CN114156525A - 非水电解质二次电池和组电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及非水电解质二次电池和组电池。非水电解质二次电池包含外包装体、电极体和电解液。外包装体容纳电极体和电解液。电极体成型为扁平状。电极体包含层叠体。层叠体包含第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板。第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板依次层叠。电极体通过将层叠体卷绕成漩涡状而形成。第1分隔体和第2分隔体各自具有10.2MPa以下的比例极限。比例极限在第1分隔体和第2分隔体的厚度方向的压缩试验中测定。
Description
技术领域
本公开涉及非水电解质二次电池和组电池。
背景技术
日本特开2004-214190号公报公开了一种锂电池用分隔体，其特征在于，弹性系数(弹性模量)为2.0kgf/mm2以下。
发明内容
非水电解质二次电池(以下可简称为“电池”)包含电极体。电极体容纳于外包装体中。通常，电极体包含正极板、分隔体和负极板。电极体可为卷绕型。卷绕型的电极体通过将带状的电极板和分隔体卷绕成漩涡状而形成。有时也使用2张分隔体。有时也在卷绕后将电极体成型为扁平状。
成型后，在电极体中产生回弹(springback)，从而有时电极体松弛(loosened)。以下也将该现象记为“成型松弛”。如果发生成型松弛，则电池的反作用力增大。在此，“反作用力”表示相对于由约束构件对电池施加的作用力的、反作用力。
电池在充电时要膨胀。例如，在组电池中，以单电池的外形尺寸收敛于规定范围的方式，在组电池的外缘设置外壳。外壳包含约束构件。约束构件约束单电池或电池模块。约束构件例如包含端板和带。如果电池的反作用力增大，则对约束构件要求高强度。即，组电池的设计自由度降低。
本公开的目的在于在包含卷绕型的电极体的非水电解质二次电池中减小反作用力。
以下对本公开的技术构成和作用效果进行说明。不过，本公开的作用机理包含推定。作用机理的正确与否不限定权利要求书。
[1]非水电解质二次电池包含外包装体、电极体和电解液。外包装体容纳电极体和电解液。电极体成型为扁平状。电极体包含层叠体。层叠体包含第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板。第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板依次层叠。电极体通过将层叠体卷绕成漩涡状而形成。第1分隔体和第2分隔体各自具有10.2MPa以下的比例极限。比例极限在第1分隔体和第2分隔体的厚度方向的压缩试验中测定。
以下，在本公开中，可将“第1分隔体”和“第2分隔体”简单地总称为“分隔体”。第1分隔体与第2分隔体可具有基本上相同的“材质、尺寸、物性值等”。第1分隔体与第2分隔体也可具有彼此不同的“材质、尺寸、物性值等”。
本公开的电极体为卷绕型。通过将正极板、分隔体和负极板层叠，从而形成层叠体。通过将层叠体卷绕成漩涡状，从而形成筒状的电极体。通过在2张平板间将筒状的电极体在径向上挤压，从而将电极体成型为扁平状。成型后的电极体包含平坦部和弯曲部。弯曲部在平坦部的两侧形成。在弯曲部中，分隔体变形。在电极体的中心(电极体的内层侧层叠体)附近，在分隔体中形成有折痕。认为折痕表示分隔体的塑性变形。认为形成了折痕的部分难以发生回弹。随着从电极体的中心向外侧(电极体的外层侧层叠体)，分隔体的变形量慢慢地变小，最终折痕消失。认为由此形成弯曲部。对于在分隔体中没有形成折痕、分隔体弯曲的部分而言，认为容易发生回弹。在从电极体的中心向外侧的方向上，在分隔体中产生折痕(塑性变形)的范围越宽，即，产生折痕的层数越多，越难以发生成型松弛，可期待电池的反作用力减小。
