CN114204132A - 电极组、二次电池、电池包及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及电极组、二次电池、电池包及车辆。本发明提供显示优异的输出性能的电极组、二次电池及电池包以及包含该电池包的车辆。根据实施方式,提供具备正极和含有含钛氧化物的负极的电极组。电极组具有将包含正极和负极的层叠体以沿着第1方向位于中心的方式卷绕而成的扁平形状的卷绕型结构。相对于卷绕型结构的与第1方向正交的卷绕截面中的从沿着最长直线的最内周到最外周的厚度t,负极中沿着上述最长直线从最内周起位于0.2t的厚度以内的部分的至少一部分具有沿着第1方向的切缝。

Description

电极组、二次电池、电池包及车辆
技术领域
本发明的实施方式涉及电极组、二次电池、电池包及车辆。
背景技术
通过锂离子在负极与正极之间移动来进行充放电的锂离子电池,例如非水电解质电池,作为高能量密度电池一直在被广泛地开展研究。
对于该非水电解质电池,除了作为小型电子设备用电源的利用以外,作为车载用途及固定用途等大中型电源的利用也受到期待。在这样的大中型用途中,要求寿命性能及高的安全性。更高的能量密度和输入输出性能也是必要的。
发明内容
根据实施方式,提供一种具备正极和含有含钛氧化物的负极的电极组。电极组具有将包含正极和负极的层叠体以沿着第1方向位于中心的方式卷绕而成的扁平形状的卷绕型结构。卷绕型结构的与第1方向正交的卷绕截面包含最内周和最外周。相对于卷绕截面中的从沿着最长直线的最内周到最外周的厚度t,负极中沿着上述最长直线从最内周起位于0.2t的厚度以内的部分的至少一部分具有沿着第1方向的切缝。
根据另一实施方式,提供一种具备上述实施方式涉及的电极组和电解质的二次电池。
根据又一实施方式,提供一种具备上述实施方式涉及的二次电池的电池包。
根据再一实施方式,提供一种具备上述实施方式涉及的电池包的车辆。
根据上述构成,可提供一种显示优异的输出性能的电极组、二次电池及电池包以及包含该电池包的车辆。
附图说明
图1是概略地表示实施方式涉及的电极组的一个例子的立体图。
图2是沿着图1所示的假想面II的概略剖视图。
图3是图2所示的电极组的A部的放大剖视图。
图4是概略地表示实施方式涉及的二次电池的一个例子的剖视图。
图5是图4所示的二次电池的B部的放大剖视图。
图6是概略地表示实施方式涉及的组电池的一个例子的立体图。
图7是概略地表示实施方式涉及的电池包的一个例子的分解立体图。
图8是表示图7所示的电池包的电路的一个例子的方框图。
图9是概略地表示实施方式涉及的车辆的一个例子的局部透视图。
图10是概略地表示实施方式涉及的车辆中的有关电系统的控制系统的一个例子的图。
符号说明
1-电极组、2-外包装构件、3-负极、3a-负极集电体、3b-含负极活性物质层、4-隔膜、5-正极、5a-正极集电体、5b-含正极活性物质层、6-负极端子、7-正极端子、8-切缝、9-空间、11-第1方向、12-第2方向、13-曲面部、14-平坦部、15-最内周、16-最外周、21-母线、22-正极侧引线、22a-另一端、23-负极侧引线、23a-另一端、24-粘结胶带、31-收容容器、32-盖、33-保护片材、34-印制电路布线基板、35-布线、40-车辆主体、41-车辆用电源、42-电控制装置、43-外部端子、44-逆变器、45-驱动电机、100-二次电池、200-组电池、200a-组电池、200b-组电池、200c-组电池、300-电池包、300a-电池包、300b-电池包、300c-电池包、301a-组电池监视装置、301b-组电池监视装置、301c-组电池监视装置、342-正极侧连接器、343-负极侧连接器、345-热敏电阻、346-保护电路、342a-布线、343a-布线、350-通电用的外部端子、352-正侧端子、353-负侧端子、348a-正侧布线、348b-负侧布线、400-车辆、411-电池管理装置、412-通信总线、413-正极端子、414-负极端子、415-开关装置、416-电流检测部、417-负极输入端子、418-正极输入端子、C-卷绕轴、L1-连接线、L2-连接线、W-驱动轮。
具体实施方式
