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JP2018190917A - Electrochemical device - Google Patents

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JP2018190917A
JP2018190917A JP2017094592A JP2017094592A JP2018190917A JP 2018190917 A JP2018190917 A JP 2018190917A JP 2017094592 A JP2017094592 A JP 2017094592A JP 2017094592 A JP2017094592 A JP 2017094592A JP 2018190917 A JP2018190917 A JP 2018190917A
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lithium
negative electrode
particles
electrode
electrochemical device
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JP2017094592A
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Japanese (ja)
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加納 幸司
Koji Kano
幸司 加納
克典 横島
Katsunori Yokoshima
克典 横島
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Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more rapidly facilitate the pre-doping.SOLUTION: An electrochemical device comprises: an electrode unit in which positive and negative electrodes are laminated so as to alternate with corresponding separators interposed therebetween; an electrolyte solution in which the electrode unit is immersed; and a lithium ion supply source having a piece of metal foil opposed to the electrode unit and electrically connected to the negative electrode and particles which are undissolving in the electrolyte solution, provided that the lithium ion supply source is immersed in the electrolyte solution together with the electrode unit. The negative electrode is pre-doped with lithium ions from a lithium metal layer provided on the piece of metal foil. The particles are dispersed in the lithium metal layer before the negative electrode is pre-doped with the lithium ions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、負極、正極及び集電体を有する電気化学デバイスに関する。   The present invention relates to an electrochemical device having a negative electrode, a positive electrode, and a current collector.

大容量キャパシタとして、エネルギー密度が高いリチウムイオンキャパシタが検討されている。例えば、リチウムイオンキャパシタでは、正極、負極、リチウムイオン供給源及び電解液が容器によって封止され、リチウムイオン供給源からリチウムイオンが予め負極にプレドープされる。   As a large-capacity capacitor, a lithium ion capacitor having a high energy density has been studied. For example, in a lithium ion capacitor, a positive electrode, a negative electrode, a lithium ion supply source, and an electrolytic solution are sealed with a container, and lithium ions are pre-doped on the negative electrode from the lithium ion supply source in advance.

例えば、プレドープでは、リチウムイオン供給源が電解液に浸漬されると、リチウムイオン供給源に含まれる金属リチウムが電解液に溶け出し、この溶け出したリチウムイオンが電解液を通して負極にまで移動する。そして、負極近傍に到達したリチウムイオンが負極に吸蔵される(例えば、特許文献1参照)。   For example, in pre-doping, when a lithium ion supply source is immersed in an electrolytic solution, metallic lithium contained in the lithium ion supply source dissolves into the electrolytic solution, and the dissolved lithium ions move to the negative electrode through the electrolytic solution. And the lithium ion which reached | attained the negative electrode vicinity is occluded by the negative electrode (for example, refer patent document 1).

特開2009−059732号公報JP 2009-059732 A

しかしながら、リチウムイオン供給源の金属リチウム層は、一般的に均一な厚さ有する。これにより、プレドープでは、金属リチウム層が電解液に接する金属リチウム層の表面からリチウムイオンが徐々に電解液に溶け出す。この結果、プレドープの進行速度は、電解液に浸漬された金属リチウム層が徐々に薄くなる速度に左右される。   However, the metallic lithium layer of the lithium ion source generally has a uniform thickness. Thereby, in pre-doping, lithium ions gradually dissolve into the electrolyte from the surface of the metal lithium layer in contact with the electrolyte. As a result, the progress of the pre-doping depends on the speed at which the metallic lithium layer immersed in the electrolytic solution becomes gradually thinner.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、プレドープがより迅速に進行することが可能な電気化学デバイスを提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an electrochemical device in which pre-doping can proceed more rapidly.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、電極ユニットと、電解液と、リチウムイオン供給源とを具備する。上記電極ユニットでは、正極と負極とがセパレータを介して交互に積層されている。上記電解液には、上記電極ユニットが浸漬されている。上記リチウムイオン供給源は、上記電極ユニットに対向し上記負極に電気的に接続された金属箔と、上記電解液に対して非溶解性の粒子とを有し、上記電極ユニットとともに上記電解液に浸漬されている。上記負極には、上記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされている。上記粒子は、上記リチウムイオンが上記負極にプレドープされる前に上記金属リチウム層に分散配置されている。
このような電気化学デバイスであれば、上記リチウムイオン供給源において、上記粒子が上記金属リチウム層に分散配置されている。これにより、上記金属リチウム層の上記電解液に接する面積が増加して、リチウムイオンが上記金属リチウム層から溶け出す量が増加する。この結果、プレドープがより迅速に進行する。
In order to achieve the above object, an electrochemical device according to an embodiment of the present invention includes an electrode unit, an electrolytic solution, and a lithium ion supply source. In the electrode unit, the positive electrode and the negative electrode are alternately stacked via the separator. The electrode unit is immersed in the electrolytic solution. The lithium ion supply source includes a metal foil that faces the electrode unit and is electrically connected to the negative electrode, and particles that are insoluble in the electrolytic solution. Soaked. The negative electrode is pre-doped with lithium ions from a metal lithium layer provided on the metal foil. The particles are dispersed and arranged in the metal lithium layer before the lithium ions are pre-doped into the negative electrode.
In such an electrochemical device, the particles are dispersedly arranged in the metal lithium layer in the lithium ion supply source. Thereby, the area which contacts the said electrolyte solution of the said metal lithium layer increases, and the quantity which a lithium ion melt | dissolves from the said metal lithium layer increases. As a result, pre-doping proceeds more rapidly.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、電極ユニットと、電解液と、リチウムイオン供給源とを具備する。上記電極ユニットは、正極と、負極と、上記正極と上記負極との間に設けられたセパレータとを有する。上記電解液には、上記電極ユニットが浸漬されている。上記リチウムイオン供給源は、上記電極ユニットに対向し上記負極に電気的に接続された金属箔と、上記電解液に対して非溶解性の粒子とを有し、上記電極ユニットとともに上記電解液に浸漬されている。上記負極には、上記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされている。上記粒子は、上記リチウムイオンが上記負極にプレドープされる前に上記金属リチウム層に分散配置されている。
このような電気化学デバイスであれば、上記と同様に、プレドープがより迅速に進行する。
In order to achieve the above object, an electrochemical device according to an embodiment of the present invention includes an electrode unit, an electrolytic solution, and a lithium ion supply source. The electrode unit includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator provided between the positive electrode and the negative electrode. The electrode unit is immersed in the electrolytic solution. The lithium ion supply source includes a metal foil that faces the electrode unit and is electrically connected to the negative electrode, and particles that are insoluble in the electrolytic solution. Soaked. The negative electrode is pre-doped with lithium ions from a metal lithium layer provided on the metal foil. The particles are dispersed and arranged in the metal lithium layer before the lithium ions are pre-doped into the negative electrode.
With such an electrochemical device, pre-doping proceeds more rapidly as described above.

