(57)【要約】【課題】放電容量が高く、放電レート特性に優れる非水系蓄電素子を提供する。【解決手段】非水系蓄電素子１０は、アニオンを挿入乃至脱離することが可能な正極活物質を含む正極１１と、負極活物質を含む負極１２と、非水電解液を有する。正極活物質は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素である。非水電解液は、非水溶媒、電解質塩及びイオン液体を含む。【選択図】図３
2018152519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオンを挿入乃至脱離することが可能な正極活物質を含む正極と、
負極活物質を含む負極と、
非水電解液を有し、
前記正極活物質は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素であり、
前記非水電解液は、非水溶媒、電解質塩及びイオン液体を含むことを特徴とする非水系蓄電素子。
【請求項２】
前記多孔質炭素は、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上であり、全細孔容積が０．２ｍＬ／ｇ以上２．３ｍＬ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載の非水系蓄電素子。
【請求項３】
前記細孔は、孔径が２ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるメソ孔を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の非水系蓄電素子。
【請求項４】
前記細孔は、前記メソ孔の含有率が２５％以上８０％以下であることを特徴とする請求項３に記載の非水系蓄電素子。
【請求項５】
前記イオン液体は、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−メトキシエチルアンモニウムイオン及び／又はＮ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオンを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の非水系蓄電素子。
【請求項６】
前記イオン液体は、ビスフルオロスルホニルイミドイオン及び／又はビストリフルオロメタンスルホンイミドイオンを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の非水系蓄電素子。
【請求項７】
前記非水電解液は、前記イオン液体の含有量が１質量％以上１８質量％以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の非水系蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水系蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器の小型化、高性能化に伴い、エネルギー密度が高い非水系蓄電素子の特性が向上しており、非水系蓄電素子が普及している。さらに、より大容量で安全性に優れた非水系蓄電素子の開発も進められ、非水系蓄電素子の電気自動車等への搭載も始まっている。
【０００３】
エネルギー密度が高く、高速充放電に適した非水系蓄電素子として、いわゆるデュアルインターカレーションタイプの非水系蓄電素子（デュアルイオン電池）の実用化が期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
デュアルイオン電池では、正極活物質として、炭素を用い、負極活物質として、炭素等を用い、非水電解液として、非水溶媒にリチウム塩が溶解している溶液を用いる。デュアルイオン電池は、充電時には、非水電解液中のアニオン及びカチオンが、それぞれ正極活物質及び負極活物質へ挿入され、放電時には、正極活物質及び負極活物質から、それぞれアニオン及びカチオンが非水電解液中へ脱離する。
【０００５】
一方、リチウムイオンキャパシタにおいて、有機溶媒を含有する電解液に、イオン液体、リチウム塩よりなる支持電解質を用いる構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、正極活物質として、炭素を用い、有機溶媒を含有する電解液に、イオン液体、リチウム塩よりなる支持電解質を用いても、高速充放電時の放電容量が不十分である、即ち、放電レート特性が不十分であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、放電容量が高く、放電レート特性に優れる非水系蓄電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、非水系蓄電素子において、アニオンを挿入乃至脱離することが可能な正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水電解液を有し、前記正極活物質は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素であり、前記非水電解液は、非水溶媒、電解質塩及びイオン液体を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、放電容量が高く、放電レート特性に優れる非水系蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】多孔質炭素のメソ孔の含有率の導出に用いる吸着等温線の一例を示す図である。
【図２】本実施形態の非水系蓄電素子の一例を示す概略図である。
【図３】図２の非水系蓄電素子の基本構成を説明する概略図である。
【図４】実施例１、比較例１の非水系蓄電素子の放電容量の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（非水系蓄電素子）
本実施形態の非水系蓄電素子は、アニオンを挿入乃至脱離することが可能な正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水電解液を有する。このとき、正極活物質は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素であり、非水電解液は、非水溶媒、電解質塩及びイオン液体を含む。
【００１２】
本実施形態の非水系蓄電素子は、セパレータを有することが好ましく、必要に応じて、その他の部材を更に有する。
【００１３】
本実施形態の非水系蓄電素子は、従来の活性炭を含む正極が用いられているリチウムイオンキャパシタに対し、イオン液体を含む非水電解液を適用すると、非水電解液の粘度が高くなるため、活性炭のミクロ孔中のイオンの移動性が顕著に悪化し、その結果、放電レート特性が著しく低下するという知見に基づくものである。
【００１４】
本実施形態の非水系蓄電素子は、正極活物質として、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素を用い、イオン液体を含む非水電解液を用いることによって、抵抗を低下させることができる。さらに、本実施形態の非水系蓄電素子は、多孔質炭素が有する細孔により、非水電解液の粘度が高くなることによるイオンの移動性の低下を抑制することができる。これによって、本実施形態の非水系蓄電素子は、放電レート特性が高くなるものである。
【００１５】