作为具有寿命性能及高的安全性的非水电解质电池,有负极中使用了含钛复合氧化物的非水电解质电池。为了得到更高的能量密度,可考虑增加电极合剂量及增加电极密度等措施。可是,电极合剂及电极密度的增加涉及到电池电阻的增加,可使输入输出性能下降。
作为非水电解质电池内含有的普通电极组的形式的例子,可列举卷绕型和层叠型。卷绕型生产率优异,但电解液的浸渗性低。此外,在卷绕型电极组中形成有圆弧状的曲面的部分上,难产生相对电极(例如负极和作为其对电极的正极)间的反应,电池电阻容易增高。越往电极组的最内周,越难产生相对电极间的反应。
以下,参照附图对实施方式进行说明。另外,贯通实施方式对共同的构成标注相同的符号,并省略重复的说明。此外,各图是用于促进实施方式的说明及其理解的示意图,其形状或尺寸、比例等与实际的装置有不同的地方,但它们可以通过参考以下的说明和公知技术来适当地进行设计变更。
[第1实施方式]
第1实施方式涉及的电极组具备正极和负极。负极含有含钛氧化物。电极组具有将包含正极和负极的层叠体以沿着第1方向位于中心的方式卷绕而成的扁平形状的卷绕型结构。卷绕型结构的与第1方向正交的卷绕截面包含最内周和最外周。在电极组所含的负极中,在沿着卷绕截面中的最长直线,相对于从沿着该最长直线的最内周到最外周的厚度t,从最内周起位于0.2t的厚度以内的部分的至少一部分上,具有沿着第1方向的切缝。
该电极组可以是电池用电极组。这里所说的电池,例如包括锂离子二次电池及非水电解质电池等二次电池。通过采用该电极组,可降低二次电池的电池电阻值,得到高的输出性能。
电极组可进一步包含隔膜。
参照图1~图3对实施方式涉及的电极组进行说明。图1是概略地表示实施方式涉及的电极组的一个例子的立体图。图2是沿着图1所示的假想面II的概略剖视图。图3是图2所示的电极组的A部的放大剖视图。
图示的电极组1如图1所示,具有以沿着第1方向11的假想的卷绕轴C为中心卷绕的扁平形状的卷绕型结构。此外,该卷绕型结构如图2及图3所示,是将包含负极3、正极5、设在负极3与正极5之间的隔膜4的层叠体卷绕成扁平形状的结构。负极3、正极5及隔膜4分别包含多个卷绕周,在电极组1内,以-负极3、隔膜4、正极5、隔膜4、负极3、隔膜4、正极5、隔膜4-的顺序重复配置。在卷绕轴C的周围存在空间9。
图2示出电极组1的与第1方向11正交的卷绕截面。图2中示出的虚线10表示在该卷绕截面上从电极组1的一端到另一端的最长直线沿着的位置。电极组1在沿着与该最长直线平行的第2方向12的两端,分别包含将负极3、隔膜4及正极5弯曲成曲面状的曲面部13,在它们之间包含负极3、隔膜4及正极5为平坦或大致平坦的平坦部14。
电极组1中,将负极3、隔膜4及正极5形成曲面状的曲面部13中的从最内周15到最外周16的距离作为围住空间9的电极组1的壁部的厚度t。厚度t具体而言是指沿着上述最长直线的厚度。厚度t可以是包含负极3、隔膜4和正极5的层叠体的卷绕前的状态时的朝层叠方向的厚度。在电极组1的卷绕截面中的沿着最长直线的从最内周15朝最外周16为0.2t的厚度的部位上,负极3中位于该部位上的部分的一部分包含切缝8。也就是说,在电极组1的壁部上的圆弧状的曲面部13处,在从最内周侧到壁厚的五分之一的区域,负极3具有切缝8。图3只图示出1个地方,但电极组1分别在沿着第2方向12的两端具有的圆弧状的曲面部13中,在从最内周15朝外周为0.2t的厚度的部位上存在切缝8。
在负极3、隔膜4及正极5为平坦(或大致平坦)的平坦部14上,各构件的面彼此容易密合。因此,在沿着第2方向位于正中的平坦部14中能够在负极3与正极5之间顺利地进行充放电反应。与此相对,在由各个为曲面状的负极3、隔膜4、正极5构成的曲面部13中,有各构件间的接触变得不足的倾向。因此,在曲面部13中,与平坦部14相比较难进行充放电反应。与最外周16侧相比,最内周15侧难进行充放电反应,越靠近最内周15侧的位置越难进行反应。起因于此,在上述位置不含切缝8的电极组中,电池电阻可局部地增大。
如图示的例子那样,在沿着卷绕截面的最长直线的从最内周15朝外周为0.2t的厚度的部位,即在曲面部13中的最内周15附近负极3中具有切缝8的电极组1中,能够抑制局部的电阻增加。通过设置切缝8,可缓和与切缝8相邻的负极3的部分中的应力及刚性,该部分经由隔膜4容易与正极5密合。即,通过含有切缝8,能够减少在曲面部13难进行充放电反应的部位。