上記の電気化学デバイスにおいては、上記粒子は、無機粒子及び有機粒子の少なくともいずれかであってもよい。
このような電気化学デバイスであれば、無機粒子及び有機粒子の少なくともいずれか金属リチウム層に分散配置されて、プレドープがより迅速に進行する。
In the above electrochemical device, the particles may be at least one of inorganic particles and organic particles.
With such an electrochemical device, at least one of inorganic particles and organic particles is dispersedly arranged in the metal lithium layer, and pre-doping proceeds more rapidly.

以上述べたように、本発明によれば、電気化学デバイスにおいて、プレドープがより迅速に進行する。   As described above, according to the present invention, pre-doping proceeds more rapidly in an electrochemical device.

本実施形態に係る電気化学デバイスを示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the electrochemical device concerning this embodiment. 図(a)は、本実施形態に係る外装フィルムに封止された電気化学デバイスを示す模式的断面図である。図(b)は、本実施形態に係る外装フィルムに封止された電気化学デバイスを示す模式的斜視図である。Drawing (a) is a typical sectional view showing the electrochemical device sealed by the exterior film concerning this embodiment. FIG. (B) is a schematic perspective view showing an electrochemical device sealed with an exterior film according to the present embodiment. 本実施形態の電気化学デバイスの作用を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the effect | action of the electrochemical device of this embodiment. 本実施形態の第1変形例に係る電気化学デバイスを示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the electrochemical device concerning the 1st modification of this embodiment. 本実施形態の第2変形例に係る電気化学デバイスを示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the electrochemical device which concerns on the 2nd modification of this embodiment. 本実施形態の電気化学デバイスの効果を説明する表図である。It is a table | surface figure explaining the effect of the electrochemical device of this embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、XYZ軸座標が導入される場合がある。XYZ軸は、互いに直交する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, XYZ axis coordinates may be introduced. The XYZ axes are orthogonal to each other.

[電気化学デバイスの構成]
本実施形態に係る電気化学デバイス100Aの構成を以下に説明する。本実施形態で例示される電気化学デバイス100Aは、例えば、リチウムイオンキャパシタである。
[Configuration of electrochemical device]
The configuration of the electrochemical device 100A according to this embodiment will be described below. The electrochemical device 100A exemplified in this embodiment is, for example, a lithium ion capacitor.

図1(a)及び図1(b)は、本実施形態に係る電気化学デバイスを示す模式的断面図である。図1(a)には、電気化学デバイス100Aの全体概要が示され、図1(b)には、電気化学デバイス100Aの電極ユニット101の概要が示されている。   Fig.1 (a) and FIG.1 (b) are typical sectional drawings which show the electrochemical device which concerns on this embodiment. FIG. 1A shows an overall outline of the electrochemical device 100A, and FIG. 1B shows an outline of the electrode unit 101 of the electrochemical device 100A.

図1(a)に示す電気化学デバイス100Aは、電極ユニット101と、リチウムイオン供給源180と、セパレータ152とを具備する。図1(a)には、リチウムイオンが電極ユニット101にプレドープされる前の状態が表されている。電極ユニット101、リチウムイオン供給源180及びセパレータ152は、電解液に浸漬される。   An electrochemical device 100A shown in FIG. 1A includes an electrode unit 101, a lithium ion supply source 180, and a separator 152. FIG. 1A shows a state before lithium ions are pre-doped into the electrode unit 101. The electrode unit 101, the lithium ion supply source 180, and the separator 152 are immersed in the electrolytic solution.

電極ユニット101と、リチウムイオン供給源180とは、Z軸方向(第1方向)に並ぶ。例えば、電極ユニット101がリチウムイオン供給源180に対向する主面(上面101u)は、リチウムイオン供給源180が電極ユニット101に対向する主面(下面180d)と、Z軸方向において重なる。電極ユニット101及びリチウムイオン供給源180は、X−Y軸平面おいて、例えば、矩形状になっている。リチウムイオン供給源180は、例えば、シート状である。電極ユニット101は、正極と負極とが交互に積層する積層構造を有する。   The electrode unit 101 and the lithium ion supply source 180 are arranged in the Z-axis direction (first direction). For example, the main surface (upper surface 101 u) where the electrode unit 101 faces the lithium ion supply source 180 overlaps with the main surface (lower surface 180 d) where the lithium ion supply source 180 faces the electrode unit 101 in the Z-axis direction. The electrode unit 101 and the lithium ion supply source 180 have, for example, a rectangular shape on the XY axis plane. The lithium ion supply source 180 has a sheet shape, for example. The electrode unit 101 has a stacked structure in which positive and negative electrodes are alternately stacked.

本実施形態では、便宜上、電極ユニット101からリチウムイオン供給源180に向かう方向を上方、その逆方向を下方とする。但し、電気化学デバイス100Aの用途によっては、その方向は問われない。また、電極ユニット101及びリチウムイオン供給源180が配置される数は、図示する数に限らない。   In the present embodiment, for the sake of convenience, the direction from the electrode unit 101 toward the lithium ion supply source 180 is defined as upward, and the opposite direction is defined as downward. However, the direction is not ask | required depending on the use of the electrochemical device 100A. The number of electrode units 101 and lithium ion supply sources 180 arranged is not limited to the number shown.

リチウムイオン供給源180は、金属箔181と、粒子分散層184とを有する。粒子分散層184は、金属リチウム層183と、金属リチウム層183に分散配置された粒子182とを有する。粒子分散層184は、電極ユニット101の上面101uと、金属箔181の下面181dとの間に設けられている。例えば、図1(a)の例では、粒子分散層184は、金属箔181の下面181dに設けられている。粒子分散層184は、金属箔181の主面に沿って均等な厚さを有する。例えば、粒子分散層184の厚さは、30μm以上300μm以下である。   The lithium ion supply source 180 includes a metal foil 181 and a particle dispersion layer 184. The particle dispersion layer 184 includes a metal lithium layer 183 and particles 182 dispersed in the metal lithium layer 183. The particle dispersion layer 184 is provided between the upper surface 101 u of the electrode unit 101 and the lower surface 181 d of the metal foil 181. For example, in the example of FIG. 1A, the particle dispersion layer 184 is provided on the lower surface 181 d of the metal foil 181. The particle dispersion layer 184 has a uniform thickness along the main surface of the metal foil 181. For example, the thickness of the particle dispersion layer 184 is not less than 30 μm and not more than 300 μm.

