(57)【要約】  非水系リチウム型蓄電素子が、正極、負極、セパレータ、及びリチウムイオンを含む非水系電解液を含み、  正極は、正極集電体と、正極集電体の片面又は両面に配置された正極活物質層とを有し、正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質を含み、  負極は、負極集電体と、負極集電体の片面又は両面に配置された負極活物質層とを有し、負極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる負極活物質を含み、  正極活物質層の水銀圧入法による細孔分布を測定したとき、細孔径とＬｏｇ微分細孔容積との関係を示す細孔分布曲線において、Ｌｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが、細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で１つ以上存在し、かつ細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲における総積算細孔容積Ｖｐが、０．７ｍＬ／ｇ以上３．０ｍＬ／ｇ以下である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、セパレータ、及びリチウムイオンを含む非水系電解液を含む非水系リチウム型蓄電素子であって、
該正極は、正極集電体と、該正極集電体の片面又は両面に配置された正極活物質層とを有し、該正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質を含有し、
該負極は、負極集電体と、該負極集電体の片面又は両面に配置された負極活物質層とを有し、該負極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる負極活物質を含有し、
該正極活物質層の水銀圧入法による細孔分布を測定したとき、細孔径とＬｏｇ微分細孔容積との関係を示す細孔分布曲線において、Ｌｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが、細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で１つ以上存在し、かつ該細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲における総積算細孔容積Ｖｐが、０．７ｍＬ／ｇ以上３．０ｍＬ／ｇ以下である、
該非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２】
前記正極活物質層の前記細孔分布曲線において、Ｌｏｇ微分細孔容積０．５ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが、前記細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で２つ以上存在する、請求項１に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項３】
前記正極活物質層の前記細孔分布曲線において、２つ以上のピークが、細孔径０．３μｍ以上２０μｍ以下の範囲に存在する、請求項２に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項４】
前記正極は、前記正極活物質以外のリチウム化合物を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項５】
前記リチウム化合物が、炭酸リチウム、酸化リチウム、及び水酸化リチウムからなる群から選択される１種類以上である、請求項４に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項６】
前記正極に含まれる前記リチウム化合物が、炭酸リチウムである、請求項４又は５に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項７】
前記正極に含まれる前記リチウム化合物の量が、前記正極活物質層の質量を基準として、１質量％以上５０質量％以下である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項８】
前記リチウム化合物の平均粒子径をＹ１とするとき、０．１μｍ≦Ｙ１≦１０μｍであり、前記正極活物質の平均粒子径をＺ１とするとき、２μｍ≦Ｚ１≦２０μｍであり、かつＹ１＜Ｚ１である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項９】
前記正極活物質層の断面ＳＥＭにおける面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の割合Ａ１が、前記正極活物質層の単位面積当たり１０％以上６０％以下である、請求項４〜８のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１０】
前記正極活物質層の断面ＳＥＭにおける面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の周囲長の総和をＢ１、面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の面積の平方根の総和をＣ１とするとき、１．０≦Ｂ１／４Ｃ１≦３．５を満たす、請求項９に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１１】
前記正極活物質層の断面ＳＥＭにおいて、前記正極活物質層中に含まれる前記リチウム化合物の周囲に空隙が存在し、前記空隙の平均サイズをＸ１とするとき、Ｘ１＞Ｙ１を満たす、請求項９又は１０に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１２】
前記正極の片面当たりの窒素ガス吸着測定においてＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来する単位面積当たりのメソ孔量をＡ（μＬ／ｃｍ２）、前記窒素ガス吸着測定においてＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来する単位面積当たりのマイクロ孔量をＢ（μＬ／ｃｍ２）、前記正極の片面当たりの二酸化炭素ガス吸着測定においてＤＦＴ法により算出した直径７Å未満の細孔に由来する単位面積当たりのウルトラマイクロ孔量をＣ（μＬ／ｃｍ２）とするとき、０．３≦Ａ≦５．０、０．５≦Ｂ≦１０、０．０５≦Ｃ≦３．０、及び０．４≦Ａ／Ｂ≦１．５を満たす、請求項４〜１１のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１３】
前記正極の片面当たりの窒素ガス吸着測定においてＢＥＴ法により算出した単位面積当たりの比表面積をＤ（ｍ２／ｃｍ２）とするとき、１≦Ｄ≦２０である、請求項１２に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１４】
前記正極表面のＳＥＭ−ＥＤＸにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率Ａ２が、４０％以上９９％以下である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１５】
ブロードイオンビーム（ＢＩＢ）加工した前記正極断面のＳＥＭ−ＥＤＸにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率Ａ３が１０％以上６０％以下である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１６】
前記負極活物質層について、ＱＳＤＦＴ（急冷固体密度汎関数理論）により算出した２０Å以上３５０Å以下の細孔容積が、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の細孔容積の５０％以上１００％以下である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１７】
前記負極活物質層について、ＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上２５０Å以下の細孔容積が、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の細孔容積の４０％以上９０％以下である、請求項１６に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１８】
前記負極活物質層について、ＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上３５０Å以下の比表面積が、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の比表面積の２０％以上１００％以下である、請求項１６又は１７に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項１９】
前記負極活物質層の平均細孔径が、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２０】
前記正極活物質は、前記炭素材料として活性炭を含有する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２１】
前記活性炭は、ＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来するメソ孔量をＶ１（ｃｃ／ｇ）、ＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶ２（ｃｃ／ｇ）とするとき、０．３＜Ｖ１≦０．８、及び０．５≦Ｖ２≦１．０を満たし、かつＢＥＴ法により測定される比表面積が１，５００ｍ２／ｇ以上３，０００ｍ２／ｇ以下を示す、請求項２０に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２２】
前記活性炭は、ＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来するメソ孔量Ｖ１（ｃｃ／ｇ）が０．８＜Ｖ１≦２．５を満たし、ＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量Ｖ２（ｃｃ／ｇ）が０．８＜Ｖ２≦３．０を満たし、かつＢＥＴ法により測定される比表面積が２，３００ｍ２／ｇ以上４，０００ｍ２／ｇ以下を示す、請求項２０に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２３】
前記正極活物質の平均粒子径が１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２４】
前記負極活物質のリチウムイオンのドープ量が、単位質量当たり５３０ｍＡｈ／ｇ以上２，５００ｍＡｈ／ｇ以下である、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２５】
前記負極活物質のＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上１，５００ｍ２／ｇ以下である、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２６】
前記負極活物質のリチウムイオンのドープ量が、単位質量当たり５０ｍＡｈ／ｇ以上７００ｍＡｈ／ｇ以下である、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２７】
前記負極活物質のＢＥＴ比表面積が１ｍ２／ｇ以上５０ｍ２／ｇ以下である、請求項１〜２３及び２６のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２８】
前記負極活物質の平均粒子径が１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１〜２３、２６及び２７のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項２９】
前記正極集電体及び前記負極集電体が、貫通孔を持たない金属箔である、請求項１〜２８のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項３０】
前記非水系リチウム型蓄電素子において、セル電圧４Ｖでの初期の内部抵抗をＲａ（Ω）、静電容量をＦ（Ｆ）、電力量をＥ（Ｗｈ）、蓄電素子の体積をＶ（Ｌ）とした時、以下の（ａ）および（ｂ）：
（ａ）ＲａとＦの積Ｒａ・Ｆが０．３以上３．０以下である、
（ｂ）Ｅ／Ｖが１５以上５０以下である、
を同時に満たす、請求項１〜２９のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項３１】
前記非水系リチウム型蓄電素子において、環境温度２５℃で、セル電圧を２．２Ｖから３．８Ｖまでの範囲として、３００Ｃのレートでの充放電サイクル試験を６０，０００回行った後の内部抵抗をＲｂ（Ω）、該充放電サイクル試験前の内部抵抗をＲａ（Ω）とした時、Ｒｂ／Ｒａが０．９０以上２．０以下である、請求項１〜２９のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む蓄電モジュール。
【請求項３３】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む電力回生システム。
【請求項３４】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む電力負荷平準化システム。
【請求項３５】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む無停電電源システム。
【請求項３６】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む非接触給電システム。
【請求項３７】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含むエナジーハーベストシステム。
【請求項３８】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非水系リチウム型蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全及び省資源を目指すエネルギーの有効利用の観点から、風力発電の電力平滑化システム又は深夜電力貯蔵システム、太陽光発電技術に基づく家庭用分散型蓄電システム、電気自動車用の蓄電システム等が注目を集めている。【０００３】
これらの蓄電システムに用いられる電池の第一の要求事項は、エネルギー密度が高いことである。このような要求に対応可能な高エネルギー密度電池の有力候補として、リチウムイオン電池の開発が精力的に進められている。【０００４】
第二の要求事項は、出力特性が高いことである。例えば、高効率エンジンと蓄電システムとの組み合わせ（例えば、ハイブリッド電気自動車）又は燃料電池と蓄電システムとの組み合わせ（例えば、燃料電池電気自動車）において、加速時には蓄電システムにおける高出力放電特性が要求されている。【０００５】
現在、高出力蓄電デバイスとしては、電気二重層キャパシタ、ニッケル水素電池等が開発されている。【０００６】
電気二重層キャパシタのうち、電極に活性炭を用いたものは、０．５〜１ｋＷ／Ｌ程度の出力特性を有する。この電気二重層キャパシタは、耐久性（サイクル特性及び高温保存特性）も高く、上記高出力が要求される分野で最適のデバイスと考えられてきた。しかしながら、そのエネルギー密度は１〜５Ｗｈ／Ｌ程度に過ぎない。そのため、更なるエネルギー密度の向上が必要である。【０００７】
一方、現在ハイブリッド電気自動車で採用されているニッケル水素電池は、電気二重層キャパシタと同等の高出力を有し、かつ１６０Ｗｈ／Ｌ程度のエネルギー密度を有している。しかしながら、そのエネルギー密度及び出力をより一層高めるとともに、耐久性を高めるための研究が精力的に進められている。【０００８】
また、リチウムイオン電池においても、高出力化に向けての研究が進められている。例えば、放電深度（蓄電素子の放電容量の何％を放電した状態かを示す値）５０％において３ｋＷ／Ｌを超える高出力が得られるリチウムイオン電池が開発されている。しかしながら、そのエネルギー密度は１００Ｗｈ／Ｌ以下であり、リチウムイオン電池の最大の特徴である高エネルギー密度を敢えて抑制した設計となっている。その耐久性（サイクル特性及び高温保存特性）については、電気二重層キャパシタに比べ劣る。そのため、実用的な耐久性を持たせるためには、放電深度が０〜１００％の範囲よりも狭い範囲での使用となる。実際に使用できる容量は更に小さくなるから、リチウムイオン電池の耐久性をより一層向上させるための研究が精力的に進められている。【０００９】
上記のように、高エネルギー密度、高出力特性、及び耐久性を兼ね備えた蓄電素子の実用化が強く求められている。しかしながら、上述した既存の蓄電素子には、それぞれ一長一短がある。そのため、これらの技術的要求を充足する新たな蓄電素子が求められている。その有力な候補として、リチウムイオンキャパシタと呼ばれる蓄電素子が注目され、開発が盛んに行われている。【００１０】
キャパシタのエネルギーは１／２・Ｃ・Ｖ２（式中、Ｃは静電容量であり、かつＶは電圧である）で表される。【００１１】
リチウムイオンキャパシタは、リチウム塩を含む非水系電解液を使用する蓄電素子（非水系リチウム型蓄電素子）の一種であって、正極においては約３Ｖ以上で電気二重層キャパシタと同様の陰イオンの吸着及び脱着による非ファラデー反応によって；負極においてはリチウムイオン電池と同様のリチウムイオンの吸蔵及び放出によるファラデー反応によって、充放電を行う蓄電素子である。【００１２】
上述の電極材料とその特徴をまとめると、電極に活性炭等の材料を用い、活性炭表面のイオンの吸着及び脱離（非ファラデー反応）により充放電を行う場合は、高出力かつ高耐久性を実現するが、エネルギー密度が低くなる（例えば１倍とする。）。電極に酸化物又は炭素材料を用い、ファラデー反応により充放電を行う場合は、エネルギー密度が高くなる（例えば活性炭を用いた非ファラデー反応の１０倍とする。）が、耐久性及び出力特性に課題がある。【００１３】
これらの電極材料の組合せとして、電気二重層キャパシタは、正極及び負極に活性炭（エネルギー密度１倍）を用い、正負極共に非ファラデー反応により充放電を行うことを特徴とし、高出力かつ高耐久性を有するが、エネルギー密度が低い（正極１倍×負極１倍＝１）という特徴がある。【００１４】
リチウムイオン二次電池は、正極にリチウム遷移金属酸化物（エネルギー密度１０倍）、負極に炭素材料（エネルギー密度１０倍）を用い、正負極共にファラデー反応により充放電を行うことを特徴とし、高エネルギー密度（正極１０倍×負極１０倍＝１００）を有するが、出力特性及び耐久性に課題がある。ハイブリッド電気自動車等で要求される高耐久性を満足させるためには放電深度を制限しなければならず、リチウムイオン二次電池では、そのエネルギーの１０〜５０％しか使用できない。【００１５】
リチウムイオンキャパシタは、正極に活性炭（エネルギー密度１倍）、負極に炭素材料（エネルギー密度１０倍）を用い、正極では非ファラデー反応、負極ではファラデー反応により充放電を行うことを特徴とし、電気二重層キャパシタ及びリチウムイオン二次電池の特徴を兼ね備えた新規の非対称キャパシタである。リチウムイオンキャパシタは、高出力かつ高耐久性でありながら、高エネルギー密度（正極１倍×負極１０倍＝１０）を有し、リチウムイオン二次電池の様に放電深度を制限する必要がないことが特徴である。【００１６】
上述のように、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ等の非水系リチウム型蓄電素子の用途としては自動車等が挙げられるが、今後の普及促進を考慮すると、更に一段階上のエネルギー密度、出力特性、及び耐久性の向上が要求されている。【００１７】
このような背景の下、リチウムイオン電池における出力特性及びサイクル耐久性の向上の方策として、特許文献１及び２には、正極における正極活物質層内の導電性フィラー量、空隙、及び細孔径を適切にすることで、正極活物質層内に良好な導電経路を形成し、リチウムイオン伝導性を高め、かつ電解液保持性も確保することが提案されている。【００１８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、正極活物質層内における、特に導電性フィラー同士の間隙で生じる細孔を重視し、細孔中の電解液保持性を有しているものの、導電性フィラー同士の繋がりが途切れ易くなり、入出力特性に改善の余地があった。また、特許文献２に記載の技術では、空隙率又は細孔径を確保し、リチウムイオン伝導度を高めているものの、正極嵩密度の低下に繋がり、エネルギー密度が低下する恐れがあった。【００１９】
また、特許文献３には、正極中に炭酸リチウムを含有させた正極を用い、電池内圧の上昇に応じて作動する電流遮断機構を有するリチウムイオン二次電池が提案されている。特許文献４には、リチウムマンガン酸等のリチウム複合酸化物を正極に用い、正極に炭酸リチウムを含有させることでマンガンの溶出を抑制したリチウムイオン二次電池が提案されている。特許文献５には、正極で被酸化物としての各種リチウム化合物を酸化し、劣化した蓄電素子の容量を回復させる方法が提案されている。【００２０】
しかしながら、特許文献３〜５に記載の方法では、正極中に残存するリチウム化合物の分解による抵抗の上昇、及びエネルギー密度の低下という問題があり、また、高負荷充放電特性についても更なる改善の余地があった。【００２１】
一方、特許文献６には、細孔直径が１００Å以上４００Å以下のメソ孔容積が、全メソ孔容積の２５％以上８５％以下を占めるメソポーラス黒鉛を負極活物質に用いることで、室温及び低温で良好な出力特性を示す蓄電デバイスが開示されている。【００２２】
しかしながら、特許文献６には、負極活物質層における細孔容積、比表面積、及びそれらの分布に関しては記載がない。本発明者らの検討によると、負極活物質のみの細孔容積、比表面積、及びそれらの分布を調整するだけでは、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子において十分な入出力特性と高負荷充放電サイクル特性を得ることは困難であった。負極活物質層における細孔容積、比表面積、及びそれらの分布は、負極活物質、導電性フィラー、結着剤等の種類若しくはこれらの負極活物質層における質量比率、又は負極活物質層における非水系電解液の還元分解による被膜若しくは堆積物の付着量により大きく影響を受ける。従って、負極活物質層としての細孔容積、比表面積、及びそれらの分布が、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子の入出力特性と高負荷充放電サイクル特性に影響を与えることが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０８９７０１号
【特許文献２】特開２０１２−２０９１６１号公報
【特許文献３】特開平４−３２８２７８号公報
【特許文献４】特開２００１−１６７７６７号公報
【特許文献５】特許第５２７８４６７号公報
【特許文献６】特開２００９−２３１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
以上の現状に鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、高エネルギー密度、高入出力特性、及び高負荷充放電サイクル耐久性に優れた非水系リチウム型蓄電素子を提供することである。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題は以下の技術的手段により解決される。【００２６】
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］
正極、負極、セパレータ、及びリチウムイオンを含む非水系電解液を含む非水系リチウム型蓄電素子であって、
該正極は、正極集電体と、該正極集電体の片面又は両面に配置された正極活物質層とを有し、該正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質を含有し、
該負極は、負極集電体と、該負極集電体の片面又は両面に配置された負極活物質層とを有し、該負極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる負極活物質を含有し、
該正極活物質層の水銀圧入法による細孔分布を測定したとき、細孔径とＬｏｇ微分細孔容積との関係を示す細孔分布曲線において、Ｌｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが、細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で１つ以上存在し、かつ該細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲における総積算細孔容積Ｖｐが、０．７ｍＬ／ｇ以上３．０ｍＬ／ｇ以下である、
該非水系リチウム型蓄電素子。
［２］
前記正極活物質層の前記細孔分布曲線において、Ｌｏｇ微分細孔容積０．５ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが、前記細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で２つ以上存在する、［１］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［３］
前記正極活物質層の前記細孔分布曲線において、２つ以上のピークが、細孔径０．３μｍ以上２０μｍ以下の範囲に存在する、［２］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［４］
前記正極は、前記正極活物質以外のリチウム化合物を含む、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［５］
前記リチウム化合物が、炭酸リチウム、酸化リチウム、及び水酸化リチウムからなる群から選択される１種類以上である、［４］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［６］
前記正極に含まれる前記リチウム化合物が、炭酸リチウムである、［４］又は［５］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［７］
前記正極に含まれる前記リチウム化合物の量が、前記正極活物質層の質量を基準として、１質量％以上５０質量％以下である、［４］〜［６］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［８］
前記リチウム化合物の平均粒子径をＹ１とするとき、０．１μｍ≦Ｙ１≦１０μｍであり、前記正極活物質の平均粒子径をＺ１とするとき、２μｍ≦Ｚ１≦２０μｍであり、かつＹ１＜Ｚ１である、［４］〜［７］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［９］
前記正極活物質層の断面ＳＥＭにおける面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の割合Ａ１が、前記正極活物質層の単位面積当たり１０％以上６０％以下である、［４］〜［８］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１０］
前記正極活物質層の断面ＳＥＭにおける面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の周囲長の総和をＢ１、面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の面積の平方根の総和をＣ１とするとき、１．０≦Ｂ１／４Ｃ１≦３．５を満たす、［９］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１１］
前記正極活物質層の断面ＳＥＭにおいて、前記正極活物質層中に含まれる前記リチウム化合物の周囲に空隙が存在し、前記空隙の平均サイズをＸ１とするとき、Ｘ１＞Ｙ１を満たす、［９］又は［１０］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１２］
前記正極の片面当たりの窒素ガス吸着測定においてＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来する単位面積当たりのメソ孔量をＡ（μＬ／ｃｍ２）、前記窒素ガス吸着測定においてＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来する単位面積当たりのマイクロ孔量をＢ（μＬ／ｃｍ２）、前記正極の片面当たりの二酸化炭素ガス吸着測定においてＤＦＴ法により算出した直径７Å未満の細孔に由来する単位面積当たりのウルトラマイクロ孔量をＣ（μＬ／ｃｍ２）とするとき、０．３≦Ａ≦５．０、０．５≦Ｂ≦１０、０．０５≦Ｃ≦３．０、及び０．４≦Ａ／Ｂ≦１．５を満たす、［４］〜［１１］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１３］
前記正極の片面当たりの窒素ガス吸着測定においてＢＥＴ法により算出した単位面積当たりの比表面積をＤ（ｍ２／ｃｍ２）とするとき、１≦Ｄ≦２０である、［１２］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１４］
前記正極表面のＳＥＭ−ＥＤＸにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率Ａ２が、４０％以上９９％以下である、［１］〜［１３］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１５］
ブロードイオンビーム（ＢＩＢ）加工した前記正極断面のＳＥＭ−ＥＤＸにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率Ａ３が１０％以上６０％以下である、［１］〜［１４］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１６］
前記負極活物質層について、ＱＳＤＦＴ（急冷固体密度汎関数理論）により算出した２０Å以上３５０Å以下の細孔容積が、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の細孔容積の５０％以上１００％以下である、［１］〜［１５］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１７］
前記負極活物質層について、ＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上２５０Å以下の細孔容積が、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の細孔容積の４０％以上９０％以下である、［１６］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１８］
前記負極活物質層について、ＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上３５０Å以下の比表面積が、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の比表面積の２０％以上１００％以下である、［１６］又は［１７］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［１９］
前記負極活物質層の平均細孔径が、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、［１６］〜［１８］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２０］
前記正極活物質は、前記炭素材料として活性炭を含有する、［１］〜［１９］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２１］
前記活性炭は、ＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来するメソ孔量をＶ１（ｃｃ／ｇ）、ＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶ２（ｃｃ／ｇ）とするとき、０．３＜Ｖ１≦０．８、及び０．５≦Ｖ２≦１．０を満たし、かつＢＥＴ法により測定される比表面積が１，５００ｍ２／ｇ以上３，０００ｍ２／ｇ以下を示す、［２０］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２２］
前記活性炭は、ＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来するメソ孔量Ｖ１（ｃｃ／ｇ）が０．８＜Ｖ１≦２．５を満たし、ＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量Ｖ２（ｃｃ／ｇ）が０．８＜Ｖ２≦３．０を満たし、かつＢＥＴ法により測定される比表面積が２，３００ｍ２／ｇ以上４，０００ｍ２／ｇ以下を示す、［２０］に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２３］
前記正極活物質の平均粒子径が１μｍ以上１０μｍ以下である、［１］〜［２２］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２４］