这里所说的“切缝”,指的是负极中的切口及/或切断部。所谓“切断部”,例如可指用后述的方法将负极的一部分切断的部位。这些切口及切断部沿着电极组1的第1方向11设在负极3的一部分中。如后所述,负极3可包含负极集电体和设在其上的含负极活性物质层。切缝8表示包含负极集电体及含负极活性物质层的负极3的贯穿厚度方向全体的切口及/或切断部。也就是说,在具有切缝8的位置上,在负极集电体及含负极活性物质层的双方设有切口及/或切断部。
切缝8在负极3所包含的多个卷绕周中,可存在于从最内周15朝外侧为厚度0.2t以内的位置的1个以上的周中。可以在从最内周15到厚度0.2t的所有周中设置切缝8,也可以在其一部分中设置切缝8。在直到厚度0.2t的位置的负极3的一部分卷绕周中设有切缝8时,只要能收纳在直到该0.2t的厚度范围,切缝8的位置就不特别限定。例如,切缝8的位置可偏向最内周15侧。或者,切缝8的位置也可以在直到0.2t的厚度范围内朝最外周偏斜。此外,在负极3的卷绕周中,可以在相邻的周中设置切缝8,设有切缝8的周也可以彼此不相邻。优选切缝8的位置集中于最内周15侧。
在电极组1中,在从最内周15相对于0.2t的厚度处于外侧的部分中不含切缝8。也就是说,在从最内周15朝最外周16直到厚度0.2t的部位以外的区域,无论切口还是切断部都不设置。即使在曲面部13内,在靠近最外周16的一侧的部位上也比较顺利地进行充放电反应,但越接近最外周16通过设置切缝8而得到的效果越下降。在有助于充放电的部位切入切口,等于阻断电子导电通路。通过将设置切缝8的范围停留在0.2t的厚度以内,可抑制电池性能的劣化,同时得到上述的效果。
如图3中虚线10上的排列所图示的那样,切缝8的位置可与卷绕截面中的最长直线重合。切缝8的位置也可以不与最长直线重合。负极3中,切缝8位于包含在沿着最长直线从最内周15朝外侧直到厚度0.2t的部位内,且位于沿着最长直线的部分内。换句话讲,切缝8位于负极3的卷数中的最内周20%的部分内,且处在该最内周部分中的包含在曲面部13中的位置上。优选切缝8的位置至少与卷绕截面中的最长直线相邻。也就是说,优选切缝8的位置与最长直线相邻及/或重合。更优选切缝8的位置与卷绕截面中的最长直线重合。
设在负极3中的切缝8可以遍及朝第1方向11的电极组的第1长度LA的全体,或者也可以遍及第1长度LA的一部分。例如,如后所述,在负极3可含的负极集电体上,可包含未设含负极活性物质层并能以负极集电极耳发挥功能的部位,但切缝8可遍及除负极集电极耳以外的沿着第1方向11的负极3的全体。沿着第1方向11的切缝8的长度相对于第1长度LA优选为0.3LA以上且0.8LA以下。
在电极组1含有多个切缝8时,各个切缝8的沿着第1方向11的长度可以彼此相同,也可以不同。在切缝8的数量为多个时,所谓切缝8的长度,指的是这些切缝8的平均长度。沿着第1方向11的切缝8可以不连接,也可以包含沿着第1方向11分割的多个切口及/或切断部。关于负极3中在切缝8沿着第1方向11分割成多个切口及/或切断部的部位,将各个切口及/或切断部的朝第1方向11的长度的合计看作切缝8的长度。也就是说,各切缝8的合计长度的平均值相对于第1长度LA优选为0.3LA以上且0.8LA以下。对于所有切缝8,更优选各个合计长度相对于第1长度LA为0.3LA以上且0.8LA以下。
关于通过在负极3中的0.2t的厚度以内的最内周部分上设置切缝8而得到的效果,在朝第1方向11的第1长度LA和朝第2方向12的第2长度LB满足1<LA/LB<5的关系的电极组1中可适当地发挥。第1长度LA相对于第2长度LB的比率大,意味着曲面部13相对于平坦部14的比例比较大。此外,第1长度LA越长,则液状的电解质从与第1方向11交叉的端面浸渗到电极组内部的距离越长,电极组内电解质不足的地方越容易增加。所以,在通常的电极组中,朝第1方向11的第1长度LA长的电极组与第1长度LA短的电极组相比,容易产生局部的电阻增加。在实施方式涉及的电极组1中,通过在上述部位设有切缝8,即使在第1长度LA比较长时,也能够抑制局部的电阻增加。对于第1长度LA相对于第2长度LB的比低于5的电极组1,通过设置切缝8可得到更大的效果。另外,第2方向12与第1方向11正交。
以下,对负极、正极、电解质、隔膜、外包装构件、负极端子及正极端子详细地进行说明。
1)负极
负极可包含负极集电体和含负极活性物质层。含负极活性物质层可形成于负极集电体的一面或两面上。含负极活性物质层可含有负极活性物质和任意的导电剂及粘结剂。