粒子分散層184は、金属箔181への押出成形でシート状にして、圧着等によって金属箔181に固定されている。例えば、押出成形によって粒子分散層184が金属箔181上に形成される手順は以下の通りである。例えば、粒子182が金属リチウムに混練された後、スリット開口を有するノズルから粒子入りの金属リチウム層が金属箔181上にシート状に押し出される。これにより、粒子182が分散された金属リチウム層183が金属箔181に形成される。なお、リチウムイオン供給源180と、電極ユニット101とは、それぞれ別の工程で形成される。   The particle dispersion layer 184 is formed into a sheet by extrusion molding to the metal foil 181, and is fixed to the metal foil 181 by pressure bonding or the like. For example, the procedure for forming the particle dispersion layer 184 on the metal foil 181 by extrusion molding is as follows. For example, after the particles 182 are kneaded with metal lithium, a metal lithium layer containing particles is extruded onto the metal foil 181 in a sheet form from a nozzle having a slit opening. Thereby, the metal lithium layer 183 in which the particles 182 are dispersed is formed on the metal foil 181. Note that the lithium ion supply source 180 and the electrode unit 101 are formed in separate steps.

粒子182は、電解液に対して非溶解性の粒子である。ここで、電解液に対して非溶解性とは、電解液に対して実質的に非溶解性という意味であり、例えば、電界液が本来有する特性を変えない程度に電界液に溶解しない。例えば、電解液に対する粒子182の反応速度は、金属リチウムの電界液に対する反応速度よりも極めて遅い。さらに、粒子182は、金属リチウムと反応しない、または実質的に反応しない粒子である。粒子182の材料は、電解液または金属リチウムに適合されて選定される。   The particles 182 are particles that are insoluble in the electrolytic solution. Here, the insolubility with respect to the electrolytic solution means substantially insoluble with respect to the electrolytic solution. For example, it does not dissolve in the electrolytic solution to the extent that the characteristics inherent to the electrolytic solution are not changed. For example, the reaction rate of the particles 182 with respect to the electrolytic solution is extremely slower than the reaction rate of the metallic lithium with respect to the electric field solution. Further, the particles 182 are particles that do not react or substantially do not react with metallic lithium. The material of the particles 182 is selected according to the electrolyte or lithium metal.

粒子182の平均粒径(測定法:レーザー回折散乱法)は、例えば、1μm以上20μm以下である。粒子182の平均粒径が1μmより小さいとリチウム中での分散が不均一となり好ましくない。粒子182の平均粒径が20μmより大きいとリチウムがプレドープにより消失したのち粒子182がセパレータを介して電極に傷等のダメージを与えるため好ましくない。粒子182は、多孔質粒子でもよく、結晶性粒子でもよい。また、粒子182の含有率は、金属リチウム層183に対して、10vol%以上40vol%以下である。粒子182の含有率が10vol%より小さいと添加量が少なくプレドープ促進効果が少なくなり好ましくない。粒子182の含有率が40vol%より大きいとリチウムの形成が困難になり生産が困難になるため好ましくない。   The average particle diameter (measurement method: laser diffraction scattering method) of the particles 182 is, for example, 1 μm or more and 20 μm or less. If the average particle diameter of the particles 182 is smaller than 1 μm, the dispersion in lithium is not uniform, which is not preferable. If the average particle diameter of the particles 182 is larger than 20 μm, it is not preferable because the particles 182 cause damage such as scratches to the electrodes through the separator after the lithium is lost by pre-doping. The particles 182 may be porous particles or crystalline particles. The content of the particles 182 is 10 vol% or more and 40 vol% or less with respect to the metal lithium layer 183. When the content of the particles 182 is less than 10 vol%, the amount of addition is small and the pre-dope promoting effect is reduced, which is not preferable. When the content of the particles 182 is larger than 40 vol%, it is not preferable because lithium formation becomes difficult and production becomes difficult.

金属箔181は、粒子分散層184を介して電極ユニット101に対向する。金属箔181は、電極ユニット101の負極と直接的または間接的な電気的接続がなされている。金属箔181には、複数の貫通孔が設けられてもよい。この場合、金属箔181は、例えば、多孔金属箔である。   The metal foil 181 faces the electrode unit 101 through the particle dispersion layer 184. The metal foil 181 is directly or indirectly electrically connected to the negative electrode of the electrode unit 101. The metal foil 181 may be provided with a plurality of through holes. In this case, the metal foil 181 is, for example, a porous metal foil.

セパレータ152は、電極ユニット101を囲む。例えば、セパレータ152は、電極ユニット101のXZ軸平面における任意の断面において電極ユニット101を囲んでいる。これにより、リチウムイオン供給源180は、直接的に電極ユニット101に接触しなくなる。セパレータ152は、電解液中に含まれるイオンを透過する。また、図1の例では、電極ユニット101のY軸方向(第2方向)における側壁101eは、セパレータ152から開放されている。電極ユニット101は、セパレータ152から開放された側壁を経由してリチウムイオン供給源180、他の電極ユニット及び電極端子等の外部との電気的な接続を図ることができる。   The separator 152 surrounds the electrode unit 101. For example, the separator 152 surrounds the electrode unit 101 in an arbitrary cross section in the XZ axis plane of the electrode unit 101. Thereby, the lithium ion supply source 180 does not directly contact the electrode unit 101. The separator 152 transmits ions contained in the electrolytic solution. In the example of FIG. 1, the side wall 101 e of the electrode unit 101 in the Y-axis direction (second direction) is opened from the separator 152. The electrode unit 101 can be electrically connected to the outside, such as the lithium ion supply source 180, other electrode units, and electrode terminals, through a side wall opened from the separator 152.

電極ユニット101の詳細について説明する。   Details of the electrode unit 101 will be described.

図1(b)に示すように、電極ユニット101は、負極130と、正極140と、セパレータ151とを有する。負極130、正極140及びセパレータ151のそれぞれは、XY平面において平行に配置されている。負極130、正極140及びセパレータ151のそれぞれは、例えば、シート状である。   As shown in FIG. 1B, the electrode unit 101 includes a negative electrode 130, a positive electrode 140, and a separator 151. Each of the negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 151 is arranged in parallel in the XY plane. Each of the negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 151 has a sheet shape, for example.