前記負極活物質のリチウムイオンのドープ量が、単位質量当たり５３０ｍＡｈ／ｇ以上２，５００ｍＡｈ／ｇ以下である、［１］〜［２３］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２５］
前記負極活物質のＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上１，５００ｍ２／ｇ以下である、［１］〜［２４］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２６］
前記負極活物質のリチウムイオンのドープ量が、単位質量当たり５０ｍＡｈ／ｇ以上７００ｍＡｈ／ｇ以下である、［１］〜［２３］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２７］
前記負極活物質のＢＥＴ比表面積が１ｍ２／ｇ以上５０ｍ２／ｇ以下である、［１］〜［２３］及び［２６］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２８］
前記負極活物質の平均粒子径が１μｍ以上１０μｍ以下である、［１］〜［２３］、［２６］及び［２７］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［２９］
前記正極集電体及び前記負極集電体が、貫通孔を持たない金属箔である、［１］〜［２８］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［３０］
前記非水系リチウム型蓄電素子において、セル電圧４Ｖでの初期の内部抵抗をＲａ（Ω）、静電容量をＦ（Ｆ）、電力量をＥ（Ｗｈ）、蓄電素子の体積をＶ（Ｌ）とした時、以下の（ａ）および（ｂ）：
（ａ）ＲａとＦの積Ｒａ・Ｆが０．３以上３．０以下である、
（ｂ）Ｅ／Ｖが１５以上５０以下である、
を同時に満たす、［１］〜［２９］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［３１］
前記非水系リチウム型蓄電素子において、環境温度２５℃で、セル電圧を２．２Ｖから３．８Ｖまでの範囲として、３００Ｃのレートでの充放電サイクル試験を６０，０００回行った後の内部抵抗をＲｂ（Ω）、該充放電サイクル試験前の内部抵抗をＲａ（Ω）とした時、Ｒｂ／Ｒａが０．９０以上２．０以下である、［１］〜［２９］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子。
［３２］
［１］〜［３１］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む蓄電モジュール。
［３３］
［１］〜［３１］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む電力回生システム。
［３４］
［１］〜［３１］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む電力負荷平準化システム。
［３５］
［１］〜［３１］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む無停電電源システム。
［３６］
［１］〜［３１］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む非接触給電システム。
［３７］
［１］〜［３１］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含むエナジーハーベストシステム。
［３８］
［１］〜［３１］のいずれか１項に記載の非水系リチウム型蓄電素子を含む蓄電システム。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、高エネルギー密度、高入出力特性、及び高負荷充放電サイクル耐久性に優れた非水系リチウム型蓄電素子を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。本実施形態の各数値範囲における上限値及び下限値は任意に組み合わせて任意の数値範囲を構成することができる。
【００２９】
《非水系リチウム型蓄電素子》
リチウム型蓄電素子は一般に、正極と、負極と、セパレータと、電解液とを主な構成要素として有する。電解液としては、リチウム塩を溶解させた有機溶媒（以下、非水系電解液という。）を用いる。
【００３０】
＜正極＞
本実施形態に係る正極は、正極集電体と、正極集電体の片面又は両面に配置された正極活物質層とを有する。
【００３１】
本実施形態における正極は、蓄電素子組み立て前の正極前駆体として、リチウム化合物を含むことが好ましい。後述のように、本実施形態では非水系リチウム型蓄電素子を組み立てる際に、負極にリチウムイオンをプレドープすることが好ましい。プレドープ方法としては、リチウム化合物を含む正極前駆体と、負極と、セパレータと、非水系電解液とを用いて非水系リチウム型蓄電素子を組み立てた後に、正極前駆体と負極との間に電圧を印加することが好ましい。リチウム化合物は、正極前駆体の正極集電体上に形成された正極活物質層に含有されていることが好ましい。
【００３２】
本明細書において、リチウムドープ前における正極状態のことを「正極前駆体」、リチウムドープ後における正極状態のことを「正極」と定義する。
【００３３】
［正極活物質層］
本実施形態において、正極に含まれる正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質を含有する。正極活物質層は、炭素材料を含む正極活物質以外に、必要に応じて、導電性フィラー、結着剤、及び分散安定剤等の任意成分を含んでもよい。
【００３４】
正極前駆体における正極活物質層は、正極活物質以外のリチウム化合物を含有することが好ましい。
【００３５】
−正極活物質−
正極活物質は、炭素材料を含む。炭素材料としては、好ましくは活性炭、カーボンナノチューブ、導電性高分子、及び多孔性の炭素材料が挙げられ、より好ましくは活性炭である。正極活物質としては、１種の炭素材料を単独で使用してもよく、２種類以上の炭素材料を混合して使用してもよく、炭素材料以外の材料（例えばリチウムと遷移金属との複合酸化物等）を含んでもよい。
【００３６】
正極活物質の総質量に対する炭素材料の含有率は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上である。他の材料との併用による効果を良好に得る観点から、例えば、炭素材料の含有率は、正極活物質の総質量に対して、１００質量％でよく、好ましくは９０質量％以下又は８０質量％以下である。
【００３７】
活性炭を正極活物質として用いる場合、活性炭の種類及びその原料は特に制限されない。しかしながら、高い入出力特性と、高いエネルギー密度とを両立させるために、活性炭の細孔を最適に制御することが好ましい。具体的には、ＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来するメソ孔量をＶ１（ｃｃ／ｇ）、ＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶ２（ｃｃ／ｇ）とするとき、
（１）高い入出力特性を得るためには、０．３＜Ｖ１≦０．８、及び０．５≦Ｖ２≦１．０を満たし、かつ、ＢＥＴ法により測定される比表面積が１，５００ｍ２／ｇ以上３，０００ｍ２／ｇ以下である活性炭（以下「活性炭１」ともいう。）が好ましく、また、
（２）高いエネルギー密度を得るためには、０．８＜Ｖ１≦２．５、及び０．８＜Ｖ２≦３．０を満たし、かつ、ＢＥＴ法により測定される比表面積が２，３００ｍ２／ｇ以上４，０００ｍ２／ｇ以下である活性炭（以下「活性炭２」ともいう。）が好ましい。
【００３８】
以下、上記（１）活性炭１及び上記（２）活性炭２について、個別に順次説明していく。
【００３９】
（活性炭１）
活性炭１のメソ孔量Ｖ１は、蓄電素子に組み込んだときの入出力特性を大きくする点で、０．３ｃｃ／ｇより大きい値であることが好ましい。一方で、活性炭１のメソ孔量Ｖ１は、正極の嵩密度の低下を抑える点から、０．８ｃｃ／ｇ以下であることが好ましい。上記Ｖ１は、より好ましくは０．３５ｃｃ／ｇ以上０．７ｃｃ／ｇ以下、更に好ましくは０．４ｃｃ／ｇ以上０．６ｃｃ／ｇ以下である。
【００４０】
活性炭１のマイクロ孔量Ｖ２は、活性炭の比表面積を大きくし、容量を増加させるために、０．５ｃｃ／ｇ以上であることが好ましい。一方で、活性炭１のマイクロ孔量Ｖ２は、活性炭の嵩を抑え、電極としての密度を増加させ、単位体積当たりの容量を増加させるという点から、１．０ｃｃ／ｇ以下であることが好ましい。上記Ｖ２は、より好ましくは０．６ｃｃ／ｇ以上１．０ｃｃ／ｇ以下、更に好ましくは０．８ｃｃ／ｇ以上１．０ｃｃ／ｇ以下である。
【００４１】
活性炭１のマイクロ孔量Ｖ２に対するメソ孔量Ｖ１の比（Ｖ１／Ｖ２）は、０．３≦Ｖ１／Ｖ２≦０．９の範囲であることが好ましい。すなわち、高容量を維持しながら入出力特性の低下を抑えることができる程度に、マイクロ孔量に対するメソ孔量の割合を大きくするという点から、Ｖ１／Ｖ２が０．３以上であることが好ましい。一方で、高入出力特性を維持しながら容量の低下を抑えることができる程度に、メソ孔量に対するマイクロ孔量の割合を大きくするという点から、Ｖ１／Ｖ２は、好ましくは０．９以下、より好ましくは０．４≦Ｖ１／Ｖ２≦０．７、更に好ましくは０．５５≦Ｖ１／Ｖ２≦０．７である。
【００４２】
活性炭１のＶ１、Ｖ２及びＶ１／Ｖ２については、それぞれ上記で説明された好適な範囲の上限と下限を、任意に組み合わせることができる。
【００４３】
活性炭１の平均細孔径は、得られる蓄電素子の入出力を高くする点から、１７Å以上であることが好ましく、１８Å以上であることがより好ましく、２０Å以上であることが更に好ましい。容量を高くする点から、活性炭１の平均細孔径は２５Å以下であることが好ましい。
【００４４】
活性炭１のＢＥＴ比表面積は、１，５００ｍ２／ｇ以上３，０００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１，５００ｍ２／ｇ以上２，５００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。ＢＥＴ比表面積が１，５００ｍ２／ｇ以上の場合には、良好なエネルギー密度が得られ易く、他方、ＢＥＴ比表面積が３，０００ｍ２／ｇ以下の場合には、電極の強度を保つためにバインダーを多量に入れる必要がないので、電極体積当たりの性能が高くなる。上記ＢＥＴ比表面積の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【００４５】
上記のような特徴を有する活性炭１は、例えば、以下に説明する原料及び処理方法を用いて得ることができる。
【００４６】
本実施形態では、活性炭１の原料として用いられる炭素源は、特に限定されるものではない。例えば、木材、木粉、ヤシ殻、パルプ製造時の副産物、バガス、廃糖蜜等の植物系原料；泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、石油蒸留残渣成分、石油ピッチ、コークス、コールタール等の化石系原料；フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、レゾルシノール樹脂、セルロイド、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の各種合成樹脂；ポリブチレン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン等の合成ゴム；その他の合成木材、合成パルプ等、及びこれらの炭化物が挙げられる。これらの原料の中でも、量産対応及びコストの観点から、ヤシ殻、木粉等の植物系原料、及びそれらの炭化物が好ましく、ヤシ殻炭化物が特に好ましい。
【００４７】
これらの原料から上記活性炭１を得るための炭化及び賦活の方式としては、例えば、固定床方式、移動床方式、流動床方式、スラリー方式、ロータリーキルン方式等の既知の方式を採用できる。
【００４８】
これらの原料の炭化方法としては、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、一酸化炭素、燃焼排ガス等の不活性ガス、又はこれらの不活性ガスを主成分とした他のガスとの混合ガスを使用して、４００〜７００℃、好ましくは４５０〜６００℃において、３０分〜１０時間程度に亘って焼成する方法が挙げられる。
【００４９】
上記炭化方法により得られた炭化物の賦活方法としては、水蒸気、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて焼成するガス賦活法が好ましく用いられる。これらのうち、賦活ガスとして、水蒸気又は二酸化炭素を使用する方法が好ましい。
【００５０】
この賦活方法では、賦活ガスを好ましくは０．５〜３．０ｋｇ／ｈ、より好ましくは０．７〜２．０ｋｇ／ｈの割合で供給しながら、上記炭化物を、好ましくは３〜１２時間、より好ましくは５〜１１時間、更に好ましくは６〜１０時間かけて８００〜１，０００℃まで昇温して賦活することが好ましい。
【００５１】
上記炭化物の賦活処理に先立ち、予め上記炭化物を１次賦活してもよい。この１次賦活では、通常、炭素材料を、水蒸気、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて、９００℃未満の温度で焼成してガス賦活する方法が好ましい。
【００５２】
上記炭化方法における焼成温度及び焼成時間と、上記賦活方法における賦活ガス供給量、昇温速度及び最高賦活温度とを適宜組み合わせることにより、上記の特徴を有する活性炭１を製造することができる。
【００５３】
活性炭１の平均粒子径は、２〜２０μｍであることが好ましい。上記平均粒子径が２μｍ以上であると、活物質層の密度が高いために電極体積当たりの容量が高くなる傾向がある。平均粒子径が２μｍ以上であれば、耐久性が低くなり難い。一方で、平均粒子径が２０μｍ以下であると、非水系リチウム型蓄電素子の高速充放電に適合し易くなる傾向がある。上記平均粒子径の上限値としては、より好ましくは１５μｍ以下、更に好ましくは、１０μｍ以下、より更に好ましくは８μｍ以下、特に好ましくは６μｍ以下、最も好ましくは５μｍ以下であり、平均粒子径の下限値としては、２．５μｍ以上がより好ましく、３μｍ以上が更に好ましい。なお、上記平均粒子径の下限値としては、１μｍ以上であっても、上述と同等の効果を奏する。上記平均粒子径の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【００５４】
（活性炭２）
活性炭２のメソ孔量Ｖ１は、蓄電素子に組み込んだときの入出力特性を大きくする観点から、０．８ｃｃ／ｇより大きい値であることが好ましい。Ｖ１は、蓄電素子の容量の低下を抑える観点から、２．５ｃｃ／ｇ以下であることが好ましい。上記Ｖ１は、より好ましくは１．０ｃｃ／ｇ以上２．０ｃｃ／ｇ以下、さらに好ましくは、１．２ｃｃ／ｇ以上１．８ｃｃ／ｇ以下である。
【００５５】
活性炭２のマイクロ孔量Ｖ２は、活性炭の比表面積を大きくし、容量を増加させるために、０．８ｃｃ／ｇより大きい値であることが好ましい。Ｖ２は、活性炭の電極としての密度を増加させ、単位体積当たりの容量を増加させるという観点から、３．０ｃｃ／ｇ以下であることが好ましい。上記Ｖ２は、より好ましくは１．０ｃｃ／ｇより大きく２．５ｃｃ／ｇ以下、更に好ましくは１．５ｃｃ／ｇ以上２．５ｃｃ／ｇ以下である。
【００５６】
上述したメソ孔量及びマイクロ孔量を有する活性炭２は、従来の電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ用として使用されていた活性炭よりもＢＥＴ比表面積が高いものである。活性炭２のＢＥＴ比表面積の具体的な値としては、２，３００ｍ２／ｇ以上４，０００ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。ＢＥＴ比表面積の下限としては、３，０００ｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、３，２００ｍ２／ｇ以上であることが更に好ましい。ＢＥＴ比表面積の上限としては、３，８００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。ＢＥＴ比表面積が２，３００ｍ２／ｇ以上の場合には、良好なエネルギー密度が得られ易く、他方、ＢＥＴ比表面積が４，０００ｍ２／ｇ以下の場合には、電極の強度を保つためにバインダーを多量に入れる必要がないので、電極体積当たりの性能が高くなる。
【００５７】
活性炭２のＶ１、Ｖ２及びＢＥＴ比表面積については、それぞれ上記で説明された好適な範囲の上限と下限を、任意に組み合わせることができる。
【００５８】
上記のような特徴を有する活性炭２は、例えば以下に説明するような原料及び処理方法を用いて得ることができる。
【００５９】
活性炭２の原料として用いられる炭素源としては、通常活性炭原料として用いられる炭素源であれば特に限定されるものではなく、例えば、木材、木粉、ヤシ殻等の植物系原料；石油ピッチ、コークス等の化石系原料；フェノール樹脂、フラン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、レゾルシノール樹脂等の各種合成樹脂等が挙げられる。これらの原料の中でも、フェノール樹脂、及びフラン樹脂は、高比表面積の活性炭を作製するのに適しており特に好ましい。
【００６０】
これらの原料を炭化する方式又は賦活処理時の加熱方法としては、例えば、固定床方式、移動床方式、流動床方式、スラリー方式、ロータリーキルン方式等の公知の方式が挙げられる。加熱時の雰囲気は窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、又はこれらの不活性ガスを主成分として他のガスとの混合したガスが用いられる。炭化温度は好ましくは４００〜７００℃、下限は、好ましくは４５０℃以上、より好ましくは５００℃以上、上限は、好ましくは６５０℃以下であり、焼成時間は好ましくは０．５〜１０時間程度である。
【００６１】
上記炭化処理後の炭化物の賦活方法としては、水蒸気、二酸化炭素、酸素等の賦活ガスを用いて焼成するガス賦活法、及びアルカリ金属化合物と混合した後に加熱処理を行うアルカリ金属賦活法がある。高比表面積の活性炭を作製するにはアルカリ金属賦活法が好ましい。
【００６２】
この賦活方法では、炭化物と水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリ金属化合物との質量比が１：１以上（アルカリ金属化合物の量が、炭化物の量と同じか、又はこれよりも多い量）となるように混合した後に、不活性ガス雰囲気下で好ましくは６００〜９００℃、より好ましくは６５０℃〜８５０℃の範囲において、０．５〜５時間加熱を行い、その後アルカリ金属化合物を酸及び水により洗浄除去し、更に乾燥を行う。
【００６３】
炭化物とアルカリ金属化合物との質量比（＝炭化物：アルカリ金属化合物）は好ましくは１：１以上であり、アルカリ金属化合物の量が増えるほどメソ孔量が増え、質量比１：３．５付近を境に急激に細孔量が増える傾向があるので、炭化物とアルカリ金属化合物との質量比は１：３以上であることが好ましい。炭化物とアルカリ金属化合物との質量比は、アルカリ金属化合物が増えるほど細孔量が大きくなるが、その後の洗浄等の処理効率を考慮すると、１：５．５以下であることが好ましい。
【００６４】
マイクロ孔量を大きくし、メソ孔量を大きくしないためには、賦活する際に炭化物の量を多めにしてＫＯＨと混合するとよい。マイクロ孔量及びメソ孔量の双方を大きくするためには、ＫＯＨの量を多めに使用するとよい。主としてメソ孔量を大きくするためには、アルカリ賦活処理を行った後に水蒸気賦活を行うことが好ましい。
【００６５】
活性炭２の平均粒子径は２μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。上記平均粒子径の上限値としては、より好ましくは１５μｍ以下、更に好ましくは、１０μｍ以下、より更に好ましくは８μｍ以下、特に好ましくは６μｍ以下、最も好ましくは５μｍ以下であり、平均粒子径の下限値としては、２．５μｍ以上がより好ましく、３μｍ以上が更に好ましい。なお、上記平均粒子径の下限値としては、１μｍ以上であっても、上述と同等の効果を奏する。
【００６６】
（活性炭の使用態様）
正極活物質に活性炭を使用する場合、活性炭１及び２は、それぞれ、１種の活性炭であってもよいし、２種以上の活性炭の混合物であって上記した各々の特性値を混合物全体として示すものであってもよい。
【００６７】
上記の活性炭１及び２は、これらのうちのいずれか一方を選択して使用してもよいし、両者を混合して使用してもよい。
【００６８】
正極活物質は、活性炭１及び２以外の材料、例えば、上記特定のＶ１及び／若しくはＶ２を有さない活性炭、又は活性炭以外の材料（例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物等）を含んでもよい。活性炭１の含有量、又は活性炭２の含有量、又は活性炭１及び２の合計含有量は、それぞれ、全正極活物質の５０質量％より多いことが好ましく、７０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましく、１００質量％であることがより更に好ましい。
【００６９】
正極活物質層における正極活物質の含有割合は、正極前駆体における正極活物質層の全質量を基準として、３５質量％以上９５質量％以下であることが好ましい。正極活物質の含有割合の上限としては、４５質量％以上であることがより好ましく、５５質量％以上であることがさらに好ましい。正極活物質の含有割合の下限としては、９０質量％以下であることがより好ましく、８０質量％以下であることが更に好ましい。この範囲の含有割合とすることにより、好適な充放電特性を発揮する。
【００７０】
−リチウム化合物−
正極前駆体の正極活物質層は、正極活物質以外のリチウム化合物を含有することが好ましい。
【００７１】
上記リチウム化合物としては、後述のリチウムドープにおいて正極で分解し、リチウムイオンを放出することが可能であれば特に限定されず、例えば、炭酸リチウム、酸化リチウム、水酸化リチウム、フッ化リチウム、塩化リチウム、シュウ化リチウム、ヨウ化リチウム、窒化リチウム、シュウ酸リチウム、及び酢酸リチウムからなる群から選択される少なくとも１つが好ましい。これらの中でも、炭酸リチウム、酸化リチウム、及び水酸化リチウムがより好適であり、空気中での取り扱いが可能であり、かつ吸湿性が低いという観点から、炭酸リチウムがさらに好ましい。このようなリチウム化合物は、電圧の印加によって分解し、負極へのリチウムドープのドーパント源として機能するとともに、正極活物質層に空孔を形成するから、電解液の保持性に優れ、イオン伝導性に優れる正極を形成することができる。
【００７２】
リチウム化合物は、粒子状であることが好ましい。正極前駆体に含有されるリチウム化合物の平均粒子径は０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。正極前駆体に含有されるリチウム化合物の平均粒子径の上限としては５０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることが更に好ましく、１０μｍ以下であることがより更に好ましい。正極前駆体に含有されるリチウム化合物の平均粒子径の下限としては、０．３μｍ以上であることがより好ましく、０．５μｍ以上であることが更に好ましい。リチウム化合物の平均粒子径が０．１μｍ以上であれば、正極におけるリチウム化合物の酸化反応後に残る空孔が電解液を保持するのに十分な容積を有することとなるため、高負荷充放電特性が向上する。リチウム化合物の平均粒子径が１００μｍ以下であれば、リチウム化合物の表面積が過度に小さくはならないから、該リチウム化合物の酸化反応の速度を確保することができる。リチウム化合物の平均粒子径の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【００７３】
リチウム化合物の微粒子化には、様々な方法を用いることができる。例えば、ボールミル、ビーズミル、リングミル、ジェットミル、ロッドミル等の粉砕機を使用することができる。
【００７４】
正極前駆体の正極活物質層におけるリチウム化合物の含有割合は、正極前駆体における正極活物質層の全質量を基準として、５質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上５０質量％以下であることがより好ましい。この範囲の含有割合とすることにより、負極へのドーパント源として好適な機能を発揮するとともに、正極に適当な程度の多孔性を付与することができ、両者相俟って高負荷充放電効率に優れる蓄電素子を与えることができる。この含有割合の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【００７５】
−正極活物質層の任意成分−
本実施形態における正極活物質層は、必要に応じて、正極活物質及びリチウム化合物の他に、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
【００７６】
導電性フィラーとしては、特に制限されず、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維、黒鉛、カーボンナノチューブ、これらの混合物等を用いることができる。導電性フィラーの使用量は、正極活物質１００質量部に対して、好ましくは０質量部超３０質量部以下である。より好ましくは０．０１質量部以上２０質量部以下、さらに好ましくは１質量部以上１５質量部以下である。導電性フィラーの使用量が３０質量部よりも多くなると、正極活物質層における正極活物質の含有割合が少なくなるために、正極活物質層体積当たりのエネルギー密度が低下するので好ましくない。
【００７７】
結着剤としては、特に制限されず、例えばＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、アクリル共重合体等を用いることができる。結着剤の使用量は、正極活物質１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上３０質量部以下、より好ましくは３質量部以上２７質量部以下、さらに好ましくは５質量部以上２５質量部以下である。結着剤の使用量が１質量部以上であれば、十分な電極強度が発現される。一方で結着剤の使用量が３０質量部以下であれば、正極活物質へのイオンの出入り及び拡散を阻害せず、高い入出力特性が発現される。
【００７８】
分散安定剤としては、特に制限されず、例えばＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、セルロース誘導体等を用いることができる。分散安定剤の使用量は、正極活物質１００質量部に対して、好ましくは、０質量部超又は０．１質量部以上、１０質量部以下である。分散安定剤の使用量が１０質量部以下であれば、正極活物質へのイオンの出入り及び拡散を阻害せず、高い入出力特性が発現される。
【００７９】
［正極集電体］
本実施形態における正極集電体を構成する材料としては、電子伝導性が高く、電解液への溶出及び電解質又はイオンとの反応等による劣化が起こり難い材料であれば特に制限されず、金属箔が好ましい。正極集電体としての金属箔は、アルミニウム箔が特に好ましい。
【００８０】
正極集電体は、凹凸又は貫通孔を持たない金属箔でもよいし、エンボス加工、ケミカルエッチング、電解析出法、ブラスト加工等を施した凹凸を有する金属箔でもよいし、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等の貫通孔を有する金属箔でもよい。
それらの中でも、本実施形態における正極集電体は、貫通孔を持たない金属箔が好ましい。貫通孔を持たない方が、製造コストが安価であり、薄膜化が容易であるため高エネルギー密度化にも寄与でき、集電抵抗も低くできるため高入出力特性が得られる。
【００８１】
正極集電体の厚みは、正極の形状及び強度を十分に保持できれば特に制限されず、例えば、１〜１００μｍが好ましい。
【００８２】
［正極前駆体の製造］
本実施形態において、非水系リチウム型蓄電素子の正極となる正極前駆体は、既知のリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等における電極の製造技術によって製造することが可能である。例えば、正極活物質及びリチウム化合物、並びに必要に応じて使用されるその他の任意成分を、水又は有機溶剤中に分散又は溶解してスラリー状の塗工液を調製し、この塗工液を正極集電体上の片面又は両面に塗工して塗膜を形成し、これを乾燥することにより正極前駆体を得ることができる。得られた正極前駆体をプレスして、正極活物質層の厚み又は嵩密度を調整してもよい。代替的には、溶剤を使用せずに、正極活物質及びリチウム化合物、並びに必要に応じて使用されるその他の任意成分を乾式で混合し、得られた混合物をプレス成型して正極シートを作成した後、導電性接着剤（「導電性ペースト」ともいう）を用いて正極集電体に貼り付ける方法も可能である。
【００８３】
上記正極前駆体の塗工液は、正極活物質を含む各種材料粉末の一部若しくは全部をドライブレンドし、次いで水若しくは有機溶媒を追加してもよく、及び／又はそれらに結着剤若しくは分散安定剤が溶解若しくは分散した液状若しくはスラリー状の物質を追加して調製してもよい。水又は有機溶媒に結着剤又は分散安定剤が溶解又は分散した液状又はスラリー状の物質の中に、正極活物質を含む各種材料粉末を追加して、塗工液を調製してもよい。上記ドライブレンドの方法として、例えばボールミル等を使用して正極活物質及びリチウム化合物、並びに必要に応じて導電性フィラーを予備混合して、導電性の低いリチウム化合物に導電性フィラーをコーティングさせる予備混合をしてもよい。予備混合により、後述のリチウムドープにおいて正極前駆体でリチウム化合物が分解し易くなる。上記塗工液の溶媒に水を使用する場合には、リチウム化合物を加えることで塗工液がアルカリ性になることもあるため、必要に応じてｐＨ調整剤を添加してもよい。
【００８４】
上記正極前駆体の塗工液の分散方法としては、特に制限されず、好適にはホモディスパーや多軸分散機、プラネタリーミキサー、薄膜旋回型高速ミキサー等の分散機等を用いることができる。良好な分散状態の塗工液を得るためには、周速１ｍ／ｓ以上５０ｍ／ｓ以下で分散することが好ましい。周速が１ｍ／ｓ以上であれば、各種材料が良好に溶解又は分散するため好ましい。周速が５０ｍ／ｓ以下であれば、分散による熱又はせん断力により各種材料が破壊され難く、再凝集が生じ難くなるため好ましい。
【００８５】
上記塗工液の分散度は、粒ゲージで測定した粒度が０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。分散度の上限としては、より好ましくは粒度が８０μｍ以下、さらに好ましくは粒度が５０μｍ以下である。粒度が０．１μｍ未満では、正極活物質を含む各種材料粉末の粒子径以下のサイズとなり、塗工液作製時に材料を破砕していることになり好ましくない。粒度が１００μｍ以下であれば、塗工液吐出時の詰まりや塗膜のスジ発生等が少なく、安定に塗工ができる。
【００８６】
上記正極前駆体の塗工液の粘度（ηｂ）は、好ましくは１，０００ｍＰａ・ｓ以上２０，０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１，５００ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは１，７００ｍＰａ・ｓ以上５，０００ｍＰａ・ｓ以下である。粘度（ηｂ）が１，０００ｍＰａ・ｓ以上であれば、塗膜形成時の液ダレが抑制され、塗膜幅及び厚みが良好に制御できる。粘度（ηｂ）が２０，０００ｍＰａ・ｓ以下であれば、塗工機を用いた際の塗工液の流路における圧力損失が少なく安定に塗工でき、また所望の塗膜厚み以下に制御できる。
【００８７】
塗工液のＴＩ値（チクソトロピーインデックス値）は、１．１以上が好ましく、より好ましくは１．２以上、さらに好ましくは１．５以上である。ＴＩ値が１．１以上であれば、塗膜幅及び厚みが良好に制御できる。
【００８８】
上記正極前駆体の塗膜の形成方法は特に制限されず、好適にはダイコーターやコンマコーター、ナイフコーター、グラビア塗工機等の塗工機を用いることができる。塗膜は単層塗工で形成してもよいし、多層塗工で形成してもよい。多層塗工の場合には、塗膜各層内のリチウム化合物の含有量が異なるように塗工液組成を調整してもよい。塗工速度は、好ましくは０．１ｍ／分以上１００ｍ／分以下、より好ましくは０．５ｍ／分以上７０ｍ／分以下、さらに好ましくは１ｍ／分以上５０ｍ／分以下である。塗工速度が０．１ｍ／分以上であれば、安定に塗工できる。塗工速度が１００ｍ／分以下であれば、塗工精度を十分に確保できる。
【００８９】
上記正極前駆体の塗膜の乾燥方法は、特に制限されず、好適には熱風乾燥や赤外線（ＩＲ）乾燥等の乾燥方法を用いることができる。塗膜の乾燥は、単一の温度で乾燥させてもよいし、多段的に温度を変えて乾燥させてもよい。複数の乾燥方法を組み合わせて塗膜を乾燥させてもよい。乾燥温度は、好ましくは２５℃以上２００℃以下、より好ましくは４０℃以上１８０℃以下、さらに好ましくは５０℃以上１６０℃以下である。乾燥温度が２５℃以上であれば、塗膜中の溶媒を十分に揮発させることができる。乾燥温度が２００℃以下であれば、急激な溶媒の揮発による塗膜のヒビ割れやマイグレーションによる結着剤の偏在、及び正極集電体や正極活物質層の酸化を抑制できる。
【００９０】
上記正極前駆体のプレス方法としては、特に制限されず、好適には油圧プレス機、真空プレス機等のプレス機を用いることができる。正極活物質層の厚み、嵩密度及び電極強度は、後述するプレス圧力、隙間、及びプレス部の表面温度により調整できる。
【００９１】
プレス圧力は、好ましくは０．５ｋＮ／ｃｍ以上２０ｋＮ／ｃｍ以下、より好ましくは１ｋＮ／ｃｍ以上１０ｋＮ／ｃｍ以下、さらに好ましくは２ｋＮ／ｃｍ以上７ｋＮ／ｃｍ以下である。プレス圧力が０．５ｋＮ／ｃｍ以上であれば、電極強度を十分に高くできる。プレス圧力が２０ｋＮ／ｃｍ以下であれば、正極前駆体に撓みやシワが生じることがなく、所望の正極活物質層厚みや嵩密度に調整できる。