含负极活性物质层含有含钛氧化物作为负极活性物质。作为含钛氧化物的例子,可列举具有斜方锰矿结构的钛酸锂(例如Li2+wTi3O7,0≤w≤3)、具有尖晶石结构的钛酸锂(例如Li4+wTi5O12、0≤w≤3)、单斜晶型二氧化钛(TiO2)、锐钛矿型二氧化钛、金红石型二氧化钛、碱硬锰矿型钛复合氧化物、正交晶型(orthorhombic)钛复合氧化物及单斜晶型铌钛复合氧化物。
作为上述正交晶型含钛复合氧化物的例子,可列举用Li2+a2-bTi6-cdO14+σ表示的化合物。这里,Mα为选自Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、Rb及K中的至少1种。Mβ为选自Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、Fe、Co、Cr、Mn、Ni及Al中的至少1种。组成式中的各个下标为0≤a≤6、0≤b<2、0≤c<6、0≤d<6、-0.5≤σ≤0.5。
作为正交晶型含钛复合氧化物的具体例子,可列举用Li2+aNa2-yMAyTi6-zMBzO14表示的正交晶型含钠含钛氧化物。这里,MA为选自Sr、Ba、K及Cs中的至少1种。MB为选自Nb、Ta、Zr及Mo中的至少1种。组成式中的各个下标为0≤a≤6、0≤y<1、0≤z<2。作为更具体的例子,可列举Li2+aNa2Ti6O14(0≤a≤6)。
作为上述单斜晶型铌钛复合氧化物的例子,可列举用LixTi1-yM1y+zNb2-zO7-δ表示的化合物。这里,M1为选自Mg、Fe、Ni、Co、W、Ta及Mo中的至少1种,组成式中的各个下标为0≤x≤5、0≤y<1、0≤z<2、-0.3≤δ≤0.3。作为单斜晶型铌钛复合氧化物的具体例,可列举LixNb2TiO7(0≤x≤5)。
作为单斜晶型铌钛复合氧化物的其它例子,可列举用LixTi1-yM2yNb2-zM3zO7+δ表示的化合物。这里,M2为选自Zr、Si及Sn中的至少1种,M3为选自V、Ta及Bi中的至少1种,组成式中的各个下标为0≤x≤5、0≤y<1、0≤z<2、-0.3≤δ≤0.3。
在上述含钛氧化物中,从得到高的电池电压的观点出发,作为负极活性物质优选含有正交晶型含钛复合氧化物、特别是正交晶型含钠的含钛氧化物。从得到高容量的观点出发,作为负极活性物质优选含有单斜晶型铌钛复合氧化物。
作为负极活性物质,除上述含钛氧化物以外,也可以含有五氧化铌等铌氧化物。
导电剂是为提高集电性能、且抑制负极活性物质和负极集电体的接触电阻而配合的。作为导电剂的例子,包括气相生长碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、乙炔黑等碳黑、石墨、碳纳米纤维及碳纳米管这样的碳质物。可以使用其中1种作为导电剂,或者也可以组合两种以上作为导电剂使用。或者,也可以取代使用导电剂,而对活性物质粒子的表面实施碳涂布及电子导电性无机材料涂布。
粘结剂是为填埋分散的活性物质的间隙,并且使负极活性物质和负极集电体粘结而配合的。作为粘结剂的例子,包括:聚四氟乙烯(polytetrafluoro ethylene:PTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride:PVdF)、聚乙烯基吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone:PVP)、氟系橡胶、丁苯橡胶、丙烯酸树脂、丙烯酸树脂的共聚物、聚丙烯酸化合物、酰亚胺化合物、羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose:CMC)及CMC的盐。作为丙烯酸树脂的共聚物及聚丙烯酸化合物的例子,可列举聚丙烯酸、聚丙烯腈等。可以将其中的一种作为粘结剂使用,或者也可以将两种以上组合作为粘结剂使用。
在含负极活性物质层中,优选负极活性物质、导电剂及粘结剂分别按70质量%以上且96质量%以下、2质量%以上且28质量%以下及2质量%以上且28质量%以下的比例进行配合。通过将导电剂的量设定为2质量%以上,可提高含负极活性物质层的集电性能,提高采用该电极组的二次电池的输出性能。此外,通过将粘结剂的量设定为2质量%以上,含负极活性物质层和负极集电体的粘结性变得充分,能够期待优异的循环性能。另一方面,将导电剂及粘结剂分别设定为28质量%以下,在谋求高容量化上是优选的。