例如在日本特开2004-214190号公报中，记载了通过分隔体的弹性模量为规定值以下，从而抑制了电极体的厚度的增加。弹性模量为弹性变形区域中的物性值。但是，如上所述，认为电极体的成型松弛和电池的反作用力与超过了比例极限的塑性变形区域中的变形相关联。
在本公开中，分隔体具有10.2MPa以下的比例极限。比例极限为发生塑性变形的容易程度的指标。认为比例极限越小，分隔体越容易塑性变形。即，认为比例极限越小，在电极体中越在更宽的范围在分隔体中形成折痕。根据本公开的新认识，比例极限为10.2MPa以下时，可期待电池的反作用力显著地减小。
[2]第1分隔体和第2分隔体各自可具有例如4.5MPa以上的比例极限。
通过分隔体具有4.5MPa以上的比例极限，从而可期待输出的提高。
[3]在与电极体的卷绕轴垂直相交的截面中，电极体包含弯曲部和平坦部。在弯曲部，正极板具有弯曲面。在平坦部，正极板具有平坦面。在平坦部例如可层叠有54层以上且110层以下的正极板。
存在如下倾向：平坦部中的电极板的层叠数越增多，电池的反作用力越增大。如果正极板的层叠数为54层以上，则反作用力的增大显著。对于正极板的层叠数为54层以上的电极体，通过应用本公开的分隔体，可期待反作用力的减轻幅度增大。如果正极板的层叠数超过110层，则在将集电构件焊接于电极体时，例如，有可能变得容易发生焊接不良。
[4]在层叠体中，可满足下述式(1)：
x+y+z≦210 (1)
的关系。
上述式(1)中，
“x”表示正极板的厚度(μm)。
“y”表示负极板的厚度(μm)。
“z”表示第1分隔体的厚度(μm)与第2分隔体的厚度(μm)的合计。
满足上述式(1)的关系时，存在变得难以发生成型松弛的倾向。
[5]组电池包含外壳和1个以上的单电池。单电池为上述[1]至[4]中任一项所述的非水电解质二次电池。外壳包含约束构件。约束构件约束单电池。约束构件为树脂材料制。
目前为止，为了减小电池的反作用力，约束构件使用具有高刚性的金属材料等。在本公开中，可通过分隔体充分地降低电池的反作用力。因此，约束构件也可使用具有低刚性的树脂材料。
本公开的上述和其他的目的、特征、方面和优点由与附图关联地理解的与本公开涉及的以下的详细说明将变得明显。
附图说明
图1为示出本实施方式中的非水电解质二次电池的一例的概略图。
图2为示出本实施方式中的电极体的一例的概略图。
图3为示出电极体的一例的概略截面图。
图4为示出本实施方式中的正极板的一例的概略俯视图。
图5为示出本实施方式中的负极板的一例的概略俯视图。
图6为示出反作用力的测定方法的概略图。
图7为示出分隔体的比例极限与反作用力的关系的坐标图。
图8为示出分隔体的比例极限与输出的关系的坐标图。
图9为示出正极板的层叠数与反作用力的关系的坐标图。
图10为示出本实施方式中的组电池的一例的概略图。
具体实施方式
以下对本公开的实施方式(以下也记为“本实施方式”)进行说明。不过，以下的说明并不限定权利要求书。
本实施方式中的几何学的用语(例如“垂直”等)表示基本上为该状态即可。本实施方式中的几何学的用语不应在严格的意义上予以解释。例如“垂直”表示基本上为垂直的状态。即，“垂直”可从严格意义上的“垂直”状态略有偏离。“基本上为垂直的状态”例如当然包含设计上、作业上、制造上等的公差、误差等。
在本实施方式中，“基本上由···组成(consisting essentially of)”的记载在不损害本公开的目的的范围，表示除了必要成分以外可包含追加的成分。例如，当然可包含该技术领域中通常设想的成分(例如不可避免的杂质等)。
在本实施方式中，例如“0.1质量份至10质量份”等的记载只要无特别说明，表示包含边界值的范围。例如“0.1质量份至10质量份”表示“0.1质量份以上且10质量份以下”的范围。