【００９２】
当業者であれば、プレスロール同士の隙間は、所望の正極活物質層の厚みや嵩密度となるように乾燥後の正極前駆体厚みに応じて任意の値を設定できる。当業者であれば、プレス速度は、正極前駆体に撓みやシワが生じにくい任意の速度に設定できる。
【００９３】
プレス部の表面温度は室温でもよいし、必要によりプレス部を加熱してもよい。加熱する場合のプレス部の表面温度の下限は、使用する結着剤の融点マイナス６０℃以上が好ましく、より好ましくは融点マイナス４５℃以上、さらに好ましくは融点マイナス３０℃以上である。加熱する場合のプレス部の表面温度の上限は、好ましくは使用する結着剤の融点プラス５０℃以下、より好ましくは融点プラス３０℃以下、さらに好ましくは融点プラス２０℃以下である。例えば、結着剤にＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン：融点１５０℃）を用いた場合、プレス部の表面温度は、好ましくは９０℃以上２００℃以下、より好ましく１０５℃以上１８０℃以下、さらに好ましくは１２０℃以上１７０℃以下である。結着剤にスチレン−ブタジエン共重合体（融点１００℃）を用いた場合、プレス部の表面温度は、好ましくは４０℃以上１５０℃以下、より好ましくは５５℃以上１３０℃以下、さらに好ましくは７０℃以上１２０℃以下である。
【００９４】
結着剤の融点は、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、示差走査熱量分析）の吸熱ピーク位置で求めることができる。例えば、パーキンエルマー社製の示差走査熱量計「ＤＳＣ７」を用いて、試料樹脂１０ｍｇを測定セルにセットし、窒素ガス雰囲気中で、温度３０℃から１０℃／分の昇温速度で２５０℃まで昇温し、昇温過程における吸熱ピーク温度が融点となる。
【００９５】
プレス圧力、隙間、速度、及びプレス部の表面温度の条件を変えながら複数回プレスを実施してもよい。
【００９６】
上記正極活物質層の厚みは、正極集電体の片面当たり、好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは片面当たり２５μｍ以上１００μｍ以下、更に好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下である。正極活物質層の厚みが２０μｍ以上であれば、十分な充放電容量を発現することができる。正極活物質層の厚みが２００μｍ以下であれば、電極内のイオン拡散抵抗を低く維持することができる。そのため、十分な入出力特性が得られるとともに、セル体積を縮小することができ、従ってエネルギー密度を高めることができる。上記正極活物質層の厚みの範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。本明細書において、集電体が貫通孔や凹凸を有する場合における正極活物質層の厚みとは、集電体の貫通孔や凹凸を有していない部分の片面当たりの厚みの平均値をいう。
【００９７】
［正極］
後述のリチウムドープ後の正極における正極活物質層の嵩密度は、好ましくは０．３０ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは０．３５ｇ／ｃｍ３以上１．３ｇ／ｃｍ３以下である。正極活物質層の嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３以上であれば、高いエネルギー密度を発現でき、蓄電素子の小型化を達成できる。この嵩密度が１．３ｇ／ｃｍ３以下であれば、正極活物質層内の空孔における電解液の拡散が十分となり、高い入出力特性が得られる。
【００９８】
−正極活物質層の細孔分布（水銀圧入法）−
本実施形態では、後述のリチウムドープ後の正極における正極活物質層は、水銀圧入法による細孔分布を測定したとき、細孔径とＬｏｇ微分細孔容積との関係を示す細孔分布曲線において、細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で、Ｌｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが１つ以上存在する。好ましくは、細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で、Ｌｏｇ微分細孔容積０．５ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが２つ以上存在する。
【００９９】
正極における正極活物質層の細孔分布曲線において、Ｌｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが１つ以上、又はＬｏｇ微分細孔容積０．５ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが２つ以上存在する細孔径範囲の上限としては、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましく、１０μｍ以下が最も好ましく、細孔径範囲の下限としては、０．２μｍ以上が好ましく、０．３μｍ以上がさらに好ましい。細孔径範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【０１００】
ここで、ピークが存在するとは、ピークトップ位置を上記細孔径範囲に有するピークが存在することを示す。本実施形態においては、正極における正極活物質層の細孔分布曲線におけるピークの由来は特に限定はされないが、正極活物質や導電性フィラー等の正極活物質層構成材料同士の間隙に由来するピークと、例えば正極前駆体の正極活物質層に含有したリチウム化合物がリチウムドープ工程で酸化分解した後に残る空孔に由来するピークとが存在することが好ましい。これらのピークは、ピークトップ位置の細孔径が重なり、１つのピークとして観察されてもよい。
【０１０１】
正極における正極活物質層の細孔分布曲線において、Ｌｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが１つ以上、又はＬｏｇ微分細孔容積０．５ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが２つ以上存在する細孔径範囲が０．１μｍ以上であれば、正極内部に電解液を保持できる良好な空孔が形成され、リチウムイオン伝導性が高いため、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高い入出力特性を示すと共に、充放電繰り返し時、特に高負荷充放電において、正極活物質近傍に形成された空孔内の電解液からイオンが随時供給されるため、高負荷充放電サイクル特性に優れる。
一方、正極における正極活物質層の細孔分布曲線において、Ｌｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが１つ以上、又はＬｏｇ微分細孔容積０．５ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが２つ以上存在する細孔径範囲が５０μｍ以下であれば、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高いエネルギー密度が得られる。
【０１０２】
また、上記のように、正極における正極活物質層の細孔分布曲線において、細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で、Ｌｏｇ微分細孔容積０．５ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが２つ以上存在することが好ましいが、正極における正極活物質層の細孔分布曲線において、２つ以上存在するピークのピーク値の下限値としては、Ｌｏｇ微分細孔容積０．８ｍＬ／ｇ以上がより好ましく、Ｌｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上がさらに好ましい。ピーク値がＬｏｇ微分細孔容積０．５ｍＬ／ｇ以上であれば、電解液を保持できる空孔が十分に存在し、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高い入出力特性と優れた高負荷充放電サイクル特性が得られる。一方、ピーク値がＬｏｇ微分細孔容積５．０ｍＬ／ｇ以下であれば、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高いエネルギー密度が得られる。
【０１０３】
そして、本実施形態では正極における正極活物質層の細孔分布曲線において、細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲における総積算細孔容積をＶｐとした時、Ｖｐは０．７ｍＬ／ｇ以上３．０ｍＬ／ｇ以下である。Ｖｐが０．７５ｍＬ／ｇ以上２．５ｍＬ／ｇ以下であることがより好ましく、０．８ｍＬ／ｇ以上２．０ｍＬ／ｇ以下であることがさらに好ましい。ここで、特に限定はされないが、Ｖｐは、上述の正極活物質や導電性フィラー等の正極活物質層構成材料同士の間隙と、例えば正極前駆体の正極活物質層に含有したリチウム化合物がリチウムドープ工程で酸化分解した後に残る空孔との容積の合計を示すと考えられる。Ｖｐが０．７ｍＬ／ｇ以上であればリチウムイオンの拡散性が十分に確保され、高い入出力特性と優れた高負荷充放電サイクル特性が得られる。一方、Ｖｐが３．０ｍＬ／ｇ以下であれば、正極中の構成材料同士の結合が確保され、十分に高い正極強度が得られると共に、高いエネルギー密度も得られる。
【０１０４】
−正極活物質層の空隙−
本実施形態において、正極における正極活物質層の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって測定した画像の解析により求められる、面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の割合Ａ１が、上記正極活物質層の単位面積当たり１０％以上６０％以下であることが好ましい。面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の割合Ａ１の下限としては、１２％以上がより好ましく、１４％以上が更に好ましく、Ａ１の上限としては、５５％以下がより好ましく、５０％以下が更に好ましい。本願明細書において、「断面」とは、正極活物質層の厚さ方向（正極活物質層に対して垂直方向）の断面を意味する。
【０１０５】
本実施形態において、正極活物質層中の面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部は、例えば、正極前駆体の正極活物質層に含有させたリチウム化合物がリチウムドープで酸化分解した後に残る空孔を含むことが好ましい。空隙部は、正極活物質や導電性フィラー等の、正極活物質層の構成材料同士の間隙に由来する空隙を包含してもよい。
【０１０６】
理論に拘束されないが、正極活物質層中の面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の割合Ａ１が正極活物質層の単位面積当たり１０％以上であれば、正極内部に電解液を保持できる良好な空孔が形成され、リチウムイオン伝導性が高いため、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高い入出力特性を示すと共に、充放電繰り返し時、特に高負荷充放電において、正極活物質近傍に形成された空孔内の電解液からイオンが随時供給されるため、高負荷充放電サイクル特性に優れると考えられる。Ａ１が正極活物質層の単位面積当たり６０％以下であれば、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高いエネルギー密度が得られる。
【０１０７】
本実施形態において、正極活物質層の断面ＳＥＭにおける面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の周囲長の総和をＢ１、面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の面積の平方根の総和をＣ１とするとき、好ましくは１．０≦Ｂ１／４Ｃ１≦３．５、より好ましくは１．０３≦Ｂ１／４Ｃ１≦３．３５、更に好ましくは１．０６≦Ｂ１／４Ｃ１≦３．２、より更に好ましくは１．１≦Ｂ１／４Ｃ１≦３．０である。
【０１０８】
Ｂ１／４Ｃ１の値は、空隙の断面が略四角形に近しい形状を表す指標である。すなわち、Ｂ１／４Ｃ１の値が大きい場合には、正極活物質層を構成する材料同士の間隙が大きいこと、及び／又はその間隙とリチウム化合物の分解後に残る空孔等が連結されていることなどに起因して、空隙が凸凹の形状になっていることを反映していると考えらえる。Ｂ１／４Ｃ１の値が小さい場合には、正極活物質層構成材料同士の間隙が小さいこと、及び／又はリチウム化合物の分解後に残る空孔が多いことなど、空隙の断面が略四角形に近い形状になっていることを反映していると考えられる。
【０１０９】
正極活物質層のＢ１／４Ｃ１が１．０以上であれば、電解液を保持できる良好な空孔が存在し、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高い入出力特性と優れた高負荷充放電サイクル特性が得られる。Ｂ１／４Ｃ１が３．５以下であれば、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高い入出力特性と共に高いエネルギー密度が得られる。
【０１１０】
（空隙の判別方法）
本実施形態において、正極活物質層の厚さ方向の断面のＳＥＭを測定した場合に、活物質粒子、導電性フィラー、結着剤等の正極活物質層構成材料の断面が観測されない部分を空隙とする。
【０１１１】
正極断面の形成方法としては特に限定されず、例えば正極上部からイオンビームとしてＡｒビームを照射し、試料直上に設置した遮蔽板の端部に沿って平滑な断面を作製するＢＩＢ（Ｂｒｏａｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）加工を用いることができる。イオンビームを用いた断面作製装置であれば、Ａｒビーム以外でも同様の断面加工が可能であり、それ以外にも精密機械研磨やウルトラミクロトームによる切削を適用できる。試料ダメージが低い方法として、イオンビームを用いる方法が好ましい。
【０１１２】
上述のように形成した正極断面についてＳＥＭ測定を実施する方法は特に限定されず、例えば正極活物質層の観察倍率を１０００倍〜４０００倍にして測定した断面ＳＥＭ画像を得ることができる。この際、断面の活物質間の奥にある構造から発生する二次電子の検出を抑制し、活物質間を空隙として認識し易くすることが好ましく、その方法としては特に限定されず、例えばＬｏｗｅｒ検出器を用いることができる。これにより、二値化処理等の画像解析を容易にすることができる。
【０１１３】
得られた正極活物質層の断面ＳＥＭ画像について、正極活物質層構成材料と空隙が判別できれば、その判別方法は特に限定されず、例えば、最大輝度と最低輝度の画素を除いた全画素の輝度の平均値と標準偏差σを求め、輝度の平均値±１σの範囲を抽出するように二値化を行い、二値化によって抽出された領域を正極活物質層構成材料の粒子断面とし、それ以外の領域を空隙と判別することができる。
【０１１４】
（空隙の解析）
本発明において、正極の断面ＳＥＭ画像中の正極活物質層のみが写っている領域を切り取り、正極活物質層の総面積ＳｌＡ１０に対する面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の総面積ＳｐＡ１０を求め、ＳｐＡ１０／ＳｌＡ１０からＡ１０を算出する。正極活物質層の断面の視野を変えて５ヶ所以上測定し、それぞれのＡ１０の平均値をもって、正極活物質層の単位面積当たりの面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の割合Ａ１とする。
【０１１５】
同様に、正極活物質層の断面ＳＥＭ画像中に観察される面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙すべてについて、それぞれ周囲長ｂ１０及び面積ｓｐＣ１０を求め、さらに面積の平方根ｓｐＣ１０１／２をｃ１０として、空隙すべての周囲長の総和Ｂ１０（＝Σｂ１０）及び面積の平方根の総和Ｃ１０（＝Σｃ１０）からＢ１０／４Ｃ１０を算出する。正極活物質層の断面の視野を変えて５ヶ所以上測定し、それぞれのＢ１０／４Ｃ１０の平均値をもって、Ｂ１／４Ｃ１とする。
【０１１６】
−正極の細孔分布（ガス吸着法）−
本実施形態では、後述のリチウムドープ後の正極の片面当たりの窒素ガス吸着測定においてＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来する単位面積当たりのメソ孔量をＡ（μＬ／ｃｍ２）、窒素ガス吸着測定においてＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来する単位面積当たりのマイクロ孔量をＢ（μＬ／ｃｍ２）、二酸化炭素ガス吸着測定においてＤＦＴ法により算出した直径７Å未満の細孔に由来する単位面積当たりのウルトラマイクロ孔量をＣ（μＬ／ｃｍ２）とするとき、０．３≦Ａ≦５．０、０．５≦Ｂ≦１０、０．０５≦Ｃ≦３．０、及び０．４≦Ａ／Ｂ≦１．５を満たすことが好ましい。
【０１１７】
本実施形態においては、上述のように正極の正極活物質層は、活物質だけでなく、リチウム化合物、及び結着剤等の任意成分を含有することがあり、また、非水系リチウム型蓄電素子に組み込まれた正極の表面には、リチウムイオンドープ又はエージングによって被膜が形成されることがある。そのため、正極のガス吸着法で測定される細孔分布（すなわち、メソ孔量、マイクロ孔量、ウルトラマイクロ量、及びＢＥＴ比表面積）は、正極活物質の細孔分布に結着剤又は被膜による細孔閉塞等の影響を加味した値として得られる。
【０１１８】
正極の単位面積当たりのメソ孔量Ａの上限としては、４．０以下がより好ましく、３．５以下が更に好ましく、３．０以下がより更に好ましく、単位面積当たりのメソ孔量Ａの下限としては、０．４以上がより好ましく、０．５以上が更に好ましい。メソ孔量の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。単位面積当たりのメソ孔量Ａが０．３以上であれば、リチウムイオンの拡散性が確保できるため、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高い入出力特性を示すと共に、高負荷充放電サイクル特性に優れる。単位面積当たりメソ孔量Ａが５．０以下であれば、高いエネルギー密度が得られる。
【０１１９】
正極の単位面積当たりのマイクロ孔量Ｂの上限としては、８．０以下がより好ましく、６．５以下が更に好ましく、５．０以下がより更に好ましく、単位面積当たりのマイクロ孔量Ｂの下限としては、０．６以上がより好ましく、０．７以上が更に好ましく、０．８以上がより更に好ましい。マイクロ孔量の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。単位面積当たりのマイクロ孔量Ｂが０．５以上であれば、正極活物質の細孔内に吸着及び脱着可能なイオン量が多く、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高いエネルギー密度が得られる。単位面積当たりマイクロ孔量Ｂが１０以下であれば、正極の嵩密度が高く、高いエネルギー密度が得られる。
【０１２０】
単位面積当たりのメソ孔量Ａとマイクロ孔量Ｂの比率Ａ／Ｂの上限としては、１．３５以下がより好ましく、１．２以下が更に好ましく、１．１以下がより更に好ましく、下限としては、０．４５以上がより好ましく、０．５以上が更に好ましい。Ａ／Ｂの上限と下限は、任意に組み合わせることができる。Ａ／Ｂが０．４以上であれば、細孔径の大きなメソ孔量の比率が高いため、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高い入出力特性を示す。Ａ／Ｂが１．５以下であれば、高容量が確保でき、高エネルギー密度と高入出力特性の両立が可能である。
【０１２１】
正極の単位面積当たりのウルトラマイクロ孔量Ｃの上限としては、２．５以下がより好ましく、２．０以下が更に好ましく、１．５以下がより更に好ましく、単位面積当たりのウルトラマイクロ孔量Ｃの下限としては、０．１以上がより好ましく、０．１５以上が更に好ましく、０．２以上がより更に好ましい。ウルトラマイクロ孔量の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。単位面積当たりのウルトラマイクロ孔量Ｃが０．０５以上であれば、高いエネルギー密度が得られる。単位面積当たりウルトラマイクロ孔量Ｃが３．０以下であれば、後述の非水系リチウム型蓄電素子の組み立てにおける真空乾燥でも抜け難い残存溶媒又は吸着水の量が、低く抑制できるため、高温保存特性又は高負荷充放電サイクル特性に優れる。
【０１２２】
本実施形態では、正極の片面当たりの窒素ガス吸着測定においてＢＥＴ法により算出した単位面積当たりの比表面積をＤ［ｍ２／ｃｍ２］とするとき、１≦Ｄ≦２０であることが好ましい。単位面積当たりの比表面積Ｄの上限としては、１８以下がより好ましく、１５以下が更に好ましく、１２以下がより更に好ましく、単位面積当たりの比表面積Ｄの下限については、１．３以上がより好ましく、１．６以上が更に好ましく、１．８以上がより更に好ましい。比表面積の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。単位面積当たりの比表面積Ｄが１以上であれば、正極活物質の細孔内に吸着及び脱着可能なイオン量が多く、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高いエネルギー密度が得られる。単位面積当たりの比表面積Ｄが２０以下であれば、正極の嵩密度が高く、高いエネルギー密度が得られる。
【０１２３】
−空隙の平均サイズ、リチウム化合物及び正極活物質の平均粒子径−
本実施形態における正極は、リチウムドープによって分解しなかったリチウム化合物を含むことが好ましい。正極が正極活物質層内にリチウム化合物を含む場合、リチウム化合物の周囲に空隙が存在することが好ましい。このリチウム化合物の周囲の空隙は、リチウムドープによってリチウム化合物が分解したことで形成された空孔を示す。
【０１２４】
正極活物質層中の空隙の平均サイズをＸ１、リチウム化合物の平均粒子径をＹ１とするとき、Ｘ１＞Ｙ１及び０．１μｍ≦Ｙ１≦１０μｍであることが好ましい。正極活物質の平均粒子径をＺ１とするとき、２μｍ≦Ｚ１≦２０μｍであり、かつＹ１＜Ｚ１であることが好ましい。より好ましくは、０．５μｍ≦Ｙ１≦５μｍであり、３μｍ≦Ｚ１≦１０μｍである。Ｙ１が０．１μｍ以上であれば、高負荷充放電サイクルで生成するフッ素イオンを吸着することにより高負荷充放電サイクル特性が向上する。Ｙ１が１０μｍ以下の場合、高負荷充放電サイクルで生成するフッ素イオンとの反応面積が増加するため、フッ素イオンの吸着を効率良く行うことができる。Ｚ１が２μｍ以上の場合、正極活物質間の電子伝導性を確保できる。Ｚ１が２０μｍ以下の場合、電解質イオンとの反応面積が増加するために高い入出力特性を発現できる。Ｘ１＞Ｙ１である場合、電解液を保持できる良好な空孔が存在し、非水系リチウム型蓄電素子に組み込んだ時に高い入出力特性と優れた高負荷充放電サイクル特性が得られる。Ｙ１＜Ｚ１である場合、正極活物質間に生じる隙間にリチウム化合物が充填されるため、正極活物質間の電子伝導性を確保しつつ、エネルギー密度を高めることができる。
【０１２５】
Ｘ１、Ｙ１及びＺ１の測定方法は特に限定されず、正極断面のＳＥＭによる画像、及び走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ−ＥＤＸ）による画像から算出することができる。正極断面の形成方法は、例えば、正極上部からＡｒビームを照射し、試料直上に設置した遮蔽板の端部に沿って平滑な断面を作製するＢＩＢ（Ｂｒｏａｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）加工を用いることができる。正極に炭酸リチウムを含有させる場合、正極断面のラマンイメージングを測定することで炭酸イオンの分布を求めることもできる。
【０１２６】
（リチウム化合物と正極活物質の判別方法）
リチウム化合物及び正極活物質は、観察倍率を１０００倍〜４０００倍にして測定した正極断面のＳＥＭ−ＥＤＸ画像による酸素マッピングにより判別できる。ＳＥＭ−ＥＤＸ画像の測定条件は、明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度４０％〜６０％の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整することが好ましい。得られた酸素マッピングに対し、明るさの平均値を基準に二値化した明部を面積５０％以上含む粒子をリチウム化合物とする。
【０１２７】
（Ｘ１、Ｙ１及びＺ１の算出方法）
Ｘ１、Ｙ１及びＺ１は、上記正極断面ＳＥＭと同視野にて測定した正極断面ＳＥＭ−ＥＤＸから得られた画像を、画像解析することで求めることができる。上記正極断面のＳＥＭ画像にて判別された空隙Ｘ、リチウム化合物の粒子Ｙ、及びそれ以外の粒子を正極活物質の粒子Ｚとし、断面ＳＥＭ画像中に観察されるＸ、Ｙ、Ｚそれぞれの空隙又は粒子全てについて、断面積Ｓを求め、下記式（１）にて算出される空隙又は粒子の直径ｄを求める（円周率をπとする。）。
ｄ＝２×（Ｓ／π）１／２  式（１）
【０１２８】
得られた空隙又は粒子の直径ｄを用いて、下記式（２）において体積平均空隙サイズ又は粒子径Ｘ０、Ｙ０及びＺ０を求める。
Ｘ０（Ｙ０、Ｚ０）＝Σ［４／３π×（ｄ／２）］３×ｄ］／Σ［４／３π×（ｄ／２）］３］  式（２）
【０１２９】
正極断面の視野を変えて５ヶ所以上測定し、それぞれのＸ０、Ｙ０及びＺ０の平均値をもって平均サイズＸ１、平均粒子径Ｙ１及びＺ１とする。
【０１３０】
正極中に含まれるリチウム化合物の量は、正極における正極活物質層の全質量を基準として、１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１．４質量％以上４５質量％以下、更に好ましくは２質量％以上２０質量％以下である。リチウム化合物の量が１質量％以上であれば、高負荷充放電サイクルで生成するフッ素イオンを吸着する十分な量のリチウム化合物が存在するため、高負荷充放電サイクル特性が向上する。リチウム化合物の量が５０質量％以下であれば、非水系リチウム型蓄電素子のエネルギー密度を高めることができる。
【０１３１】
正極中に含有されるリチウム化合物は、約４．０Ｖ以上の高い電位に曝されると徐々に分解してガス化してしまい、発生したガスが電解液中のイオンの拡散を阻害するために抵抗上昇の原因になってしまう。そのため、リチウム化合物の表面にフッ素含有化合物から構成される被膜を形成し、上記リチウム化合物の反応を抑制することが好ましい。
【０１３２】
フッ素含有化合物の被膜の形成方法は特に限定されず、例えば、高電位で分解するフッ素含有化合物を電解液中に含有させ、非水系リチウム型蓄電素子に上記フッ素含有化合物の分解電位以上の高電圧を印加する方法、又は分解温度以上の温度をかける方法等が挙げられる。
【０１３３】
リチウム化合物表面に被覆するフッ素化合物の被覆率、すなわち、正極表面ＳＥＭ−ＥＤＸ画像における酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率Ａ２は、好ましくは４０％以上９９％以下、より好ましくは４５％以上９５％以下、更に好ましくは５０％以上９０％以下である。Ａ２が４０％以上であれば、リチウム化合物の分解を抑制することができる。Ａ２が９９％以下であれば正極近傍を塩基性に保つことができるため、高負荷充放電サイクル特性に優れる。
【０１３４】
被覆率の測定方法としては、正極表面のＳＥＭ−ＥＤＸにより得られる元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対してフッ素マッピングの面積重複率を算出することで求められる。
【０１３５】
ＳＥＭ−ＥＤＸの元素マッピングの測定条件は特に限定されず、画素数は１２８×１２８ピクセル〜５１２×５１２ピクセルの範囲であることが好ましく、明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度４０％〜６０％の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整することが好ましい。
【０１３６】
ＢＩＢ加工した正極断面のＳＥＭ−ＥＤＸにより得られた元素マッピングにおいて、明るさの平均値を基準に二値化した酸素マッピングに対するフッ素マッピングの面積重複率Ａ３は、好ましくは１０％以上６０％以下、より好ましくは１５％以上５６％以下、更に好ましくは２０％以上５４％以下である。Ａ３が１０％以上であれば、リチウム化合物の分解を抑制することができる。Ａ３が６０％以下であれば、リチウム化合物の内部までフッ素化されていない状態であるため、正極近傍を塩基性に保つことができ、高負荷充放電サイクル特性に優れる。
【０１３７】
＜負極＞
本実施形態の負極は、負極集電体と、負極集電体の片面又は両面に存在する負極活物質層とを有する。
【０１３８】
本実施形態において、負極活物質層について、ＱＳＤＦＴ（急冷固体密度汎関数理論）により算出した２０Å以上３５０Å以下の細孔容積（以下、「Ｖａ」ともいう。）は、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の細孔容積（以下、「Ｖｂ」ともいう。）の５０％以上１００％以下であることが好ましい。負極活物質層中のＶｂに対するＶａの割合の下限値は、より好ましくは６５％以上、更に好ましくは７５％以上、より更に好ましくは８０％以上、特に好ましくは８５％以上である。負極活物質層中のＶｂに対するＶａの割合の上限値は、より好ましくは９９％以下である。
【０１３９】
本実施形態において、負極活物質層について、ＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上２５０Å以下の細孔容積（以下、「Ｖｃ」ともいう。）は、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の細孔容積Ｖｂの４０％以上９０％以下であることが好ましい。負極活物質層中のＶｂに対するＶｃの割合は、より好ましくは５０％以上８８％以下、更に好ましくは５５％以上８６％以下、より更に好ましくは６０％以上８５％以下である。
【０１４０】
本実施形態において、負極活物質層について、ＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上３５０Å以下の比表面積（以下、「Ｓａ」ともいう。）は、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の比表面積（以下、「Ｓｂ」ともいう。）の２０％以上１００％以下であることが好ましい。負極活物質層中のＳｂに対するＳａの割合は、より好ましくは３０％以上９９％以下、更に好ましくは４０％以上９８％以下、より更に好ましくは４５％以上９７％以下である。
【０１４１】
本実施形態において、負極活物質層の平均細孔径は２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。負極活物質層の平均細孔径は、より好ましくは３ｎｍ以上１８ｎｍ以下、更に好ましくは３．５ｎｍ以上１６ｎｍ以下、より更に好ましくは４ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。
【０１４２】
本実施形態の負極を用いた非水系リチウム型蓄電素子は、負極活物質層における細孔容積、比表面積、及びそれらの分布を特定の範囲に調整することで高い入出力特性と高負荷充放電サイクル特性を有する。その原理は明らかではなく、理論に限定されないが、次のように推察される。非水系電解液中の溶媒和したリチウムイオンの直径は、９Å〜１２Å程度と推測される。そのため、負極活物質層の細孔の内、溶媒和したリチウムイオンよりも大きい細孔（例えば２０Å以上）では溶媒和したリチウムイオンのイオン拡散が速い。このため大電流充放電においては、このような細孔内を拡散する溶媒和したリチウムイオンが、この細孔を形成する負極活物質層の表面で吸蔵及び放出されることで充放電を担っていると考えられる。負極活物質層についてＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上の細孔容積又は比表面積の割合を高い範囲に調整することにより、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は高い入出力特性を発現できる。また、このような細孔容積、比表面積、及びそれらの分布を持つ負極活物質層では、溶媒和したリチウムイオンのイオン拡散が速いため、高負荷充放電サイクル中においても非水系電解液中のリチウムイオンの偏在を抑制でき、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は高い高負荷充放電サイクル特性を発現できる。
【０１４３】
負極活物質層中のＶｂに対するＶａの割合が５０％以上であれば上述した理由により、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は高い入出力特性と高負荷充放電サイクル特性を示すことができる。
【０１４４】
負極活物質層中のＶｂに対するＶｃの割合が４０％以上であれば上述した理由により、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は高い入出力特性と高負荷充放電サイクル特性を示すことができる。他方、負極活物質層中のＶｂに対するＶｃの割合が９０％以下であれば、負極活物質層の嵩密度を十分に高くできるため、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は高いエネルギー密度を示すことができる。
