
正極、負極及びセパレータを、セパレータの無機フィラー層が正極に対向するように積層して捲回後、容器に挿入し、非水電解質を注入して封口した。
(1-5) Production of Battery The positive electrode, the negative electrode, and the separator were laminated so that the inorganic filler layer of the separator faced the positive electrode, wound, and then inserted into a container, and a nonaqueous electrolyte was injected and sealed.

次に、以下のようにして、電池の評価試験を行った。   Next, a battery evaluation test was performed as follows.

(2−1)水分濃度の測定
電池を解体し、正極活物質層、負極活物質層、セパレータ、及び、その他の含水性部材の水分量をカールフィッシャー水分計にて測定し、電池内に含まれる水分量を電池内水分量とした。そして、当該電池内水分量を電池重量で除した値を、水分濃度とした。
(2-1) Measurement of moisture concentration The battery was disassembled, and the moisture content of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, the separator, and other water-containing members was measured with a Karl Fischer moisture meter and included in the battery. The amount of water contained was defined as the amount of water in the battery. And the value which remove | divided the said water | moisture content in the said battery by the battery weight was made into the moisture concentration.

(2−2)微小短絡確認試験
電池化成後に電池定格容量の20%まで充電し、25℃にて20日間保存した場合に、保存前の電池電圧と保存後の電池電圧との差(電池電圧低下)が0.1V以上であった電池の割合(%)を微小短絡発生率とした。なお、本実施例では、3.1Vの定電圧充電を3時間実施した後、12時間以内に電圧測定し、25℃にて20日間保存した後に再度電圧測定を行い、その差異を電池電圧低下とした。そして、1水準あたり50セルの試験を行い、当該割合を計算して微小短絡発生率とした。
(2-2) Micro short-circuit confirmation test When the battery is charged to 20% of the rated battery capacity and stored at 25 ° C. for 20 days, the difference between the battery voltage before storage and the battery voltage after storage (battery voltage) The ratio (%) of the batteries in which the decrease was 0.1 V or more was defined as the minute short-circuit occurrence rate. In this example, after performing constant voltage charging of 3.1 V for 3 hours, voltage measurement was performed within 12 hours, and after 20 days storage at 25 ° C., voltage measurement was performed again, and the difference was reduced to the battery voltage. It was. And the test of 50 cells per 1 level was done, the said ratio was calculated, and it was set as the micro short circuit occurrence rate.

以上のようにして取得した電池の水分濃度と微小短絡発生率とを、以下の表1〜表5に示す。つまり、以下の表1〜表5では、実施例1〜21及び比較例1〜7について、無機粒子に含まれる物質の種類、微量元素の量、電解質塩に含まれる塩、水分濃度、微量元素の種類を変化させた場合の、電池の微小短絡発生率を比較している。   The following Tables 1 to 5 show the moisture concentration and the micro short-circuit occurrence rate of the battery obtained as described above. That is, in the following Tables 1 to 5, with respect to Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 7, the type of substances contained in the inorganic particles, the amount of trace elements, the salt contained in the electrolyte salt, the moisture concentration, and the trace elements This compares the incidence of micro short-circuits in the battery when the type of the battery is changed.

まず、以下の表1を用いて、実施例1及び比較例1〜3について説明する。以下の表1に示すように、実施例1及び比較例1〜3は、微量元素の種類、微量元素の量、電解質塩に含まれる塩、水分濃度を固定し、無機粒子に含まれる物質の種類を変化させた場合の電池の微小短絡発生率を示したものである。なお、表1における「微量Ca」は、微量元素としてカルシウムを含んでいることを示している。以下の表2〜表4においても同様である。   First, Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 will be described using Table 1 below. As shown in Table 1 below, Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are the types of substances contained in inorganic particles by fixing the kind of trace elements, the amount of trace elements, the salt contained in the electrolyte salt, and the moisture concentration. It shows the micro short-circuit occurrence rate of the battery when the type is changed. Note that “trace Ca” in Table 1 indicates that calcium is contained as a trace element. The same applies to Tables 2 to 4 below.