在本实施方式中，例如采用“LiCoO2”等化学计量的组成式表示化合物的情况下，该化学计量的组成式只不过是代表例。例如，在将钴酸锂表示为“LiCoO2”时，钴酸锂并不限定于“Li/Co/O＝1/1/2”的组成比，可以以任意的组成比包含Li、Co和O。
＜非水电解质二次电池＞
图1为示出本实施方式中的非水电解质二次电池的一例的概略图。
电池100包含外包装体90。外包装体90为方形(扁平长方体状)。外包装体90例如可为金属材料制。外包装体90例如可为铝(Al)合金制。
外包装体90容纳电极体50和电解液(未图示)。即，电池100包含电极体50和电解液。在外包装体90内，例如，可将电极体50保持于树脂制的支架。采用正极集电构件81将电极体50连接至正极端子91。采用负极集电构件82将电极体50连接至负极端子92。
《电极体》
图2为示出本实施方式中的电极体的一例的概略图。
电极体50为卷绕型。将电极体50成型为扁平状。电极体50包含层叠体51。在卷绕轴52的周围，层叠体51卷绕成漩涡状，从而形成电极体50。
层叠体51包含第1分隔体31、正极板10、第2分隔体32和负极板20。第1分隔体31、正极板10、第2分隔体32和负极板20依次层叠。层叠体51的厚度(第1分隔体31的厚度、正极板10的厚度、第2分隔体32的厚度和负极板20的厚度的合计)例如可为210μm以下。通过层叠体51具有210μm以下的厚度，从而在成型时在弯曲部53的分隔体形成折痕，从而具有难以发生成型松弛的倾向。即，认为在从电极体50的中心向外侧的方向上，在分隔体中产生折痕(塑性变形)的范围变宽(产生了折痕的层数增多)。在层叠体51具有比210μm大的厚度的情况下，在成型时在弯曲部53的分隔体中难以形成折痕，具有容易发生成型松弛的倾向。即，认为在从电极体50的中心向外侧的方向上，在分隔体中产生折痕(塑性变形)的范围变窄(产生了折痕的层数减少)。就层叠体51的厚度而言，从确保初期的电池容量的观点出发，例如可为135μm至200μm。
即，在层叠体51中，例如可满足下述式(1)的关系：
x+y+z≦210 (1)。
上述式(1)中，
“x”表示正极板10的厚度(μm)。
“y”表示负极板20的厚度(μm)。
“z”表示第1分隔体31的厚度(μm)与第2分隔体32的厚度(μm)的合计。第1分隔体31的厚度(μm)与第2分隔体32的厚度(μm)可基本上相同也可不同。
或者，在层叠体51中，例如可满足下述式(2)的关系：
135≦x+y+z≦200 (2)。
上述式(2)中的“x、y、z”与上述式(1)中的“x、y、z”相同。
进而，在上述式(1)和(2)中，例如可满足下述式(3)至(5)：
x≦80 (3)
y≦80 (4)
z≦50 (5)
的关系。通过进一步满足上述式(3)至(5)的关系，期待反作用力的减轻。
图3为示出电极体的一例的概略截面图。
在图3中示出与卷绕轴52(参照图2)垂直相交的截面。电极体50包含弯曲部53和平坦部54。在平坦部54的两侧形成弯曲部53。在弯曲部53中，层叠体51弯曲成圆弧状。在弯曲部53中，正极板10、负极板20和分隔体具有弯曲面。在平坦部54中，正极板10、负极板20和分隔体具有平坦面。将弯曲部53的截面视为圆弧时，包含该圆弧的圆具有0.5d的半径。平坦部54具有1.0d的厚度。
(层叠数)
本实施方式的“层叠数”在平坦部54处计数。例如，计数正极板10的层叠数时，只要正极板10的一部分覆盖(reach)平坦部54，则视为1层。正极板10的层叠数例如可为54层以上且110层以下。对于正极板10的层叠数为54层以上的电极体50，通过应用本实施方式的分隔体，期待反作用力的减轻幅度变大。如果正极板10的层叠数超过110层，则将正极集电构件81焊接于电极体50时，有可能发生焊接不良。正极板10的层叠数例如可为58层以上。正极板10的层叠数例如可为82层以上。正极板10的层叠数例如可为100层以下。
《分隔体》
本实施方式的电极体50包含第1分隔体31和第2分隔体32。在电极体50中，分隔体的至少一部分介于正极板10与负极板20之间。分隔体将正极板10和负极板20分离。