電極ユニット101においては、正極140と負極130とがセパレータ151を介して交互にZ軸方向に積層されている。複数の正極140同士は、直接的または間接的に電気的な接続がなされている。複数の負極130同士は、直接的または間接的に電気的な接続がなされている。負極130の個数及び正極140の個数は、図示される数に限られない。   In the electrode unit 101, the positive electrode 140 and the negative electrode 130 are alternately stacked in the Z-axis direction via the separator 151. The plurality of positive electrodes 140 are electrically connected directly or indirectly. The plurality of negative electrodes 130 are directly or indirectly electrically connected. The number of negative electrodes 130 and the number of positive electrodes 140 are not limited to the numbers shown.

負極130は、負極集電体132と、負極活物質層133とを有する。負極活物質層133は、負極集電体132の主面132a、132bに設けられている。すなわち、Z軸方向において、負極集電体132は、隣り合う負極活物質層133の間に設けられている。負極130における任意の負極集電体132は、直接的または間接的に、他の負極集電体132、金属箔181、負極端子等に電気的に接続されている。   The negative electrode 130 includes a negative electrode current collector 132 and a negative electrode active material layer 133. The negative electrode active material layer 133 is provided on the main surfaces 132 a and 132 b of the negative electrode current collector 132. That is, the negative electrode current collector 132 is provided between adjacent negative electrode active material layers 133 in the Z-axis direction. An arbitrary negative electrode current collector 132 in the negative electrode 130 is electrically connected directly or indirectly to another negative electrode current collector 132, a metal foil 181, a negative electrode terminal, and the like.

負極130には、金属箔181に設けられた金属リチウム層183からリチウムイオンのプレドープがなされる。例えば、負極130と電気的に接続された金属リチウム層183が電解液に浸漬されると、金属リチウム層183からリチウムイオンが溶解して、リチウムイオンが負極活物質層133に吸蔵される。   The negative electrode 130 is pre-doped with lithium ions from a metal lithium layer 183 provided on the metal foil 181. For example, when the metal lithium layer 183 electrically connected to the negative electrode 130 is immersed in the electrolytic solution, lithium ions are dissolved from the metal lithium layer 183 and the lithium ions are occluded in the negative electrode active material layer 133.

正極140は、正極集電体142と、正極活物質層143とを有する。正極活物質層143は、正極集電体142の主面142a、142bに設けられている。すなわち、Z軸方向において、正極集電体142は、隣り合う正極活物質層143の間に設けられている。正極140における任意の正極集電体142は、直接的または間接的に、他の正極集電体142、正極端子等に電気的に接続されている。   The positive electrode 140 includes a positive electrode current collector 142 and a positive electrode active material layer 143. The positive electrode active material layer 143 is provided on the main surfaces 142 a and 142 b of the positive electrode current collector 142. That is, the positive electrode current collector 142 is provided between adjacent positive electrode active material layers 143 in the Z-axis direction. An arbitrary positive electrode current collector 142 in the positive electrode 140 is electrically connected directly or indirectly to another positive electrode current collector 142, a positive electrode terminal, or the like.

セパレータ151は、負極130と正極140とを絶縁する。セパレータ151は、負極130と正極140を隔て、電解液中に含まれるイオンを透過する。複数の負極130にはリチウムイオン供給源180に設けられた金属リチウムからリチウムイオンのプレドープがなされる。   The separator 151 insulates the negative electrode 130 and the positive electrode 140 from each other. The separator 151 separates the negative electrode 130 and the positive electrode 140 and transmits ions contained in the electrolytic solution. The plurality of negative electrodes 130 are pre-doped with lithium ions from metallic lithium provided in the lithium ion supply source 180.

図2(a)は、本実施形態に係る外装フィルムに封止された電気化学デバイスを示す模式的断面図である。図2(b)は、本実施形態に係る外装フィルムに封止された電気化学デバイスを示す模式的斜視図である。図2(a)には、図2(b)のA−A線断面が示されている。   Fig.2 (a) is typical sectional drawing which shows the electrochemical device sealed by the exterior film which concerns on this embodiment. FIG. 2B is a schematic perspective view showing the electrochemical device sealed with the exterior film according to the present embodiment. FIG. 2A shows a cross section taken along line AA of FIG.

電気化学デバイス100Aは、Z軸方向に並ぶ複数の電極ユニット101が外装フィルム106に封止されている。Z軸方向に隣り合う電極ユニット101の間には、リチウムイオン供給源180が設けられている。図2(a)の例では、金属箔181の両主面に粒子分散層184が設けられている。外装フィルム106内の電極ユニット101及びリチウムイオン供給源180は、電解液120に浸漬されている。負極端子131は、電極ユニット101の負極に電気的に接続されている。正極端子141は、電極ユニット101の正極に電気的に接続されている。   In the electrochemical device 100 </ b> A, a plurality of electrode units 101 arranged in the Z-axis direction are sealed with an exterior film 106. A lithium ion supply source 180 is provided between the electrode units 101 adjacent in the Z-axis direction. In the example of FIG. 2A, particle dispersion layers 184 are provided on both main surfaces of the metal foil 181. The electrode unit 101 and the lithium ion supply source 180 in the exterior film 106 are immersed in the electrolytic solution 120. The negative electrode terminal 131 is electrically connected to the negative electrode of the electrode unit 101. The positive terminal 141 is electrically connected to the positive electrode of the electrode unit 101.

外装フィルム106は、外装フィルム106aと外装フィルム106bとを有する。外装フィルム106aと、外装フィルム106bとは、電極ユニット101の外周で、例えば、熱圧着等によって接合されている。   The exterior film 106 includes an exterior film 106a and an exterior film 106b. The exterior film 106a and the exterior film 106b are joined on the outer periphery of the electrode unit 101 by, for example, thermocompression bonding.

電気化学デバイス100Aを構成する材料について説明する。   The material which comprises the electrochemical device 100A is demonstrated.