この表1に示すように、無機粒子にケイ酸アルミニウム化合物が含まれる場合に、電池の微小短絡発生率を抑制することができている。   As shown in Table 1, when the inorganic particles contain an aluminum silicate compound, the occurrence rate of minute short-circuiting of the battery can be suppressed.

Figure 0005987494
Figure 0005987494

次に、以下の表2を用いて、実施例1〜8について説明する。以下の表2に示すように、実施例1〜8は、無機粒子に含まれる物質の種類、微量元素の種類、電解質塩に含まれる塩、水分濃度を固定し、微量元素の量を変化させた場合の電池の微小短絡発生率を示したものである。   Next, Examples 1 to 8 will be described using Table 2 below. As shown in Table 2 below, in Examples 1 to 8, the types of substances contained in the inorganic particles, the types of trace elements, the salts contained in the electrolyte salt, the moisture concentration are fixed, and the amounts of the trace elements are changed. It shows the micro short-circuit occurrence rate of the battery in the case of.

この表2に示すように、微量元素の量が0.03〜1at%の場合に、電池の微小短絡発生率を抑制することができている。同様にして、本願発明者らは、少なくとも、微量元素の量の総和が0.01at%より多く、5at%より少ない場合に、電池の微小短絡発生率を効果的に抑制することができることを見出した。   As shown in Table 2, when the amount of the trace element is 0.03 to 1 at%, the micro short-circuit occurrence rate of the battery can be suppressed. Similarly, the inventors of the present application have found that when the total amount of trace elements is more than 0.01 at% and less than 5 at%, the occurrence rate of minute short-circuiting of the battery can be effectively suppressed. It was.

Figure 0005987494
Figure 0005987494

次に、以下の表3を用いて、実施例1及び比較例4について説明する。以下の表3に示すように、実施例1及び比較例4は、無機粒子に含まれる物質の種類、微量元素の種類、微量元素の量、水分濃度を固定し、電解質塩に含まれる塩を変化させた場合の電池の微小短絡発生率を示したものである。   Next, Example 1 and Comparative Example 4 will be described using Table 3 below. As shown in Table 3 below, in Example 1 and Comparative Example 4, the types of substances contained in the inorganic particles, the types of trace elements, the amounts of trace elements, the water concentration are fixed, and the salts contained in the electrolyte salt are changed. It shows the micro short-circuit occurrence rate of the battery when it is changed.

この表3に示すように、電解質塩に含まれる塩がフッ素を含有する塩である場合、特に、当該塩がLiPFである場合に、電池の微小短絡発生率を抑制することができている。 As shown in Table 3, when the salt contained in the electrolyte salt is a salt containing fluorine, particularly when the salt is LiPF 6 , the occurrence rate of micro short-circuiting of the battery can be suppressed. .

Figure 0005987494
Figure 0005987494

次に、以下の表4を用いて、実施例1、9〜16及び比較例5〜7について説明する。以下の表4に示すように、実施例1、9〜16及び比較例5〜7は、無機粒子に含まれる物質の種類、微量元素の種類、微量元素の量、電解質塩に含まれる塩を固定し、水分濃度を変化させた場合の電池の微小短絡発生率を示したものである。   Next, Examples 1 and 9 to 16 and Comparative Examples 5 to 7 will be described using Table 4 below. As shown in Table 4 below, Examples 1, 9-16 and Comparative Examples 5-7 show the types of substances contained in inorganic particles, the types of trace elements, the amounts of trace elements, and the salts contained in electrolyte salts. It shows the rate of micro short-circuit occurrence of the battery when the moisture concentration is fixed.

この表4に示すように、水分濃度が1000ppm以下である場合、さらに、水分濃度が10ppm以上である場合に、電池の微小短絡発生率を抑制することができている。尚、非水電解質を用いた蓄電素子内に存在する水分濃度は通常1000ppm以下である。   As shown in Table 4, when the moisture concentration is 1000 ppm or less, and when the moisture concentration is 10 ppm or more, the occurrence rate of minute short-circuiting of the battery can be suppressed. In addition, the water concentration which exists in the electrical storage element using a nonaqueous electrolyte is 1000 ppm or less normally.