分隔体为带状的片材。分隔体例如可具有25μm以下的厚度。通过分隔体具有25μm以下的厚度，从而具有难以发生成型松弛的倾向。分隔体例如可具有5μm至20μm的厚度。分隔体例如可具有14μm至23μm的厚度。分隔体例如可具有14μm至20μm的厚度。分隔体例如可具有14μm至19μm的厚度。分隔体例如可具有19μm至23μm的厚度。分隔体例如可具有20μm至23μm的厚度。
分隔体为电绝缘性。分隔体例如可为聚烯烃制。分隔体例如可为聚乙烯(PE)制。分隔体例如可为聚丙烯(PP)制。分隔体例如可具有单层结构。分隔体例如可由PE层构成。分隔体例如可具有层叠结构。分隔体例如可包含PP层、PE层和PP层。可将PP层、PE层和PP层依次层叠。例如，在分隔体的表面可形成陶瓷粒子层等。
分隔体为多孔质。分隔体例如可具有40％至60％的孔隙率。分隔体例如可具有50％至60％的孔隙率。孔隙率可采用水银孔隙率计测定。分隔体例如可具有200s/100ml至300s/100ml的透气度。透气度可采用王研式透气度仪(Oken type air permeabilitymeter)测定。
(比例极限)
“比例极限”表示固体由于外力而变形时应力与应变的比例关系(胡克定律)成立的、应力的极限。本实施方式的分隔体具有10.2MPa以下的比例极限。通过分隔体具有10.2MPa以下的比例极限，期待反作用力的减小。分隔体例如可具有9.7MPa以下的比例极限。分隔体例如可具有8.8MPa以下的比例极限。分隔体例如可具有7.8MPa以下的比例极限。
分隔体例如可具有4.5MPa以上的比例极限。通过分隔体具有4.5MPa以上的比例极限，期待输出的提高。分隔体例如可具有6.2MPa以上的比例极限。
(比例极限的测定方法)
在分隔体的厚度方向的压缩试验中测定本实施方式的比例极限。首先，准备试验片。从电池100将电极体50回收。从电极体50将分隔体回收。从分隔体中切出试验片。就试验片而言，从电极体50中相当于弯曲部53的部分回收。相当于平坦部54的部分有可能由于成型压力的影响而发生物性变化。另外，从电极体50的中心开始计数，从第30层的外侧的部分采取试验片。试验片设为一边的长度为1cm以上的矩形(试验片设为比后述的压头的平面尺寸大)。准备172张试验片。172张的试验片可从具有同一规格的电池组收集。
准备压缩试验机。例如，可使用岛津制作所制造的Autograph“AG-50kNG W975”。也可使用具有与其同等功能的试验机。
将压头安装于压缩试验机。压头为不锈钢材(SUS)制的块体。压头具有1cm×1cm的平面尺寸。
将172张的试验片层叠，从而形成层叠体。将层叠体配置于压缩试验机的试样台。沿着层叠体的层叠方向(即，分隔体的厚度方向)使压头压入(押し込む)层叠体。
手动使将压头压入层叠体直至压缩应力达到75N(0.075MPa)。压缩应力达到75N后，以压缩应力的上升速度成为666.5N/s(0.6665MPa/s)的方式继续进行压头的压入。在压缩应力达到1500N(1.5MPa)的时刻，停止压头的压入。通过以上操作，取得应力-应变曲线。在应力-应变曲线中测定应力与应变的比例关系(胡克定律)成立的应力的极限。比例极限有效到小数点后第1位。将小数点后第2位以下四舍五入。
在应力-应变曲线中，根据应力与应变具有比例关系的区域的斜率，可计算出弹性模量。分隔体例如可具有180MPa至210MPa的弹性模量。分隔体例如可具有188MPa至208MPa的弹性模量。
《正极板》
图4为示出本实施方式中的正极板的一例的概略俯视图。
正极板10为带状的片材。正极板10例如可具有10μm至100μm的厚度。正极板10例如可具有81μm以下的厚度。通过正极板10具有81μm以下的厚度，具有难以发生成型松弛的倾向。正极板10例如可具有50μm至81μm的厚度。正极板10例如可具有50μm至75μm的厚度。正极板10例如可具有75μm至81μm的厚度。