粒子182は、無機粒子及び有機粒子の少なくともいずれかである。無機粒子としては、例えば、合成ゼオライト粒子、アルミナ粒子、硫酸バリウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、シリカゲル、アルミナ等の少なくとも1つである。有機粒子としては、ポリアクリル系樹脂粒子、エポキシ系樹脂粒子、ポリスチレン系樹脂粒子、ポリウレタン系樹脂粒子、ポリオレフィン系樹脂粒子等の少なくとも1つである。金属箔181は、例えば、銅箔である。金属リチウム層183の量(例えば、金属リチウム層183の厚さ)は、リチウムイオンのプレドープにおいて負極活物質層133にドープ可能な範囲で任意に調整される。   The particles 182 are at least one of inorganic particles and organic particles. Examples of the inorganic particles include at least one of synthetic zeolite particles, alumina particles, barium sulfate particles, zirconium oxide particles, silica gel, alumina, and the like. The organic particles are at least one of polyacrylic resin particles, epoxy resin particles, polystyrene resin particles, polyurethane resin particles, polyolefin resin particles, and the like. The metal foil 181 is, for example, a copper foil. The amount of the metal lithium layer 183 (for example, the thickness of the metal lithium layer 183) is arbitrarily adjusted within a range in which the negative electrode active material layer 133 can be doped in the pre-doping of lithium ions.

負極集電体132は、例えば、金属箔である。負極集電体132は、例えば、銅箔等でもよい。負極活物質層133に含まれる負極活物質は、電解液中のリチウムイオンを吸蔵と放出とが可能な材料であり、例えば難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、グラファイトやソフトカーボン等の炭素系材料、ケイ素、酸化ケイ素等の合金系材料、または、それらの複合材料でもよい。負極活物質層133は、負極活物質がバインダ樹脂と混合されたものでもよく、さらに導電助剤を含んでもよい。例えば、負極活物質層133は、上記の活物質、導電助剤及び合成樹脂のスラリー状の混合物を塗布してシート状に形成し、それを裁断したものである。   The negative electrode current collector 132 is, for example, a metal foil. The negative electrode current collector 132 may be, for example, a copper foil. The negative electrode active material included in the negative electrode active material layer 133 is a material capable of occluding and releasing lithium ions in the electrolyte solution. For example, carbon-based materials such as non-graphitizable carbon (hard carbon), graphite, and soft carbon Alloy materials such as silicon and silicon oxide, or composite materials thereof may be used. The negative electrode active material layer 133 may be a material in which a negative electrode active material is mixed with a binder resin, and may further include a conductive additive. For example, the negative electrode active material layer 133 is formed by applying a slurry-like mixture of the above-described active material, conductive additive, and synthetic resin into a sheet shape and cutting it.

バインダ樹脂は、負極活物質を接合する合成樹脂でよい。バインダ樹脂は、例えばカルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、芳香族ポリアミド、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。   The binder resin may be a synthetic resin that joins the negative electrode active material. As the binder resin, for example, carboxymethyl cellulose, styrene butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, aromatic polyamide, fluorine rubber, polyvinylidene fluoride, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber, and the like may be used.

導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、負極活物質の間での導電性を向上させるものでよい。導電助剤は、例えば、黒鉛、カーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。   The conductive auxiliary agent is a particle made of a conductive material and may improve conductivity between the negative electrode active materials. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as graphite and carbon black. These may be single and multiple types may be mixed. The conductive auxiliary agent may be a metal material or a conductive polymer as long as it is a conductive material.

正極集電体142の材料は、例えば、アルミニウム等である。正極活物質層143に含まれる正極活物質は、例えば、活性炭、PAS(Polyacenic Semiconductor:ポリアセン系有機半導体)、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、または複数の遷移元素から構成されるリチウム複合酸化物等の活物質等の活物質の少なくともいずれかを含む。正極活物質層143は、上記の活物質、導電助剤(例えば、カーボンブラック)及び合成樹脂(例えば、PTFE等)のスラリー状の混合物を塗布してシート状に形成し、それを裁断したものである。   The material of the positive electrode current collector 142 is, for example, aluminum. The positive electrode active material included in the positive electrode active material layer 143 is, for example, activated carbon, PAS (Polyacenic Semiconductor), lithium cobaltate, lithium manganate, lithium nickelate, or lithium composed of a plurality of transition elements. It contains at least one of active materials such as active materials such as composite oxides. The positive electrode active material layer 143 is formed by applying a slurry-like mixture of the above active material, a conductive additive (for example, carbon black) and a synthetic resin (for example, PTFE), and cutting it. It is.

セパレータ151、152は、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等でもよい。セパレータ151、152は、ガラス繊維、セルロース繊維、オレフィン系樹脂等のプラスチック繊維等からなる多孔質シートでもよい。   The separators 151 and 152 may be a woven fabric, a nonwoven fabric, a synthetic resin microporous film, or the like. The separators 151 and 152 may be porous sheets made of plastic fibers such as glass fibers, cellulose fibers, and olefin resins.

電解液は、任意に選択することが可能である。例えば、電解液において、カチオンとしては、リチウムイオンを少なくとも含む。アニオンとしてはBF (四フッ化ホウ酸イオン)、PF (六フッ化リン酸イオン)、(CFSO(TFSAイオン)等のアニオンを含み、溶媒としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、エチルイソプロピルスルホン等を含むものとすることができる。具体的には、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)または、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)のプロピレンカーボネート溶液等でもよい。 The electrolytic solution can be arbitrarily selected. For example, in the electrolytic solution, the cation includes at least lithium ions. Examples of the anion BF 4 - (tetrafluoroborate ion), PF 6 - (hexafluorophosphate ion), (CF 3 SO 2) 2 N - include anions such (TFSA ions), the solvent propylene Carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, sulfolane, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, ethyl isopropyl sulfone, and the like can be included. Specifically, a lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) or a propylene carbonate solution of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) may be used.

[電気化学デバイスの作用]   [Action of electrochemical device]

図3(a)及び図3(b)は、本実施形態の電気化学デバイスの作用を示す模式的断面図である。   FIG. 3A and FIG. 3B are schematic cross-sectional views showing the operation of the electrochemical device of the present embodiment.

図3(a)及び図3(b)には、リチウムイオンの負極130へのプレドープが開始された後の状態が示されている。   FIGS. 3A and 3B show a state after pre-doping of lithium ions into the negative electrode 130 is started.

まず、図3(a)には、比較例に係る電気化学デバイス500のプレドープの様子が示されている。比較例に係る電気化学デバイス500においては、粒子182が金属リチウム層183に分散されていない。電気化学デバイス500では、金属リチウム層183が均一な厚さの層構造を有している。   First, FIG. 3A shows a pre-doping state of the electrochemical device 500 according to the comparative example. In the electrochemical device 500 according to the comparative example, the particles 182 are not dispersed in the metal lithium layer 183. In the electrochemical device 500, the metal lithium layer 183 has a layer structure with a uniform thickness.