作为负极集电体,可使用相对于锂的氧化还原电位在高于0.8V(vs.Li/Li+)的电位,例如相对于锂的氧化还原电位在1V以上且3V以下的电位范围内(vs.Li/Li+)电化学上稳定的材料。例如,负极集电体优选由铝或者含有选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si中的一种以上的元素的铝合金制作。集电体的厚度优选为5μm以上且20μm以下。具有这样的厚度的集电体能够取得电极的强度和轻量化的平衡。
此外,负极集电体可包含在其表面上未形成含负极活性物质层的部分。该部分可作为负极集电极耳起作用。
含负极活性物质层的密度(不含集电体)优选为2.1g/cm3以上且2.8g/cm3以下。含负极活性物质层的密度在该范围内的负极的能量密度和电解质的保持性优异。
2)正极
正极可包含正极集电体和含正极活性物质层。含正极活性物质层可形成于正极集电体的一面或两面上。含正极活性物质层可含有正极活性物质和任意的导电剂及粘结剂。
作为正极活性物质,例如可使用氧化物或硫化物。正极作为正极活性物质可以单独含有1种化合物,或者也可以组合地含有两种以上的化合物。作为氧化物及硫化物的例子,可列举能够嵌入及脱嵌Li或Li离子的化合物。
作为这样的化合物,例如,包括:二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍、锂锰复合氧化物(例如LipMn2O4或LipMnO2,0<p≤1)、锂镍复合氧化物(例如LipNiO2,0<p≤1)、锂钴复合氧化物(例如LipCoO2,0<p≤1)、锂镍钴复合氧化物(例如LipNi1-qCoqO2,0<p≤1、0<q<1)、锂锰钴复合氧化物(例如LipMnqCo1-qO2,0<p≤1、0<q<1)、具有尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物(例如LipMn2-sNisO4,0<p≤1、0<s<2)、具有橄榄石结构的锂磷酸化物(例如LipFePO4,0<p≤1,LipFe1-tMntPO4,0<p≤1、0<t≤1,LipCoPO4,0<p≤1)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)、钒氧化物(例如V2O5)及锂镍钴锰复合氧化物(LipNi1-q-rCoqMnrO2,0<p≤1、0<q<1、0<r<1、q+r<1)。
上述中,作为正极活性物质更优选的化合物的例子,包括:具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物(例如LipMn2O4,0<p≤1)、锂镍复合氧化物(例如LipNiO2,0<p≤1)、锂钴复合氧化物(例如LipCoO2,0<p≤1)、锂镍钴复合氧化物(例如LipNi1-qCoqO2,0<p≤1、0<q<1)、具有尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物(例如LipMn2-sNisO4,0<p≤1、0<s<2)、锂锰钴复合氧化物(例如LipMnqCo1-qO2,0<p≤1、0<q<1)、具有橄榄石结构的锂磷酸化物(例如LipFePO4,0<p≤1,LipFe1-tMntPO4,0<p≤1、0<t≤1,LipCoPO4,0<p≤1)及锂镍钴锰复合氧化物(LipNi1-q-rCoqMnrO2,0<p≤1、0<q<1、0<r<1、q+r<1)。如果在正极活性物质中使用这些化合物,则可提高正极电位。
在作为电池的电解质使用常温熔融盐时,优选使用含有磷酸铁锂、LiuVPO4F(0≤u≤1)、锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂镍钴复合氧化物或它们的混合物的正极活性物质。这些化合物因与常温熔融盐的反应性低而能够提高循环寿命。关于常温熔融盐的详细情况,后述。
正极活性物质的一次粒径优选为100nm以上且1μm以下。一次粒径为100nm以上的正极活性物质在工业生产上容易处理。一次粒径为1μm以下的正极活性物质可顺利地进行锂离子的固体内扩散。