正极板10包含正极基材11和正极活性物质层12。正极基材11例如可为铝(Al)合金箔等。正极基材11例如可具有10μm至20μm的厚度。正极活性物质层12配置在正极基材11的表面。正极活性物质层12可只配置于正极基材11的单面。正极活性物质层12也可配置在正极基材11的表背两面。正极基材11的一部分从正极活性物质层12露出。以下将正极基材11露出的部分也记为“正极基材露出部”。正极基材露出部配置在横向(图4的x轴方向)的一个端部。正极基材露出部在纵向(图4的y轴方向)上延伸。正极基材露出部可用于电极体50与正极端子91的连接。
正极活性物质层12例如可具有2g/cm3至3g/cm3的密度。正极活性物质层12例如可具有2.4g/cm3至2.6g/cm3的密度。正极活性物质层12包含正极活性物质。正极活性物质层12基本上可由正极活性物质构成。
正极活性物质可包含任意的成分。正极活性物质例如可包含选自LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiCoMn)O2、Li(NiCoAl)O2、和LiFePO4中的至少一种。其中，例如“Li(NiCoMn)O2”等组成式中的“(NiCoMn)”等的记载表示括弧内的组成比的合计为1。正极活性物质层12除了正极活性物质以外，例如可进一步包含导电材料和粘结剂等。导电材料可包含任意的成分。导电材料例如可包含乙炔黑等。就导电材料的配合量而言，相对于100质量份的正极活性物质，例如可为0.1质量份至10质量份。粘结剂可包含任意的成分。粘结剂例如可包含聚偏二氟乙烯(PVDF)等。就粘结剂的配合量而言，相对于100质量份的正极活性物质，例如可为0.1质量份至10质量份。
《负极板》
图5为示出本实施方式中的负极板的一例的概略俯视图。
负极板20为带状的片材。负极板20例如可具有10μm至100μm的厚度。负极板20例如可具有83μm以下的厚度。通过负极板20具有83μm以下的厚度，具有难以发生成型松弛的倾向。负极板20例如可具有57μm至83μm的厚度。负极板20例如可具有57μm至76μm的厚度。负极板20例如可具有76μm至83μm的厚度。
负极板20包含负极基材21和负极活性物质层22。负极基材21例如可为铜(Cu)合金箔等。负极基材21例如可具有5μm至10μm的厚度。负极活性物质层22配置在负极基材21的表面。负极活性物质层22可只配置于负极基材21的单面。负极活性物质层22也可配置在负极基材21的表背两面。负极基材21的一部分从负极活性物质层22露出。以下也将负极基材21露出的部分记为“负极基材露出部”。负极基材露出部配置在横向(图5的x轴方向)的一个端部。负极基材露出部在纵向(图5的y轴方向)上延伸。负极基材露出部可用于电极体50与负极端子92的连接。
负极活性物质层22例如可具有1.05g/cm3至1.2g/cm3的密度。负极活性物质层22例如可具有1.1g/cm3至1.12g/cm3的密度。负极活性物质层22包含负极活性物质。负极活性物质层22可基本上由负极活性物质组成。
负极活性物质可包含任意的成分。负极活性物质例如可包含选自石墨、软碳、硬碳、硅、氧化硅、硅基合金、锡、氧化锡、锡基合金和Li4Ti5O12中的至少一种。负极活性物质层22除了负极活性物质，例如可进一步包含导电材料和粘结剂等。导电材料可包含任意的成分。导电材料例如可包含选自乙炔黑、气相生长碳纤维和碳纳米管中的至少一种。就导电材料的配合量而言，相对于100质量份的负极活性物质，例如可为0.1质量份至10质量份。粘结剂可包含任意的成分。粘结剂例如可包含选自苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)和聚丙烯酸(PAA)中的至少一种。就粘结剂的配合量而言，相对于100质量份的负极活性物质，例如可为0.1质量份至10质量份。