例えば、電極ユニット101、リチウムイオン供給源180及びセパレータ152が電解液120に浸漬されると、電極ユニット101に対向する側の金属リチウム層183の面が電解液120に晒される。電解液120に晒された直後において、金属リチウム層183が電解液120に接する面を接触面183aとする。   For example, when the electrode unit 101, the lithium ion supply source 180, and the separator 152 are immersed in the electrolytic solution 120, the surface of the metal lithium layer 183 on the side facing the electrode unit 101 is exposed to the electrolytic solution 120. Immediately after being exposed to the electrolytic solution 120, the surface where the metal lithium layer 183 contacts the electrolytic solution 120 is defined as a contact surface 183a.

この後、接触面183aから溶解したリチウムイオンがセパレータ152を介して電極ユニット101内に移動し、電極ユニット101の負極活物質層133に吸蔵される。プレドープが進行するにつれ、均一な厚さに構成された金属リチウム層183は、徐々に薄くなっていく。この薄くなったときの電解液120に晒されている金属リチウム層183の面を接触面183bとする。   Thereafter, lithium ions dissolved from the contact surface 183 a move into the electrode unit 101 through the separator 152 and are occluded in the negative electrode active material layer 133 of the electrode unit 101. As the pre-doping progresses, the metallic lithium layer 183 having a uniform thickness gradually becomes thinner. The surface of the metal lithium layer 183 exposed to the electrolytic solution 120 when it becomes thin is referred to as a contact surface 183b.

しかしながら、金属リチウム層183は、平坦な層であり、徐々に薄くなっていくため、溶解初期の接触面183aと、溶解がある程度進行した後の接触面183bとの間では、それらの表面積に大差が生じない。   However, since the metal lithium layer 183 is a flat layer and gradually becomes thinner, there is a large difference in surface area between the contact surface 183a at the initial stage of dissolution and the contact surface 183b after the dissolution has progressed to some extent. Does not occur.

従って、電気化学デバイス500では、プレドープがある程度進行した後における電解液120中のリチウムイオン濃度は、プレドープ開始直後における電解液120中のリチウムイオン濃度と大差がなく、プレドープの進行速度が頭打ちになる。   Therefore, in the electrochemical device 500, the lithium ion concentration in the electrolytic solution 120 after the pre-doping has progressed to some extent is not significantly different from the lithium ion concentration in the electrolytic solution 120 immediately after the start of pre-doping, and the pre-doping speed reaches its peak. .

これに対して、図3(b)に示す電気化学デバイス100Aでは、粒子182が金属リチウム層183に分散されている。このため、金属リチウム層183の接触面183bは、個々の粒子182の表面に沿って形成される。これにより、接触面183bの表面積は、溶解初期の接触面183aの表面積に比べて大きく増大する。   In contrast, in the electrochemical device 100A shown in FIG. 3B, the particles 182 are dispersed in the metal lithium layer 183. For this reason, the contact surface 183 b of the metal lithium layer 183 is formed along the surface of each particle 182. Thereby, the surface area of the contact surface 183b is greatly increased as compared with the surface area of the contact surface 183a at the initial stage of dissolution.

これにより、電気化学デバイス100Aでは、リチウムイオンが金属リチウム層183から溶け出す量が増加し、プレドープの際、比較例に比べて電解液120中のリチウムイオン濃度が高くなる。この結果、比較例に比べてプレドープがより迅速に進行する。   Thereby, in the electrochemical device 100A, the amount of lithium ions dissolved from the metal lithium layer 183 is increased, and the lithium ion concentration in the electrolytic solution 120 is higher when pre-doping than in the comparative example. As a result, pre-doping progresses more rapidly than in the comparative example.

また、電気化学デバイス100Aでは、金属リチウム層183内に粒子182が分散されているために、金属リチウムの「かさ増し」が起こる。これにより、金属リチウムが少ない量であっても、粒子分散層184は、所望の厚さ、剛性を有し、層形成時における金属箔181上での層の途切れ、圧延冶具側への膜の貼り付きが抑制される。これにより、電極ユニット101には、リチウムイオンが均一にドープされる。   Further, in the electrochemical device 100A, since the particles 182 are dispersed in the metallic lithium layer 183, the “bulk” of metallic lithium occurs. As a result, even if the amount of metallic lithium is small, the particle dispersion layer 184 has a desired thickness and rigidity, breaks of the layer on the metal foil 181 at the time of layer formation, and the film to the rolling jig side. Sticking is suppressed. As a result, the electrode unit 101 is uniformly doped with lithium ions.

また、電気化学デバイス100Aでは、図2(a)に示すように、電極ユニット101が複数積層された場合、隣り合う電極ユニット101間にリチウムイオン供給源180が配置される。これにより、複数の電極ユニット101の中央部に位置する電極ユニット101においても、プレドープが迅速に進行する。   Further, in the electrochemical device 100A, as illustrated in FIG. 2A, when a plurality of electrode units 101 are stacked, a lithium ion supply source 180 is disposed between the adjacent electrode units 101. Thereby, also in the electrode unit 101 located in the center part of the some electrode unit 101, pre dope advances rapidly.

図4は、本実施形態の第1変形例に係る電気化学デバイスを示す模式的断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an electrochemical device according to a first modification of the present embodiment.

電極ユニット101においては、正極140及び負極130は、Z軸方向に交互に積層された構造でなくてもよい。例えば、図4に示す電気化学デバイス100Bにおいては、電極ユニット101は、一組の正極140及び負極130と、正極140と負極130との間に設けられたセパレータ151とを有する。   In the electrode unit 101, the positive electrode 140 and the negative electrode 130 do not have to be alternately stacked in the Z-axis direction. For example, in the electrochemical device 100 </ b> B illustrated in FIG. 4, the electrode unit 101 includes a pair of a positive electrode 140 and a negative electrode 130, and a separator 151 provided between the positive electrode 140 and the negative electrode 130.

電気化学デバイス100Bにおいても、電気化学デバイス100Aと同様の作用効果を奏する。   The electrochemical device 100B also has the same effects as the electrochemical device 100A.

図5は、本実施形態の第2変形例に係る電気化学デバイスを示す模式的斜視図である。   FIG. 5 is a schematic perspective view showing an electrochemical device according to a second modification of the present embodiment.