本実施形態の非水系蓄電素子では、正極活物質としての、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素を含む正極を用い、イオン液体を含む非水電解液を用いるが、多孔質炭素の原料、その製造方法、その他の特性等は、特に限定されるものではない。また、負極等のその他の構成要素も、特に限定されるものではない。
【００１６】
以下、本実施形態の非水系蓄電素子の構成要素を詳細に説明する。
【００１７】
＜正極＞
正極としては、正極活物質を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正極集電体上に正極活物質を含む正極材を備えた正極などが挙げられる。
【００１８】
正極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。
【００１９】
−正極材−
正極材は、正極活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダなどを更に含む。
【００２０】
−−正極活物質−−
正極活物質としては、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素を用いる。
【００２１】
−−−多孔質炭素−−−
多孔質炭素は、細孔と、隣接する細孔を隔てる壁部との界面の両側に亘り、正負の電解質イオンが対をなして存在することにより、電荷二重層が形成される。このため、対をなして存在する電解質イオンの移動の方が、電極活物質と順次放電反応した後、発生した電解質イオンの移動よりも速いこと、電力供給能は、全細孔容積もさることながら、細孔の表面積に依存することがわかる。
【００２２】
次に、多孔質炭素の結晶性について述べる。非水系蓄電素子の時定数（充放電時の応答の遅さ）は、非水電解液のキャパシタンスだけでなく、非水電解液にオーミックコンタクトする多孔質炭素の抵抗値にも因る。更に、多孔質炭素にアニオンが挿入及び脱離を繰り返すため、多孔質炭素が劣化する可能性がある。このため、多孔質炭素の結晶性は、多孔質炭素が劣化に耐えうる強度を備えるように適宜決定することが好ましい。
【００２３】
なお、多孔質炭素の全ての部分が結晶構造となっている必要はなく、一部に非晶質部分が存在してもよい。また、多孔質炭素は、全てが非晶質であってもよい。
【００２４】
細孔は、メソ孔を含むことが好ましい。したがって、細孔は、ミクロ孔を含んでいてもよいし、ミクロ孔を含んでいなくてもよい。ここで、多孔質炭素を製造する場合、有機物質が炭化する時に、通常、揮発性物質を放出する。したがって、多孔質炭素は、通常、放出跡として、ミクロ孔が残るので、ミクロ孔の全くない多孔質炭素を得ることは難しい。これに対して、メソ孔は、通常、意図的に形成される。一般に、酸（又はアルカリ）に可溶な筋材と、炭素又はその原料としての、有機材料とを一緒に成形した後、酸（又はアルカリ）で筋材を溶解させた痕跡がメソ孔となる。
【００２５】
ここで、本明細書及び特許請求の範囲においては、孔径が２ｎｍ未満である細孔をミクロ孔と称し、孔径が２ｎｍ以上５０ｎｍ以下である細孔をメソ孔と称する。
【００２６】
電解質イオンのサイズは０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下であるから、ミクロ孔は、電解質イオンの移動にさほど寄与するとは云い難い。したがって、電解質イオンが円滑に移動するためには、メソ孔が重要となる。
【００２７】
ちなみに、活性炭におけるミクロ孔の平均孔径は、１ｎｍ程度と云われている。このため、電解質イオンは、活性炭のミクロ孔に、例外なく、発熱、即ち、エンタルピーの減少を伴い、吸着する。
【００２８】
メソ孔は、三次元網目構造を有することが好ましい。これにより、電解質イオンが円滑に移動することができる。
【００２９】
多孔質炭素のＢＥＴ比表面積は、５０ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、８００ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。多孔質炭素のＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上であると、メソ孔が十分に形成され、アニオンが十分に挿入されるため、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性が高くなる。
【００３０】
また、多孔質炭素のＢＥＴ比表面積は、２，０００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１，８００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。多孔質炭素のＢＥＴ比表面積が２，０００ｍ２／ｇ以下であると、メソ孔が十分に形成され、アニオンが十分に挿入されるため、非水系蓄電素子の放電容量が高くなる。
【００３１】
多孔質炭素のＢＥＴ比表面積は、例えば、自動比表面積／細孔分布測定装置ＴｒｉＳｔａｒＩＩ３０２０（島津製作所社製）により、吸着等温線を測定した後、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒ）法により、求めることができる。
【００３２】
多孔質炭素の全細孔容積は、０．２ｍＬ／ｇ以上２．３ｍＬ／ｇ以下であることが好ましく、０．２ｍＬ／ｇ以上１．７ｍＬ／ｇ以下であることがより好ましい。多孔質炭素の全細孔容積が０．２ｍＬ／ｇ以上であると、メソ孔が独立することが稀になって、アニオンが移動しやすくなり、非水系蓄電素子の放電容量が高くなる。一方、多孔質炭素の全細孔容積が２．３ｍＬ／ｇ以下であると、多孔質炭素の構造が嵩高くならないため、正極のエネルギー密度が高くなり、非水系蓄電素子の単位体積当たりの放電容量が増大する。また、隣接するメソ孔を隔てる壁部が薄くならないため、アニオンの挿入及び脱離を繰り返しても、壁部の形状を保つことができ、非水系蓄電素子の充放電特性が向上する。
【００３３】
多孔質炭素の全細孔容積は、例えば、自動比表面積／細孔分布測定装置ＴｒｉＳｔａｒＩＩ３０２０（島津製作所社製）により、吸着等温線を測定した後、ＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔｔ、Ｊｏｙｎｅｒ、Ｈａｌｌｅｎｄｅｒ）法により、求めることができる。
【００３４】
多孔質炭素の細孔中のメソ孔の含有率は、２５％以上８０％以下であることが好ましく、３０％以上６０％以下であることがより好ましい。多孔質炭素の細孔中のメソ孔の含有率が２５％以上であると、三次元網目構造を有するメソ孔が十分形成されるため、アニオンが移動しやすくなり、非水系蓄電素子の放電容量が高くなる。また、多孔質炭素の細孔中のメソ孔の含有率が８０％以下であると、多孔質炭素の内部にメソ孔が十分に形成され、多孔質炭素の内部まで活用することができるため、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性が高くなる。
【００３５】
多孔質炭素の細孔中のメソ孔の含有率は、例えば、自動比表面積／細孔分布測定装置ＴｒｉＳｔａｒＩＩ３０２０（島津製作所社製）により、吸着等温線（例えば、図１参照）を測定した後、式
｛（ｐ／ｐ０＝０．９６の吸着量）−（ｐ／ｐ０＝０．３の吸着量）｝／（ｐ／ｐ０＝０．９６の吸着量）×１００・・・（１）
により、導出することができる。
【００３６】
なお、ｐ／ｐ0＝０．３の吸着量は、多孔質炭素のミクロ孔に由来する窒素ガスの吸着量を表し、ｐ／ｐ0＝０．９６の吸着量は、多孔質炭素のミクロ孔及びメソ孔に由来する窒素ガスの吸着量を表している。