《电解液》
电解液的至少一部分含浸于电极体50。可以电解液的全部含浸于电极体50。也可以电解液的一部分含浸于电极体50。可将电解液的一部分积存于电极体50的外部。电解液为液体电解质。电解液包含溶剂和支持电解质。溶剂为非质子性。溶剂可包含任意的成分。溶剂例如可包含选自碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)中的至少一种。支持电解质在溶剂中溶解。支持电解质可包含任意的成分。支持电解质例如可包含选自LiPF6、LiBF4、LiN(FSO2)2和LiB(C2O4)2中的至少一种。电解液除了溶剂和支持电解质以外，可进一步包含任意的添加剂。
＜组电池＞
图10为示出本实施方式中的组电池的一例的概略图。
组电池300包含1个以上的单电池310、和外壳。单电池310为上述的本实施方式的非水电解质二次电池。组电池300例如可包含1个至100个单电池310。组电池300例如可包含2个至20个单电池310。组电池300包含多个单电池310的情况下，多个单电池310在规定方向上排列。图10中，多个单电池310在y轴方向上排列。将单电池310排列的方向也记为“排列方向”。多个单电池310可以电串联地连接。多个单电池310也可以电并联地连接。电连接的一组单电池310也称为“电池模块”。
外壳例如包含容纳箱(未图示)、和约束构件320。容纳箱容纳单电池310和约束构件320。约束构件320例如包含2张端板321和带322。端板321分别配置在排列方向的两端。带322将2张端板321相互结合以使2张端板321间的距离收敛于规定的范围。由此，将夹持于2张端板321的单电池310约束。即，约束构件320将单电池310约束。
本实施方式中的约束构件320可由刚性低的材料形成。这是因为，单电池310可显示小的反作用力。约束构件例如可为树脂材料制。例如，端板321和带322中的至少一者可为树脂材料制。
实施例
以下对本公开的实施例(以下也记为“本实施例”)进行说明。不过，以下的说明并不限定权利要求书。
＜试验电池的制造＞
《No.1》
本实施例的试验电池采用下述步骤制造。
将正极活性物质[Li(NiCoMn)O2]、导电材料(乙炔黑)、粘结剂(PVDF)和分散介质(N-甲基-2-吡咯烷酮)混合，从而制备正极浆料。将正极浆料涂布于正极基材(Al合金箔、厚度15μm)的表面，干燥，从而形成了正极活性物质层。由此制造了原始正极。将原始正极压缩，切割为规定尺寸，从而制造正极板。正极板具有下述平面尺寸。
正极基材露出部的宽度(W11、参照图4)：10mm
正极活性物质层的宽度(W12、参照图4)：110mm
将负极活性物质(天然石墨)、粘结剂(CMC、SBR)和分散介质(水)混合，从而制备负极浆料。将负极浆料涂布于负极基材(Cu合金箔、厚度8μm)的表面，干燥，从而形成了负极活性物质层。由此制造了原始负极。将原始负极压缩，切割为规定尺寸，从而制造了负极板。负极板具有下述平面尺寸。
负极基材露出部的宽度(W21、参照图5)：13mm
负极活性物质层的宽度(W22、参照图5)：115mm
准备第1分隔体和第2分隔体。本实施例的第1分隔体和第2分隔体具有相同的规格。将分隔体的物性值示于下述表1中。再有，下述表1的“比例极限”为采用从测定输出和反作用力之后的电池中回收的分隔体测定的值。
将第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板依次层叠，从而形成了层叠体。将层叠体卷绕成漩涡状，从而形成了筒状的电极体。采用平板压机，将筒状的电极体在径向上挤压。由此，将电极体成型为扁平状。在电极体中，将负极板的层叠数设定为比正极板的层叠数多2层。将第1分隔体和第2分隔体的合计层叠数设定为比正极板的层叠数的2倍多8层。