【０１４５】
負極活物質層中のＳｂに対するＳａの割合が２０％以上であれば上述した理由により、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は高い入出力特性と高負荷充放電サイクル特性を示すことができる。
【０１４６】
負極活物質層の平均細孔径が２ｎｍ以上であれば上述した理由により、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は高い入出力特性と高負荷充放電サイクル特性を示すことができる。他方、負極活物質層の平均細孔径が２０ｎｍ以下であれば、負極活物質層の嵩密度を十分に高くできるため、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は高いエネルギー密度を示すことができる。
【０１４７】
本実施形態における負極活物質層の細孔容積、比表面積、及びそれらの分布（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂ、平均細孔径）を上述した範囲に調整する方法は特に限定されるものではないが、負極活物質層に含まれる負極活物質又は導電性フィラー、結着剤等の種類、及びこれらの負極活物質層における質量比率により調整できる。例えば、ＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上３５０Å以下の細孔容積が、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の細孔容積の３０％以上を有する負極活物質又は導電性フィラーを用い、２０Å以下の細孔に充填し易いＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）のような鎖状構造を有する結着剤を用いることで、細孔容積、比表面積、及びそれらの分布を調整できる。また、非水系電解液の組成と非水系リチウム型蓄電素子の製造条件により調整される負極活物質層に含有される非水系電解液の還元分解による被膜又は堆積物の付着量により、細孔容積、比表面積、及びそれらの分布を調整してもよい。
【０１４８】
本実施形態における負極活物質層の細孔容積、比表面積、及びそれらの分布（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂ、平均細孔径）は以下の方法により算出できる。
【０１４９】
測定に用いるサンプルは、非水系リチウム型蓄電素子に組み込まれていない負極（以下、「使用前負極」ともいう。）を用いてもよく、非水系リチウム型蓄電素子に組み込まれている負極（以下、「使用後負極」ともいう。）を用いてもよい。
非水系リチウム型蓄電素子に組み込まれている負極を測定サンプルに用いる場合には、測定サンプルの前処理として、例えば以下の方法を用いることが好ましい。
先ず、アルゴン等の不活性雰囲気下で非水系リチウム型蓄電素子を解体し、負極を取り出す。取り出した負極を鎖状カーボネート（例えばメチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等）に浸漬し、非水系電解液及びリチウム塩等を取り除いて風乾する。次いで、例えば以下の１）、２）、又は３）の方法を用いることが好ましい。
１）得られる負極をメタノールとイソプロパノールとから成る混合溶媒に浸漬して、負極活物質に吸蔵したリチウムイオンを失活させて、風乾する。次いで、真空乾燥等を用いて、得られる負極に含まれる鎖状カーボネート及び有機溶媒等を取り除くことにより、測定サンプルを得ることができる。
２）アルゴン等の不活性雰囲気下で、得られる負極を作用極に、金属リチウムを対極及び参照極に用い、これらを非水系電解液に浸して電気化学セルを作製する。得られる電気化学セルについて充放電機等を用いて、負極電位（ｖｓ．  Ｌｉ／Ｌｉ＋）が１．５Ｖ〜３．５Ｖの範囲になるように調整する。次いで、アルゴン等の不活性雰囲気下で電気化学セルから負極を取り出し、これを鎖状カーボネートに浸漬し、非水系電解液及びリチウム塩等を取り除いて風乾する。次いで、真空乾燥等を用いて得られる負極に含まれる鎖状カーボネート等を取り除くことにより、測定サンプルを得ることができる。
３）上記で得られる負極をそのまま測定サンプルとして用いることができる。
【０１５０】
上記で得られる測定サンプルを用いて、窒素又はアルゴンを吸着質として、吸脱着の等温線の測定を行う。ここで得られる吸脱着等温線をＱＳＤＦＴ（急冷固体密度汎関数理論）解析することにより、負極活物質層のＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂを算出する。具体的な算出法は、Ｒａｖｉｋｏｖｉｔｃｈ  Ｐ．Ｉ．により提唱されたものを用いる（Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２２、１１１７１（２００６））。この方法は、均一な細孔表面を仮定する非局在密度汎関数理論（ＮＬＤＦＴ）による解析（ＮＬＤＦＴ法）を、不均一な細孔表面にも適用できるよう発展させた手法である。Ｖａは上記ＱＳＤＦＴ解析より得られる負極活物質層の累積細孔分布から２０Å以上３５０Å以下の細孔容積を抽出することにより算出する。同様にＶｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂは、それぞれ上記ＱＳＤＦＴ解析より得られる負極活物質層の累積細孔分布又は累積表面積分布を用いて、それぞれに対応する範囲の細孔容積又は比表面積を抽出することにより算出する。
また、負極活物質層の平均細孔径は、上記で得られる吸着側の等温線を用いて、先ず、ＢＥＴ比表面積をＢＥＴ多点法又はＢＥＴ１点法により算出し、次いで上記測定にて算出される全細孔容積をＢＥＴ比表面積で除すことにより算出する。
【０１５１】
［負極活物質層］
負極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる負極活物質を含む。負極活物質層は、負極活物質以外に、必要に応じて、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
【０１５２】
−負極活物質−
上記負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な物質を用いることができる。負極活物質としては、具体的には、炭素材料、チタン酸化物、ケイ素、ケイ素酸化物、ケイ素合金、ケイ素化合物、錫及び錫化合物等が例示される。負極活物質の総質量に対する炭素材料の含有率は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、又は１００質量％であってもよい。他の材料の併用による効果を良好に得る観点から、炭素材料の含有率は、例えば、９０質量％以下であることが好ましく、８０質量％以下であってもよい。上記炭素材料の含有率の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【０１５３】
負極活物質には、リチウムイオンをドープすることが好ましい。本明細書において、負極活物質にドープされたリチウムイオンとしては、主に３つの形態が包含される。
第一の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子を作製する前に、負極活物質に設計値として予め吸蔵させるリチウムイオンである。
第二の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子を作製し、出荷する際の負極活物質に吸蔵されているリチウムイオンである。
第三の形態としては、非水系リチウム型蓄電素子をデバイスとして使用した後の負極活物質に吸蔵されているリチウムイオンである。
負極活物質にリチウムイオンをドープしておくことにより、得られる非水系リチウム型蓄電素子の容量及び作動電圧を良好に制御することが可能となる。
【０１５４】
上記炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素材料；易黒鉛化性炭素材料；カーボンブラック；カーボンナノ粒子；活性炭；人造黒鉛；天然黒鉛；黒鉛化メソフェーズカーボン小球体；黒鉛ウイスカ；ポリアセン系物質等のアモルファス炭素質材料；炭素質材料前駆体を熱処理して得られる炭素質材料；フルフリルアルコール樹脂又はノボラック樹脂の熱分解物；フラーレン；カーボンナノフォーン；及びこれらの複合炭素材料を挙げることができる。上記炭素質材料前駆体としては、熱処理により炭素質材料となるものであれば特に制限されず、例えば、石油系のピッチ、石炭系のピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークス、並びに合成樹脂（例えばフェノール樹脂等）が挙げられる。
【０１５５】
負極の抵抗を下げる観点から、上記炭素材料のうち１種以上（以下、基材ともいう。）と、上記炭素質材料前駆体とを共存させた状態で熱処理を行い、基材と炭素質材料前駆体由来の炭素質材料とを複合させた複合炭素材料が好ましい。上記複合炭素材料に用いる炭素質材料前駆体としては、特に制限されないが、石油系のピッチ、及び石炭系のピッチが好ましい。熱処理を行う前に、炭素質材料前駆体の融点より高い温度において、基材と炭素質材料前駆体とを混合してもよい。熱処理温度は、使用する炭素質材料前駆体が揮発又は熱分解して発生する成分が炭素質材料となる温度であればよく、好ましくは４００℃以上２５００℃以下、より好ましくは５００℃以上２０００℃以下、さらに好ましくは５５０℃以上１５００℃以下である。熱処理を行う雰囲気は特に制限されず、非酸化性雰囲気が好ましい。
【０１５６】
上記複合炭素材料の好ましい例は、後述の複合炭素材料１及び２である。これらのうちいずれか一方を選択して使用してもよく、又はこれらの双方を併用してもよい。
【０１５７】
（複合炭素材料１）
複合炭素材料１は、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上３０００ｍ２／ｇ以下の炭素質材料１種以上を基材として用いた複合炭素材料である。基材は、特に制限されず、活性炭、カーボンブラック、鋳型多孔質炭素、高比表面積黒鉛、カーボンナノ粒子等を好適に用いることができる。
【０１５８】
複合炭素材料１のＢＥＴ比表面積は、好ましくは１００ｍ２／ｇ以上１，５００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１５０ｍ２／ｇ以上１，１００ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは１８０ｍ２／ｇ以上５５０ｍ２／ｇ以下である。このＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上であれば、細孔を適度に保持することができ、リチウムイオンの拡散が良好となるため、高い入出力特性を示すことができる。このＢＥＴ比表面積が１，５００ｍ２／ｇ以下であることにより、リチウムイオンの充放電効率が向上するため、サイクル耐久性が損なわれることがない。複合炭素材料１のＢＥＴ比表面積の上記範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【０１５９】
複合炭素材料１における炭素質材料の基材に対する質量比率は、好ましくは１０質量％以上２００質量％以下、より好ましくは１２質量％以上１８０質量％以下、更に好ましくは１５質量％以上１６０質量％以下、特に好ましくは１８質量％以上１５０質量％以下である。炭素質材料の質量比率が１０質量％以上であれば、基材が有していたマイクロ孔を炭素質材料で適度に埋めることができ、リチウムイオンの充放電効率が向上するため、良好なサイクル耐久性を示すことができる。炭素質材料の質量比率が２００質量％以下であれば、細孔を適度に保持することができリチウムイオンの拡散が良好となるため、高い入出力特性を示すことができる。
【０１６０】
複合炭素材料１の単位質量当たりのリチウムイオンのドープ量は、好ましくは５３０ｍＡｈ／ｇ以上２，５００ｍＡｈ／ｇ以下、より好ましくは６２０ｍＡｈ／ｇ以上２，１００ｍＡｈ／ｇ以下、さらに好ましくは７６０ｍＡｈ／ｇ以上１，７００ｍＡｈ／ｇ以下、特に好ましくは８４０ｍＡｈ／ｇ以上１，５００ｍＡｈ／ｇ以下である。リチウムイオンドープ量の数値範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【０１６１】
リチウムイオンを負極にドープすることにより、負極電位が低くなる。従って、リチウムイオンがドープされた複合炭素材料１を含む負極を正極と組み合わせた場合には、非水系リチウム型蓄電素子の電圧が高くなるとともに、正極の利用容量が大きくなる。そのため、得られる非水系リチウム型蓄電素子の容量及びエネルギー密度が高くなる。
【０１６２】
ドープ量が５３０ｍＡｈ／ｇ以上であれば、リチウムイオンを一旦挿入したら脱離し得ない不可逆なサイトにもリチウムイオンが良好にドープされ、更に所望のリチウム量に対する複合炭素材料１の量を低減することができる。そのため、負極の厚みを薄くすることができ、高いエネルギー密度が得られる。ドープ量が多いほど負極電位が下がり、入出力特性、エネルギー密度、及び耐久性は向上する。ドープ量が２，５００ｍＡｈ／ｇ以下であれば、リチウム金属の析出等の副作用が発生するおそれが少ない。
【０１６３】
以下、複合炭素材料１の好ましい例として、基材として活性炭を用いた複合炭素材料１ａについて説明する。
【０１６４】
複合炭素材料１ａは、ＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来するメソ孔量をＶｍ１（ｃｃ／ｇ）、ＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶｍ２（ｃｃ／ｇ）とするとき、０．０１０≦Ｖｍ１≦０．３００、０．００１≦Ｖｍ２≦０．６５０であることが好ましい。
【０１６５】
メソ孔量Ｖｍ１は、より好ましくは０．０１０≦Ｖｍ１≦０．２２５、さらに好ましくは０．０１０≦Ｖｍ１≦０．２００である。マイクロ孔量Ｖｍ２は、より好ましくは０．００１≦Ｖｍ２≦０．２００、更に好ましくは０．００１≦Ｖｍ２≦０．１５０、特に好ましくは０．００１≦Ｖｍ２≦０．１００である。
【０１６６】
メソ孔量Ｖｍ１が０．３００ｃｃ／ｇ以下であれば、ＢＥＴ比表面積を大きくすることができ、リチウムイオンのドープ量を高めることができることに加え、負極の嵩密度を高めることができる。その結果、負極を薄膜化することができる。マイクロ孔量Ｖｍ２が０．６５０ｃｃ／ｇ以下であれば、リチウムイオンに対する高い充放電効率が維持できる。メソ孔量Ｖｍ１及びマイクロ孔量Ｖｍ２が下限以上（０．０１０≦Ｖｍ１、０．００１≦Ｖｍ２）であれば、高い入出力特性が得られる。
【０１６７】
複合炭素材料１ａのＢＥＴ比表面積は、好ましくは１００ｍ２／ｇ以上１，５００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１５０ｍ２／ｇ以上１，１００ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは１８０ｍ２／ｇ以上５５０ｍ２／ｇ以下である。このＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上であれば、細孔を適度に保持することができるため、リチウムイオンの拡散が良好となり、高い入出力特性を示すことができ、また、リチウムイオンのドープ量を高めることができるため、負極を薄膜化することができる。ＢＥＴ比表面積が１，５００ｍ２／ｇ以下であることにより、リチウムイオンの充放電効率が向上するので、サイクル耐久性が損なわれることが少ない。
【０１６８】
複合炭素材料１ａの平均細孔径は、高い入出力特性にする点から、２０Å以上であることが好ましく、２５Å以上であることがより好ましく、３０Å以上であることがさらに好ましい。複合炭素材料１ａの平均細孔径は、高エネルギー密度にする点から、平均細孔径は、６５Å以下であることが好ましく、６０Å以下であることがより好ましい。
【０１６９】
複合炭素材料１ａの平均粒子径は、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、下限は、より好ましくは２μｍ以上、更に好ましくは２．５μｍ以上、上限は、より好ましくは６μｍ以下、更に好ましくは４μｍ以下である。平均粒子径が１μｍ以上１０μｍ以下であれば、良好な耐久性が保たれる。
【０１７０】
複合炭素材料１ａの水素原子／炭素原子の原子数比（Ｈ／Ｃ）は、０．０５以上０．３５以下であることが好ましく、０．０５以上０．１５以下であることがより好ましい。Ｈ／Ｃが０．３５以下である場合には、活性炭表面に被着している炭素質材料の構造（典型的には、多環芳香族系共役構造）が良好に発達して容量（エネルギー密度）及び充放電効率が高くなる。Ｈ／Ｃが０．０５以上である場合には、炭素化が過度に進行することはないため良好なエネルギー密度が得られる。Ｈ／Ｃは元素分析装置により測定される。
【０１７１】
複合炭素材料１ａは、上記基材の活性炭に由来するアモルファス構造を有し、同時に、主に被着した炭素質材料に由来する結晶構造を有する。Ｘ線広角回折法によると、複合炭素材料１ａは、（００２）面の面間隔ｄ００２が３．６０Å以上４．００Å以下であり、このピークの半価幅から得られるｃ軸方向の結晶子サイズＬｃが８．０Å以上２０．０Å以下であるものが好ましく、ｄ００２が３．６０Å以上３．７５Å以下であり、このピークの半価幅から得られるｃ軸方向の結晶子サイズＬｃが１１．０Å以上１６．０Å以下であるものがより好ましい。
【０１７２】
上記の複合炭素材料１ａの該基材として用いる上記活性炭としては、得られる複合炭素材料１ａが所望の特性を発揮する限り、特に制限されない。活性炭としては、例えば石油系、石炭系、植物系、高分子系等の各種の原材料から得られた市販品を使用することができる。特に、平均粒子径が１μｍ以上１５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上１０μｍ以下の活性炭粉末を用いることが好ましい。
【０１７３】
本実施形態における細孔分布範囲を有する複合炭素材料１ａを得るためには、基材に用いる活性炭の細孔分布が重要である。
【０１７４】
活性炭においては、ＢＪＨ法により算出した直径２０Å以上５００Å以下の細孔に由来するメソ孔量をＶ１（ｃｃ／ｇ）、ＭＰ法により算出した直径２０Å未満の細孔に由来するマイクロ孔量をＶ２（ｃｃ／ｇ）としたとき、０．０５０≦Ｖ１≦０．５００、０．００５≦Ｖ２≦１．０００、かつ、０．２≦Ｖ１／Ｖ２≦２０．０であることが好ましい。
【０１７５】
複合炭素材料１ａの基材として用いる活性炭のメソ孔量Ｖ１は、０．０５０≦Ｖ１≦０．３５０がより好ましく、０．１００≦Ｖ１≦０．３００が更に好ましい。活性炭のマイクロ孔量Ｖ２は、０．００５≦Ｖ２≦０．８５０がより好ましく、０．１００≦Ｖ２≦０．８００が更に好ましい。メソ孔量／マイクロ孔量の比率は、０．２２≦Ｖ１／Ｖ２≦１５．０がより好ましく、０．２５≦Ｖ１／Ｖ２≦１０．０が更に好ましい。活性炭のメソ孔量Ｖ１が０．５００以下である場合及びマイクロ孔量Ｖ２が１．０００以下である場合、本実施形態における複合炭素材料１ａの細孔構造を得るためには適量の炭素質材料を被着させれば足りるので、細孔構造を制御し易くなる。活性炭のメソ孔量Ｖ１が０．０５０以上である場合及びマイクロ孔量Ｖ２が０．００５以上である場合、Ｖ１／Ｖ２が０．２以上である場合、及びＶ１／Ｖ２が２０．０以下である場合にも、細孔構造が容易に得られる。
【０１７６】
複合炭素材料１ａの原料として用いる炭素質材料前駆体とは、熱処理することにより、活性炭に炭素質材料を被着させることができる、固体、液体、又は溶剤に溶解可能な有機材料である。この炭素質材料前駆体としては、例えば、ピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークス、並びに合成樹脂、例えばフルフリルアルコール樹脂、及びフェノール樹脂等を挙げることができる。これらの炭素質材料前駆体の中でも、製造コスト上、安価なピッチが好ましい。ピッチは、石油系ピッチと石炭系ピッチとに大別される。石油系ピッチとしては、例えば原油の蒸留残査、流動性接触分解残査（デカントオイル等）、サーマルクラッカーに由来するボトム油、ナフサクラッキングの際に得られるエチレンタール等が例示される。
【０１７７】
ピッチを用いる場合、ピッチを活性炭との共存下で熱処理し、活性炭の表面においてピッチの揮発成分又は熱分解成分を熱反応させて該活性炭に炭素質材料を被着させることにより、複合炭素材料１ａを得ることができる。典型的には、２００〜５００℃程度の温度において、ピッチの揮発成分又は熱分解成分の活性炭細孔内への被着が進行し、４００℃以上で被着成分が炭素質材料となる反応が進行する。熱処理時のピーク温度（最高到達温度）は、得られる複合炭素材料１ａの特性、熱反応パターン、熱反応雰囲気等により適宜決定され、好ましくは４００℃以上、より好ましくは４５０℃〜１，０００℃、さらに好ましくは５００〜８００℃程度である。熱処理時のピーク温度を維持する時間は、好ましくは３０分間〜１０時間、より好ましくは１時間〜７時間、更に好ましくは２時間〜５時間である。例えば、５００〜８００℃程度のピーク温度で２時間〜５時間に亘って熱処理する場合、活性炭表面に被着している炭素質材料は多環芳香族系炭化水素になると考えられる。
【０１７８】
ピッチの軟化点は、３０℃以上２５０℃以下が好ましく、６０℃以上１３０℃以下がより好ましい。軟化点が３０℃以上であるピッチは、ハンドリング性に支障がなく、精度よく仕込むことが可能である。軟化点が２５０℃以下であるピッチは、比較的低分子の化合物を多く含有するため、活性炭内の細かい細孔まで被着することが可能となる。
【０１７９】
複合炭素材料１ａを製造する具体的な方法としては、例えば、炭素質材料前駆体から揮発した炭化水素ガスを含む不活性雰囲気中で活性炭を熱処理し、気相で炭素質材料を被着させる方法が挙げられる。活性炭と炭素質材料前駆体とを予め混合し熱処理する方法、又は溶媒に溶解させた炭素質材料前駆体を活性炭に塗布して乾燥させた後に熱処理する方法も可能である。
【０１８０】
複合炭素材料１ａにおける炭素質材料の活性炭に対する質量比率は、好ましくは１０質量％以上１００質量％以下、より好ましくは１５質量％以上８０質量％以下である。炭素質材料の質量比率が１０質量％以上であれば、活性炭が有していたマイクロ孔を炭素質材料で適度に埋めることができ、リチウムイオンの充放電効率が向上するから、サイクル耐久性が損なわれることが少ない。炭素質材料の質量比率が１００質量％以下であれば、複合炭素材料１ａの細孔が適度に保持されて比表面積が大きいまま維持される。そのため、リチウムイオンのドープ量を高めることができ、その結果、負極を薄膜化しても高入出力密度かつ高耐久性を維持することができる。
【０１８１】
（複合炭素材料２）
複合炭素材料２は、ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ２／ｇ以上８０ｍ２／ｇ以下の炭素材料１種以上を基材として用いた複合炭素材料である。基材は、特に制限されず、天然黒鉛、人造黒鉛、低結晶黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン、カーボンブラック等を好適に用いることができる。
【０１８２】
複合炭素材料２のＢＥＴ比表面積は、好ましくは１ｍ２／ｇ以上５０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１．５ｍ２／ｇ以上４０ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは２ｍ２／ｇ以上２５ｍ２／ｇ以下である。このＢＥＴ比表面積が１ｍ２／ｇ以上であれば、リチウムイオンとの反応場を十分に確保できるため、高い入出力特性を示すことができる。このＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以下であれば、リチウムイオンの充放電効率が向上し、かつ充放電中の非水系電解液の分解反応が抑制されるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。複合炭素材料２のＢＥＴ比表面積の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【０１８３】
複合炭素材料２の平均粒子径は、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上８μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以上６μｍ以下である。平均粒子径が１μｍ以上であれば、リチウムイオンの充放電効率が向上できるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。平均粒子径が１０μｍ以下であれば、複合炭素材料２と非水系電解液との反応面積が増加するため、高い入出力特性を示すことができる。
【０１８４】
複合炭素材料２における炭素質材料の基材に対する質量比率は、好ましくは１質量％以上３０質量％以下、より好ましくは１．２質量％以上２５質量％以下、さらに好ましくは１．５質量％以上２０質量％以下である。炭素質材料の質量比率が１質量％以上であれば、炭素質材料によりリチウムイオンとの反応サイトを十分に増加でき、かつリチウムイオンの脱溶媒和も容易となるため、高い入出力特性を示すことができる。炭素質材料の質量比率が３０％質量以下であれば、該炭素質材料と該基材との間のリチウムイオンの固体内拡散を良好に保持できるため、高い入出力特性を示すことができ、また、リチウムイオンの充放電効率が向上できるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。
【０１８５】
複合炭素材料２の単位質量当たりのリチウムイオンのドープ量は、好ましくは５０ｍＡｈ／ｇ以上７００ｍＡｈ／ｇ以下、より好ましくは７０ｍＡｈ／ｇ以上６５０ｍＡｈ／ｇ以下、さらに好ましくは９０ｍＡｈ／ｇ以上６００ｍＡｈ／ｇ以下、特に好ましくは１００ｍＡｈ／ｇ以上５５０ｍＡｈ／ｇ以下である。複合炭素材料２のリチウムイオンドープ量の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【０１８６】
リチウムイオンを負極にドープすることにより、負極電位が低くなる。従って、リチウムイオンがドープされた複合炭素材料２を含む負極を正極と組み合わせた場合には、非水系リチウム型蓄電素子の電圧が高くなるとともに、正極の利用容量が大きくなる。そのため、得られる非水系リチウム型蓄電素子の容量及びエネルギー密度が高くなる。
【０１８７】
ドープ量が５０ｍＡｈ／ｇ以上であれば、リチウムイオンを一旦挿入したら脱離し得ない不可逆なサイトにもリチウムイオンが良好にドープされるため、高いエネルギー密度が得られる。ドープ量が多いほど負極電位が下がり、入出力特性、エネルギー密度、及び耐久性は向上する。ドープ量が７００ｍＡｈ／ｇ以下であれば、リチウム金属の析出等の副作用が発生するおそれが少ない。
【０１８８】
以下、複合炭素材料２の好ましい例として、基材として黒鉛材料を用いた複合炭素材料２ａについて説明する。
【０１８９】
複合炭素材料２ａの平均粒子径は、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上８μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以上６μｍ以下である。平均粒子径が１μｍ以上であれば、リチウムイオンの充放電効率が向上できるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。平均粒子径が１０μｍ以下であれば、複合炭素材料２ａと非水系電解液との反応面積が増加するため、高い入出力特性を示すことができる。
【０１９０】
複合炭素材料２ａのＢＥＴ比表面積は好ましくは１ｍ２／ｇ以上５０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１ｍ２／ｇ以上２０ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは１ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ以下である。このＢＥＴ比表面積が１ｍ２／ｇ以上であれば、リチウムイオンとの反応場を十分に確保できるため、高い入出力特性を示すことができる。このＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以下であれば、リチウムイオンの充放電効率が向上し、かつ充放電中の非水系電解液の分解反応が抑制されるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。
【０１９１】
基材として用いる上記黒鉛材料としては、得られる複合炭素材料２ａが所望の特性を発揮する限り、特に制限されない。黒鉛材料としては、例えば人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン小球体、黒鉛ウイスカ等を使用することができる。黒鉛材料の平均粒子径は、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上８μｍ以下である。
【０１９２】
複合炭素材料２ａの原料として用いる炭素質材料前駆体とは、熱処理することにより、黒鉛材料に炭素質材料を複合させることができる、固体、液体、又は溶剤に溶解可能な有機材料である。この炭素質材料前駆体としては、例えば、ピッチ、メソカーボンマイクロビーズ、コークス、並びに合成樹脂、例えばフルフリルアルコール樹脂、及びフェノール樹脂等を挙げることができる。これらの炭素質材料前駆体の中でも、製造コスト上、安価なピッチが好ましい。ピッチは、石油系ピッチと石炭系ピッチとに大別される。石油系ピッチとしては、例えば原油の蒸留残査、流動性接触分解残査（デカントオイル等）、サーマルクラッカーに由来するボトム油、ナフサクラッキングの際に得られるエチレンタール等が例示される。
【０１９３】
複合炭素材料２ａにおける該炭素質材料の黒鉛材料に対する質量比率は、好ましくは１質量％以上２０質量％以下、より好ましくは１．２質量％以上１５質量％以下、更に好ましくは１．５質量％以上１０質量％以下、より更に好ましくは２質量％以上５質量％以下である。炭素質材料の質量比率が１質量％以上であれば、炭素質材料によりリチウムイオンとの反応サイトを十分に増加でき、かつリチウムイオンの脱溶媒和も容易となるため、高い入出力特性を示すことができる。炭素質材料の質量比率が２０質量％以下であれば、炭素質材料と黒鉛材料との間のリチウムイオンの固体内拡散を良好に保持できるため、高い入出力特性を示すことができ、また、リチウムイオンの充放電効率が向上できるため、高いサイクル耐久性を示すことができる。
【０１９４】
−負極活物質層の任意成分−
本実施形態における負極活物質層は、必要に応じて、負極活物質の他に、導電性フィラー、結着剤、分散安定剤等の任意成分を含んでいてもよい。
【０１９５】
導電性フィラーの種類は特に制限されず、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維等が例示される。導電性フィラーの使用量は、負極活物質１００質量部に対して、好ましくは０質量部超３０質量部以下、より好ましくは０．０１質量部以上２０質量部以下、さらに好ましくは０．１質量部以上１５質量部以下である。
【０１９６】
結着剤としては、特に制限されず、例えばＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、アクリル共重合体等を用いることができる。結着剤の使用量は、負極活物質１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上３０質量部以下、より好ましくは２質量部以上２７質量部以下、さらに好ましくは３質量部以上２５質量部以下である。結着剤の使用量が１質量部以上であれば、十分な電極強度が発現される。一方で結着剤の使用量が３０質量部以下であれば、負極活物質へのリチウムイオンの出入りを阻害せず、高い入出力特性が発現される。
【０１９７】
分散安定剤としては、特に制限されず、例えばＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、セルロース誘導体等を用いることができる。分散安定剤の使用量は、負極活物質１００質量部に対して、好ましくは、０質量部超又は０．１質量部以上、１０質量部以下である。分散安定剤の使用量が１０質量部以下であれば、負極活物質へのリチウムイオンの出入りを阻害せず、高い入出力特性が発現される。
【０１９８】
［負極集電体］
本実施形態における負極集電体を構成する材料としては、電子伝導性が高く、電解液への溶出及び電解質又はイオンとの反応等による劣化が起こり難い金属箔であることが好ましい。このような金属箔としては、特に制限はなく、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス鋼箔等が挙げられる。本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子における負極集電体としては、銅箔が好ましい。
【０１９９】
上記金属箔は、凹凸又は貫通孔を持たない金属箔でもよいし、エンボス加工、ケミカルエッチング、電解析出法、ブラスト加工等を施した凹凸を有する金属箔でもよいし、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等の貫通孔を有する金属箔でもよい。
それらの中でも、本実施形態における負極集電体は、貫通孔を持たない金属箔が好ましい。貫通孔を持たない方が、製造コストが安価であり、薄膜化が容易であるため高エネルギー密度化にも寄与でき、集電抵抗も低くできるため高入出力特性が得られる。