電極ユニット101は、捲回芯112を中心に捲回された構造であってもよい。例えば、図5に示す電気化学デバイス100Cでは、正極140及び負極130はセパレータ151を介して捲回芯112を中心軸捲回芯として捲回され、電極ユニット101の外側に負極130に接続されたリチウムイオン供給源180が設けられる。   The electrode unit 101 may have a structure wound around a wound core 112. For example, in the electrochemical device 100 </ b> C illustrated in FIG. 5, the positive electrode 140 and the negative electrode 130 are wound around the winding core 112 through the separator 151 and connected to the negative electrode 130 outside the electrode unit 101. A lithium ion supply source 180 is provided.

電気化学デバイス100Cにおいても、電気化学デバイス100Aと同様の作用効果を奏する。   The electrochemical device 100C also has the same effects as the electrochemical device 100A.

図6(a)〜図6(b)は、本実施形態の電気化学デバイスの効果を説明する表図である。   FIG. 6A to FIG. 6B are table diagrams for explaining the effect of the electrochemical device of the present embodiment.

充電容量450mAh/gの難黒鉛化炭素がバインダ樹脂及び導電助剤とともに、水中で分散されて、スラリー化された。このスラリーが金属箔に塗布されて、難黒鉛化炭素が面積あたり50g/mとなるようそれぞれ塗布され、活物質層が形成された。電極の面積(4cm×5cm)に対して、0.01gの金属リチウムがプレドープ用に用いられた。 Non-graphitizable carbon having a charge capacity of 450 mAh / g was dispersed in water together with a binder resin and a conductive auxiliary agent to form a slurry. This slurry was applied to a metal foil, and the non-graphitizable carbon was applied at 50 g / m 2 per area to form an active material layer. For the electrode area (4 cm × 5 cm), 0.01 g of metallic lithium was used for pre-doping.

平均粒径2μmのゼオライト粒子が分散された金属リチウム層(厚さ:0.2mmt)が樹脂シートに挟まれ、ローラ押圧により、粒子分散層の厚さが適宜調整された。ゼオライト粒子の添加量(vol%)を変えた複数のサンプルが準備された。   A metal lithium layer (thickness: 0.2 mmt) in which zeolite particles having an average particle diameter of 2 μm were dispersed was sandwiched between resin sheets, and the thickness of the particle dispersion layer was appropriately adjusted by roller pressing. A plurality of samples with varying amounts of added zeolite particles (vol%) were prepared.

図6(a)では、それぞれの記号において、「○」:圧延後、均一な厚さの粒子分散層が形成、「△」:圧延後、粒子分散層に微小な途切れ発生、「×」:圧延後、粒子分散層に明確な途切れが発生、を意味している。   In FIG. 6A, in each symbol, “◯”: a particle dispersed layer having a uniform thickness is formed after rolling, “Δ”: minute discontinuity occurs in the particle dispersed layer after rolling, and “×”: It means that a clear break occurs in the particle dispersion layer after rolling.

サンプルAにおけるゼオライト粒子の添加量は、10vol%である。サンプルBにおけるゼオライト粒子の添加量は、20vol%である。サンプルCにおけるゼオライト粒子の添加量は、30vol%である。サンプルDにおけるゼオライト粒子の添加量は、40vol%である。サンプルNにおけるゼオライト粒子の添加量は、0vol%である。   The amount of zeolite particles added in sample A is 10 vol%. The amount of zeolite particles added in sample B is 20 vol%. The amount of zeolite particles added in sample C is 30 vol%. The amount of zeolite particles added in sample D is 40 vol%. The amount of zeolite particles added in sample N is 0 vol%.

図6(a)に示すように、ゼオライト粒子が金属リチウム層に分散されないサンプルNでは、粒子分散層の厚さが200μm、100μmでは、粒子分散層は、「○」になったものの、粒子分散層の厚さが50μmになると、「△」になり、25μmでは「×」になった。   As shown in FIG. 6 (a), in sample N in which the zeolite particles are not dispersed in the metal lithium layer, the particle dispersion layer becomes “◯” when the particle dispersion layer has a thickness of 200 μm and 100 μm. When the thickness of the layer was 50 μm, it became “Δ”, and when it was 25 μm, it became “x”.

これに対し、サンプルB、C、Dでは、粒子分散層の厚さが200μm、100μm、50μm、25μmで、粒子分散層は、「○」になった。但し、サンプルB、Cでは、粒子分散層の厚さが10μmになると、粒子分散層は、「△」になった。また、サンプルDでは、粒子分散層の厚さが10μmになると、粒子分散層は、「×」になった。一方、サンプルAでは、粒子分散層の厚さが200μm、100μm、50μmでは、粒子分散層は、「○」になったものの、25μmでは、「△」になり、10μmになると、「×」になった。   On the other hand, in Samples B, C, and D, the thickness of the particle dispersion layer was 200 μm, 100 μm, 50 μm, and 25 μm, and the particle dispersion layer was “◯”. However, in Samples B and C, when the thickness of the particle dispersion layer became 10 μm, the particle dispersion layer became “Δ”. In Sample D, when the thickness of the particle dispersion layer was 10 μm, the particle dispersion layer became “x”. On the other hand, in sample A, when the thickness of the particle dispersion layer is 200 μm, 100 μm, and 50 μm, the particle dispersion layer becomes “◯”, but at 25 μm, it becomes “Δ”, and when it becomes 10 μm, it becomes “x”. became.

図6(b)では、それぞれの記号において、「○」:リチウム供給源用に銅箔に圧着できた、「×」:リチウム供給源用に銅箔に圧着できなかった、を意味している。ここで、サンプルA、B、C、D、Nにおける粒子分散層の厚さは、50μmである。   In FIG. 6B, in each symbol, “◯” means that it was able to be crimped to the copper foil for the lithium supply source, and “×” was that it was not able to be crimped to the copper foil for the lithium supply source. . Here, the thickness of the particle dispersion layer in Samples A, B, C, D, and N is 50 μm.

図6(b)に示すように、サンプルA、B、C、Nでは、いずれも「○」になったものの、粒子の添加量が40%のサンプルDでは、「×」になった。サンプルDでは、均一な厚さの粒子分散層が形成されたものの、粒子の含有量が過剰になり銅箔への粒子分散層の密着性が低下したと推測できる。   As shown in FIG. 6B, Samples A, B, C, and N all showed “◯”, but Sample D in which the amount of added particles was 40% became “X”. In Sample D, although a particle dispersion layer having a uniform thickness was formed, it can be inferred that the particle content was excessive and the adhesion of the particle dispersion layer to the copper foil was reduced.