【００３７】
多孔質炭素としては、適宜合成して使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
【００３８】
多孔質炭素の市販品としては、例えば、クノーベル（登録商標）（東洋炭素社製）などが挙げられる。
【００３９】
多孔質炭素の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、三次元網目構造を有する筋材と、有機物質とを成形して炭化させた後、酸又はアルカリで筋材を溶解させる方法などが挙げられる。この場合、筋材を溶解させた痕が三次元網目構造を有するメソ孔となる。
【００４０】
筋材を構成する材料としては、酸又はアルカリに溶解することが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、金属酸化物、金属塩、金属含有有機化合物などが挙げられる。
【００４１】
有機物質としては、炭化させることが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４２】
なお、有機物質は、一般に、炭化させる時に揮発性物質を放出するため、放出跡としてミクロ孔が形成される。このため、ミクロ孔が全く存在しない多孔質炭素を製造することは難しい。
【００４３】
−−バインダ−−
バインダとしては、正極を製造する時に使用する溶媒や非水電解液、印加される電位に対して安定な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バインダ、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム（ＥＰＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、アクリレート系ラテックス、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、アルギン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼインなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バインダ、アクリレート系ラテックス、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が好ましい。
【００４４】
−−導電助剤−−
導電助剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
−正極集電体−
正極集電体の材質、形状、大きさ、及び構造としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４６】
正極集電体の材質としては、導電性材料で、印加される電位に対して安定であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、タンタルなどが挙げられる。これらの中でも、ステンレス鋼、アルミニウムが特に好ましい。
【００４７】
正極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４８】
正極集電体の大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４９】
＜正極の作製方法＞
正極は、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電助剤、溶媒等を加えて、スラリー状とした正極材用塗布液を、正極集電体上に塗布した後、乾燥させて、正極材を形成することで、作製することができる。
【００５０】
溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水系溶媒、有機系溶媒などが挙げられる。
【００５１】
水系溶媒としては、例えば、水、アルコールなどが挙げられる。
【００５２】
有機系溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、トルエンなどが挙げられる。
【００５３】
なお、正極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電助剤等を加えた正極用組成物をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形してペレット電極としたりすることもできる。
【００５４】
＜負極＞
負極としては、負極活物質を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、負極集電体上に負極活物質を含む負極材を備えた負極などが挙げられる。
【００５５】
負極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。
【００５６】
−負極材−
負極材は、負極活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダなどを更に含む。
【００５７】
−−負極活物質−−
負極活物質としては、非水電解液中のカチオンを吸蔵乃至放出することが可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、リチウムイオンを吸蔵乃至放出することが可能な炭素質材料、金属酸化物、リチウムと合金化することが可能な金属又はその合金、リチウムとの複合合金化合物、チッ化金属リチウムなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、安全性とコストの点から、炭素質材料、チタン酸リチウムが好ましい。
【００５８】
炭素質材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒鉛（グラファイト）、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。
【００５９】
黒鉛（グラファイト）としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛などが挙げられる。これらの中でも、人造黒鉛、天然黒鉛が好ましい。
【００６０】
金属酸化物としては、例えば、酸化アンチモン錫、一酸化珪素などが挙げられる。
【００６１】
リチウムと合金化することが可能な金属としては、例えば、リチウム、アルミニウム、錫、珪素、亜鉛などが挙げられる。
【００６２】
リチウムとの複合合金化合物としては、例えば、チタン酸リチウムなどが挙げられる。
【００６３】
チッ化金属リチウムとしては、例えば、チッ化コバルトリチウムなどが挙げられる。
【００６４】
−−バインダ−−
バインダとしては、負極を製造する時に使用する溶媒や非水電解液、印加される電位に対して安定な材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バインダ、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム（ＥＰＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、アクリレート系ラテックス、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、アルギン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼインなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バインダ、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が好ましい。