准备外包装体。外包装体为方形。外包装体为Al合金制。将外包装体的尺寸示于下述表1中。下述表1的“外尺寸”表示图1的y轴方向的外形尺寸。下述表1的“厚度”表示外包装体材料的厚度(板厚)。
外包装体由容器和盖组成。盖上设置有正极端子和负极端子。通过正极集电构件，正极端子与电极体电连接。通过负极集电构件，负极端子与电极体电连接。电极体插入于袋状的支架。支架采用树脂膜(材质PP、厚度0.15mm)形成。将电极体与支架一起容纳于容器中。采用激光焊接，将盖与容器接合。从设置于盖的注液孔，将电解液注入到外包装体中。使电解液含浸电极体。电解液含有下述成分。
溶剂：EC/EMC/DEC＝3/3/4(体积比)
支持电解质：LiPF6(浓度1mol/L)
通过以上操作制造电池。在电解液的注入后，在注液孔打开的状态下，对电池充电规定量。在充电中，从电极体产生的气体从注液孔排出。充电后，采用密封栓将注液孔塞住。
《No.2至No.12》
除了如下述表1中所示那样，改变分隔体的比例极限和正极板的层叠数等以外，与No.1同样地制造了试验电池。下述表1中的“透气度”为将No.1中的分隔体的透气度定义为100％时的相对值。
＜评价＞
《反作用力的测定》
图6为示出反作用力的测定方法的概略图。
准备压挤夹具200。压挤夹具200包含第1板201、第2板202、第3板203、第4板204、螺栓205、和螺母206。各板例如可为SUS制。各板例如可具有13mm以上的厚度。在第1板201和第2板202的表面形成有突起部。突起部具有2mm的高度。螺栓205将第1板201、第2板202、第3板203和第4板204贯通。第1板201、第2板202、第3板203和第4板204采用螺栓205和螺母206紧固。在第3板203与第4板204之间，配置有负载传感器210(load cell)。负载传感器210例如可为MinebeaMitsumi Inc.制造的型号“CMP1-2T”。也可使用具有与该装置同等功能的负载传感器。采用第1板201和第2板202，将电池100夹持。即，将电池100约束。以电池100的外尺寸(y轴方向的外形尺寸)成为规定值的方式，将第1板201和第2板202固定，从而将压力输出至负载传感器210。将该压力视为“反作用力(F)”。其中，以压挤夹具200的重量对反作用力的值不产生影响的方式，将负载传感器210相对于电池100在水平方向上排列。
将第1板201和第2板202固定时的电池100的外尺寸也记为“约束尺寸(D)”。本实施例的约束尺寸是相对于外包装体的原本的外尺寸小0.1mm左右的值。
采用第1板201和第2板202将电池100约束后，通过1It的恒电流(CC)充电，将电池100从3.4V充电到4.2V。到达4.2V后，通过恒电压(CV)充电，将电池100充电15分钟。由此将电池满充电。充电后，测定了反作用力。将反作用力示于下述表1中。应予说明，“It”为表示电流的小时率的符号。采用1It的电流，用1小时将满充电容量放电。
《输出的测定》
在25℃的温度环境下，通过恒电流-恒电压(CC-CV)充电，用90分钟将电池充电至3.699V。充电后，休止10分钟，采用40A的电流将电池放电10秒。根据下述式(6)和(7)，算出输出。将输出示于下述表1中。下述表1的输出为将No.1的输出定义为100％时的相对值。
Ip＝40×(V0-3)/(V0-V10) (6)
Q＝3×Ip (7)
“Ip”表示通过10秒的放电而使电压到达3V时的电流。
“V0”表示放电开始时的电压。
“V10”表示从放电开始经过10秒时的电压。
＜结果＞
《分隔体的比例极限与反作用力的关系》
图7为示出分隔体的比例极限与反作用力的关系的坐标图。
在图7中示出No.1至No.5、No.12的结果。分隔体的比例极限为10.2MPa以下时，反作用力显著地减小。比例极限为9.7MPa以下时，随着比例极限变小，反作用力逐渐减小。