【０２００】
負極集電体の厚みは、負極の形状及び強度を十分に保持できれば特に制限されず、例えば、１〜１００μｍが好ましい。
【０２０１】
［負極の製造］
負極は、負極集電体の片面上又は両面上に負極活物質層を有する。典型的な態様において、負極活物質層は負極集電体に固着している。
【０２０２】
負極は、既知のリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等における電極の製造技術によって製造することが可能である。例えば、負極活物質を含む各種材料を、水又は有機溶剤中に分散又は溶解してスラリー状の塗工液を調製し、この塗工液を負極集電体上の片面又は両面に塗工して塗膜を形成し、これを乾燥することにより負極を得ることができる。得られた負極をプレスして、負極活物質層の厚み又は嵩密度を調整してもよい。代替的には、溶剤を使用せずに、負極活物質を含む各種材料を乾式で混合し、得られた混合物をプレス成型した後、導電性接着剤を用いて負極集電体に貼り付ける方法も可能である。
【０２０３】
塗工液は、負極活物質を含む各種材料粉末の一部若しくは全部をドライブレンドし、次いで水若しくは有機溶媒、及び／又はそれらに結着剤若しくは分散安定剤が溶解又は分散した液状又はスラリー状の物質を追加して調製してもよい。水又は有機溶媒に結着剤又は分散安定剤が溶解又は分散した液状又はスラリー状の物質の中に、負極活物質を含む各種材料粉末を追加して、塗工液を調製してもよい。
【０２０４】
上記塗工液の分散方法としては、特に制限されず、好適にはホモディスパーや多軸分散機、プラネタリーミキサー、薄膜旋回型高速ミキサー等の分散機等を用いることができる。良好な分散状態の塗工液を得るためには、周速１ｍ／ｓ以上５０ｍ／ｓ以下で分散することが好ましい。周速が１ｍ／ｓ以上であれば、各種材料が良好に溶解又は分散するため好ましい。周速が５０ｍ／ｓ以下であれば、分散による熱やせん断力により各種材料が破壊され難く、再凝集が生じ難くなるため好ましい。
【０２０５】
上記塗工液の粘度（ηｂ）は、好ましくは１，０００ｍＰａ・ｓ以上２０，０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１，５００ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは１，７００ｍＰａ・ｓ以上５，０００ｍＰａ・ｓ以下である。粘度（ηｂ）が１，０００ｍＰａ・ｓ以上であれば、塗膜形成時の液ダレが抑制され、塗膜幅及び厚みが良好に制御できる。粘度（ηｂ）が２０，０００ｍＰａ・ｓ以下であれば、塗工機を用いた際の塗工液の流路における圧力損失が少なく安定に塗工でき、また所望の塗膜厚み以下に制御できる。
【０２０６】
上記塗工液のＴＩ値（チクソトロピーインデックス値）は、好ましくは１．１以上、より好ましくは１．２以上、さらに好ましくは１．５以上である。ＴＩ値が１．１以上であれば、塗膜幅及び厚みが良好に制御できる。
【０２０７】
上記塗膜の形成方法としては、特に制限されず、好適にはダイコーターやコンマコーター、ナイフコーター、グラビア塗工機等の塗工機を用いることができる。塗膜は単層塗工で形成してもよいし、多層塗工で形成してもよい。塗工速度は、好ましくは０．１ｍ／分以上１００ｍ／分以下、より好ましくは０．５ｍ／分以上７０ｍ／分以下、さらに好ましくは１ｍ／分以上５０ｍ／分以下である。塗工速度が０．１ｍ／分以上であれば、安定に塗工できる。塗工速度が１００ｍ／分以下であれば、塗工精度を十分に確保できる。
【０２０８】
上記塗膜の乾燥方法としては、特に制限されず、好適には熱風乾燥や赤外線（ＩＲ）乾燥等の乾燥方法を用いることができる。塗膜の乾燥は、単一の温度で乾燥させてもよいし、多段的に温度を変えて乾燥させてもよい。複数の乾燥方法を組み合わせて乾燥させてもよい。乾燥温度は、好ましくは２５℃以上２００℃以下、より好ましくは４０℃以上１８０℃以下、さらに好ましくは５０℃以上１６０℃以下である。乾燥温度が２５℃以上であれば、塗膜中の溶媒を十分に揮発させることができる。乾燥温度が２００℃以下であれば、急激な溶媒の揮発による塗膜のヒビ割れやマイグレーションによる結着剤の偏在、負極集電体や負極活物質層の酸化を抑制できる。
【０２０９】
上記負極のプレス方法としては、特に制限されず、好適には油圧プレス機、真空プレス機等のプレス機を用いることができる。負極活物質層の厚み、嵩密度及び電極強度は、後述するプレス圧力、隙間、及びプレス部の表面温度により調整できる。
【０２１０】
プレス圧力は、好ましくは０．５ｋＮ／ｃｍ以上２０ｋＮ／ｃｍ以下、より好ましくは１ｋＮ／ｃｍ以上１０ｋＮ／ｃｍ以下、さらに好ましくは２ｋＮ／ｃｍ以上７ｋＮ／ｃｍ以下である。プレス圧力が０．５ｋＮ／ｃｍ以上であれば、電極強度を十分に高くできる。プレス圧力が２０ｋＮ／ｃｍ以下であれば、負極に撓みやシワが生じ難く、所望の負極活物質層厚み又は嵩密度に調整できる。
【０２１１】
当業者であれば、プレスロール同士の隙間は、所望の負極活物質層の厚み又は嵩密度となるように乾燥後の負極厚みに応じて任意の値を設定できる。当業者であれば、プレス速度は負極に撓みやシワが生じにくい任意の速度に設定できる。
【０２１２】
プレス部の表面温度は室温でもよいし、必要によりプレス部を加熱してもよい。加熱する場合のプレス部の表面温度の下限は、使用する結着剤の融点マイナス６０℃以上が好ましく、より好ましくは融点マイナス４５℃以上、さらに好ましくは融点マイナス３０℃以上である。加熱する場合のプレス部の表面温度の上限は、使用する結着剤の融点プラス５０℃以下が好ましく、より好ましくは融点プラス３０℃以下、さらに好ましくは融点プラス２０℃以下である。例えば、結着剤にＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン：融点１５０℃）を用いた場合、プレス部の表面温度は、好ましくは９０℃以上２００℃以下、より好ましく１０５℃以上１８０℃以下、さらに好ましくは１２０℃以上１７０℃以下である。結着剤にスチレン−ブタジエン共重合体（融点１００℃）を用いた場合、プレス部の表面温度は、好ましくは４０℃以上１５０℃以下、より好ましくは５５℃以上１３０℃以下、さらに好ましくは７０℃以上１２０℃以下である。
【０２１３】
結着剤の融点は、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、示差走査熱量分析）の吸熱ピーク位置で求めることができる。例えば、パーキンエルマー社製の示差走査熱量計「ＤＳＣ７」を用いて、試料樹脂１０ｍｇを測定セルにセットし、窒素ガス雰囲気中で、温度３０℃から１０℃／分の昇温速度で２５０℃まで昇温し、昇温過程における吸熱ピーク温度が融点となる。
【０２１４】
プレス圧力、隙間、速度、及びプレス部の表面温度の条件を変えながら複数回プレスを実施してもよい。
【０２１５】
負極活物質層の厚みは、片面当たり、好ましくは５μｍ以上１００μｍ以下であり、下限は、より好ましくは７μｍ以上であり、さらに好ましくは１０μｍ以上であり、上限は、より好ましくは８０μｍ以下であり、さらに好ましくは６０μｍ以下である。負極活物質層の厚みが５μｍ以上であれば、負極活物質層を塗工した際にスジ等が発生し難く、塗工性に優れる。負極活物質層の厚みが１００μｍ以下であれば、セル体積を縮小することによって高いエネルギー密度を発現できる。負極活物質層の厚みの範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。集電体が貫通孔や凹凸を有する場合における負極活物質層の厚みとは、集電体の貫通孔や凹凸を有していない部分の片面当たりの厚みの平均値をいう。
【０２１６】
負極活物質層の嵩密度は、好ましくは０．３０ｇ／ｃｍ３以上１．８ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは０．４０ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは０．４５ｇ／ｃｍ３以上１．３ｇ／ｃｍ３以下である。嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３以上であれば、十分な強度を保つことができるとともに、負極活物質間の十分な導電性を発現することができる。嵩密度が１．８ｇ／ｃｍ３以下であれば、負極活物質層内でイオンが十分に拡散できる空孔が確保できる。
【０２１７】
＜セパレータ＞
正極前駆体及び負極は、セパレータを介して積層され、又は積層及び捲回され、正極前駆体、セパレータ、及び負極を有する電極積層体又は電極捲回体を形成することができる。
【０２１８】
上記セパレータとしては、リチウムイオン二次電池に用いられるポリエチレン製の微多孔膜若しくはポリプロピレン製の微多孔膜、又は電気二重層キャパシタで用いられるセルロース製の不織紙等を用いることができる。これらのセパレータの片面または両面に、有機または無機の微粒子から構成される膜が積層されていてもよい。セパレータの内部に有機または無機の微粒子が含まれていてもよい。
【０２１９】
セパレータの厚みは５μｍ以上３５μｍ以下が好ましい。５μｍ以上の厚みとすることにより、内部のマイクロショートによる自己放電が小さくなる傾向があるため好ましい。３５μｍ以下の厚みとすることにより、蓄電素子の入出力特性が高くなる傾向があるため好ましい。
【０２２０】
有機または無機の微粒子から構成される膜の厚みは、１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。１μｍ以上の厚みとすることにより、内部のマイクロショートによる自己放電が小さくなる傾向があるため好ましい。１０μｍ以下の厚みとすることにより、蓄電素子の入出力特性が高くなる傾向があるため好ましい。
【０２２１】
＜外装体＞
外装体としては、金属缶、ラミネートフィルム等を使用できる。金属缶としては、アルミニウム製のものが好ましい。ラミネートフィルムとしては、金属箔と樹脂フィルムとを積層したフィルムが好ましく、外層樹脂フィルム／金属箔／内層樹脂フィルムから構成される３層構成のものが例示される。外層樹脂フィルムは、接触等により金属箔が損傷を受けることを防止するためのものであり、ナイロン又はポリエステル等の樹脂が好適に使用できる。金属箔は水分及びガスの透過を防ぐためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等の箔が好適に使用できる。内層樹脂フィルムは、内部に収納する電解液から金属箔を保護するとともに、外装体のヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィン、酸変成ポリオレフィン等が好適に使用できる。
【０２２２】
＜非水系電解液＞
本実施形態における電解液は非水系電解液である。すなわち、電解液は、後述する非水溶媒を含む。非水系電解液は、非水系電解液の総量を基準として、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上のリチウム塩を含有する。すなわち、非水系電解液は、リチウムイオンを電解質として含む。
【０２２３】
本実施形態における非水系電解液に含まれるリチウム塩としては、例えば、（ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２）、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ２Ｆ４Ｈ）、ＬｉＣ（ＳＯ２Ｆ）３、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＣ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４等が挙げられ、これらは単独で用いることができ、２種以上を混合して用いてもよい。高い伝導度を発現できることから、非水系電解液は、ＬｉＰＦ６及び／又はＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２を含むことが好ましい。
【０２２４】
非水系電解液中のリチウム塩濃度は、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましく、０．５〜２．０ｍｏｌ／Ｌの範囲がより好ましい。リチウム塩濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ以上であれば、陰イオンが十分に存在するので蓄電素子の容量を十分高くできる。リチウム塩濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌ以下である場合、未溶解のリチウム塩が非水系電解液中に析出すること、及び電解液の粘度が高くなり過ぎることを防止でき、伝導度が低下せず、入出力特性も低下しないため好ましい。
【０２２５】
本実施形態における非水系電解液は、非水溶媒として、好ましくは、環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含有する。非水系電解液が環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含有することは、所望の濃度のリチウム塩を溶解させる点、及び高いリチウムイオン伝導度を発現する点で有利である。環状カーボネートとしては、例えば、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等に代表されるアルキレンカーボネート化合物が挙げられる。アルキレンカーボネート化合物は、典型的には非置換である。鎖状カーボネートとしては、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、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等に代表されるジアルキルカーボネート化合物が挙げられる。ジアルキルカーボネート化合物は典型的には非置換である。
【０２２６】
環状カーボネート及び鎖状カーボネートの合計含有量は、非水系電解液の総質量を基準として、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６５質量％以上であり、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。環状カーボネート及び鎖状カーボネートの合計含有量が５０質量％以上であれば、所望の濃度のリチウム塩を溶解させることが可能であり、高いリチウムイオン伝導度を発現することができ、９５質量％以下であれば、電解液が、後述する添加剤をさらに含有することができる。上記合計濃度の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【０２２７】
本実施形態における非水系電解液は、更に添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、特に制限されず、例えば、スルトン化合物、環状ホスファゼン、非環状含フッ素エーテル、含フッ素環状カーボネート、環状炭酸エステル、環状カルボン酸エステル、及び環状酸無水物等が挙げられ、これらは単独で用いることができ、２種以上を混合して用いてもよい。
【０２２８】
本実施形態では、抵抗への悪影響の少なさの観点、及び非水系電解液の高温における分解を抑制してガス発生を抑えるという観点から、飽和環状スルトン化合物としては、１，３−プロパンスルトン、２，４−ブタンスルトン、１，４−ブタンスルトン、１，３−ブタンスルトン又は２，４−ペンタンスルトンが好ましく、不飽和環状スルトン化合物としては、１，３−プロペンスルトン又は１，４−ブテンスルトンが好ましく、その他のスルトン化合物としては、メチレンビス（ベンゼンスルホン酸）、メチレンビス（フェニルメタンスルホン酸）、メチレンビス（エタンスルホン酸）、メチレンビス（２，４，６，トリメチルベンゼンスルホン酸）、及びメチレンビス（２−トリフルオロメチルベンゼンスルホン酸）を挙げることができる。これらの内から選択される少なくとも１種以上を選択することが好ましい。
【０２２９】
本実施形態における非水系リチウム型蓄電素子の非水系電解液中のスルトン化合物の総含有量は、非水系電解液の総質量を基準として、０．１質量％〜１５質量％であることが好ましい。非水系電解液中のスルトン化合物の総含有量が０．１質量％以上であれば、高温における電解液の分解を抑制してガス発生を抑えることが可能となる。この総含有量が１５質量％以下であれば、電解液のイオン伝導度の低下を抑えることができ、高い入出力特性を保持することができる。非水系リチウム型蓄電素子の非水系電解液に存在するスルトン化合物の含有量は、高い入出力特性と耐久性を両立する観点から、好ましくは０．５質量％以上１０質量％以下であり、より好ましくは１質量％以上５質量％以下である。
【０２３０】
上記環状ホスファゼンとしては、例えば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等を挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上が好ましい。
【０２３１】
非水系電解液における環状ホスファゼンの含有率は、上記非水系電解液の総質量を基準として、０．５質量％〜２０質量％であることが好ましい。この含有率が０．５質量％以上であれば、高温における電解液の分解を抑制してガス発生を抑えることが可能となる。この含有率が２０質量％以下であれば、電解液のイオン伝導度の低下を抑えることができ、高い入出力特性を保持することができる。以上の理由により、環状ホスファゼンの含有率は、好ましくは２質量％以上１５質量％以下であり、より好ましくは４質量％以上１２質量％以下である。
【０２３２】
環状ホスファゼンは、単独で用いてもよく、又は２種以上を混合して用いてもよい。
【０２３３】
非環状含フッ素エーテルとしては、例えば、ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＣＦ３ＣＦＨＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＣＦ３ＣＦＨＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦＨＣＦ３等が挙げられ、中でも、電気化学的安定性の観点から、ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２Ｈが好ましい。
【０２３４】
非環状含フッ素エーテルの含有量は、上記非水系電解液の総質量を基準として、０．５質量％以上１５質量％以下が好ましく、１質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。非環状含フッ素エーテルの含有量が０．５質量％以上であれば、非水系電解液の酸化分解に対する安定性が高まり、高温時耐久性が高い蓄電素子が得られる。非環状含フッ素エーテルの含有量が１５質量％以下であれば、電解質塩の溶解度が良好に保たれ、かつ、非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができ、従って高度の入出力特性を発現することが可能となる。
【０２３５】
非環状含フッ素エーテルは、単独で使用してもよく、又は２種以上を混合して使用してもよい。
【０２３６】
含フッ素環状カーボネートとしては、他の非水溶媒との相溶性の観点から、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、及びジフルオロエチレンカーボネート（ｄＦＥＣ）からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
【０２３７】
含フッ素環状カーボネートの含有量は、上記非水系電解液の総質量を基準として、０．５質量％以上１０質量％以下が好ましく、１質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。含フッ素環状カーボネートの含有量が０．５質量％以上であれば、負極上に良質な被膜を形成することができ、負極上における電解液の還元分解を抑制することによって、高温における耐久性が高い蓄電素子が得られる。含フッ素環状カーボネートの含有量が１０質量％以下であれば、電解質塩の溶解度が良好に保たれ、かつ、非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができ、従って高度の入出力特性を発現することが可能となる。
【０２３８】
含フッ素環状カーボネートは、単独で使用してもよく、又は２種以上を混合して使用してもよい。
【０２３９】
環状炭酸エステルとしては、ビニレンカーボネートが好ましい。
【０２４０】
環状炭酸エステルの含有量は、上記非水系電解液の総質量を基準として、０．５質量％以上１０質量％以下が好ましく、１質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。環状炭酸エステルの含有量が０．５質量％以上であれば、負極上の良質な被膜を形成することができ、負極上での電解液の還元分解を抑制することにより、高温における耐久性が高い蓄電素子が得られる。環状炭酸エステルの含有量が１０質量％以下であれば、電解質塩の溶解度が良好に保たれ、かつ非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができ、従って高度の入出力特性を発現することが可能となる。
【０２４１】
環状カルボン酸エステルとしては、例えばガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン、ガンマカプロラクトン、イプシロンカプロラクトン等を挙げることができ、これらのうちから選択される１種以上を使用することが好ましい。中でも、ガンマブチロラクトンが、リチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から、特に好ましい。
【０２４２】
環状カルボン酸エステルの含有量は、上記非水系電解液の総質量を基準として、０．５質量％以上１５質量％以下が好ましく、１質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。環状酸無水物の含有量が０．５質量％以上であれば、負極上の良質な被膜を形成することができ、負極上での電解液の還元分解を抑制することにより、高温時耐久性が高い蓄電素子が得られる。環状カルボン酸エステルの含有量が１５質量％以下であれば、電解質塩の溶解度が良好に保たれ、かつ非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができ、従って高度の入出力特性を発現することが可能となる。
【０２４３】
環状カルボン酸エステルは、単独で使用してもよく、又は２種以上を混合して使用してもよい。
【０２４４】
環状酸無水物としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、及び無水イタコン酸から選択される１種以上が好ましい。中でも工業的な入手のし易さによって電解液の製造コストが抑えられる点、非水系電解液中に溶解し易い点等から、無水コハク酸及び無水マレイン酸から選択することが好ましい。
【０２４５】
環状酸無水物の含有量は、上記非水系電解液の総質量を基準として、０．５質量％以上１５質量％以下が好ましく、１質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。環状酸無水物の含有量が０．５質量％以上であれば、負極上に良質な被膜を形成することができ、負極上における電解液の還元分解を抑制することにより、高温時耐久性が高い蓄電素子が得られる。環状酸無水物の含有量が１０質量％以下であれば、電解質塩の溶解度が良好に保たれ、かつ非水系電解液のイオン伝導度を高く維持することができ、従って高度の入出力特性を発現することが可能となる。
【０２４６】
環状酸無水物は、単独で使用してもよく、又は２種以上を混合して使用してもよい。
【０２４７】
《非水系リチウム型蓄電素子の製造方法》
＜組立＞
典型的には、枚葉の形状にカットした正極前駆体及び負極を、セパレータを介して積層して電極積層体を得て、電極積層体に正極端子および負極端子を接続する。代替的には、正極前駆体及び負極を、セパレータを介して積層及び捲回して電極捲回体を得て、電極捲回体に正極端子及び負極端子を接続する。電極捲回体の形状は円筒型であっても、扁平型であってもよい。
【０２４８】
正極端子及び負極端子の接続の方法は特に限定されず、抵抗溶接や超音波溶接などの方法を用いることができる。
【０２４９】
端子を接続した電極積層体または電極捲回体は、乾燥することで残存溶媒を除去することが好ましい。乾燥方法に限定されず、真空乾燥などにより乾燥する。残存溶媒は、正極活物質層または負極活物質層の重量当たり、１．５質量％以下が好ましい。残存溶媒が１．５質量％より多いと、系内に溶媒が残存し、自己放電特性を悪化させるため、好ましくない。
【０２５０】
乾燥した電極積層体または電極捲回体は、好ましくは露点−４０℃以下のドライ環境下にて、金属缶又はラミネートフィルムに代表される外装体の中に収納し、開口部を１方だけ残した状態で封止することが好ましい。露点−４０℃より高いと、電極積層体または電極捲回体に水分が付着してしまい、系内に水が残存し、自己放電特性を悪化させることがある。外装体の封止方法は特に限定されず、ヒートシールやインパルスシールなどの方法を用いることができる。
【０２５１】
＜注液、含浸、封止＞
上記組立の後に、外装体の中に収納された電極積層体または電極捲回体に、非水系電解液を注液する。注液した後に、正極前駆体、負極、及びセパレータを非水系電解液で十分に含浸することが望ましい。正極前駆体、負極、及びセパレータのうちの少なくとも一部に電解液が浸っていない状態では、後述するリチウムドープにおいて、ドープが不均一に進むため、得られる非水系リチウム型蓄電素子の抵抗が上昇したり、耐久性が低下したりする。上記含浸の方法としては、特に制限されず、例えば、注液後の非水系リチウム型蓄電素子を、外装体が開口した状態で、減圧チャンバーに設置し、真空ポンプを用いてチャンバー内を減圧状態にし、再度大気圧に戻す方法等を用いることができる。含浸後には、外装体が開口した状態の非水系リチウム型蓄電素子を減圧しながら封止することで密閉する。
【０２５２】
＜リチウムドープ＞
好ましいリチウムドープ方法としては、上記正極前駆体と負極との間に電圧を印加して、正極前駆体中のリチウム化合物を分解してリチウムイオンを放出し、負極でリチウムイオンを還元することにより負極活物質層にリチウムイオンをプレドープする方法が挙げられる。
【０２５３】
リチウムドープにおいて、正極前駆体中のリチウム化合物の酸化分解に伴い、ＣＯ２等のガスが発生する。そのため、電圧を印加する際には、発生したガスを外装体の外部に放出する手段を講ずることが好ましい。この手段としては、例えば、外装体の一部を開口させた状態で電圧を印加する方法；外装体の一部に予めガス抜き弁、ガス透過フィルム等の適宜のガス放出手段を設置した状態で電圧を印加する方法；等を挙げることができる。
【０２５４】
＜エージング＞
リチウムドープ後に、非水系リチウム型蓄電素子にエージングを行うことが好ましい。エージングにおいて電解液中の溶媒が負極で分解し、負極表面にリチウムイオン透過性の固体高分子被膜が形成される。
【０２５５】
上記エージングの方法としては、特に制限されず、例えば高温環境下で電解液中の溶媒を反応させる方法等を用いることができる。
【０２５６】
＜ガス抜き＞
エージング後に、更にガス抜きを行い、電解液、正極、及び負極中に残存しているガスを確実に除去することが好ましい。電解液、正極、及び負極の少なくとも一部にガスが残存している状態では、イオン伝導が阻害されるため、得られる非水系リチウム型蓄電素子の抵抗が上昇してしまう。
【０２５７】
上記ガス抜きの方法としては、特に制限されず、例えば、上記外装体を開口した状態で非水系リチウム型蓄電素子を減圧チャンバーに設置し、真空ポンプを用いてチャンバー内を減圧状態にする方法等を用いることができる。
【０２５８】
＜蓄電素子の特性評価＞
（静電容量）
本明細書では、静電容量Ｆ（Ｆ）とは、以下の方法によって得られる値である。
先ず、非水系リチウム型蓄電素子と対応するセルを２５℃に設定した恒温槽内で、２Ｃの電流値で３．８Ｖに到達するまで定電流充電を行い、続いて３．８Ｖの定電圧を印加する定電圧充電を合計で３０分行う。その後、２．２Ｖまで２Ｃの電流値で定電流放電を施した際の容量をＱとする。ここで得られたＱを用いて、Ｆ＝Ｑ／（３．８−２．２）により算出される値をいう。
【０２５９】
ここで電流のＣレートとは、上限電圧から下限電圧まで定電流放電を行う際、１時間で放電が完了する電流値のことを１Ｃという。本明細書では、上限電圧３．８Ｖから下限電圧２．２Ｖまで定電流放電を行う際に１時間で放電が完了する電流値のことを１Ｃとする。
【０２６０】
（内部抵抗）
本明細書では、内部抵抗Ｒａ（Ω）とは、以下の方法によって得られる値である。
先ず、非水系リチウム型蓄電素子を２５℃に設定した恒温槽内で、２０Ｃの電流値で３．８Ｖに到達するまで定電流充電し、続いて３．８Ｖの定電圧を印加する定電圧充電を合計で３０分間行う。続いて、２０Ｃの電流値で２．２Ｖまで定電流放電を行って、放電カーブ（時間−電圧）を得る。この放電カーブにおいて、放電時間２秒及び４秒の時点における電圧値から、直線近似にて外挿して得られる放電時間＝０秒における電圧をＶｏとしたときに、降下電圧ΔＶ＝３．８−Ｖｏ、及びＲａ＝ΔＶ／（２０Ｃの電流値）により算出される値である。
【０２６１】
（電力量）
本明細書では、電力量Ｅ（Ｗｈ）とは、以下の方法によって得られる値である。
先に述べた方法で算出された静電容量Ｆ（Ｆ）を用いて、
Ｆ×（３．８２−２．２２）／２／３６００により算出される値をいう。
【０２６２】
（体積）
蓄電素子の体積Ｖ（Ｌ）は、電極積層体又は電極捲回体のうち、正極活物質層および負極活物質層が積重された領域が、外装体によって収納された部分の体積を指す。
【０２６３】
例えば、ラミネートフィルムによって収納された電極積層体又は電極捲回体の場合は、典型的には、電極積層体又は電極捲回体のうち、正極活物質層および負極活物質層が存在する領域が、カップ成形されたラミネートフィルムの中に収納される。この蓄電素子の体積（Ｖｘ）は、このカップ成形部分の外寸長さ（ｌｘ）と外寸幅（ｗｘ）、およびラミネートフィルムを含めた蓄電素子の厚み（ｔｘ）により、Ｖｘ＝ｌｘ×ｗｘ×ｔｘで計算される。
【０２６４】
角型の金属缶に収納された電極積層体又は電極捲回体の場合は、蓄電素子の体積としては、単にその金属缶の外寸での体積を用いる。すなわち、この蓄電素子の体積（Ｖｙ）は、角型の金属缶の外寸長さ（ｌｙ）と外寸幅（ｗｙ）、外寸厚み（ｔｙ）により、Ｖｙ＝ｌｙ×ｗｙ×ｔｙで計算される。
【０２６５】
円筒型の金属缶に収納された電極捲回体の場合においても、蓄電素子の体積としては、その金属缶の外寸での体積を用いる。すなわち、この蓄電素子の体積（Ｖｚ）は、円筒型の金属缶の底面または上面の外寸半径（ｒ）、外寸長さ（ｌｚ）により、Ｖｚ＝３．１４×ｒ×ｒ×ｌｚで計算される。
【０２６６】
（条件ａ及びｂ）
本実施形態に係る非水系リチウム型蓄電素子は、下記条件（ａ）と（ｂ）：
（ａ）ＲａとＦの積Ｒａ・Ｆが０．３以上３．０以下である。
（ｂ）Ｅ／Ｖが１５以上５０以下である。
を満たすことが好ましい。
【０２６７】
条件（ａ）について、Ｒａ・Ｆは、大電流に対して十分な充電容量と放電容量とを発現させる観点から、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．５以下、更に好ましくは２．０以下である。Ｒａ・Ｆが３．０以下であれば、優れた入出力特性を有する蓄電素子を得ることができる。そのため、蓄電素子を用いた蓄電システムと、例えば高効率エンジンと、を組み合わせること等によって上記蓄電素子に印加される高負荷にも十分に耐え得ることとなり、好ましい。Ｒａ・Ｆは、蓄電素子の特性を維持する観点から、０．３以上、０．４以上又は０．５以上であることが好ましい。
【０２６８】
条件（ｂ）について、Ｅ／Ｖは、十分な充電容量と放電容量とを発現させる観点から、１５以上であることが好ましく、より好ましくは１８以上であり、更に好ましくは２０以上である。Ｅ／Ｖが１５以上であれば、優れた体積エネルギー密度を有する蓄電素子を得ることができる。そのため、蓄電素子を用いた蓄電システムを、例えば自動車のエンジンと組み合わせて使用する場合に、自動車内の限られた狭いスペースに蓄電システムを設置することが可能となり、好ましい。Ｅ／Ｖは、蓄電素子の特性を維持する観点から、５０以下、４５以下又は４０以下であることが好ましい。
【０２６９】
（高負荷充放電サイクル試験）
本明細書では、高負荷充放電サイクル試験後の抵抗上昇率（Ｒｂ／Ｒａ）は、以下の方法によって測定する。
先ず、非水系リチウム型蓄電素子と対応するセルを２５℃に設定した恒温槽内で、３００Ｃの電流値で３．８Ｖに到達するまで定電流充電し、続いて３００Ｃの電流値で２．２Ｖに到達するまで定電流放電を行う。上記充放電を６０，０００回繰り返し、試験開始前と、試験終了後に内部抵抗測定を行い、試験開始前の内部抵抗をＲａ（Ω）、試験終了後の内部抵抗をＲｂ（Ω）としたとき、試験開始前に対する高負荷充放電サイクル試験後の抵抗上昇率はＲｂ／Ｒａにより算出される。
【０２７０】
本実施形態の非水系リチウム型蓄電素子のＲｂ／Ｒａは、好ましくは２．０以下、より好ましくは１．６以下、更に好ましくは１．４以下、より更に好ましくは１．２以下である。高負荷充放電サイクル試験後の抵抗上昇率が２．０以下であれば、充放電を繰り返してもデバイスの特性が維持される。そのため、長期間安定して優れた入出力特性を得ることができ、デバイスの長寿命化につながる。このＲｂ／Ｒａは、蓄電素子の特性を維持する観点から、０．９０以上、０．９５以上、又は１．００以上であることが好ましい。
【０２７１】
《測定方法》
＜活物質のＢＥＴ比表面積及びメソ孔量、マイクロ孔量、平均細孔径＞