【００６５】
−−導電助剤−−
導電助剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６６】
−負極集電体−
負極集電体の材質、形状、大きさ、及び構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００６７】
負極集電体の材質としては、導電性材料で、印加される電位に対して安定であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、銅などが挙げられる。これらの中でも、ステンレス鋼、銅、アルミニウムが特に好ましい。
【００６８】
負極集電体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００６９】
負極集電体の大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００７０】
＜負極の作製方法＞
負極は、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電助剤、溶媒等を加えて、スラリー状とした負極材用塗布液を、負極集電体上に塗布した後、乾燥させて、負極材を形成することで、作製することができる。
【００７１】
溶媒としては、正極の作製方法と同様の溶媒を用いることができる。
【００７２】
なお、負極活物質に、必要に応じて、バインダ、導電助剤等を加えた負極用組成物をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形してペレット電極としたりすることもできる。
【００７３】
また、蒸着、スパッタ、メッキ等の手法により、負極集電体上に負極活物質の薄膜を形成して、負極材を形成することもできる。
【００７４】
＜非水電解液＞
非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解している溶液と、イオン液体の混合液である。
【００７５】
−非水溶媒−
非水溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非プロトン性有機溶媒が好適に用いられる。
【００７６】
非プロトン性有機溶媒としては、鎖状カーボネート、環状カーボネート等のカーボネート系有機溶媒が用いられ、粘度が低い溶媒が好ましい。これらの中でも、電解質塩の溶解性が高い点から、鎖状カーボネートが好ましい。
【００７７】
鎖状カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）などが挙げられる。
【００７８】
非水溶媒中の鎖状カーボネートの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００７９】
環状カーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）などが挙げられる。
【００８０】
非水溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合溶媒を用いる場合には、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合割合は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００８１】
非水溶媒としては、必要に応じて、環状エステル、鎖状エステル等のエステル系有機溶媒、環状エーテル、鎖状エーテル等のエーテル系有機溶媒などを用いることができる。
【００８２】
環状エステルとしては、例えば、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、２−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどが挙げられる。
【００８３】
鎖状エステルとしては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル（酢酸メチル（ＭＡ）、酢酸エチル等）、ギ酸アルキルエステル（ギ酸メチル（ＭＦ）、ギ酸エチル等）などが挙げられる。
【００８４】
環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、アルキル−１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキソランなどが挙げられる。
【００８５】
鎖状エーテルとしては、例えば、１，２−ジメトシキエタン（ＤＭＥ）、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテルなどが挙げられる。
【００８６】
−電解質塩−
電解質塩としては、非水溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示す化合物であれば、特に制限はないが、ハロゲン原子を含む化合物が好ましい。
【００８７】
電解質塩を構成するカチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、スピロ系４級アンモニウムイオンなどが挙げられる。
【００８８】
電解質塩を構成するアニオンとしては、例えば、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＣｌＯ４−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＳｂＦ６−、ＣＦ３ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ−などが挙げられる。
【００８９】
電解質塩としては、リチウム塩を使用することが好ましい。
【００９０】
リチウム塩としては、特に制限はなく、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、ホウ弗化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六弗化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド（ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２）、リチウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド（ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２）などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、多孔質炭素中へのアニオンの挿入量の大きさの観点から、ＬｉＢＦ４が特に好ましい。
【００９１】
非水電解液中の電解質塩の濃度は、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上６ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、非水系蓄電素子の容量と出力の両立の点から、２ｍｏｌ／Ｌ以上４ｍｏｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。
【００９２】