比例极限为10.7MPa时(No.12)，反作用力变得非常大。认为发生了成型松弛。
《分隔体的比例极限与输出的关系》
图8为示出分隔体的比例极限与输出的关系的坐标图。
在图8中示出No.1至No.5、No.12的结果。随着比例极限变大，发现输出逐渐增大的倾向。通过比例极限为4.5MPa以上，期待输出的提高。
《正极板的层叠数与反作用力的关系》
图9为示出正极板的层叠数与反作用力的关系的坐标图。
在图9中示出No.1、No.4、No.6至No.9的结果。发现了正极板的层叠数越增加，反作用力越增大的倾向。另外，发现了比例极限越变小，反作用力越减小的倾向。
第1曲线(C1)反映了比例极限为9.7MPa时的结果。第2曲线(C2)反映了比例极限为6.2MPa时的结果。就第1曲线(C1)与第2曲线(C2)之差(C1-C2)而言，层叠数越增加，则越扩大。即，认为层叠数越增大，比例极限的调整带来的反作用力的减轻幅度越增大。
在层叠数为54层以上的范围中，差(C1-C2)大。因此，在层叠数为54层以上的范围中，期待反作用力的减轻幅度变大。不过，如果层叠数超过110层，则例如在电极体与正极集电构件的焊接时，有可能发生焊接不良。
本实施方式和本实施例在所有的方面均为例示。本实施方式和本实施例并非限制性的。例如，从本实施方式和本实施例中将任意的构成抽出、将它们任意地组合也是可以从最初预期的。
基于权利要求书的记载确定的技术范围包含与权利要求书的记载等同的含义下的全部变形。进而，基于权利要求书的记载确定的技术的范围也包含与权利要求书的记载等同的范围内的全部变形。
Claims (5)
1.非水电解质二次电池，其包含外包装体、电极体和电解液，所述外包装体容纳所述电极体和所述电解液，所述电极体成型为扁平状，所述电极体包含层叠体，所述层叠体包含第1分隔体、正极板、第2分隔体和负极板，所述第1分隔体、所述正极板、所述第2分隔体和所述负极板依次层叠，所述电极体通过将所述层叠体卷绕成漩涡状而形成，所述第1分隔体和所述第2分隔体各自具有10.2MPa以下的比例极限，所述比例极限在所述第1分隔体和所述第2分隔体的厚度方向的压缩试验中测定。
2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述第1分隔体和所述第2分隔体各自具有4.5MPa以上的所述比例极限。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，在与所述电极体的卷绕轴垂直相交的截面中，所述电极体包含弯曲部和平坦部，在所述弯曲部，所述正极板具有弯曲面，在所述平坦部，所述正极板具有平坦面，在所述平坦部层叠有54层以上且110层以下的所述正极板。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质二次电池，其中，在所述层叠体中，满足下述式(1)的关系：
x+y+z≦210(1)
在所述式(1)中，x表示所述正极板的厚度，y表示所述负极板的厚度，z表示所述第1分隔体的厚度与所述第2分隔体的厚度的合计，在此的厚度的单位为μm。
5.组电池，其包含外壳和1个以上的单电池，所述单电池为权利要求1～4中的任一项所述的非水电解质二次电池，所述外壳包含约束构件，所述约束构件约束所述单电池，所述约束构件为树脂材料制。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020150714A JP7228548B2 (ja) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 非水電解質二次電池および組電池 |
| JP2020-150714 | 2020-09-08 |
Publications (1)
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