本実施形態における活物質のＢＥＴ比表面積及びメソ孔量、マイクロ孔量、及び平均細孔径は、それぞれ以下の方法によって求められる値である。試料を２００℃で一昼夜真空乾燥し、窒素を吸着質として吸脱着の等温線の測定を行なう。ここで得られる吸着側の等温線を用いて、ＢＥＴ比表面積はＢＥＴ多点法又はＢＥＴ１点法により、メソ孔量はＢＪＨ法により、マイクロ孔量はＭＰ法により、それぞれ算出される。
【０２７２】
ＢＪＨ法は一般的にメソ孔の解析に用いられる計算方法で、Ｂａｒｒｅｔｔ，  Ｊｏｙｎｅｒ，  Ｈａｌｅｎｄａらにより提唱されたものである（Ｅ．  Ｐ．  Ｂａｒｒｅｔｔ，  Ｌ．  Ｇ．  Ｊｏｙｎｅｒ  ａｎｄ  Ｐ．  Ｈａｌｅｎｄａ，  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．，  ７３，  ３７３（１９５１））。
【０２７３】
ＭＰ法とは、「ｔ−プロット法」（Ｂ．Ｃ．Ｌｉｐｐｅｎｓ，Ｊ．Ｈ．ｄｅ  Ｂｏｅｒ，Ｊ．Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，４３１９（１９６５））を利用して、マイクロ孔容積、マイクロ孔面積、及びマイクロ孔の分布を求める方法を意味し、Ｒ．Ｓ．Ｍｉｋｈａｉｌ，  Ｂｒｕｎａｕｅｒ，  Ｂｏｄｏｒにより考案された方法である（Ｒ．Ｓ．Ｍｉｋｈａｉｌ，Ｓ．Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅ．Ｅ．Ｂｏｄｏｒ，Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉ．，２６，４５  （１９６８））。
【０２７４】
平均細孔径とは、液体窒素温度下で、各相対圧力下における窒素ガスの各平衡吸着量を測定して得られる、試料の質量当たりの全細孔容積を上記ＢＥＴ比表面積で除して求めたものを指す。
【０２７５】
＜平均粒子径＞
本実施形態における活物質の平均粒子径は、粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定した際、全体積を１００％として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが５０％となる点の粒子径（すなわち、５０％径（Ｍｅｄｉａｎ径））を指す。この平均粒子径は市販のレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
【０２７６】
＜分散度＞
本実施形態における分散度は、ＪＩＳ  Ｋ５６００に規定された粒ゲージによる分散度評価試験により求められる値である。すなわち、粒のサイズに応じた所望の深さの溝を有する粒ゲージに対して、溝の深い方の先端に十分な量の試料を流し込み、溝から僅かに溢れさせる。次いで、スクレーパーの長辺がゲージの幅方向と平行になり、粒ゲージの溝の深い先端に刃先が接触するように置き、スクレーパーをゲージの表面になるように保持しながら、溝の長辺方向に対して直角に、ゲージの表面を均等な速度で、溝の深さ０まで１〜２秒間かけて引き、引き終わってから３秒以内に２０°以上３０°以下の角度で光を当てて観察し、粒ゲージの溝に粒が現れる深さを読み取る。
【０２７７】
＜粘度及びＴＩ値＞
本実施形態における粘度（ηｂ）及びＴＩ値は、それぞれ以下の方法により求められる値である。まず、Ｅ型粘度計を用いて温度２５℃、ずり速度２ｓ−１の条件で２分以上測定した後の安定した粘度（ηａ）を取得する。次いで、ずり速度を２０ｓ−１に変更した他は上記と同様の条件で測定した粘度（ηｂ）を取得する。上記で得た粘度の値を用いて、ＴＩ値は、ＴＩ値＝ηａ／ηｂの式により、算出される。ずり速度を２ｓ−１から２０ｓ−１へ上昇させる際は、１段階で上昇させてもよいし、上記の範囲で多段的にずり速度を上昇させ、適宜そのずり速度における粘度を取得しながら上昇させてもよい。
【０２７８】
＜水銀圧入法による細孔分布測定＞
本実施形態における水銀圧入法による総積算細孔容積、Ｌｏｇ微分細孔容積はそれぞれ以下の方法によって求められる値である。
試料の入った容器を真空排気した後に水銀を満たし、水銀に圧力を掛けて、掛けた圧力に対する水銀侵入量の測定を行う。掛けた圧力を下記式から細孔径に換算し、水銀侵入量を細孔容積に換算し、細孔分布を得る。
Ｐ×Ｄ＝−４×σ×ｃｏｓθ
｛ここで、Ｐ；圧力、Ｄ；細孔径、σ；水銀の表面張力４８５ｍＮ／ｍ、θ；水銀の接触角１３０°とする。｝
横軸が細孔径（μｍ）、縦軸が積算細孔容積（ｍＬ／ｇ）の積算細孔容積分布から、或る特定の細孔径の範囲、例えば０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の総積算細孔容積（Ｖｐ）が、下記式：
（細孔径０．１μｍにおける積算細孔容積）−（細孔径５０μｍにおける積算細孔容積）
によって算出される。
また、測定ポイント間の細孔容積差分値ｄＶを、測定ポイント間の細孔径差分値の対数ｄ（ｌｏｇＤ）で割った値ｄＶ／ｄ（ｌｏｇＤ）を、測定ポイント区間の平均細孔径に対するＬｏｇ微分細孔容積とする。
なお、本実施形態における正極活物質層の総積算細孔容積（ｍＬ／ｇ）及びＬｏｇ微分細孔容積（ｍＬ／ｇ）の単位重量（ｇ）は、正極活物質層全体の重量と定義する。
【０２７９】
＜正極のＢＥＴ比表面積及びメソ孔量、マイクロ孔量、ウルトラマイクロ孔量＞
本実施形態における正極のＢＥＴ比表面積及びメソ孔量、マイクロ孔量、ウルトラマイクロ孔量は、それぞれ以下の方法によって求められる値である。
【０２８０】
非水系リチウム型蓄電素子を解体し、正極を切り出し、非水溶媒で洗浄し、一昼夜真空乾燥して、正極試料を得る。非水溶媒は、非水系リチウム型蓄電素子の電解液溶媒として一般的に使用されるもの、例えばジエチルカーボネートが挙げられる。真空乾燥の温度は、正極の細孔内から溶媒が蒸発する温度であれば特に限定されず、１００〜２００℃が好ましく、１５０〜２００℃がより好ましい。
【０２８１】
得られた正極試料について、窒素を吸着質として吸脱着の等温線の測定を行なう。得られた吸着側の等温線を用いて、ＢＥＴ比表面積はＢＥＴ多点法又はＢＥＴ１点法により、メソ孔量はＢＪＨ法により、マイクロ孔量はＭＰ法により、それぞれ算出される。得られたＢＥＴ比表面積、メソ孔量、及びマイクロ孔量をそれぞれ正極試料の測定面積で除することにより、単位面積当たりのＢＥＴ比表面積Ｄ（ｍ２／ｃｍ２）、単位面積当たりのメソ孔量Ａ（μＬ／ｃｍ２）、及び単位面積当たりのマイクロ孔量Ｂ（μＬ／ｃｍ２）を算出することができる。
【０２８２】
得られた正極試料について、二酸化炭素を吸着質として吸脱着の等温線の測定を行なう。得られた吸着側の等温線を用いて、ＤＦＴ法によりウルトラマイクロ孔量を算出する。得られたウルトラマイクロ孔量を正極試料の測定面積で除することにより、単位面積当たりのウルトラマイクロ孔量Ｃ（μＬ／ｃｍ２）を算出することができる。
【０２８３】
ここで、ＤＦＴ法（密度汎関数理論法）は、モデル細孔における吸着等温線と実測した吸着等温線データを比較解析することで細孔分布を得る方法である。本実施形態において、ウルトラマイクロ孔の解析では、ＮＬＤＦＴ法（非局所密度汎関数理論法）のスリット細孔解析モデルを用いることが好ましい。
【０２８４】
＜電極中のリチウム化合物の同定方法＞
正極中に含まれるリチウム化合物の同定方法は、特に限定されず、例えば下記のＳＥＭ−ＥＤＸ、ラマン、及びＸ線光電子分光（ＸＰＳ）により同定することができる。リチウム化合物の同定には、以下に記載する複数の解析手法を組み合わせて同定することが好ましい。
【０２８５】
ＳＥＭ−ＥＤＸ、ラマン、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）を測定する際には、アルゴンボックス中で非水系リチウム型蓄電素子を解体して正極を取り出し、正極表面に付着した電解質を洗浄した後に測定を行うことが好ましい。正極を洗浄するための溶媒としては、正極表面に付着した電解質を洗い流せればよいため、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート溶媒が好適に利用できる。
【０２８６】
洗浄方法としては、例えば、正極重量の５０〜１００倍のジエチルカーボネート溶媒に正極を１０分間以上浸漬させ、その後溶媒を取り替えて再度正極を浸漬させる。その後正極をジエチルカーボネートから取り出し、真空乾燥させた後に、ＳＥＭ−ＥＤＸ、ラマン、及びＸＰＳの解析を実施する。真空乾燥の条件としては、温度：０〜２００℃、圧力：０〜２０ｋＰａ、時間：１〜４０時間の範囲で正極中のジエチルカーボネートの残存が１質量％以下になる条件とすることができる。ジエチルカーボネートの残存量は、後述する蒸留水洗浄、液量調整後の水のＧＣ／ＭＳを測定し、予め作成した検量線を基に定量することができる。
【０２８７】
イオンクロマトグラフィーでは、正極を蒸留水で洗浄した後の水を解析することにより陰イオンを同定することができる。
【０２８８】
上記解析手法にてリチウム化合物を同定できなかった場合、その他の解析手法として、７Ｌｉ−固体ＮＭＲ、ＸＲＤ（Ｘ線回折）、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）、ＡＥＳ（オージェ電子分光）、ＴＰＤ／ＭＳ（加熱発生ガス質量分析）、ＤＳＣ（示差走査熱量分析）等を用いることにより、リチウム化合物を同定することもできる。
【０２８９】
（ＳＥＭ−ＥＤＸ）
酸素を含有するリチウム化合物及び正極活物質は、観察倍率を１０００倍〜４０００倍にして測定した正極表面のＳＥＭ−ＥＤＸ画像の酸素マッピングにより判別できる。ＳＥＭ−ＥＤＸ画像は、例えば、加速電圧を１０ｋＶ、エミッション電流を１０μＡ、測定画素数を２５６×２５６ピクセル、積算回数を５０回として測定できる。試料の帯電を防止するために、真空蒸着やスパッタリング等の方法により試料を金、白金、オスミウム等で表面処理することもできる。ＳＥＭ−ＥＤＸ画像の測定条件としては、明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度４０％〜６０％の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整することが好ましい。得られた酸素マッピングに対し、明るさの平均値を基準に二値化した明部を面積５０％以上含む粒子をリチウム化合物とする。
【０２９０】
（ラマン）
炭酸イオンから構成されるリチウム化合物、及び正極活物質は、観察倍率を１０００倍〜４０００倍にして測定した正極表面のラマンイメージングにより判別できる。測定条件として、励起光を５３２ｎｍ、励起光強度を１％、対物レンズの長作動を５０倍、回折格子を１８００ｇｒ／ｍｍ、マッピング方式を点走査（スリット６５ｍｍ、ビニング５ｐｉｘ）、１ｍｍステップ、１点当たりの露光時間を３秒、積算回数を１回、ノイズフィルター有りの条件を例示することができる。測定したラマンスペクトルについて、１０７１〜１１０４ｃｍ−１の範囲で直線のベースラインを設定し、ベースラインより正の値を炭酸イオンのピークとして面積を算出し、頻度を積算するが、この時にノイズ成分をガウス型関数で近似した炭酸イオンピーク面積に対する頻度を上記炭酸イオンの頻度分布から差し引く。
【０２９１】
（ＸＰＳ）
リチウムの電子状態をＸＰＳにより解析することによりリチウムの結合状態を判別することができる。
【０２９２】
測定条件として、Ｘ線源を単色化ＡｌＫα、Ｘ線ビーム径を１００μｍφ（２５Ｗ、１５ｋＶ）、パスエネルギーをナロースキャン：５８．７０ｅＶ、帯電中和を有り、スイープ数をナロースキャン：１０回（炭素、酸素）２０回（フッ素）３０回（リン）４０回（リチウム）５０回（ケイ素）、エネルギーステップをナロースキャン：０．２５ｅＶの条件を例示することができる。
【０２９３】
ＸＰＳの測定前に正極の表面をスパッタリングにてクリーニングすることが好ましい。スパッタリングの条件として、例えば、加速電圧１．０ｋＶ、２ｍｍ×２ｍｍの範囲を１分間（ＳｉＯ２換算で１．２５ｎｍ／ｍｉｎ）の条件にて正極の表面をクリーニングすることができる。
【０２９４】
得られたＸＰＳスペクトルについて、
Ｌｉ１ｓの結合エネルギー５０〜５４ｅＶのピークをＬｉＯ２またはＬｉ−Ｃ結合、
５５〜６０ｅＶのピークをＬｉＦ、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉｘＰＯｙＦｚ（式中、ｘ、ｙ、ｚは１〜６の整数）、
Ｃ１ｓの結合エネルギー２８５ｅＶのピークをＣ−Ｃ結合、
２８６ｅＶのピークをＣ−Ｏ結合、
２８８ｅＶのピークをＣＯＯ、
２９０〜２９２ｅＶのピークをＣＯ３２−、Ｃ−Ｆ結合、
Ｏ１ｓの結合エネルギー５２７〜５３０ｅＶのピークをＯ２−（Ｌｉ２Ｏ）、
５３１〜５３２ｅＶのピークをＣＯ、ＣＯ３、ＯＨ、ＰＯｘ（式中、ｘは１〜４の整数）、ＳｉＯｘ（式中、ｘは１〜４の整数）、
５３３ｅＶのピークをＣ−Ｏ、ＳｉＯｘ（式中、ｘは１〜４の整数）、
Ｆ１ｓの結合エネルギー６８５ｅＶのピークをＬｉＦ、
６８７ｅＶのピークをＣ−Ｆ結合、ＬｉｘＰＯｙＦｚ（式中、ｘ、ｙ、ｚは１〜６の整数）、ＰＦ６−、
さらにＰ２ｐの結合エネルギーについて、
１３３ｅＶのピークをＰＯｘ（式中、ｘは１〜４の整数）、
１３４〜１３６ｅＶのピークをＰＦｘ（式中、ｘは１〜６の整数）、
Ｓｉ２ｐの結合エネルギー９９ｅＶのピークをＳｉ、シリサイド、
１０１〜１０７ｅＶのピークをＳｉｘＯｙ（式中、ｘ、ｙは任意の整数）
として帰属することができる。
【０２９５】
得られたスペクトルについて、ピークが重なる場合には、ガウス関数又はローレンツ関数を仮定してピーク分離し、スペクトルを帰属することが好ましい。上記で得られた電子状態の測定結果及び存在元素比の結果から、存在するリチウム化合物を同定することができる。
【０２９６】
（イオンクロマトグラフィー）
正極の蒸留水洗浄液をイオンクロマトグラフィーで解析することにより、水中に溶出したアニオン種を同定することができる。使用するカラムとしては、イオン交換型、イオン排除型、及び逆相イオン対型を使用することができる。検出器としては、電気伝導度検出器、紫外可視吸光光度検出器、電気化学検出器等を使用することができ、検出器の前にサプレッサーを設置するサプレッサー方式、またはサプレッサーを配置せずに電気伝導度の低い溶液を溶離液に用いるノンサプレッサー方式を用いることができる。質量分析計又は荷電化粒子検出を検出器と組み合わせて、測定を行なうこともできるため、ＳＥＭ−ＥＤＸ、ラマン、ＸＰＳ等の解析結果から同定されたリチウム化合物に基づいて、適切なカラム、検出器等を組み合わせることが好ましい。
【０２９７】
サンプルの保持時間は、使用するカラムや溶離液等の条件が決まれば、イオン種成分毎に一定であり、またピークのレスポンスの大きさはイオン種毎に異なるが濃度に比例する。トレーサビリティーが確保された既知濃度の標準液を予め測定しておくことでイオン種成分の定性と定量が可能となる。
【０２９８】
＜リチウム化合物の定量方法＞
正極中に含まれるリチウム化合物の定量方法を以下に記載する。正極を有機溶媒で洗浄し、その後蒸留水で洗浄し、蒸留水での洗浄前後の正極重量変化からリチウム化合物を定量することができる。測定する正極の面積は特に制限されず、測定のばらつきを軽減するという観点から、好ましくは５ｃｍ２以上２００ｃｍ２以下、より好ましくは２５ｃｍ２以上１５０ｃｍ２以下である。面積が５ｃｍ２以上あれば測定の再現性が確保される。面積が２００ｃｍ２以下であればサンプルの取扱い性に優れる。この面積の範囲の上限と下限は、任意に組み合わせることができる。
【０２９９】
正極を洗浄するための有機溶媒としては、正極表面に堆積した電解液分解物を除去できればよいため、特に限定されず、上記リチウム化合物の溶解度が２質量％以下である有機溶媒を用いることでリチウム化合物の溶出が抑制されるため好ましい。例えばメタノール、アセトン等の極性溶媒が好適に用いられる。
【０３００】
正極の洗浄方法は、正極の重量に対し５０〜１００倍のメタノール溶液に正極を３日間以上十分に浸漬させる。この時、メタノールが揮発しないよう容器に蓋をするなどの対策を施すことが好ましい。その後、正極をメタノールから取り出し、真空乾燥し、その時の正極の重量をＭ０（ｇ）とする。真空乾燥の条件としては、温度：１００〜２００℃、圧力：０〜１０ｋＰａ、時間：５〜２０時間の範囲で正極中のメタノールの残存が１質量％以下になる条件を使用することができる。メタノールの残存量は、後述する蒸留水洗浄後の水のＧＣ／ＭＳを測定し、予め作成した検量線を基に定量することができる。
【０３０１】
真空乾燥した正極の重量の１００倍（１００Ｍ０（ｇ））の蒸留水に正極を３日間以上十分に浸漬させる。この時、蒸留水が揮発しないよう容器に蓋をする等の対策を施すことが好ましい。３日間以上浸漬させた後、蒸留水から正極を取り出し（前述のイオンクロマトグラフィーを測定する場合は、蒸留水の量が１００Ｍ０（ｇ）になるように液量を調整する。）、上記のメタノール洗浄と同様に真空乾燥する。この時の正極の重量をＭ１（ｇ）とし、続いて、得られた正極の集電体の重量を測定するため、スパチュラ、ブラシ、刷毛等を用いて集電体上の正極活物質層を取り除く。得られた正極集電体の重量をＭ２（ｇ）とすると、正極中に含まれるリチウム化合物の質量％Ｗは、下記式にて算出できる。
Ｗ＝１００×［１−（Ｍ１−Ｍ２）／（Ｍ０−Ｍ２）］
【実施例】
【０３０２】
以下、実施例及び比較例を示して本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例及び比較例により何ら限定されるものではない。【０３０３】
以下、第一の実施形態について具体的に説明する。
＜正極活物質の調製＞
［活性炭１の調製］
破砕されたヤシ殻炭化物を、小型炭化炉において窒素中、５００℃において３時間炭化処理して炭化物を得た。得られた炭化物を賦活炉内へ入れ、１ｋｇ／ｈの水蒸気を予熱炉で加温した状態で前記賦活炉内へ導入し、９００℃まで８時間かけて昇温して賦活した。賦活後の炭化物を取り出し、窒素雰囲気下で冷却して、賦活された活性炭を得た。得られた活性炭を１０時間通水洗浄した後に水切りし、１１５℃に保持された電気乾燥機内で１０時間乾燥した後に、ボールミルで１時間粉砕を行うことにより、活性炭１を得た。【０３０４】
この活性炭１について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて平均粒子径を測定した結果、４．２μｍであった。また、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて細孔分布を測定した。その結果、ＢＥＴ比表面積が２３６０ｍ２／ｇ、メソ孔量（Ｖ１）が０．５２ｃｃ／ｇ、マイクロ孔量（Ｖ２）が０．８８ｃｃ／ｇ、Ｖ１／Ｖ２＝０．５９であった。【０３０５】
［活性炭２の調製］
フェノール樹脂について、窒素雰囲気下、焼成炉中６００℃において２時間の炭化処理を行った後、ボールミルにて粉砕し、分級を行って平均粒子径７．０μｍの炭化物を得た。この炭化物とＫＯＨとを、質量比１：５で混合し、窒素雰囲下、焼成炉中８００℃において１時間加熱して賦活化を行った。得られた賦活化物について、濃度２ｍｏｌ／Ｌに調整した希塩酸中で１時間撹拌洗浄を行った後、蒸留水でｐＨ５〜６の間で安定するまで煮沸洗浄した後に乾燥を行うことにより、活性炭２を得た。【０３０６】
この活性炭２について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて平均粒子径を測定した結果、７．１μｍであった。ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて細孔分布を測定した。その結果、ＢＥＴ比表面積が３６２７ｍ２／ｇ、メソ孔量（Ｖ１）が１．５０ｃｃ／ｇ、マイクロ孔量（Ｖ２）が２．２８ｃｃ／ｇ、Ｖ１／Ｖ２＝０．６６であった。【０３０７】
［活性炭３の調製］
フェノール樹脂について、窒素雰囲気下、焼成炉中６００℃において２時間の炭化処理を行った後、ボールミルにて粉砕し、分級を行って平均粒子径１７．５μｍの炭化物を得た。この炭化物とＫＯＨとを、質量比１：４．５で混合し、窒素雰囲下、焼成炉中８００℃において１時間加熱して賦活化を行った。得られた賦活化物について、濃度２ｍｏｌ／Ｌに調整した希塩酸中で１時間撹拌洗浄を行った後、蒸留水でｐＨ５〜６の間で安定するまで煮沸洗浄した後に乾燥を行うことにより、活性炭３を得た。【０３０８】
この活性炭３について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて平均粒子径を測定した結果、１７．７μｍであった。また、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて細孔分布を測定した。その結果、ＢＥＴ比表面積が３１３０ｍ２／ｇ、メソ孔量（Ｖ１）が１．２６ｃｃ／ｇ、マイクロ孔量（Ｖ２）が２．０７ｃｃ／ｇ、Ｖ１／Ｖ２＝０．６１であった。【０３０９】
［活性炭４の調製］
上記活性炭１をボールミルでさらに２時間粉砕を行うことにより、活性炭４を得た。【０３１０】
この活性炭４について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて平均粒子径を測定した結果、２．６μｍであった。また、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて細孔分布を測定した。その結果、ＢＥＴ比表面積が２４２４ｍ２／ｇ、メソ孔量（Ｖ１）が０．５０ｃｃ／ｇ、マイクロ孔量（Ｖ２）が０．９１ｃｃ／ｇ、Ｖ１／Ｖ２＝０．５５であった。【０３１１】
＜正極前駆体の製造＞
［正極前駆体（組成ａ）の製造］
上記で得た活性炭１〜３のいずれか１つを正極活物質として用いて下記方法で正極前駆体（組成ａ）を製造した。
活性炭１〜３のいずれか１つを３５．５質量部、リチウム化合物として表１に示す平均粒子径の炭酸リチウムを５５．０質量部、ケッチェンブラックを２．０質量部、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を１．５質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を６．０質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１７．０ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面又は両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度１００℃で乾燥して正極前駆体を得た。得られた正極前駆体についてロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスを実施した。【０３１２】
［正極前駆体（組成ｂ）の製造］
上記で得た活性炭１〜４のいずれか１つを正極活物質として用いて下記方法で正極前駆体（組成ｂ）を製造した。
活性炭１〜４のいずれか１つを６０．０質量部、リチウム化合物として表１に示す平均粒子径の炭酸リチウム、酸化リチウム、又は水酸化リチウムを２７．５質量部、ケッチェンブラックを３．０質量部、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を１．５質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を８．０質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１７．０ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面又は両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度１００℃で乾燥して正極前駆体を得た。得られた正極前駆体についてロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスを実施した。【０３１３】
［正極前駆体（組成ｃ）の製造］
上記で得た活性炭１〜３のいずれか１つを正極活物質として用いて下記方法で正極前駆体（組成ｃ）を製造した。
活性炭１〜３のいずれか１つを４５．０質量部、リチウム化合物として表１に示す平均粒子径の炭酸リチウムを４０．０質量部、アセチレンブラックを５．０質量部、及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を１０．０質量部を混合し、正極シートを作製した。作製したシートを導電性ペーストを用いて厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面又は両面に接着し、１７０℃１０時間真空乾燥した。【０３１４】
＜負極活物質の調製＞
［負極１の調製］
平均粒子径３．０μｍ、ＢＥＴ比表面積が１，７８０ｍ２／ｇの市販のヤシ殻活性炭１５０ｇをステンレススチールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ（軟化点：５０℃）２７０ｇを入れたステンレス製バットの上に置き、両者を電気炉（炉内有効寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ）内に設置して、熱反応を行うことにより、複合炭素材料１を得た。この熱処理は、窒素雰囲気下で、６００℃まで８時間で昇温し、同温度で４時間保持する方法により行なった。続いて複合炭素材料１を自然冷却により６０℃まで冷却した後、得られた複合炭素材料１を炉から取り出した。【０３１５】
得られた複合炭素材料１について、上記と同様の方法で平均粒子径及びＢＥＴ比表面積を測定した。その結果、平均粒子径は３．２μｍ、ＢＥＴ比表面積は２６２ｍ２／ｇであった。石炭系ピッチ由来の炭素質材料の活性炭に対する質量比率は７８％であった。【０３１６】
次いで複合炭素材料１を負極活物質として用いて負極を製造した。
複合炭素材料１を８５質量部、アセチレンブラックを１０質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を５質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１５ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。得られた塗工液の粘度（ηｂ）及びＴＩ値を東機産業社のＥ型粘度計ＴＶＥ−３５Ｈを用いて測定した。その結果、粘度（ηｂ）は２，７８９ｍＰａ・ｓ、ＴＩ値は４．３であった。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて厚み１０μｍの電解銅箔の両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度８５℃で乾燥して負極１を得た。得られた負極１についてロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスを実施した。上記で得られた負極１の負極活物質層の厚みを小野計器社製膜厚計Ｌｉｎｅａｒ  Ｇａｕｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ＧＳ−５５１を用いて、負極１の任意の１０か所で測定した厚みの平均値から、銅箔の厚みを引いて求めた。その結果、負極１の負極活物質層の厚みは、片面あたり４０μｍであった。【０３１７】
［負極２の調製］
ＢＥＴ比表面積が３．１ｍ２／ｇ、平均粒子径が４．８μｍの市販の人造黒鉛１５０ｇをステンレススチールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ（軟化点：５０℃）１５ｇを入れたステンレス製バットの上に置き、両者を電気炉（炉内有効寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ）内に設置して、熱反応を行うことにより、複合炭素材料２を得た。この熱処理は、窒素雰囲気下で、１０００℃まで８時間で昇温し、同温度で４時間保持する方法により行なった。続いて自然冷却により６０℃まで冷却した後、複合炭素材料２を炉から取り出した。【０３１８】
得られた複合炭素材料２について、上記と同様の方法で平均粒子径及びＢＥＴ比表面積を測定した。その結果、平均粒子径は４．９μｍ、ＢＥＴ比表面積は６．１ｍ２／ｇであった。石炭系ピッチ由来の炭素質材料の人造黒鉛に対する質量比率は２％であった。【０３１９】
次いで複合炭素材料２を負極活物質として用いて負極を製造した。
複合炭素材料２を８０質量部、アセチレンブラックを８質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を１２質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１５ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。得られた塗工液の粘度（ηｂ）及びＴＩ値を東機産業社のＥ型粘度計ＴＶＥ−３５Ｈを用いて測定した。その結果、粘度（ηｂ）は２，７９８ｍＰａ・ｓ、ＴＩ値は２．７であった。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて厚み１０μｍの電解銅箔の両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度８５℃で乾燥して負極２を得た。得られた負極２についてロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスを実施した。上記で得られた負極２の負極活物質層の厚みを小野計器社製膜厚計Ｌｉｎｅａｒ  Ｇａｕｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ＧＳ−５５１を用いて、負極２の任意の１０か所で測定した厚みの平均値から、銅箔の厚みを引いて求めた。その結果、負極２の負極活物質層の厚みは、片面あたり２５μｍであった。【０３２０】
＜電解液の調製＞
有機溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）：メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）＝３３：６７（体積比）の混合溶媒を用い、全電解液に対してＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度比が７５：２５（モル比）であり、かつＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度の和が１．２ｍｏｌ／Ｌとなるようにそれぞれの電解質塩を溶解して得た溶液を、非水系電解液として使用した。
ここで調製した電解液におけるＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度は、それぞれ、０．９ｍｏｌ／Ｌ及び０．３ｍｏｌ／Ｌであった。【０３２１】
《実施例１》
＜非水系リチウム型蓄電素子の作製＞
［蓄電素子の組立、乾燥］
得られた両面負極１および両面正極前駆体（組成ａ）を１０ｃｍ×１０ｃｍ（１００ｃｍ２）にカットした。最上面と最下面は片面正極前駆体（組成ａ）を用い、更に両面負極１を２１枚と両面正極前駆体（組成ａ）を２０枚とを用い、負極と正極前駆体との間に、厚み１５μｍの微多孔膜セパレータを挟んで積層した。その後、負極と正極前駆体とに、それぞれ負極端子と正極端子を超音波溶接にて接続して電極積層体とした。この電極積層体を、温度８０℃、圧力５０Ｐａで、乾燥時間６０ｈｒの条件で真空乾燥した。乾燥した電極積層体を露点−４５℃のドライ環境下にて、アルミラミネート包材から成る外装体内に収納し、電極端子部およびボトム部の外装体３方を、温度１８０℃、シール時間２０ｓｅｃ、シール圧１．０ＭＰａの条件でヒートシールした。【０３２２】
［蓄電素子の注液、含浸、封止］
アルミラミネート包材の中に収納された電極積層体に、温度２５℃、露点−４０℃以下のドライエアー環境下にて、上記非水系電解液約８０ｇを大気圧下で注入して、リチウムドープ処理前の非水系リチウム型蓄電素子を形成した。続いて、減圧チャンバーの中に前記非水系リチウム型蓄電素子を入れ、常圧から−８７ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻し、５分間静置した。その後、常圧から−８７ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻す工程を４回繰り返した後、蓄電素子を１５分間静置した。さらに、常圧から−９１ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻した。同様に減圧し、大気圧に戻す工程を合計７回繰り返した（それぞれ−９５，−９６，−９７，−８１，−９７，−９７，−９７ｋＰａまで減圧した）。以上の工程により、非水系電解液を電極積層体に含浸させた。
その後、非水系リチウム型蓄電素子を減圧シール機に入れ、−９５ｋＰａに減圧した状態で、１８０℃で１０秒間、０．１ＭＰａの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止した。【０３２３】
［リチウムドープ工程］
得られた非水系リチウム型蓄電素子に対して、東洋システム社製の充放電装置（ＴＯＳＣＡＴ−３１００Ｕ）を用いて、２５℃環境下、電流値０．５Ａで電圧４．３Ｖに到達するまで定電流充電を行った後、続けて４．３Ｖでの定電圧充電を３６時間継続する手法により初期充電を行い、負極にリチウムドープを行った。【０３２４】
［エージング工程］
リチウムドープ後の非水系リチウム型蓄電素子を２５℃環境下、０．５Ａで電圧３．０Ｖに到達するまで定電流放電した後、３．０Ｖでの定電流放電を１時間行うことにより電圧を３．０Ｖに調整した。続いて、非水系リチウム型蓄電素子を６０℃の恒温槽に４８時間保管した。【０３２５】
［ガス抜き工程］
温度２５℃、露点−４０℃のドライエアー環境下で、エージング後の非水系リチウム型蓄電素子のアルミラミネート包材の一部を開封した。続いて、減圧チャンバーの中に前記非水系リチウム型蓄電素子を入れ、ＫＮＦ社製のダイヤフラムポンプ（Ｎ８１６．３ＫＴ．４５．１８）を用いて大気圧から−８０ｋＰａまで３分間かけて減圧した後、３分間かけて大気圧に戻す工程を合計３回繰り返した。その後、減圧シール機に非水系リチウム型蓄電素子を入れ、−９０ｋＰａに減圧した後、２００℃で１０秒間、０．１ＭＰａの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止した。