−イオン液体−
イオン液体を構成するカチオンとしては、例えば、テトラエチルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−プロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−メトキシエチルアンモニウムイオン、１−メチル−１−プロピルピロリジニウムイオン、１−メチル−１−ブチルピロリジニウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウムイオン、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルピペリジウムイオン、１−エチルピリジニウムイオン、１−ブチルピリジニウムイオン、１−ヘキシルピリジニウムイオン、トリブチル−ｎ−オクチルホスホニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラ−ｎ−オクチルホスホニウムイオン、メチルトリフェニルホスホニウムイオン、イソプロピルトリフェニルホスホニウムイオン、メトキシカルボニルホスホニウムイオン、（１−ナフチルメチル）トリフェニルホスホニウムイオン、トリメチルスルホニウムイオン、（２−カルボキシエチル）ジメチルスルホニウムイオン、ジフェニルメチルスルホニウムイオン、トリ−ｎ−ブチルスルホニウムイオン、トリ−ｐ−トリルスルホニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオン、シクロプロピルジフェニルスルホニウムイオンなどが挙げられる。これらの中でも、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−メトキシエチルアンモニウムイオン及び／又はＮ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオンが特に好ましい。
【００９３】
イオン液体を構成するアニオンとしては、例えば、ＰＦ６−、ＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３−、ＰＦ３（ＣＦ３）３−、ＢＦ４−、ＢＦ２（ＣＦ）２−、ＢＦ３（ＣＦ３）２−、ＡｌＣｌ４−、Ｎ（ＦＳＯ２）２−、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−、Ｎ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２−、ＣＦ３ＳＯ３−などが挙げられる。これらの中でも、ビスフルオロスルホニルイミドイオン（Ｎ（ＦＳＯ２）２−）及び／又はビストリフルオロメタンスルホンイミドイオン（Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−）が特に好ましい。
【００９４】
非水電解液中のイオン液体の含有量は、１〜１８質量％であることが好ましく、３〜１５質量％であることがより好ましい。非水電解液中のイオン液体の含有量が１質量％以上であると、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性が高くなり、１８質量％以下であると、非水電解液の粘度が低くなり、非水系蓄電素子の放電レート特性が高くなる。
【００９５】
＜セパレータ＞
セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために、正極と負極の間に設けられる。
【００９６】
セパレータの材質、形状、大きさ、及び構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００９７】
セパレータとしては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトブロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、マイクロポア膜などが挙げられる。
【００９８】
セパレータは、非水電解液を保持する観点より、気孔率が５０％以上であることが好ましい。
【００９９】
セパレータの形状としては、気孔率が高いため、微多孔（マイクロポア）を有する薄膜タイプよりも、不織布系の方が好ましい。
【０１００】
セパレータの平均厚みは、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。セパレータの平均厚みが２０μｍ以上であると、非水電解液の保持量が多くなり、１００μｍ以下であると、非水系蓄電素子のエネルギー密度が向上する。
【０１０１】
セパレータの大きさとしては、非水系蓄電素子に使用することが可能な大きさであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【０１０２】
セパレータの構造は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
【０１０３】
＜その他の部材＞
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外装缶、引き出し線などが挙げられる。
【０１０４】
＜非水系蓄電素子の製造方法＞
本実施形態の非水系蓄電素子は、例えば、正極、負極及び非水電解液と、セパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造することができる。このとき、必要に応じて、外装缶等のその他の部材を更に用いることも可能である。
【０１０５】
非水系蓄電素子を組み立てる方法としては、特に制限はなく、通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。
【０１０６】
＜非水系蓄電素子の形状＞
本実施形態の非水系蓄電素子の形状としては、特に制限はなく、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができるが、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。
【０１０７】
図３に、本実施形態の非水系蓄電素子の一例を示す。
【０１０８】
非水系蓄電素子１０は、正極１１と、負極１２と、非水電解液を保持しているセパレータ１３と、外装缶１４と、正極１１の引き出し線１５と、負極１２の引き出し線１６とを有する。
【０１０９】
非水系蓄電素子１０の具体例としては、例えば、非水系二次電池、非水系キャパシタなどが挙げられる。
【０１１０】
次に、図４を用いて、非水系蓄電素子１０の基本構成を説明する。
【０１１１】
正極１１は、例えば、アルミニウム製の正極集電体１１ａと、正極集電体１１ａ上に固定された多孔質炭素１１ｂ（正極活物質）と、多孔質炭素１１ｂ同士を繋ぎとめるバインダ１１ｃと、多孔質炭素１１ｂ間に導電パスを付与する導電助剤１１ｄを有している。
【０１１２】
負極１２は、例えば、銅製の負極集電体１２ａと、負極集電体１２ａ上に固定された多炭素１２ｂ（負極活物質）と、負極活物質１２ｂ同士を繋ぎとめるバインダ１２ｃと、負極活物質１２ｂ間に導電パスを付与する導電助剤１２ｄを有している。
【０１１３】
正極１１と負極１２との間にはセパレータ１３が配置されており、セパレータ１３に非水電解液Ｎが保持されている。非水電解液Ｎには、アニオンＡ及びカチオンＣが含まれ、多孔質炭素１１ｂの層間にアニオンＡが挿入乃至脱離され、炭素１２ｂにカチオンＣが挿入乃至脱離される。これにより、非水系蓄電素子１０の充放電が実施される。
【０１１４】