このように、ゼオライト粒子の添加量を10vol%以上40vol%以下、好ましくは、20vol%以上40vol%以下、さらに好ましくは、20vol%以上30vol%以下に調整することにより、均一且つ極薄の厚さを持った粒子分散層を形成できることが分かった。例えば、電気化学デバイスがより小型になり、より小型のリチウムイオン供給源が必要になった場合でも、均一且つ極薄の金属リチウム層を電気化学デバイスに配置できる。   Thus, by adjusting the addition amount of the zeolite particles to 10 vol% or more and 40 vol% or less, preferably 20 vol% or more and 40 vol% or less, more preferably 20 vol% or more and 30 vol% or less, the thickness is uniform and extremely thin. It was found that a particle-dispersed layer having a particle size can be formed. For example, even when the electrochemical device is smaller and a smaller lithium ion source is required, a uniform and ultrathin metallic lithium layer can be placed on the electrochemical device.

さらに、サンプルA、B、C、Nの0.1gを厚さ0.05mmに圧延してそれぞれが銅箔に貼り付けられ、それぞれを個別にセパレータを介して活物質層と対向させた。次に、この対向させた組のそれぞれがラミネート袋内に配置されて、粒子分散層と活物質層とが電気的に接続されて、ラミネート袋内に電解液(PC/LiPF 1.0M)が注入された。注液口を熱で封口したラミネート袋は、電極面積を覆うように1mm厚のシリコンシートで上下を覆い、さらにシリコンシートを覆うように1mmのSUS板で挟み、セルに100gの加重を加えた。サンプルは、アルゴン雰囲気、30℃環境で7日間放置したのち分解し、リチウムの残存を確認した。サンプルA、B、Cには、リチウムの残存はなく、サンプルNには、リチウムの残存が認められた。 Furthermore, 0.1 g of samples A, B, C, and N were rolled to a thickness of 0.05 mm, and each was attached to a copper foil, and each was individually opposed to the active material layer via a separator. Next, each of the opposed groups is placed in a laminate bag, the particle dispersion layer and the active material layer are electrically connected, and an electrolyte solution (PC / LiPF 6 1.0M) is placed in the laminate bag. Was injected. The laminating bag whose liquid inlet was sealed with heat was covered with a 1 mm thick silicon sheet so as to cover the electrode area, and further sandwiched with a 1 mm SUS plate so as to cover the silicon sheet, and a load of 100 g was applied to the cell. . The sample was allowed to stand for 7 days in an argon atmosphere at 30 ° C. and then decomposed to confirm the remaining of lithium. In Samples A, B, and C, no lithium remained, and in Sample N, lithium remained.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added.

100A、100B、100C、500…電気化学デバイス
101…電極ユニット
101e…側壁
101u…上面
106、106a、106b…外装フィルム
112…捲回芯
120…電解液
130…負極
130e…端部
131…負極端子
132…負極集電体
132a、132b、142a、142b…主面
133…負極活物質層
140…正極
141…正極端子
142…正極集電体
143…正極活物質層
151、152…セパレータ
180…リチウムイオン供給源
180d、181d…下面
181…金属箔
182…粒子
183…金属リチウム層
183a、183b…接触面
184…粒子分散層
100A, 100B, 100C, 500 ... Electrochemical device 101 ... Electrode unit 101e ... Side wall 101u ... Upper surface 106, 106a, 106b ... Outer film 112 ... Winding core 120 ... Electrolytic solution 130 ... Negative electrode 130e ... End portion 131 ... Negative electrode terminal 132 ... Negative electrode current collector 132a, 132b, 142a, 142b ... Main surface 133 ... Negative electrode active material layer 140 ... Positive electrode 141 ... Positive electrode terminal 142 ... Positive electrode current collector 143 ... Positive electrode active material layer 151, 152 ... Separator 180 ... Lithium ion supply Source 180d, 181d ... Bottom 181 ... Metal foil 182 ... Particles 183 ... Metal lithium layer 183a, 183b ... Contact surface 184 ... Particle dispersion layer

Claims (3)

正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された電極ユニットと、
前記電極ユニットが浸漬された電解液と、
前記電極ユニットに対向し前記負極に電気的に接続された金属箔と、前記電解液に対して非溶解性の粒子とを有し、前記電極ユニットとともに前記電解液に浸漬されたリチウムイオン供給源と
を具備し、
前記負極には、前記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされ、
前記粒子は、前記リチウムイオンが前記負極にプレドープされる前に前記金属リチウム層に分散配置されている
電気化学デバイス。
An electrode unit in which positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked via separators;
An electrolyte in which the electrode unit is immersed;
A lithium ion supply source having a metal foil facing the electrode unit and electrically connected to the negative electrode, and particles insoluble in the electrolyte, and immersed in the electrolyte together with the electrode unit And
The negative electrode is pre-doped with lithium ions from a metal lithium layer provided on the metal foil,
The electrochemical device, wherein the particles are dispersed in the metallic lithium layer before the lithium ions are pre-doped into the negative electrode.
正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータとを有する電極ユニットと、
前記電極ユニットが浸漬された電解液と、
前記電極ユニットに対向し前記負極に電気的に接続された金属箔と、前記電解液に対して非溶解性の粒子とを有し、前記電極ユニットとともに前記電解液に浸漬されたリチウムイオン供給源と
を具備し、
前記負極には、前記金属箔に設けられた金属リチウム層からリチウムイオンのプレドープがなされ、
前記粒子は、前記リチウムイオンが前記負極にプレドープされる前に前記金属リチウム層に分散配置されている
電気化学デバイス。
An electrode unit having a positive electrode, a negative electrode, and a separator provided between the positive electrode and the negative electrode;
An electrolyte in which the electrode unit is immersed;
A lithium ion supply source having a metal foil facing the electrode unit and electrically connected to the negative electrode, and particles insoluble in the electrolyte, and immersed in the electrolyte together with the electrode unit And
The negative electrode is pre-doped with lithium ions from a metal lithium layer provided on the metal foil,
The electrochemical device, wherein the particles are dispersed in the metallic lithium layer before the lithium ions are pre-doped into the negative electrode.
請求項1または2に記載の電気化学デバイスであって、
前記粒子は、無機粒子及び有機粒子の少なくともいずれかである
電気化学デバイス。
The electrochemical device according to claim 1 or 2,
The electrochemical device is at least one of inorganic particles and organic particles.
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