正极活性物质的比表面积优选为0.1m2/g以上且10m2/g以下。具有0.1m2/g以上的比表面积的正极活性物质能够充分确保Li离子的嵌入-脱嵌位点。具有10m2/g以下的比表面积的正极活性物质在工业生产上容易处理,且能够确保良好的充放电循环性能。
粘结剂是为填埋分散的正极活性物质的间隙,此外使正极活性物质和正极集电体粘结而配合的。作为粘结剂的例子,包括:聚四氟乙烯(polytetrafluoro ethylene:PTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride:PVdF)、氟系橡胶、丙烯酸树脂、丙烯酸树脂的共聚物、聚丙烯酸化合物、酰亚胺化合物、羧甲基纤维素(carboxy methyl cellulose:CMC)及CMC的盐。作为丙烯酸树脂的共聚物及聚丙烯酸化合物的例子,可列举聚丙烯酸、聚丙烯腈等。可以使用其中的1种作为粘结剂,或者也可以组合两种以上作为粘结剂使用。
导电剂是为提高集电性能,且抑制正极活性物质和正极集电体的接触电阻而配合的。作为导电剂的例子,包括:气相生长碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、乙炔黑等碳黑、石墨、碳纳米纤维及碳纳米管那样的碳质物。可以使用其中的1种作为导电剂,或者也可以组合两种以上作为导电剂使用。此外,也可将导电剂省略。
在含正极活性物质层中,优选正极活性物质及粘结剂分别按80质量%以上且98质量%以下及2质量%以上且20质量%以下的比例进行配合。
通过使粘结剂的量在2质量%以上,可得到充分的电极强度。此外,粘结剂可作为绝缘体发挥功能。因此,如果使粘结剂的量在20质量%以下,则因含在电极中的绝缘体的量减少而能够减小内部电阻。
在添加导电剂的情况下,正极活性物质、粘结剂及导电剂优选分别按80质量%以上且95质量%以下、2质量%以上且17质量%以下、及3质量%以上且18质量%以下的比例进行配合。
通过使导电剂的量在3质量%以上,可发挥上述效果。此外,通过使导电剂的量在18质量%以下,可降低二次电池中与电解质接触的导电剂的比例。如果该比例低,则在高温环境下保存二次电池时可降低电解质的分解。
正极集电体优选为铝箔或含有选自Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu及Si中的一种以上的元素的铝合金箔。
铝箔或铝合金箔的厚度优选为5μm以上且20μm以下,更优选为15μm以下。铝箔的纯度优选为99质量%以上。含在铝箔或铝合金箔中的铁、铜、镍及铬等过渡金属的含量优选为1质量%以下。
此外,正极集电体可包含在其表面上未形成含正极活性物质层的部分。该部分可作为正极集电极耳起作用。
3)隔膜
隔膜例如可由含有聚乙烯(polyethylene:PE)、聚丙烯(polypropylene:PP)、纤维素或聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride:PVdF)的多孔质薄膜或合成树脂制无纺布形成。从安全性的观点出发,优选使用由聚乙烯或聚丙烯形成的多孔质薄膜。这是由于这些多孔质薄膜在一定温度时熔融,可切断电流。另外,也可使用在多孔质薄膜上涂布了无机化合物的隔膜。
<电极组的制造方法>
该电极组例如可如下进行制造。
准备负极、正极和隔膜。
负极例如可按以下方法制作。首先,将负极活性物质、导电剂及粘结剂悬浮在溶剂中调制浆料。将该浆料涂布在负极集电体的一面或两面上。接着,使涂布的浆料干燥,得到含负极活性物质层和负极集电体的复合体(层叠体)。然后,对该复合体施加加压。如此,制作负极。
正极例如可通过取代负极活性物质而使用正极活性物质,取代负极集电体而使用正极集电体,用与负极同样的方法来制作。
将准备的负极、隔膜和正极按负极、隔膜、正极和隔膜的顺序层叠,得到层叠体。接着,将该层叠体卷绕成涡旋状,得到卷绕体。此时,例如能以负极的一部分为最外周的方式卷绕层叠体。通过对得到的卷绕体实施加压处理,可得到扁平形状的卷绕型电极组。
在采用了适当设计的负极后,通过按适当条件对卷绕体实施加压处理,在上述的从最内周起0.2t的厚度以内的部位切断负极,可设置切缝。通过适宜调整负极的设计及对卷绕体的加压处理的条件,可控制负极中产生切缝的卷绕周数,即控制在从电极组的最内周到朝最外周的厚度方向设置切缝的范围。