デュアルインターカレーションタイプの非水系蓄電素子において、例えば、電解質塩として、ＬｉＰＦ６を使用する場合には、非水電解液中のＰＦ６−が正極活物質に挿入され、非水電解液中のＬｉ＋が負極活物質に挿入されることにより、非水系蓄電素子の充電が実施される。一方、正極活物質に挿入されているＰＦ６−が非水電解液へ脱離し、負極活物質に挿入されているＬｉ＋が非水電解液へ脱離することにより、非水系蓄電素子の放電が実施される。
【０１１５】
【化１】
2018152519.tif 000003
＜非水系蓄電素子の用途＞
本実施形態の非水電解液蓄電素子の用途としては、特に制限はなく、各種用途に用いることができ、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルＣＤ、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、電動自転車、電動工具等の電源、バックアップ電源などが挙げられる。
【実施例】
【０１１６】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【０１１７】
（実施例１）
＜正極の作製＞
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ａという）を用い、導電助剤としての、粉状のデンカブラック（アセチレンブラック）（デンカ社製）、バインダＢＭ−４００Ｂ（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ））（日本ゼオン社製）を、固形分の質量比が１００：７．７：９．５になるように混合した後、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を加えて適切な粘度に調整し、正極材用スラリーを作製した。
【０１１８】
多孔質炭素Ａの物性を以下に示す。
【０１１９】
メジアン径（Ｄ５０）＝１０．０［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝１６１８．４［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝１．５［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝４４．３［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
コンマコーターを用いて、平均厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面に、正極材用スラリーを塗布した後、乾燥させて、正極材を形成した。このとき、正極材の多孔質炭素の目付け量、即ち、単位面積当たりの質量の平均は、５．０ｍｇ／ｃｍ２であった。正極材が形成されたアルミニウム箔を直径１６ｍｍに打ち抜いて正極を作製した。
【０１２０】
＜セパレータ＞
ガラス濾紙ＧＡ１００（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）を直径１６ｍｍに打ち抜いたものを２枚重ねて、セパレータとして、使用した。
【０１２１】
＜非水電解液＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）／メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）（質量比１：３）の混合溶媒（宇部興産社製）に、２ｍｏｌ／ＬのＬｉＢＦ４を溶解させた後、含有量が１０質量％になるように、イオン液体（パイオトレック社製）を添加し、非水電解液を作製した。このとき、イオン液体は、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン（ＭＰＰＹ）及びビスフルオロスルホニルイミドイオン（ＦＳＩ）からなる。
【０１２２】
＜負極の作製＞
負極活物質としての、黒鉛ＭＡＧＤ（日立化成社製）、導電助剤としての、粉状のデンカブラック（アセチレンブラック）（デンカ社製）、バインダＢＭ−４００Ｂ（日本ゼオン社製）を、固形分の質量比が１００：３．０：５．０になるように混合した後、ＮＭＰを加えて適切な粘度に調整し、負極材用スラリーを作製した。
【０１２３】
コンマコーターを用いて、平均厚み８μｍの銅箔の片面に負極材用スラリーを塗布した後、乾燥させて、負極材を形成した。このとき、負極材の黒鉛の目付け量、即ち、単位面積当たりの質量の平均は、４．５ｍｇ／ｃｍ２であった。負極材が形成された銅箔を直径１６ｍｍに打ち抜いて、負極を作製した。
【０１２４】
負極、セパレータを１５０℃で４時間真空乾燥させた後、厚さ０．５ｍｍのリチウム金属箔（本城金属社製）を直径１６ｍｍで打ち抜いた正極と共に、乾燥アルゴングローブボックス中で２０３２型コインセルを組み立てた。次に、２０３２型コインセルに、非水電解液４００μＬを充填して、負極作製用の非水系蓄電素子を作製した。
【０１２５】
負極作製用の非水系蓄電素子の負極と正極を２日間短絡させ、リチウムイオンを負極活物質側へ挿入した後、負極作製用の非水系蓄電素子を分解し、リチウムイオンが挿入された負極を作製した。
【０１２６】
＜非水系蓄電素子の作製＞
正極及びセパレータを１５０℃で４時間真空乾燥させた後、リチウムイオンが挿入された負極と共に、乾燥アルゴングローブボックス中で、２０３２型コインセルを組み立てた。次に、２０３２型コインセルに、非水電解液４００μＬを充填して、非水系蓄電素子を作製した。
【０１２７】
（実施例２〜９）
非水電解液中のイオン液体の含有量を、それぞれ０．９質量％、１．０質量％、２．９質量％、３．０質量％、１５．０質量％、１５．２質量％、１８．０質量％、１８．１質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１２８】
（実施例１０）
Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−メトキシエチルアンモニウムイオン（ＤＥＭＥ）及びビスフルオロスルホニルイミドイオン（ＦＳＩ）からなるイオン液体（パイオトレック社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１２９】
（実施例１１）
Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン（ＭＰＰＹ）及びビストリフルオロメタンスルホンイミドイオン（ＴＦＳＩ）からなるイオン液体（パイオトレック社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１３０】
（実施例１２）
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ｂという）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１３１】
多孔質炭素Ｂの物性を以下に示す。
【０１３２】
メジアン径（Ｄ５０）＝３．８［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝９９２．８［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝１．０［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝２４．９［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