Figure 0005987494
Figure 0005987494

次に、以下の表5を用いて、実施例1、17〜21について説明する。以下の表5に示すように、実施例1、17〜21は、無機粒子に含まれる物質の種類、微量元素の量、電解質塩に含まれる塩、水分濃度を固定し、微量元素の種類を変化させた場合の電池の微小短絡発生率を示したものである。なお、表5における「微量元素(0.1at%)」は、ケイ酸アルミニウム化合物が、0.1at%の微量元素(カルシウム、ナトリウム、チタン)を含んでいることを示している。   Next, Examples 1 and 17 to 21 will be described using Table 5 below. As shown in Table 5 below, in Examples 1 and 17 to 21, the types of substances contained in the inorganic particles, the amounts of trace elements, the salts contained in the electrolyte salt, the moisture concentration are fixed, and the types of trace elements are changed. It shows the micro short-circuit occurrence rate of the battery when it is changed. “Trace elements (0.1 at%)” in Table 5 indicate that the aluminum silicate compound contains 0.1 at% trace elements (calcium, sodium, titanium).

この表5に示すように、微量元素がカルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である場合に、電池の微小短絡発生率を抑制することができている。   As shown in Table 5, when the trace element is at least one element selected from the group consisting of calcium, sodium and titanium, the occurrence rate of micro short-circuits in the battery can be suppressed.

Figure 0005987494
Figure 0005987494

以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10によれば、正極410と負極420との間に、無機粒子を含む無機層である無機フィラー層432を配置し、当該無機粒子は、カルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むケイ酸アルミニウム化合物を含み、非水電解質に含まれる電解質塩は、フッ素を含有する塩を含み、蓄電素子10内の水分濃度が1000ppm以下である。ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、上記の蓄電素子10の構成において、微小短絡の発生を抑制することができることを見出した。メカニズムとして次のような理由が考えられる。電解質塩がフッ素を含有する塩を含み、蓄電素子10内の水分濃度が1000ppm以下である場合に、蓄電素子10内で微量のフッ化水素(HF)が発生し、ケイ酸アルミニウム化合物を構成するシリカが当該HFに溶解する。そして、当該シリカが、ケイ酸アルミニウム化合物に含まれるカルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と反応し、再結晶化することにより、無機層同士を一部結着させて無機フィラー層432の離脱を抑制する。これにより、少なくとも正極410及び負極420の何れか一方とセパレータ430との間に無機フィラー層432を有する蓄電素子10において、無機フィラー層432の離脱による微小短絡の発生を抑制して歩留まりを向上させることができる。また、無機フィラー層432の離脱による微小短絡の発生を抑制することにより、蓄電素子10の容量保持率を向上させることができる。   As described above, according to the energy storage device 10 according to the embodiment of the present invention, the inorganic filler layer 432 that is an inorganic layer including inorganic particles is disposed between the positive electrode 410 and the negative electrode 420, and the inorganic particles are In addition, the electrolyte salt included in the non-aqueous electrolyte includes an aluminum silicate compound including at least one element selected from the group consisting of calcium, sodium, and titanium. The concentration is 1000 ppm or less. Here, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that the occurrence of a minute short circuit can be suppressed in the configuration of the power storage device 10 described above. The following reasons can be considered as the mechanism. When the electrolyte salt contains a salt containing fluorine and the water concentration in the electricity storage device 10 is 1000 ppm or less, a trace amount of hydrogen fluoride (HF) is generated in the electricity storage device 10 to constitute an aluminum silicate compound. Silica dissolves in the HF. And the said silica reacts with the at least 1 sort (s) of element chosen from the group which consists of calcium, sodium, and titanium contained in an aluminum silicate compound, and a part of inorganic layers are bound together by recrystallization. The separation of the inorganic filler layer 432 is suppressed. Accordingly, in the power storage device 10 having the inorganic filler layer 432 between at least one of the positive electrode 410 and the negative electrode 420 and the separator 430, the yield is improved by suppressing the occurrence of a micro short circuit due to the separation of the inorganic filler layer 432. be able to. Further, by suppressing the occurrence of a minute short circuit due to the separation of the inorganic filler layer 432, the capacity retention rate of the power storage element 10 can be improved.