以上の工程により、少なくとも２つの非水系リチウム型蓄電素子を完成させた。【０３２６】
＜非水系リチウム型蓄電素子の評価＞
上記で得た非水系リチウム型蓄電素子の内、１つは後述する静電容量、Ｒａ・Ｆの測定及び高負荷充放電サイクル試験を実施した。次いで、もう１つは後述する正極の水銀圧入法による細孔分布測定、正極断面ＳＥＭ−ＥＤＸ測定及びリチウム化合物の定量を実施した。【０３２７】
［静電容量、Ｒａ・Ｆの測定］
前記工程で得られた非水系リチウム型蓄電素子について、２５℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置（５Ｖ，３６０Ａ）を用いて、上述した方法により、静電容量Ｆと２５℃における内部抵抗Ｒａを算出し、Ｒａ・Ｆとエネルギー密度Ｅ／Ｖとを得た。得られた結果を表１に示した。【０３２８】
［高負荷充放電サイクル試験］
前記工程で得られた非水系リチウム型蓄電素子について、２５℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置（５Ｖ，３６０Ａ）を用いて、上述した方法により、高負荷充放電サイクル試験を実施し、高負荷充放電サイクル試験後の常温内部抵抗Ｒｂを算出し、Ｒｂ／Ｒａを得た。得られた結果を表１に示した。【０３２９】
［正極試料の調製］
得られた非水系リチウム型蓄電素子を露点温度−７２℃のアルゴンボックス中で解体し、両面に正極活物質層が塗工された正極を１０ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出し、３０ｇのジエチルカーボネート溶媒に浸し、時折ピンセットで正極を動かし、１０分間洗浄した。続いて正極を取り出し、アルゴンボックス中で５分間風乾させ、新たに用意した３０ｇのジエチルカーボネート溶媒に正極を浸し、前記と同様の方法にて１０分間洗浄した。正極をアルゴンボックスから取り出し、真空乾燥機（ヤマト科学製、ＤＰ３３）を用いて、温度２５℃、圧力１ｋＰａの条件にて２０時間乾燥し、正極試料を得た。【０３３０】
［正極の水銀圧入法による細孔分布測定］
前記正極試料から大きさ４ｃｍ×５ｃｍの小片を切り出し、水銀ポロシメーター（マイクロメリティクス社製オートポアＩＶ９５１０型）を使用し、細孔径４００μｍ〜０．０１μｍの測定範囲にて、水銀圧入法による細孔分布測定を実施した。上述した方法により、Ｖｐを算出し、得られた結果を表１に示した。また、細孔径０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲に存在するＬｏｇ微分細孔容積０．３ｍＬ／ｇ以上のピーク値を有するピークを、細孔径が小さい方から順にＰ１、Ｐ２として、ピークトップ位置の細孔径及びＬｏｇ微分細孔容積を表１に合わせて示した。【０３３１】
［正極断面ＳＥＭ−ＥＤＸ測定］
正極試料から１ｃｍ×１ｃｍの小片を切り出し、日本電子製のＳＭ−０９０２０ＣＰを用い、アルゴンガスを使用し、加速電圧４ｋＶ、ビーム径５００μｍの条件にて正極試料の面方向に垂直な断面を作製した。その後、１０Ｐａの真空中にて金をスパッタリングにより表面にコーティングした。続いて以下に示す条件にて、大気暴露下で、切り出された正極表面のＳＥＭ、及びＥＤＸを測定した。【０３３２】
（ＳＥＭ−ＥＤＸ測定条件）
・測定装置：日立ハイテクノロジー製、電解放出型走査型電子顕微鏡  ＦＥ−ＳＥＭ  Ｓ−４７００
・加速電圧：１０ｋＶ
・エミッション電流：１０μＡ
・測定倍率：２０００倍
・電子線入射角度：９０°
・Ｘ線取出角度：３０°
・デッドタイム：１５％
・マッピング元素：Ｃ，Ｏ，Ｆ
・測定画素数：２５６×２５６ピクセル
・測定時間：６０ｓｅｃ．
・積算回数：５０回
・明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度４０％〜６０％の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整した。【０３３３】
（ＳＥＭ−ＥＤＸの解析）
前記測定した正極断面ＳＥＭ及びＥＤＸから得られた画像を、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて上述した方法で画像解析することでＹ１及びＺ１を算出した。その結果を表１に示す。【０３３４】
［リチウム化合物の定量］
５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出した正極試料を、メタノールに浸し、容器に蓋をして２５℃環境下、３日間静置した。その後正極を取り出し、１２０℃、５ｋＰａの条件にて１０時間真空乾燥した。洗浄後のメタノール溶液について、予め検量線を作成した条件にてＧＣ／ＭＳを測定し、ジエチルカーボネートの存在量が１％未満であることを確認した。続いて、正極重量Ｍ０を測定した後に、蒸留水に正極試料を含浸させ、容器に蓋をして４５℃環境下、３日間静置した。その後正極試料を取り出し、１５０℃、３ｋＰａの条件にて１２時間真空乾燥した。洗浄後の蒸留水について、予め検量線を作成した条件にてＧＣ／ＭＳを測定し、メタノールの存在量が１％未満であることを確認した。その後、正極重量Ｍ１を測定し、次いでスパチュラ、ブラシ、又は刷毛を用いて正極集電体上の活物質層を取り除き、正極集電体の重量Ｍ２を測定した。上述した方法に従い正極中のリチウム化合物量Ｗを定量した。その結果を表１に示す。【０３３５】
《実施例２〜２８および比較例１〜５》
正極前駆体の正極活物質、リチウム化合物の種類及びその平均粒子径、組成、負極、並びにリチウムドープ工程の電圧と時間を、それぞれ表１に示す通りとした他は実施例１と同様にして実施例２〜２８と比較例１〜５の非水系リチウム型蓄電素子をそれぞれ作製し、各種の評価を行った。得られた非水系リチウム型蓄電素子の評価結果を表１に示した。【０３３６】
《比較例６》
＜正極前駆体（組成ｄ）の製造＞
活性炭１を８７．５質量部、ケッチェンブラックを３．０質量部、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を１．５質量部、及びＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を８．０質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１７ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面又は両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度１００℃で乾燥して正極前駆体（組成ｄ）を得た。得られた正極前駆体についてロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスを実施した。【０３３７】
＜非水系リチウム型蓄電素子の製造及び評価＞
得られた正極前駆体（組成ｄ）と、負極活物質の単位質量当たり２１１ｍＡｈ／ｇに相当する金属リチウム箔を負極２の負極活物質層表面に貼り付けた負極とを用いた他は実施例１と同様にして、非水系リチウム型蓄電素子の組立、注液、含浸及び封止工程を実施した。【０３３８】
次いで、リチウムドープ工程として、上記で得た非水系リチウム型蓄電素子を環境温度４５℃の恒温槽の中で７２時間保管し、金属リチウムをイオン化させて負極２にドープした。その後、得られた非水系リチウム型蓄電素子について、実施例１と同様にしてエージング工程及びガス抜き工程を実施して、２つの非水系リチウム型蓄電素子を製造し、評価を行った。その結果を表１に示す。【０３３９】
以上の結果を以下の表１にまとめて示した。【０３４０】
【表１】
2017126698.tif 000002
【０３４１】
実施例１〜２８及び比較例１〜６の対比から、正極の細孔分布がＬｏｇ微分細孔容積１．０ｍＬ／ｇ以上５．０ｍＬ／ｇ以下のピーク値を有するピークが、細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲で１つ以上存在し、かつ細孔径０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲における総積算細孔容積Ｖｐが０．７ｍＬ／ｇ以上３．０ｍＬ／ｇ以下であれば、Ｒａ・Ｆが小さく（内部抵抗が低い、すなわち入出力特性が高い）、かつエネルギー密度Ｅ／Ｖが高く、さらにＲｂ／Ｒａも小さく、蓄電素子が、優れた高負荷充放電サイクル特性を持つことが分かる。これらは、実施例において正極前駆体に含有したリチウム化合物がリチウムドープ工程で酸化分解した後に残る空孔が、正極内部に形成されることで、リチウムイオン伝導性が良好になり、内部抵抗を低減させる役割を果たすと共に、正極内部に電解液を保持できる良好な空孔が形成されることで、高負荷充放電サイクルにおいて正極活物質近傍に形成された空孔内の電解液からイオンが随時供給されるためと考えられる。【０３４２】
以下、第二の実施形態について具体的に説明する。
＜正極前駆体の製造＞
表２に示す正極活物質及びリチウム化合物を用いて、上述と同様の方法で正極前駆体（組成ａ、ｂ、及びｃ）を製造した。【０３４３】
《実施例２９》
＜非水系リチウム型蓄電素子の作製＞
［蓄電素子の組立、乾燥］
上記で得られた両面負極１、両面正極前駆体（組成ａ）、及び片面正極前駆体（組成ａ）を１０ｃｍ×１０ｃｍ（１００ｃｍ２）にカットした。最上面と最下面は片面正極前駆体（組成ａ）を用い、更に両面負極１を２１枚と両面正極前駆体（組成ａ）を２０枚とを用い、負極と正極前駆体との間に、厚み１５μｍの微多孔膜セパレータを挟んで積層した。負極と正極前駆体とに、それぞれ負極端子と正極端子を超音波溶接にて接続して電極積層体を得た。この電極積層体を、温度８０℃、圧力５０Ｐａで、乾燥時間６０ｈｒの条件で真空乾燥した。乾燥した電極積層体を露点−４５℃のドライ環境下にて、アルミラミネート包材から構成される外装体内に収納し、電極端子部およびボトム部の外装体３方を、温度１８０℃、シール時間２０ｓｅｃ、シール圧１．０ＭＰａの条件でヒートシールした。【０３４４】
［蓄電素子の注液、含浸、封止］
アルミラミネート包材の中に収納された電極積層体に、温度２５℃、露点−４０℃以下のドライエアー環境下にて、実施例１と同様の非水系電解液約８０ｇを大気圧下で注入して、リチウムドープ処理前の非水系リチウム型蓄電素子を形成した。続いて、減圧チャンバーの中に上記非水系リチウム型蓄電素子を入れ、常圧から−８７ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻し、５分間静置した。常圧から−８７ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻す操作を４回繰り返した後、蓄電素子を１５分間静置した。常圧から−９１ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻した。同様に減圧し、大気圧に戻す操作を合計７回繰り返した（常圧から、それぞれ−９５、−９６、−９７、−８１、−９７、−９７、及び−９７ｋＰａまで減圧した）。以上の手順により、非水系電解液を電極積層体に含浸させた。【０３４５】
その後、非水系電解液を含浸させた電極積層体が収納された外装体を減圧シール機に入れ、−９５ｋＰａに減圧した状態で、１８０℃で１０秒間、０．１ＭＰａの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止して、非水系リチウム型蓄電素子を得た。【０３４６】
［リチウムドープ］
得られた非水系リチウム型蓄電素子に対して、東洋システム社製の充放電装置（ＴＯＳＣＡＴ−３１００Ｕ）を用いて、３５℃環境下、電流値０．５Ａで電圧４．３Ｖに到達するまで定電流充電を行った後、続けて４．３Ｖ定電圧充電を３６時間継続する手法により初期充電を行い、負極にリチウムドープを行った。【０３４７】
［エージング］
リチウムドープ後の非水系リチウム型蓄電素子を２５℃環境下、０．５Ａで電圧３．０Ｖに到達するまで定電流放電を行った後、３．０Ｖ定電流放電を１時間行うことにより電圧を３．０Ｖに調整した。続いて、非水系リチウム型蓄電素子を５０℃の恒温槽に６０時間保管した。【０３４８】
［ガス抜き］
温度２５℃、露点−４０℃のドライエアー環境下で、エージング後の非水系リチウム型蓄電素子のアルミラミネート包材の一部を開封した。続いて、減圧チャンバーの中に上記非水系リチウム型蓄電素子を入れ、ＫＮＦ社製のダイヤフラムポンプ（Ｎ８１６．３ＫＴ．４５．１８）を用いて大気圧から−８０ｋＰａまで３分間かけて減圧した後、３分間かけて大気圧に戻す操作を合計３回繰り返した。減圧シール機に非水系リチウム型蓄電素子を入れ、−９０ｋＰａに減圧した後、２００℃で１０秒間、０．１ＭＰａの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止した。【０３４９】
以上の手順により、少なくとも２つの非水系リチウム型蓄電素子を完成させた。【０３５０】
＜非水系リチウム型蓄電素子の評価＞
上記で得た非水系リチウム型蓄電素子の内、１つは後述する静電容量、Ｒａ・Ｆの測定及び高負荷充放電サイクル試験を実施した。もう１つは後述する正極断面、表面のＳＥＭ及びＳＥＭ−ＥＤＸ測定、並びにリチウム化合物の定量を実施した。【０３５１】
［静電容量、Ｒａ・Ｆの測定］
得られた非水系リチウム型蓄電素子について、２５℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置（５Ｖ，３６０Ａ）を用いて、上述した方法により、静電容量Ｆと２５℃における内部抵抗Ｒａを算出し、Ｒａ・Ｆとエネルギー密度Ｅ／Ｖとを得た。得られた結果を表２に示す。【０３５２】
［高負荷充放電サイクル試験］
得られた非水系リチウム型蓄電素子について、２５℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置（５Ｖ，３６０Ａ）を用いて、上述した方法により、高負荷充放電サイクル試験を実施し、高負荷充放電サイクル試験後の常温内部抵抗Ｒｂを算出し、Ｒｂ／Ｒａを得た。得られた結果を表２に示す。【０３５３】
［正極試料の調製］
得られた非水系リチウム型蓄電素子を露点温度−７２℃のアルゴンボックス中で解体し、両面に正極活物質層が塗工された正極を１０ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出した。切り出した正極を、３０ｇのジエチルカーボネート溶媒に浸し、時折ピンセットで正極を動かし、１０分間洗浄した。洗浄した正極を取り出し、アルゴンボックス中で５分間風乾させ、新たに用意した３０ｇのジエチルカーボネート溶媒に正極を浸し、上記と同様の方法にて１０分間洗浄した。正極をアルゴンボックスから取り出し、真空乾燥機（ヤマト科学製、ＤＰ３３）を用いて、温度２５℃、圧力１ｋＰａの条件にて２０時間乾燥し、正極試料を得た。【０３５４】
［正極断面ＳＥＭ及びＳＥＭ−ＥＤＸ測定］
上記正極試料から１ｃｍ×１ｃｍの小片を切り出し、日本電子製のＳＭ−０９０２０ＣＰを用い、アルゴンガスを使用し、加速電圧４ｋＶ、ビーム径５００μｍの条件にて正極試料の面方向に垂直な断面を作製した。１０Ｐａの真空中にてスパッタリングにより表面に金をコーティングした。続いて以下に示す条件にて、大気暴露下で、切り出された正極断面のＳＥＭ、及びＳＥＭ−ＥＤＸを測定した。【０３５５】
（ＳＥＭ測定条件）
・測定装置：日立ハイテクノロジー製、電解放出型走査型電子顕微鏡  ＦＥ−ＳＥＭ  ＳＵ８２２０（検出器としてＬｏｗｅｒ検出器を使用した）
・加速電圧：１ｋＶ
・測定倍率：２０００倍【０３５６】
（ＳＥＭの解析）
上記測定した正極断面ＳＥＭから得られた画像を、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて上述した方法で画像解析することでＡ１、Ｂ１／４Ｃ１及びＸ１を算出した。その結果を表２に示す。【０３５７】
（ＳＥＭ−ＥＤＸ測定条件）
・測定装置：日立ハイテクノロジー製、電解放出型走査型電子顕微鏡  ＦＥ−ＳＥＭ  Ｓ−４７００
・加速電圧：１０ｋＶ
・エミッション電流：１０μＡ
・測定倍率：２０００倍
・電子線入射角度：９０°
・Ｘ線取出角度：３０°
・デッドタイム：１５％
・マッピング元素：Ｃ，Ｏ，Ｆ
・測定画素数：２５６×２５６ピクセル
・測定時間：６０ｓｅｃ．
・積算回数：５０回
・明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度４０％〜６０％の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整した。【０３５８】
（ＳＥＭ−ＥＤＸの解析）
上記測定した正極断面ＳＥＭ−ＥＤＸから得られた画像を、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて上述した方法で画像解析することでＹ１、Ｚ１及びＡ３を算出した。その結果を表２に示す。ＳＥＭ像からリチウム化合物の周囲の空隙有無についても調べ、その結果を表２に示す。【０３５９】
［正極表面ＳＥＭ−ＥＤＸ測定］
正極試料から１ｃｍ×１ｃｍの小片を切り出し、１０Ｐａの真空中にて金をスパッタリングにより表面にコーティングした。上記の正極断面と同様の方法により、大気暴露下で正極表面のＳＥＭ−ＥＤＸを測定した。【０３６０】
得られた正極表面のＳＥＭ−ＥＤＸから得られた画像を、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて上述した方法で画像解析することでＡ２を算出した。その結果を表２に示す。【０３６１】
［リチウム化合物の定量］
５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出した正極試料を、メタノールに浸し、容器に蓋をして２５℃環境下、３日間静置した。その後、正極を取り出し、１２０℃、５ｋＰａの条件にて１０時間真空乾燥した。洗浄後のメタノール溶液について、予め検量線を作成した条件にてＧＣ／ＭＳを測定し、ジエチルカーボネートの存在量が１％未満であることを確認した。続いて、正極重量Ｍ０を測定した後に、蒸留水に正極試料を含浸させ、容器に蓋をして４５℃環境下、３日間静置した。その後、正極試料を取り出し、１５０℃、３ｋＰａの条件にて１２時間真空乾燥した。洗浄後の蒸留水について、予め検量線を作成した条件にてＧＣ／ＭＳを測定し、メタノールの存在量が１％未満であることを確認した。正極重量Ｍ１を測定し、次いでスパチュラ、ブラシ、又は刷毛を用いて正極集電体上の活物質層を取り除き、正極集電体の重量Ｍ２を測定した。上述した方法に従い正極中のリチウム化合物量Ｗを定量した。その結果を表２に示す。【０３６２】
《実施例３０〜５６および比較例７〜１１》
正極前駆体の正極活物質、リチウム化合物の種類及びその平均粒子径、組成、負極、並びにリチウムドープの電圧と時間を、それぞれ表２に示すとおりとした他は実施例２９と同様にして、実施例３０〜５６及び比較例７〜１１の非水系リチウム型蓄電素子をそれぞれ作製し、各種の評価を行った。得られた非水系リチウム型蓄電素子の評価結果を表２に示す。【０３６３】
《比較例１２》
＜正極前駆体（組成ｄ）の製造＞
活性炭１を８７．５質量部、ケッチェンブラックを３．０質量部、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を１．５質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を８．０質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１７ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。上記塗工液を、東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面又は両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度１００℃で乾燥して、正極前駆体を得た。得られた正極前駆体を、ロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスして、正極前駆体（組成ｄ）を得た。【０３６４】
＜非水系リチウム型蓄電素子の製造、評価＞
得られた正極前駆体（組成ｄ）と、負極活物質の単位質量当たり２１１ｍＡｈ／ｇに相当する金属リチウム箔を負極２の負極活物質層の表面に貼り付けた負極とを用いた他は実施例２９と同様にして、非水系リチウム型蓄電素子の組立及び注液、含浸、並びに封止を実施した。【０３６５】
次いで、リチウムドープとして、上記で得た非水系リチウム型蓄電素子を環境温度４５℃の恒温槽の中で７２時間保管し、金属リチウムをイオン化させて負極２にドープした。得られた非水系リチウム型蓄電素子について、実施例２９と同様にしてエージング、及びガス抜きを行い、少なくとも２つの非水系リチウム型蓄電素子を製造し、実施例２９と同様にして評価を行った。その結果を表２に示す。【０３６６】
【表２】
2017126698.tif 000003
【０３６７】
実施例２９〜５６及び比較例７〜１２の対比から、正極活物質層の断面ＳＥＭにおける面積０．２μｍ２以上２５０μｍ２以下の空隙部の割合Ａ１が、正極活物質層の単位面積当たり１０％以上６０％以下であれば、Ｒａ・Ｆが小さく（内部抵抗が低い、すなわち入出力特性が高い）、かつエネルギー密度Ｅ／Ｖが高く、さらにＲｂ／Ｒａも小さく、蓄電素子が、優れた高負荷充放電サイクル特性を持つことが分かる。理論に限定されないが、これらは、実施例において正極前駆体に含有させたリチウム化合物がリチウムドープで酸化分解し、それによって正極内部に空孔が形成されることで、リチウムイオン伝導性が良好になり、内部抵抗が低減すると共に、正極内部に電解液を保持できる良好な空孔が形成されることで、高負荷充放電サイクルにおいて正極活物質近傍に形成された空孔内の電解液からイオンが随時供給されるためと考えられる。【０３６８】
以下、第三の実施形態について具体的に説明する。
＜正極活物質の調製＞
［活性炭５の調製］
破砕したヤシ殻炭化物を、小型炭化炉内で、窒素雰囲気下、５５０℃で３時間炭化処理して炭化物を得た。得られた炭化物を賦活炉内へ入れ、１ｋｇ／ｈの水蒸気を予熱炉で加温した状態で上記賦活炉内へ導入し、８００℃まで６時間かけて昇温して賦活した。賦活後の炭化物を取り出し、窒素雰囲気下で冷却して、賦活された活性炭を得た。得られた活性炭を１０時間通水洗浄した後に水切りし、１１５℃に保持された電気乾燥機内で１０時間乾燥した後に、ボールミルで１時間粉砕を行うことにより、活性炭５を得た。【０３６９】
この活性炭５について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて平均粒子径を測定した結果、８．８μｍであった。ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて細孔分布を測定した。その結果、ＢＥＴ比表面積が１８８０ｍ２／ｇ、メソ孔量（Ｖ１）が０．３３ｃｃ／ｇ、マイクロ孔量（Ｖ２）が０．８０ｃｃ／ｇ、Ｖ１／Ｖ２＝０．４１であった。【０３７０】
［活性炭６の調製］
フェノール樹脂を、窒素雰囲気下、焼成炉中６００℃で２時間炭化処理した後、ボールミルにて粉砕し、分級を行って平均粒子径３．５μｍの炭化物を得た。この炭化物とＫＯＨとを、質量比１：４で混合し、窒素雰囲下、焼成炉中８００℃において１時間加熱して賦活化を行い、賦活された活性炭を得た。得られた活性炭を、濃度２ｍｏｌ／Ｌに調整した希塩酸中で１時間撹拌洗浄した後、蒸留水でｐＨ５〜６の間で安定するまで煮沸洗浄した後に乾燥を行うことにより、活性炭６を得た。【０３７１】
この活性炭６について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて平均粒子径を測定した結果、３．４μｍであった。ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて細孔分布を測定した。その結果、ＢＥＴ比表面積が２６１２ｍ２／ｇ、メソ孔量（Ｖ１）が０．９４ｃｃ／ｇ、マイクロ孔量（Ｖ２）が１．４１ｃｃ／ｇ、Ｖ１／Ｖ２＝０．６７であった。【０３７２】
［活性炭７の調製］
フェノール樹脂を、窒素雰囲気下、焼成炉中５８０℃で２時間炭化処理した後、ボールミルにて粉砕し、分級を行って平均粒子径６．８μｍの炭化物を得た。この炭化物とＫＯＨとを、質量比１：５で混合し、窒素雰囲下、焼成炉中８００℃において１時間加熱して賦活化を行い、賦活された活性炭を得た。得られた活性炭を、濃度２ｍｏｌ／Ｌに調整した希塩酸中で１時間撹拌洗浄を行った後、蒸留水でｐＨ５〜６の間で安定するまで煮沸洗浄した後に乾燥を行うことにより、活性炭７を得た。【０３７３】
この活性炭７について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて平均粒子径を測定した結果、６．７μｍであった。ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて細孔分布を測定した。その結果、ＢＥＴ比表面積が３３２８ｍ２／ｇ、メソ孔量（Ｖ１）が１．５５ｃｃ／ｇ、マイクロ孔量（Ｖ２）が２．０１ｃｃ／ｇ、Ｖ１／Ｖ２＝０．７７であった。【０３７４】
［活性炭８の調製］
フェノール樹脂を、窒素雰囲気下、焼成炉中６００℃で２時間炭化処理した後、ボールミルにて粉砕し、分級を行って平均粒子径２．０μｍの炭化物を得た。この炭化物とＫＯＨとを、質量比１：４で混合し、窒素雰囲下、焼成炉中８００℃において１時間加熱して賦活化を行い、賦活された活性炭を得た。得られた活性炭を、濃度２ｍｏｌ／Ｌに調整した希塩酸中で１時間撹拌洗浄した後、蒸留水でｐＨ５〜６の間で安定するまで煮沸洗浄した後に乾燥を行うことにより、活性炭８を得た。【０３７５】
この活性炭８について、島津製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）を用いて平均粒子径を測定した結果、１．８μｍであった。ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて細孔分布を測定した。その結果、ＢＥＴ比表面積が２７０５ｍ２／ｇ、メソ孔量（Ｖ１）が０．９１ｃｃ／ｇ、マイクロ孔量（Ｖ２）が１．４３ｃｃ／ｇ、Ｖ１／Ｖ２＝０．６４であった。【０３７６】
＜正極前駆体の製造＞
［正極前駆体（組成ｂ）の製造］
上記で得た活性炭１及び５〜８のいずれか１つを正極活物質として用いて、下記方法で正極前駆体（組成ｂ）を製造した。【０３７７】
活性炭１及び５〜８のいずれか１つを６０．０質量部、リチウム化合物として表３に示す平均粒子径の、炭酸リチウム、酸化リチウム、又は水酸化リチウムを２７．５質量部、ケッチェンブラックを３．０質量部、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を１．５質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を８．０質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１７．０ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面又は両面に、塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度１００℃で乾燥して正極前駆体を得た。得られた正極前駆体を、ロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスした。塗工量を任意に調整することで、正極活物質層の厚みがそれぞれ片面あたり２０〜１００μｍの正極前駆体を得た。正極活物質層の厚みは小野計器社製膜厚計Ｌｉｎｅａｒ  Ｇａｕｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ＧＳ−５５１を用いて、任意の１０か所で測定した厚みの平均値から、アルミニウム箔の厚みを引いて求めた。【０３７８】
［正極前駆体（組成ｅ）の製造］
上記で得た活性炭１及び５〜７のいずれか１つを正極活物質として用いて、下記方法で正極前駆体（組成ｅ）を製造した。【０３７９】
活性炭１及び５〜７のいずれか１つを３２．０質量部、リチウム化合物として平均粒子径５．２μｍの炭酸リチウムを５５．０質量部、アセチレンブラックを３．０質量部、及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を１０．０質量部混合し、得られた混合物をプレス成型して正極シートを作製した。作製したシートを導電性ペーストを用いて厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面又は両面に接着し、１７０℃で１０時間真空乾燥した。目付量を任意に調整することで、正極活物質層の厚みがそれぞれ片面あたり１５０〜２５０μｍの正極前駆体を得た。正極活物質層の厚みは小野計器社製膜厚計Ｌｉｎｅａｒ  Ｇａｕｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ＧＳ−５５１を用いて、任意の１０か所で測定した厚みの平均値から、アルミニウム箔の厚みを引いて求めた。【０３８０】
＜負極の調製＞
［負極３の調製］
上記で得た複合炭素材料１を負極活物質として用いて、以下のように負極３を製造した。
複合炭素材料１を８５質量部、アセチレンブラックを１０質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を５質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１５ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。得られた塗工液の粘度（ηｂ）及びＴＩ値を東機産業社のＥ型粘度計ＴＶＥ−３５Ｈを用いて測定した。その結果、粘度（ηｂ）は２，７８９ｍＰａ・ｓ、ＴＩ値は４．３であった。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、厚み１０μｍの電解銅箔の両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度８５℃で乾燥して負極３を得た。得られた負極３を、ロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスした。上記で得られた負極３の負極活物質層の厚みを、小野計器社製膜厚計Ｌｉｎｅａｒ  Ｇａｕｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ＧＳ−５５１を用いて、負極３の任意の１０か所で測定した厚みの平均値から、銅箔の厚みを引いて求めた。その結果、負極３の負極活物質層の厚みは、片面あたり１００μｍであった。【０３８１】
［負極４の調製］
上記で得た複合炭素材料２を負極活物質として用いて、以下のように負極４を製造した。
複合炭素材料２を８０質量部、アセチレンブラックを８質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を１２質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１５ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。得られた塗工液の粘度（ηｂ）及びＴＩ値を東機産業社のＥ型粘度計ＴＶＥ−３５Ｈを用いて測定した。その結果、粘度（ηｂ）は２，７９８ｍＰａ・ｓ、ＴＩ値は２．７であった。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、厚み１０μｍの電解銅箔の両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度８５℃で乾燥して負極４を得た。得られた負極４を、ロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスした。上記で得られた負極４の負極活物質層の厚みを、小野計器社製膜厚計Ｌｉｎｅａｒ  Ｇａｕｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ＧＳ−５５１を用いて、負極４の任意の１０か所で測定した厚みの平均値から、銅箔の厚みを引いて求めた。その結果、負極４の負極活物質層の厚みは、片面あたり３５μｍであった。【０３８２】
《実施例５７》
＜非水系リチウム型蓄電素子の作製＞
［蓄電素子の組立、乾燥］
得られた両面正極前駆体（活性炭１、組成ｂ、正極活物質層の厚みが片面あたり２５μｍ）、両面負極４、及び片面正極前駆体（活性炭１、組成ｂ、正極活物質層の厚みが片面あたり２５μｍ）を１０ｃｍ×１０ｃｍ（１００ｃｍ２）にカットした。最上面と最下面は片面正極前駆体を用い、更に両面負極４を２１枚と両面正極前駆体を２０枚とを用い、負極と正極前駆体との間に、厚み１５μｍの微多孔膜セパレータを挟んで積層した。負極と正極前駆体とに、それぞれ負極端子と正極端子を超音波溶接にて接続して電極積層体を得た。この電極積層体を、温度８０℃、圧力５０Ｐａで、乾燥時間６０ｈｒの条件で真空乾燥した。乾燥した電極積層体を露点−４５℃のドライ環境下にて、アルミラミネート包材から構成される外装体内に収納し、電極端子部およびボトム部の外装体３方を、温度１８０℃、シール時間２０ｓｅｃ、シール圧１．０ＭＰａの条件でヒートシールした。【０３８３】
［蓄電素子の注液、含浸、封止］