（実施例１３）
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ｃという）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１３３】
多孔質炭素Ｃの物性を以下に示す。
【０１３４】
メジアン径（Ｄ５０）＝３．６［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝９９２．２［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝１．０［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝２５．０［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
（実施例１４）
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ｄという）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１３５】
多孔質炭素Ｄの物性を以下に示す。
【０１３６】
メジアン径（Ｄ５０）＝４．４［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝１１９０．１［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝１．２［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝２９．９［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
（実施例１５）
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ｅという）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１３７】
多孔質炭素Ｅの物性を以下に示す。
【０１３８】
メジアン径（Ｄ５０）＝４．７［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝１１９３．４［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝１．２［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝３０．０［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
（実施例１６）
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ｆという）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１３９】
多孔質炭素Ｆの物性を以下に示す。
【０１４０】
メジアン径（Ｄ５０）＝１０．０［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝７４．２［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝０．４［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝６０．０［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
（実施例１７）
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ｇという）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１４１】
多孔質炭素Ｇの物性を以下に示す。
【０１４２】
メジアン径（Ｄ５０）    ＝１０．０［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝６９．１［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝０．４［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝６０．２［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
（実施例１８）
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ｈという）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１４３】
多孔質炭素Ｈの物性を以下に示す。
【０１４４】
メジアン径（Ｄ５０）＝１０．３［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝４９．１［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝０．４［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝８０．０［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
（実施例１９）
正極活物質として、多孔質炭素ＣＮｏｖｅｌ（東洋炭素社製）（以下、多孔質炭素Ｉという）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１４５】
多孔質炭素Ｉの物性を以下に示す。
【０１４６】
メジアン径（Ｄ５０）＝１０．０［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝４８．７［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝０．４［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝８０．２［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝有
（実施例２０）
＜負極の作製＞
負極活物質としての、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）（チタン工業社製）（以下、ＬＴＯという）、導電助剤としての、粉状のデンカブラック（アセチレンブラック）（デンカ社製）、バインダとしての、アクリレート系ラテックスＴＲＤ２０２Ａ（ＪＳＲ社製）、ダイセル２２００（カルボキシメチルセルロース）（ダイセル化学工業社製）を、固形分の質量比が１００：７：３：１になるように混合した後、水を加えて適切な粘度に調整し、負極材用スラリーを作製した。
【０１４７】
バーコーターを用いて、平均厚み１５μｍのアルミニウム箔の片面に負極材用スラリーを塗布した後、乾燥させて、負極材を形成した。このとき、負極材のＬＴＯの目付け量、即ち、単位面積当たりの質量の平均は、３．０ｍｇ／ｃｍ２であった。負極材が形成されたアルミニウム箔を直径１６ｍｍに打ち抜いて、負極を作製した。
【０１４８】
上記の負極を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１４９】
（比較例１）
イオン液体を添加しない以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１５０】
（比較例２）