また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、無機粒子に含まれるカルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素存在量は、当該無機粒子中に存在する全ての金属元素の元素存在量に対して、0.01at%より多く、5at%より少ない場合に、微小短絡の発生を効果的に抑制することができることを見出した。このため、少なくとも正極410及び負極420の何れか一方とセパレータ430との間に無機フィラー層432を有する蓄電素子10において、無機フィラー層432の離脱による微小短絡の発生を抑制して歩留まりを向上させることができる。   Further, as a result of intensive studies and experiments, the present inventors have found that the abundance of at least one element selected from the group consisting of calcium, sodium and titanium contained in the inorganic particles is all the metals present in the inorganic particles. It has been found that the occurrence of micro short-circuits can be effectively suppressed when the amount is greater than 0.01 at% and less than 5 at% with respect to the element abundance. For this reason, in the electrical storage element 10 having the inorganic filler layer 432 between at least one of the positive electrode 410 and the negative electrode 420 and the separator 430, generation of a micro short circuit due to separation of the inorganic filler layer 432 is suppressed and yield is improved. be able to.

また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、蓄電素子10内の水分濃度が10ppm以上である場合に、微小短絡の発生を抑制することができることを見出した。このため、少なくとも正極410及び負極420の何れか一方とセパレータ430との間に無機フィラー層432を有する蓄電素子10において、無機フィラー層432の離脱による微小短絡の発生を抑制して歩留まりを向上させることができる。   Further, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that the occurrence of a micro short circuit can be suppressed when the moisture concentration in the electric storage element 10 is 10 ppm or more. For this reason, in the electrical storage element 10 having the inorganic filler layer 432 between at least one of the positive electrode 410 and the negative electrode 420 and the separator 430, generation of a micro short circuit due to separation of the inorganic filler layer 432 is suppressed and yield is improved. be able to.

また、蓄電素子10において、無機フィラー層432がセパレータ430の基材層431に設けられるため、簡易な構成で、無機フィラー層432を正極410と負極420との間に配置することができる。   In the power storage element 10, since the inorganic filler layer 432 is provided on the base material layer 431 of the separator 430, the inorganic filler layer 432 can be disposed between the positive electrode 410 and the negative electrode 420 with a simple configuration.

なお、本発明は、このような蓄電素子10として実現することができるだけでなく、蓄電素子10が備えるセパレータ430として実現することもできる。   Note that the present invention can be realized not only as such a power storage element 10 but also as a separator 430 included in the power storage element 10.

以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。   The power storage element 10 according to the embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment.

つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   That is, the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、正極と負極との間に無機層を有する蓄電素子において、当該無機層の離脱による微小短絡の発生を抑制して安全性を向上させることができる蓄電素子等に適用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a power storage element having an inorganic layer between a positive electrode and a negative electrode and capable of improving safety by suppressing the occurrence of a micro short circuit due to the separation of the inorganic layer.

10 蓄電素子
100 容器
110 ふた板
120 正極集電体
130 負極集電体
200 正極端子
300 負極端子
400 電極体
410 正極
420 負極
430 セパレータ
431 基材層
432 無機フィラー層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power storage element 100 Container 110 Cover plate 120 Positive electrode current collector 130 Negative electrode current collector 200 Positive electrode terminal 300 Negative electrode terminal 400 Electrode body 410 Positive electrode 420 Negative electrode 430 Separator 431 Base material layer 432 Inorganic filler layer

Claims (3)