例如,在采用作为负极集电体包含铜箔、作为负极活性物质含有碳系材料的负极的电极组中,在曲面部在该负极上产生切缝是困难的。在采用柔软性少的负极时容易产生切缝。具体而言,伴随着含负极活性物质层中所含的导电剂的量的增加及粘结剂的量的增加,有负极硬度上升,随之包含切缝的卷绕周的数目增多的倾向。在使粘结剂的配合比例增加的情况下,含负极活性物质层与负极集电体之间的粘结强度上升,应力容易集中在卷绕体的加压处理时折弯的部位,因此也容易切断负极。负极硬度也受负极活性物质的组成及粒子的形态的影响。有在含负极活性物质层的密度高时具有切缝的周数增多,在负极活性物质粒子的粒径小时具有切缝的周数增多的倾向。含负极活性物质层的密度例如可通过调整涂布在集电体上的浆料的量及对含负极活性物质层和负极集电体的复合体的加压条件来控制。
从通过卷绕体的加压处理来切断负极的观点出发,作为负极集电体,优选使用铝箔及铝合金箔。在采用薄的负极集电体时,有具有切缝的卷绕周的数目增多的倾向。
在对卷绕体进行加压处理时,例如对卷绕体施加1分钟以上且3分钟以下的80kN的载荷。通过使加压时的载荷在特定值以上,能够期待在负极产生沿着第1方向的切缝。在实施加压的时间长时,有包含切缝的卷绕周的数目增多的倾向。也可以进行加热加压,此时有包含产生于负极的切缝的周数增多的倾向。
在卷绕包含负极、隔膜和正极的层叠体之前,预先在负极设置切口、切断部,尽管在本发明中不妨碍但也是不优选的。如果在卷绕之前在负极上设置切口或切断负极,则不仅对卷绕时的作业性带来麻烦,而且在得到的电极组中各构件间的密合性可恶化。其结果是,电池电阻反而可增加。
<测定方法>
以下对电极组的各种测定方法进行说明。具体而言,对在电极组的曲面部最内周部分所含的负极中的切缝的确认方法、及负极所含的负极活性物质的确认方法进行说明。
在将测定的电极组装在二次电池中时,按以下取出电极组。首先,将电池形成放电状态。这里的所谓放电状态,表示在25℃的环境下以0.2C以下的电流值恒电流放电到放电下限电压的状态。将形成放电状态的电池放入不活泼气氛的手套箱、例如填充了氩气的手套箱内。接着,在手套箱内将电池解体,从电池中取出电极组。具体而言,在手套箱中,小心注意不要使正极、负极短路,一边切开电池的外包装一边打开。从其中取出电极组,例如用碳酸甲乙酯(MEC)溶剂清洗其表面。通过该清洗,将附着在电极组表面上的Li盐除去。然后,对电极组进行干燥。
电极组的清洗也可以省略。但是,对于确认活性物质的电极,如后述在从电极组中取出后对该电极进行清洗。
(切缝的确认方法)
电极组中上述的从最内周起0.2t的厚度以内的部位的负极中的切缝(切口及/或切断部)的有无可按以下方法进行确认。
在卷绕电极组中,对电极组所包含的负极、正极和隔膜的层叠体的卷绕周的数目进行确认。从最内周计数相对于电极组全体的卷绕周的数目为20%以内的数的卷绕周,在这些从最内周起在20%以内的数的卷绕周中,确认在沿着卷绕截面的最长直线的位置上负极的一部分是否沿着第1方向具有切口或切断部。可基于电极组全体的卷数及层叠体的厚度(t),将确认了切口及/或切断部的周数换算成相对于厚度t的单位。这里所谓切口及切断部,指的是在含负极活性物质层和集电体具有切口及切断部的部分,不是指只有含负极活性物质层脱落而露出集电体的部分。例如,在电极组的卷数为50时,确认是否从最内周起10周以内的卷绕周中负极具有切口或切断部。
(负极活性物质的确认方法)
从电极组中取出负极,得到测定试样。例如,切下连接在负极侧端子上的电极。例如,用碳酸甲乙酯(MEC)溶剂清洗取出的电极。通过该清洗将附着在电极表面上的Li盐除去,然后对电极进行干燥。
使用得到的电极(负极)作为试样,通过组合基于具备能量色散型X射线分析装置的扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-rayspectrometry:SEM-EDX)的元素分析、X射线衍射(X-Ray Diffraction:XRD)测定及电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma:ICP)发射光谱法,能够确认含在电极中、例如含在含活性物质层中的活性物质的组成。通过SEM-EDX分析,能够了解含在含活性物质层中的成分的形状及含在含活性物质层中的成分的组成(元素周期表中的B~U的各元素)。通过ICP测定,能够定量含活性物质层中的元素。而且,通过XRD测定能够确认含在含活性物质层中的材料的晶体结构。