正極活物質として、コバルト酸リチウム（日亜化学社製）（以下、ＬＣＯという）を用い、リチウムイオンが挿入されていない負極を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１５１】
（比較例３）
正極活物質として、人造黒鉛ＫＳ−６（ＴＩＭＣＡＬ社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１５２】
人造黒鉛の物性を以下に示す。
【０１５３】
メジアン径（Ｄ５０）＝１０．０［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝１７．６［ｍ２／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝８２．０［％］
多孔質性＝無
三次元網目構造＝無
（比較例４）
正極活物質として、活性炭ベルファイン（ＡＴエレクトロード社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、非水系蓄電素子を作製した。
【０１５４】
活性炭の物性を以下に示す。
【０１５５】
メジアン径（Ｄ５０）＝１０．７［μｍ］
ＢＥＴ比表面積＝１３６０．０［ｍ２／ｇ］
全細孔容積＝１．１［ｍＬ／ｇ］
細孔中のメソ孔の含有率＝４．７［％］
多孔質性＝有
三次元網目構造＝無
以下に、正極活物質として用いられる炭素の細孔の形成状態（多孔質性、三次元網目構造）、ＢＥＴ比表面積、メソ孔の含有率、全細孔容積及びメジアン径（Ｄ５０）の評価方法を記載する。
【０１５６】
＜細孔の形成状態（多孔質性、三次元網目構造）＞
透過型電子顕微鏡ＪＥＭ−２１００（日本電子社製）により、多孔質性、三次元網目構造の有無を観察した。
【０１５７】
＜ＢＥＴ比表面積及び全細孔容積＞
自動比表面積／細孔分布測定装置ＴｒｉＳｔａｒＩＩ３０２０（島津製作所社製）により、吸着等温線を測定した後、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒ）法により、ＢＥＴ比表面積を求めた。また、吸着等温線から、ＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔｔ、Ｊｏｙｎｅｒ、Ｈａｌｌｅｎｄｅｒ）法により、全細孔容積を求めた。
【０１５８】
＜メソ孔の含有率＞
自動比表面積／細孔分布測定装置ＴｒｉＳｔａｒＩＩ３０２０（島津製作所社製）により、吸着等温線（図１参照）を測定した後、式（１）により、細孔中のメソ孔の含有率を求めた。
【０１５９】
＜メジアン径（Ｄ５０）＞
レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−９５０（堀場製作所社製）により、メジアン径（Ｄ５０）を測定した。
【０１６０】
表１に、正極活物質として用いられる炭素の物性を示す。
【０１６１】
【表１】
2018152519.tif 000004
表２に、非水系蓄電素子の構成を示す。
【０１６２】
【表２】
2018152519.tif 000005
次に、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性を評価した。
【０１６３】
＜放電容量及び放電レート特性＞
２５℃の恒温槽中に非水系蓄電素子を保持した状態で、自動電池評価装置１０２４Ｂ−７Ｖ０．１Ａ−４（エレクトロフィールド社製）を使用して、表３に示す条件で充放電試験を実施し、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性を評価した。
【０１６４】
【表３】
2018152519.tif 000006
なお、ＣＣは、定電流を意味する。
【０１６５】
具体的には、まず、基準電流値を２.０ｍＡ（１Ｃ）とし、基準電流値の１／５の電流値（０．２Ｃ）で充電終止電圧４．４Ｖまで充電した後、０．２Ｃで放電終止電圧１．８Ｖまで放電した。このとき、充電後には１２０分間、放電後には５分間の休止を入れた。
【０１６６】
次に、基準電流値（１Ｃ）で充電終止電圧４．４Ｖまで充電した後、１Ｃで放電終止電圧１．８Ｖまで放電する充放電サイクルを５回繰り返し、５回目の放電容量を１Ｃ放電容量とした。このとき、充放電の間には５分間の休止を入れた。
【０１６７】
さらに、基準電流値の５０倍の電流値（５０Ｃ）で充電終止電圧４．４Ｖまで充電した後、５０Ｃで放電終止電圧１．８Ｖまで放電する充放電サイクルを５回繰り返し、５回目の放電容量を５０Ｃ放電容量とした。このとき、充放電の間には５分間の休止を入れた。
【０１６８】
図４に、実施例１、比較例１の非水系蓄電素子の放電容量の測定結果を示す。
【０１６９】
なお、実施例２０の非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性を評価する際に、充電終止電圧を２．９Ｖとし、放電終止電圧を０．８Ｖとした。
【０１７０】
また、比較例２の非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性を評価する際に、充電終止電圧を４．２Ｖとし、放電終止電圧を３．０Ｖとした。
【０１７１】
次に、式
（５０Ｃ放電容量）／（１Ｃ放電容量）×１００
により、非水系蓄電素子の放電レート特性を導出した。
【０１７２】
表４に、非水系蓄電素子の放電容量及び放電レート特性の評価結果を示す。
【０１７３】
【表４】
2018152519.tif 000007
表４の結果から、実施例１〜２０の非水系蓄電素子は、１Ｃ放電容量が高く、放電レート特性に優れることがわかる。
【０１７４】
これに対して、比較例１の非水系蓄電素子は、非水電解液中にイオン液体を含まないため、放電レート特性が低下する。
【０１７５】
また、比較例２の非水系蓄電素子は、正極活物質として、抵抗値が高いコバルト酸リチウムが用いられているため、５０Ｃ放電容量が低下し、放電レート特性が低下する。
【０１７６】
また、比較例３の非水系蓄電素子は、正極活物質として、ＢＥＴ比表面積が小さい人造黒鉛が用いられているため、１Ｃ放電容量及び５０Ｃ放電容量が低下する。
【０１７７】
また、比較例４の非水系蓄電素子は、正極活物質として、三次元網目構造を有さない活性炭が用いられているため、高速充放電時に細孔の内部へ十分に非水電解液が浸透できず、放電レート特性が低下する。
【０１７８】
以上のように、本実施例の非水系蓄電素子は、三次元網目構造を有する細孔が形成されている多孔質炭素を用い、非水電解液中にイオン液体を含むため、放電容量が高く、放電レート特性に優れる。
【符号の説明】
【０１７９】
１０    非水系蓄電素子
１１    正極
１１ａ    正極集電体
１１ｂ    多孔質炭素
１１ｃ    バインダ
１１ｄ    導電助剤
１２    負極
１２ａ    負極集電体
１２ｂ    炭素
１２ｃ    バインダ
１２ｄ    導電助剤
１３    セパレータ
１４    外装缶
１５、１６    引き出し線
Ｎ    非水電解液
Ａ    アニオン
Ｃ    カチオン
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８０】
【特許文献１】特開２００５−２５１４７２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４２３４０号公報
【図１】
2018152519.tif 000008
【図２】
2018152519.tif 000009
【図３】
2018152519.tif 000010
【図４】
2018152519.tif 000011