正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置されるセパレータと、電解質塩を含む非水電解質と、を備える蓄電素子であって、
少なくとも前記正極及び前記負極の何れか一方と前記セパレータとの間に、無機粒子を含む無機フィラー層が配置され、
前記無機粒子は、カルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むケイ酸アルミニウム化合物を備え、
前記電解質塩は、フッ素を含有する塩を含み、
前記無機粒子に含まれるカルシウム、ナトリウム及びチタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素存在量は、前記無機粒子中に存在する全ての金属元素の元素存在量に対して0.01at%より多く、5at%より少なく、
前記蓄電素子の重量に対する水分量で定義される前記蓄電素子内の水分濃度が10ppm以上1000ppm以下である
蓄電素子。
A storage element comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte containing an electrolyte salt,
An inorganic filler layer containing inorganic particles is disposed between at least one of the positive electrode and the negative electrode and the separator,
The inorganic particles comprise an aluminum silicate compound containing at least one element selected from the group consisting of calcium, sodium and titanium,
The electrolyte salt, only contains a salt containing fluorine,
The abundance of at least one element selected from the group consisting of calcium, sodium and titanium contained in the inorganic particles is more than 0.01 at% with respect to the abundance of all the metal elements present in the inorganic particles. Less than 5at%,
The electrical storage element whose water concentration in the said electrical storage element defined by the moisture content with respect to the weight of the said electrical storage element is 10 ppm or more and 1000 ppm or less .
前記無機フィラー層は、前記セパレータに設けられる
請求項1に記載の蓄電素子。
The inorganic filler layer, electric storage device according to claim 1 provided in the separator.
前記電解質塩に含まれるフッ素を有する塩は、LiPFである
請求項1または2に記載の蓄電素子。
Said salt having the fluorine contained in the electrolyte salt, the electric storage device according to claim 1 or 2 which is LiPF 6.
JP2012141313A 2012-06-22 2012-06-22 Electricity storage element Active JP5987494B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012141313A JP5987494B2 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Electricity storage element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012141313A JP5987494B2 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Electricity storage element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014007038A JP2014007038A (en) 2014-01-16
JP5987494B2 true JP5987494B2 (en) 2016-09-07

Family

ID=50104585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012141313A Active JP5987494B2 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Electricity storage element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5987494B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6337512B2 (en) * 2014-02-26 2018-06-06 日本ゼオン株式会社 Nonaqueous secondary battery porous membrane composition, nonaqueous secondary battery porous membrane, and secondary battery
WO2016147409A1 (en) * 2015-03-19 2016-09-22 日産自動車株式会社 Method for producing lithium ion secondary battery
US10199635B2 (en) * 2016-09-22 2019-02-05 Grst International Limited Method of drying electrode assemblies
US10254043B2 (en) * 2016-09-22 2019-04-09 Grst International Limited Method of drying electrode assemblies

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000077103A (en) * 1998-08-31 2000-03-14 Hitachi Ltd Lithium secondary batteries and equipment
JP2006216450A (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Sony Corp Battery
JP2010186689A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Sony Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014007038A (en) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2945476T3 (en) Secondary battery and its method of manufacture, and apparatus comprising the secondary battery
JP6244679B2 (en) Electricity storage element
JP6765683B2 (en) Electrode assembly for lithium secondary battery, lithium secondary battery and battery module including this
JP5924552B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
JP6536140B2 (en) Storage element
JP7253147B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN106605319B (en) The coiling electrode body lithium ion battery of active electrode material layer with different in width
KR20180014192A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN105993087A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5987494B2 (en) Electricity storage element
JP6390902B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN105934845B (en) Electrical part
JP2017162633A (en) Nonaqueous secondary battery
JP2019040721A (en) Lithium ion secondary battery
JP2015230761A (en) Method for manufacturing secondary battery
JP6508562B2 (en) Storage element
JP6902206B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2019110087A (en) Positive electrode for lithium ion secondary battery
JP2009206081A (en) Manufacturing method for lithium-ion secondary battery, electrolyte, and lithium-ion secondary battery
JP5840429B2 (en) Lithium ion capacitor
JP7315614B2 (en) Electrolyte for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
KR101905061B1 (en) Lithium ion secondary battery
JP6778396B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2014093158A (en) Lithium ion secondary battery
JP6569907B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150618

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160405

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160531

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160712

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160725

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5987494

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150