アルミラミネート包材の中に収納された電極積層体に、温度２５℃、露点−４０℃以下のドライエアー環境下にて、実施例１と同様の非水系電解液約８０ｇを大気圧下で注入して、リチウムドープ処理前の非水系リチウム型蓄電素子を形成した。続いて、減圧チャンバーの中に上記非水系リチウム型蓄電素子を入れ、常圧から−８７ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻し、５分間静置した。常圧から−８７ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻す操作を４回繰り返した後、蓄電素子を１５分間静置した。常圧から−９１ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻した。同様に減圧し、大気圧に戻す操作を合計７回繰り返した（常圧から、それぞれ−９５、−９６、−９７、−８１、−９７、−９７、及び−９７ｋＰａまで減圧した）。以上の手順により、非水系電解液を電極積層体に含浸させた。【０３８４】
その後、非水系電解液を含浸させた電極積層体が収納された外装体を減圧シール機に入れ、−９５ｋＰａに減圧した状態で、１８０℃で１０秒間、０．１ＭＰａの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止し、非水系リチウム型蓄電素子を得た。【０３８５】
［リチウムドープ］
得られた非水系リチウム型蓄電素子に対して、東洋システム社製の充放電装置（ＴＯＳＣＡＴ−３１００Ｕ）を用いて、５５℃環境下、電流値０．５Ａで電圧４．５Ｖに到達するまで定電流充電を行った後、続けて４．５Ｖ定電圧充電を１時間継続する手法により初期充電を行い、負極にリチウムドープを行った。【０３８６】
［エージング］
リチウムドープ後の非水系リチウム型蓄電素子を２５℃環境下、０．５Ａで電圧３．０Ｖに到達するまで定電流放電を行った後、３．０Ｖ定電流放電を１時間行うことにより電圧を３．０Ｖに調整した。続いて、非水系リチウム型蓄電素子を６０℃の恒温槽に１２時間保管した。【０３８７】
［ガス抜き］
温度２５℃、露点−４０℃のドライエアー環境下で、エージング後の非水系リチウム型蓄電素子のアルミラミネート包材の一部を開封した。続いて、減圧チャンバーの中に上記非水系リチウム型蓄電素子を入れ、ＫＮＦ社製のダイヤフラムポンプ（Ｎ８１６．３ＫＴ．４５．１８）を用いて大気圧から−８０ｋＰａまで３分間かけて減圧した後、３分間かけて大気圧に戻す操作を合計３回繰り返した。減圧シール機に非水系リチウム型蓄電素子を入れ、−９０ｋＰａに減圧した後、２００℃で１０秒間、０．１ＭＰａの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止した。【０３８８】
以上の手順により、少なくとも２つの非水系リチウム型蓄電素子を完成させた。【０３８９】
＜非水系リチウム型蓄電素子の評価＞
上記で得た非水系リチウム型蓄電素子の内、１つは後述する静電容量、Ｒａ・Ｆの測定及び高負荷充放電サイクル試験を実施した。もう１つは後述する正極のガス吸着法による細孔分布測定、正極の水銀圧入法による細孔分布測定、正極断面ＳＥＭ−ＥＤＸ測定及びリチウム化合物の定量を実施した。【０３９０】
［静電容量、Ｒａ・Ｆの測定］
得られた非水系リチウム型蓄電素子について、２５℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置（５Ｖ，３６０Ａ）を用いて、上述した方法により、静電容量Ｆと２５℃における内部抵抗Ｒａを算出し、Ｒａ・Ｆとエネルギー密度Ｅ／Ｖとを得た。得られた結果を表４に示す。【０３９１】
［高負荷充放電サイクル試験］
得られた非水系リチウム型蓄電素子について、２５℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置（５Ｖ，３６０Ａ）を用いて、上述した方法により、高負荷充放電サイクル試験を実施し、高負荷充放電サイクル試験後の常温内部抵抗Ｒｂを算出し、Ｒｂ／Ｒａを得た。得られた結果を表４に示す。【０３９２】
［正極試料の調製］
得られた非水系リチウム型蓄電素子を露点温度−７２℃のアルゴンボックス中で解体し、両面に正極活物質層が塗工された正極を１０ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出した。切り出した正極を、３０ｇのジエチルカーボネート溶媒に浸し、時折ピンセットで正極を動かし、１０分間洗浄した。洗浄した正極を取り出し、アルゴンボックス中で５分間風乾させ、新たに用意した３０ｇのジエチルカーボネート溶媒に正極を浸し、上記と同様の方法にて１０分間洗浄した。正極をアルゴンボックスから取り出し、真空乾燥機（ヤマト科学製、ＤＰ３３）を用いて、温度２５℃、圧力１ｋＰａの条件にて２０時間乾燥し、正極試料を得た。【０３９３】
［正極のガス吸着法による細孔分布の測定］
（窒素ガス吸着測定）
上記正極試料から大きさ２ｃｍ×２ｃｍの小片を切り出し、０．５ｃｍ×０．５ｃｍの大きさに等分し、以下に示す条件にて細孔分布を測定した。
・測定装置：ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）
・前処理：２００℃  ２０時間脱気（真空下）
・吸着ガス：窒素
・測定温度：７７Ｋ
測定した細孔分布データから上述した方法により、Ａ、Ｂ、Ｄ及びＡ／Ｂを算出した。得られた結果を表４に示す。【０３９４】
（二酸化炭素ガス吸着測定）
上記正極試料から大きさ５ｃｍ×５ｃｍの小片を切り出し、０．５ｃｍ×０．５ｃｍの大きさに等分し、以下に示す条件にて細孔分布を測定した。
・測定装置：カンタクローム社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−ｉＱ−ＭＰ）
・前処理：２００℃  ２０時間脱気（真空下）
・吸着ガス：二酸化炭素
・測定温度：２７３Ｋ
・マイクロ孔解析：ＮＬＤＦＴ法のスリット細孔解析モデルを使用
測定した細孔分布データから上述した方法により、Ｃを算出した。得られた結果を表４に示す。【０３９５】
［正極の水銀圧入法による細孔分布測定］
上記正極試料から大きさ４ｃｍ×５ｃｍの小片を切り出し、水銀ポロシメーター（マイクロメリティクス社製オートポアＩＶ９５１０型）を使用し、細孔径４００μｍ〜０．０１μｍの測定範囲にて、水銀圧入法による細孔分布測定を実施した。上述した方法により、Ｖｐを算出した。細孔径０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲に存在するＬｏｇ微分細孔容積０．３ｍＬ／ｇ以上のピーク値を有するピークを、細孔径が小さい方から順にＰ１、Ｐ２として、ピークトップ位置の細孔径及びＬｏｇ微分細孔容積を求めた。得られた結果を表４に示す。【０３９６】
［正極断面ＳＥＭ−ＥＤＸ測定］
正極試料から１ｃｍ×１ｃｍの小片を切り出し、日本電子製のＳＭ−０９０２０ＣＰを用い、アルゴンガスを使用し、加速電圧４ｋＶ、ビーム径５００μｍの条件にて正極試料の面方向に垂直な断面を作製した。１０Ｐａの真空中にてスパッタリングにより表面に金をコーティングした。続いて以下に示す条件にて、大気暴露下で、切り出された正極表面のＳＥＭ、及びＥＤＸを測定した。【０３９７】
（ＳＥＭ−ＥＤＸ測定条件）
・測定装置：日立ハイテクノロジー製、電解放出型走査型電子顕微鏡  ＦＥ−ＳＥＭ  Ｓ−４７００
・加速電圧：１０ｋＶ
・エミッション電流：１０μＡ
・測定倍率：２０００倍
・電子線入射角度：９０°
・Ｘ線取出角度：３０°
・デッドタイム：１５％
・マッピング元素：Ｃ，Ｏ，Ｆ
・測定画素数：２５６×２５６ピクセル
・測定時間：６０ｓｅｃ．
・積算回数：５０回
・明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度４０％〜６０％の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整した。【０３９８】
（ＳＥＭ−ＥＤＸの解析）
上記測定した正極断面ＳＥＭ及びＥＤＸから得られた画像を、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて上述した方法で画像解析することでＹ１及びＺ１を算出した。その結果を表４に示す。【０３９９】
［リチウム化合物の定量］
５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出した正極試料を、メタノールに浸し、容器に蓋をして２５℃環境下、３日間静置した。その後正極を取り出し、１２０℃、５ｋＰａの条件にて１０時間真空乾燥した。洗浄後のメタノール溶液について、予め検量線を作成した条件にてＧＣ／ＭＳを測定し、ジエチルカーボネートの存在量が１％未満であることを確認した。続いて、正極重量Ｍ０を測定した後に、蒸留水に正極試料を含浸させ、容器に蓋をして４５℃環境下、３日間静置した。その後正極試料を取り出し、１５０℃、３ｋＰａの条件にて１２時間真空乾燥した。洗浄後の蒸留水について、予め検量線を作成した条件にてＧＣ／ＭＳを測定し、メタノールの存在量が１％未満であることを確認した。正極重量Ｍ１を測定し、次いでスパチュラ、ブラシ、又は刷毛を用いて正極集電体上の活物質層を取り除き、正極集電体の重量Ｍ２を測定した。上述した方法に従い正極中のリチウム化合物量Ｗを定量した。その結果を表４に示す。【０４００】
《実施例５８〜７８および比較例１３〜１４》
正極前駆体の正極活物質、リチウム化合物の種類及びその平均粒子径、組成、正極活物質層の厚み、負極、並びにリチウムドープの電圧と時間を、それぞれ表３に示すとおりとした他は実施例５７と同様にして実施例５８〜７８と比較例１３〜１４の非水系リチウム型蓄電素子をそれぞれ作製し、各種の評価を行った。得られた非水系リチウム型蓄電素子の評価結果を表４に示した。【０４０１】
《比較例１５》
＜正極前駆体（組成ｄ）の製造＞
活性炭１を８７．５質量部、ケッチェンブラックを３．０質量部、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を１．５質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を８．０質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１７ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面又は両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度１００℃で乾燥して正極前駆体（組成ｄ）を得た。得られた正極前駆体を、ロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスした。【０４０２】
＜非水系リチウム型蓄電素子の製造、評価＞
得られた正極前駆体（組成ｄ）と負極活物質単位質量当たり２１１ｍＡｈ／ｇに相当する金属リチウム箔を負極４の負極活物質層表面に貼り付けた負極を用いた他は実施例５７と同様にして非水系リチウム型蓄電素子の組立、注液、含浸及び封止を実施した。【０４０３】
次いで、リチウムドープとして、上記で得た非水系リチウム型蓄電素子を環境温度４５℃の恒温槽の中で７２時間保管し、金属リチウムをイオン化させて負極４にドープした。得られた非水系リチウム型蓄電素子について、実施例５７と同様にしてエージング、及びガス抜きを行い、少なくとも２つの非水系リチウム型蓄電素子を製造し、評価を行った。その結果を表４に示す。【０４０４】
《比較例１６》
正極前駆体の正極活物質を活性炭５とした他は比較例１５と同様にして比較例２０の非水系リチウム型蓄電素子を作製し、各種の評価を行った。得られた非水系リチウム型蓄電素子の評価結果を表４に示す。【０４０５】
【表３】
2017126698.tif 000004
【０４０６】
【表４】
2017126698.tif 000005
【０４０７】
実施例５７〜７８及び比較例１３〜１６の対比から、正極の片面当たりの単位面積当たりのメソ孔量Ａ（μＬ／ｃｍ２）、単位面積当たりのマイクロ孔量Ｂ（μＬ／ｃｍ２）、単位面積当たりのウルトラマイクロ孔量Ｃ（μＬ／ｃｍ２）が、０．３≦Ａ≦５．０、０．５≦Ｂ≦１０、０．０５≦Ｃ≦３．０、及び０．４≦Ａ／Ｂ≦１．５を満たせば、Ｒａ・Ｆが小さく（内部抵抗が低い、すなわち入出力特性が高い）、かつエネルギー密度Ｅ／Ｖが高く、さらにＲｂ／Ｒａも小さく、非水系リチウム型蓄電素子が、優れた高負荷充放電サイクル特性を持つことが分かる。【０４０８】
理論に限定されないが、正極前駆体の設計とリチウムドープ条件を調整することによって細孔量及び細孔分布を制御し、リチウムイオン伝導性が良好なメソ孔の量及び比率を増加させることで、高入出力特性を示す非水系リチウム型蓄電素子を得ることができると考えられる。イオンの吸着及び脱着可能量に寄与するマイクロ孔量及びウルトラマイクロ孔量を高く保持することで、高エネルギー密度を示す非水系リチウム型蓄電素子を得ることができると考えられる。正極において、細孔分布を制御すると共に、高負荷充放電サイクルで生成するフッ素イオンを吸着できるリチウム化合物を含有させることで、優れた高負荷充放電サイクル特性を示す非水系リチウム型蓄電素子を得ることができると考えられる。【０４０９】
以下、第四の実施形態について具体的に説明する。【０４１０】
《実施例７９》
＜正極前駆体の製造＞
上記で得た活性炭１を正極活物質として用いて正極前駆体（組成ｆ）を製造した。【０４１１】
活性炭１を６７．５質量部、リチウム化合物として平均粒子径２．２μｍの炭酸リチウムを２０．０質量部、ケッチェンブラックを３．０質量部、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を１．５質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を８．０質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１７ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。得られた塗工液の粘度（ηｂ）及びＴＩ値を東機産業社のＥ型粘度計ＴＶＥ−３５Ｈを用いて測定した。その結果、粘度（ηｂ）は２，８２０ｍＰａ・ｓ、ＴＩ値は３．２であった。また、得られた塗工液の分散度をヨシミツ精機社製の粒ゲージを用いて測定した。その結果、粒度は３５μｍであった。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、厚さ１５μｍの貫通孔を持たないアルミニウム箔の片面又は両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度１００℃で乾燥して正極前駆体（組成ｆ）（以下、それぞれ「片面正極前駆体」、及び「両面正極前駆体」という。）を得た。得られた正極前駆体（組成ｆ）を、ロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスした。【０４１２】
＜負極の製造＞
［負極５の調製例］
平均粒子径１．１μｍ、ＢＥＴ比表面積が１，３１０ｍ２／ｇの市販のヤシ殻活性炭１５０ｇをステンレススチールメッシュ製の籠に入れ、石炭系ピッチ（軟化点：８０℃）２００ｇを入れたステンレス製バットの上に置き、両者を電気炉（炉内有効寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ）内に設置した。ヤシ殻活性炭及び石炭系ピッチを窒素雰囲気下、６８０℃まで８時間で昇温し、同温度で４時間保持することにより熱反応させ、複合炭素材料１ａを得た。得られた複合炭素材料１ａを自然冷却により６０℃まで冷却した後、電気炉から取り出した。【０４１３】
得られた複合炭素材料１ａについて、上記と同様の方法で平均粒子径及びＢＥＴ比表面積を測定した。その結果を表５に示す。【０４１４】
複合炭素材料１ａを負極活物質として用いて負極５を製造した。【０４１５】
複合炭素材料１ａを８２質量部、アセチレンブラックを６質量部、及びＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を１２質量部、並びにＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を混合し、その混合物をＰＲＩＭＩＸ社製の薄膜旋回型高速ミキサー「フィルミックス（登録商標）」を用いて、周速１５ｍ／ｓの条件で分散して塗工液を得た。得られた塗工液の粘度（ηｂ）及びＴＩ値を東機産業社のＥ型粘度計ＴＶＥ−３５Ｈを用いて測定した。その結果、粘度（ηｂ）は２，８９２ｍＰａ・ｓ、ＴＩ値は５．０であった。上記塗工液を東レエンジニアリング社製のダイコーターを用いて、厚さ１０μｍの貫通孔を持たない電解銅箔の両面に塗工速度１ｍ／ｓの条件で塗工し、乾燥温度８５℃で乾燥して負極５を得た（以下、「両面負極」ともいう。）。得られた負極５を、ロールプレス機を用いて圧力４ｋＮ／ｃｍ、プレス部の表面温度２５℃の条件でプレスした。上記で得られた負極５の膜厚を小野計器社製膜厚計Ｌｉｎｅａｒ  Ｇａｕｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ＧＳ−５５１を用いて、負極５の任意の１０か所で測定した。測定された膜厚の平均値から銅箔の厚さを引いて、負極５の負極活物質層の膜厚を求めた。その結果、負極５の負極活物質層の膜厚は、片面当たり４０μｍであった。
次いで、得られた負極５について使用前負極の負極活物質層のＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂ、及び平均細孔径を、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて、窒素を吸着質として、上述した方法により測定した。その結果を表６に示す。【０４１６】
［負極６〜１４の調製例］
表５に示す基材及びその質量部、石炭系ピッチの質量部、並びに熱処理温度となるように調製した他は、負極５の調製例と同様にして、負極活物質の製造及び評価を行った。また、上記で得た負極活物質を用いて、表５に記載の塗工液となるように調製した他は、負極５の調製例と同様にして、負極の製造及び評価を行った。その結果を表５及び表６に示す。【０４１７】
【表５】
2017126698.tif 000006
【０４１８】
表５における原料はそれぞれ、以下のとおりである。
・ヤシ殻活性炭：平均粒子径１．１μｍ、ＢＥＴ比表面積１，３１０ｍ２／ｇ
・カーボンナノ粒子１：平均粒子径７．１μｍ、ＢＥＴ比表面積１，４３０ｍ２／ｇ、１次粒子径１４ｎｍ
・カーボンナノ粒子２：平均粒子径４．３μｍ、ＢＥＴ比表面積７２１ｍ２／ｇ、１次粒子径１８ｎｍ
・カーボンナノ粒子３：平均粒子径６．５μｍ、ＢＥＴ比表面積４１３ｍ２／ｇ、１次粒子径３５ｎｍ
・人造黒鉛：平均粒子径３．９μｍ、ＢＥＴ比表面積６．１ｍ２／ｇ
・天然黒鉛：平均粒子径２．１μｍ、ＢＥＴ比表面積８．７ｍ２／ｇ
・ピッチ：軟化点８０℃の石炭系ピッチ【０４１９】
＜非水系電解液の調製＞
有機溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）：メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）＝３３：６７（体積比）の混合溶媒を用い、全非水系電解液に対してＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度比が２５：７５（モル比）であり、かつＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度の和が１．２ｍｏｌ／Ｌとなるようにそれぞれの電解質塩を溶解して得た溶液を非水系電解液として使用した。【０４２０】
ここで調製した非水系電解液におけるＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度は、それぞれ、０．３ｍｏｌ／Ｌ及び０．９ｍｏｌ／Ｌであった。【０４２１】
＜非水系リチウム型蓄電素子の製造＞
上記で得た正極前駆体（組成ｆ）と負極５を用いて、後述する条件で複数の非水系リチウム型蓄電素子を製造した。【０４２２】
［組立］
得られた両面負極５と片面及び両面正極前駆体（組成ｆ）を１０ｃｍ×１０ｃｍ（１００ｃｍ２）にカットした。最上面と最下面は片面正極前駆体を用い、更に両面負極２１枚と両面正極前駆体２０枚とを用い、負極５と正極前駆体との間に、厚み１５μｍの微多孔膜セパレータを挟んで積層した。その後、負極５と正極前駆体とに、それぞれ負極端子及び正極端子を超音波溶接にて接続して電極積層体を得た。この電極積層体を、アルミラミネート包材から構成される外装体内に収納し、電極端子部およびボトム部の外装体３方を、温度１８０℃、シール時間２０ｓｅｃ、シール圧１．０ＭＰａの条件でヒートシールし、温度８０℃、圧力５０Ｐａで、乾燥時間６０ｈｒの条件で真空乾燥した。【０４２３】
［注液、含浸、封止工程］
アルミラミネート包材の中に収納された電極積層体に、大気圧下、温度２５℃、露点−４０℃以下のドライエアー環境下にて、上記非水系電解液を約８０ｇ注入した。続いて、電極積層体及び電解液を含む包材を減圧チャンバーの中に入れ、大気圧から−８７ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻し、５分間静置した。その後、大気圧から−８７ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻す工程を４回繰り返した後、１５分間静置した。さらに、包材を大気圧から−９１ｋＰａまで減圧した後、大気圧に戻した。同様に減圧し、大気圧に戻す工程を合計７回繰り返した（大気圧から、それぞれ−９５，−９６，−９７，−８１，−９７，−９７，−９７ｋＰａまで減圧した）。以上の工程により、非水系電解液を電極積層体に含浸させた。【０４２４】
その後、アルミラミネート包材の中に収納され、かつ非水系電解液を含浸させた電極積層体を、減圧シール機に入れ、−９５ｋＰａに減圧した状態で、１８０℃で１０秒間、０．１ＭＰａの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止して、非水系リチウム型蓄電素子を作製した。【０４２５】
［リチウムドープ工程］
得られた非水系リチウム型蓄電素子に対して、東洋システム社製の充放電装置（ＴＯＳＣＡＴ−３１００Ｕ）を用いて、２５℃環境下、電流値５０ｍＡで電圧４．５Ｖに到達するまで定電流充電を行った後、続けて４．５Ｖ定電圧充電を２４時間継続する手法により初期充電を行い、負極５にリチウムドープを行った。【０４２６】
［エージング工程］
リチウムドープ後の非水系リチウム型蓄電素子に対して、４５℃環境下、１００ｍＡで電圧２．０Ｖに到達するまで定電流放電を行った後、１００ｍＡで電圧４．２Ｖに到達するまで定電流充電を行い、さらに４．２Ｖ定電流充電を１０時間行う定電流定電圧充電工程を実施した。【０４２７】
［ガス抜き工程］
エージング後の非水系リチウム型蓄電素子を、温度２５℃、露点−４０℃のドライエアー環境下でアルミラミネート包材の一部を開封した。続いて、減圧チャンバーの中に上記非水系リチウム型蓄電素子を入れ、ＫＮＦ社製のダイヤフラムポンプ（Ｎ８１６．３ＫＴ．４５．１８）を用いて大気圧から−８０ｋＰａまで３分間かけて減圧した後、３分間かけて大気圧に戻す工程を合計３回繰り返した。その後、減圧シール機に非水系リチウム型蓄電素子を入れ、−９０ｋＰａに減圧した後、２００℃で１０秒間、０．１ＭＰａの圧力でシールすることによりアルミラミネート包材を封止した。【０４２８】
＜非水系リチウム型蓄電素子の評価＞
上記で得た非水系リチウム型蓄電素子の内、１つについては後述する［静電容量、Ｒａ・Ｆの測定］及び［高負荷充放電サイクル試験］を実施した。残りの非水系リチウム型蓄電素子を用いて後述する［使用後負極の負極活物質層の解析］及び［正極中のリチウム化合物の平均粒子径の測定］をそれぞれ実施した。【０４２９】
［静電容量、Ｒａ・Ｆの測定］
得られた非水系リチウム型蓄電素子について、２５℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置（５Ｖ，３６０Ａ）を用いて、上述した方法により、静電容量Ｆと２５℃における内部抵抗Ｒａを算出し、エネルギー密度Ｅ／ＶとＲａ・Ｆを得た。得られた結果を表６に示す。【０４３０】
［高負荷充放電サイクル試験］
得られた非水系リチウム型蓄電素子について、２５℃に設定した恒温槽内で、富士通テレコムネットワークス株式会社製の充放電装置（５Ｖ，３６０Ａ）を用いて、上述した方法により高負荷充放電サイクル試験を実施し、高負荷充放電サイクル試験後の内部抵抗Ｒｂを測定して、Ｒｂ／Ｒａを得た。得られた結果を表６に示す。【０４３１】
［使用後負極の負極活物質層の解析］
上記で得た非水系リチウム型蓄電素子の負極５について、使用後負極の負極活物質層のＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂ、及び平均細孔径を測定した。【０４３２】
先ず、上記で製造した非水系リチウム型蓄電素子に対して、アスカ電子社製の充放電装置（ＡＣＤ−０１）を用いて、環境温度２５℃の下で、５０ｍＡの電流で２．９Ｖまで定電流充電した後、２．９Ｖの定電圧を１５時間印加する定電流定電圧充電を行った。【０４３３】
次いで、負極５の採取をアルゴン雰囲気下で行った。非水系リチウム型蓄電素子をアルゴン雰囲気下で解体し、負極５を取り出した。続いて、得られた負極５をジエチルカーボネートに２分以上浸漬して、非水系電解液やリチウム塩等を除去し、風乾した。その後、得られた負極５をメタノールとイソプロパノールとから成る混合溶媒に１５時間浸漬して、負極活物質に吸蔵したリチウムイオンを失活させ、風乾した。次いで、得られた負極５を、真空乾燥機を用いて温度１７０℃の条件にて１２時間真空乾燥することにより、測定サンプルを得た。得られた測定サンプルについて、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて、窒素を吸着質として、上述した方法により、使用後負極の負極活物質層のＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂ、及び平均細孔径を測定した。得られた結果を表６に示す。【０４３４】
［正極中のリチウム化合物の平均粒子径の測定］
得られた非水系リチウム型蓄電素子を露点温度−７２℃のアルゴンボックス中で解体し、両面に正極活物質層が塗工された正極を１０ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出し、３０ｇのジエチルカーボネート溶媒に浸し、時折ピンセットで正極を動かし、１０分間洗浄した。続いて正極を取り出し、アルゴンボックス中で５分間風乾させ、新たに用意した３０ｇのジエチルカーボネート溶媒に正極を浸し、前記と同様の方法にて１０分間洗浄した。正極をアルゴンボックスから取り出し、真空乾燥機（ヤマト科学製、ＤＰ３３）を用いて、温度２５℃、圧力１ｋＰａの条件にて２０時間乾燥し、正極試料を得た。
正極試料から１ｃｍ×１ｃｍの小片を切り出し、日本電子製のＳＭ−０９０２０ＣＰを用い、アルゴンガスを使用し、加速電圧４ｋＶ、ビーム径５００μｍの条件にて正極試料の面方向に垂直な断面を作製した。次いで、１０Ｐａの真空中にて金をスパッタリングにより表面にコーティングした。続いて以下に示す条件にて、大気暴露下で正極表面のＳＥＭ、及びＥＤＸを測定した。
（ＳＥＭ−ＥＤＸ測定条件）
・測定装置：日立ハイテクノロジー製、電解放出型走査型電子顕微鏡  ＦＥ−ＳＥＭ  Ｓ−４７００
・加速電圧：１０ｋＶ
・エミッション電流：１０μＡ
・測定倍率：２，０００倍
・電子線入射角度：９０°
・Ｘ線取出角度：３０°
・デッドタイム：１５％
・マッピング元素：Ｃ，Ｏ，Ｆ
・測定画素数：２５６×２５６ピクセル
・測定時間：６０ｓｅｃ．
・積算回数：５０回
・明るさは最大輝度に達する画素がなく、明るさの平均値が輝度４０％〜６０％の範囲に入るように輝度及びコントラストを調整した。【０４３５】
（ＳＥＭ−ＥＤＸの解析）
前記測定した正極断面ＳＥＭ及びＥＤＸから得られた画像を、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて上述した方法で画像解析することでリチウム化合物の平均粒子径Ｙ１を算出した。得られた結果を表６に示す。【０４３６】
《実施例８０〜９２、並びに比較例１７〜１８》
正極活物質とリチウム化合物を表６に示すとおりとした他は実施例７９と同様にして正極前駆体を製造した。これらの正極前駆体を用いて表６に示す負極と組み合わせた他は、実施例７９と同様にして非水系リチウム型蓄電素子を製造し、評価を行った。その結果を表６、及び表７に示す。【０４３７】
《実施例９３〜９４》
＜非水系電解液の調製＞
有機溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）：メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）＝３３：６７（体積比）の混合溶媒を用い、全非水系電解液に対してＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度比が２５：７５（モル比）であり、かつＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度の和が１．２ｍｏｌ／Ｌとなるようにそれぞれの電解質塩を溶解して非水系電解液を調製した。
ここで調製した非水系電解液におけるＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２及びＬｉＰＦ６の濃度は、それぞれ、０．３ｍｏｌ／Ｌ及び０．９ｍｏｌ／Ｌであった。
また、添加剤として全非水系電解液に対して１質量％となる量のビニレンカーボネートと１，３−プロパンスルトンをそれぞれ溶解して得た溶液を、非水系電解液として使用した。【０４３８】
正極活物質とリチウム化合物を表６に示すとおりとした他は実施例７９と同様にして正極前駆体を製造した。これらの正極前駆体を用いて表６に示す負極と組み合わせ、さらに上記で得た非水系電解液を用いた他は、実施例７９と同様にして非水系リチウム型蓄電素子を製造し、評価を行った。その結果を表６に示す。【０４３９】
以上の結果を以下の表６にまとめて示す。【０４４０】
【表６】
2017126698.tif 000007
【０４４１】
実施例７９〜９４と比較例１７〜１８の対比から、負極活物質層のＱＳＤＦＴにより算出した２０Å以上３５０Å以下の細孔容積を、ＱＳＤＦＴにより算出した０Å以上３５０Å以下の細孔容積の５０％以上１００％以下に調整することにより、これを用いた非水系リチウム型蓄電素子は低抵抗（すなわち高い入出力特性）と高い高負荷充放電サイクル特性を発現できることが分かる。【０４４２】
＜参考例１＞
実施例８５と同様にして非水系リチウム型蓄電素子を製造し、これを用いて以下の方法により［使用後負極の負極活物質層の解析］を行った。
［使用後負極の負極活物質層の解析］
上記で得た非水系リチウム型蓄電素子の負極１１について、使用後負極の負極活物質層のＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂ、及び平均細孔径を測定した。【０４４３】
先ず、上記で製造した非水系リチウム型蓄電素子に対して、アスカ電子社製の充放電装置（ＡＣＤ−０１）を用いて、環境温度２５℃の下で、５０ｍＡの電流で２．９Ｖまで定電流充電した後、２．９Ｖの定電圧を１５時間印加する定電流定電圧充電を行った。【０４４４】
次いで、負極１１の採取をアルゴン雰囲気下で行った。非水系リチウム型蓄電素子をアルゴン雰囲気下で解体し、負極１１を取り出した。続いて、得られた負極１１をジエチルカーボネートに２分以上浸漬して、非水系電解液やリチウム塩等を除去し、風乾した。その後、アルゴン雰囲気下で、得られた負極１１を作用極に、金属リチウムを対極及び参照極に用い、これらを実施例７９で調製した非水系電解液に浸して電気化学セルを作製した。得られた電気化学セルについて東洋システム社製の充放電装置（ＴＯＳＣＡＴ−３０００Ｕ）を用いて、電圧２．５Ｖ（すなわち、負極１１の負極電位（ｖｓ．  Ｌｉ／Ｌｉ＋）が２．５Ｖ）になるまで、１０ｍＡの電流で定電流充電し、次いで２．５Ｖの定電圧を１５時間印加する定電流定電圧充電を行った。ここでの充電とは、負極１１からリチウムイオンを放出する操作である。次いで、アルゴン雰囲気下で電気化学セルから負極１１を取り出し、これをジエチルカーボネートに２分以上浸漬して非水系電解液やリチウム塩等を除去し、風乾した。次いで、得られた負極１１を真空乾燥機を用いて温度１７０℃の条件において１２時間真空乾燥することにより、測定サンプルを得た。得られた測定サンプルについて、ユアサアイオニクス社製細孔分布測定装置（ＡＵＴＯＳＯＲＢ−１  ＡＳ−１−ＭＰ）を用いて、窒素を吸着質として、上述した方法により、使用後負極の負極活物質層のＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｓａ、Ｓｂ、及び平均細孔径を測定した。得られた結果を表７に示す。【０４４５】
【表７】
2017126698.tif 000008
【０４４６】
実施例８５と参考例１から、［使用後負極の負極活物質層の解析］において測定サンプルの前処理方法の違いに関わらず同様な結果が得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０４４７】
本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、例えば、複数個の非水系リチウム型蓄電素子を直列、又は並列に接続して蓄電モジュールを作ることができる。本発明の非水系リチウム型蓄電素子及び前記蓄電モジュールは、高負荷充放電サイクル特性が求められる自動車のハイブリット駆動システムの電力回生システム、太陽光発電や風力発電等の自然発電やマイクログリッド等における電力負荷平準化システム、工場の生産設備等における無停電電源システム、マイクロ波送電や電解共鳴等の電圧変動の平準化及びエネルギーの蓄電を目的とした非接触給電システム、並びに振動発電等で発電した電力の利用を目的としたエナジーハーベストシステムに好適に利用できる。
本発明の非水系リチウム型蓄電素子は、例えば、リチウムイオンキャパシタ又はリチウムイオン二次電池として適用したときに、本発明の効果が最大限に発揮されるため好ましい。
【国際調査報告】
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