通过Ar离子铣削切出按以上取出的电极的截面。通过SEM观察切出的截面。关于试样的取样,为了不与大气接触,而在氩及氮等不活泼气氛中进行。在3000倍的SEM观察像中选定几个粒子。此时,以选定的粒子的粒度分布尽量宽的方式进行选定。
接着,对选定的各个粒子进行基于EDX的元素分析。由此,能够特定选定的各个粒子中所含的元素中的Li以外的元素的种类及量。
关于Li,通过ICP发射光谱法可得到活性物质全体中的有关Li含量的信息。ICP发射光谱法按以下步骤进行。
从干燥的电极,按以下方式准备粉末试样。从集电体上剥离含活性物质层,用乳钵研碎。用酸将研碎的试样溶解,调制液体试样。此时,作为酸可使用盐酸、硝酸、硫酸、氟化氢等。通过将该液体试样供于ICP发射光谱分析,可得知测定对象的活性物质中所含的元素的浓度。
通过SEM选定的各个粒子中所含的化合物的晶体结构可通过XRD测定进行特定。XRD测定以CuKα射线作为线源,在2θ=5°~90°的测定范围内进行。通过该测定可得到选定的粒子中所含的化合物的X射线衍射图案。
作为XRD测定的装置,例如使用Rigaku公司制造的SmartLab。测定条件规定为如下:
X射线源:Cu靶
功率:45kV 200mA
梭拉狭缝:入射及受光都为5°
步进幅度(2θ):0.02deg
扫描速度:20deg/分钟
半导体检测器:D/teX Ultra 250
试样板保持器:平板玻璃试样板保持器(厚度0.5mm)
测定范围:5°≤2θ≤90°的范围。
在使用其它装置时,进行采用粉末X射线衍射用标准Si粉末的测定,找出可得到与通过上述装置得到的结果同等的峰强度、半值宽度及衍射角的测定结果的条件,按该条件进行试样的测定。
将XRD测定的条件规定为能够取得Rietveld解析中可用的XRD图案的条件。为收集Rietveld解析用的数据,具体而言以步进幅度为衍射峰的最小半值宽度的1/3~1/5的方式,以最强反射的峰位置上的强度为5000cps以上的方式,适宜调整测定时间或X射线强度。
通过用Rietveld法对按以上得到的XRD图案进行解析。在Rietveld法中,由预先推定的晶体结构模型计算衍射图案。这里的晶体结构模型的推定基于EDX及ICP的分析结果进行。通过使该计算值与实测值全拟合,可精密地对与晶体结构有关的参数(晶格常数、原子坐标、占有率等)进行分析。
XRD测定可通过将电极试样直接贴装在广角X射线衍射装置的玻璃保持器上进行测定来进行。此时,根据电极集电体的金属箔的种类预先测定好XRD光谱,把握好在哪个位置出现来自集电体的峰。此外,也预先把握好导电剂及粘结剂等合剂的峰的有无。在集电体的峰和活性物质的峰重叠时,优选从集电体将含活性物质层剥离进行测定。这是为了在定量地测定峰强度时,将重叠的峰分离。当然,如果事先把握了这些,也可将此操作省略。
第1实施方式涉及的电极组具备正极和含有含钛氧化物的负极,具有将包含这些正极和负极的层叠体卷绕而成的扁平形状的卷绕型结构。相对于沿着卷绕型结构的卷绕中心的与第1方向正交的卷绕截面上的从沿着最长直线的最内周到最外周的厚度t,在从最内周起0.2t的厚度以内的位置上,负极的至少一部分具有沿着第1方向的切缝。由于在该电极组中抑制了电池电阻,所以该电极组能够提供输出性能优异的二次电池。
[第2实施方式]
根据第2实施方式,提供一种包含电极组和电解质的二次电池。该二次电池所含的电极组为第1实施方式涉及的电极组。电解质可保持在电极组中。
此外,第2实施方式涉及的二次电池可进一步具备用于收容电极组及电解质的外包装构件。
另外,第2实施方式涉及的二次电池可进一步具备电连接在负极上的负极端子及电连接在正极上的正极端子。
第2实施方式涉及的二次电池例如可以是锂二次电池。此外,二次电池包括含有非水电解质的非水电解质二次电池。
以下,对电解质、外包装构件、负极端子及正极端子详细地进行说明。
I.电解质
作为电解质,例如可使用液状非水电解质或凝胶状非水电解质。液状非水电解质可通过将作为溶质的电解质盐溶解于有机溶剂中来调制。电解质盐的浓度优选为0.5mol/L以上且2.5mol/L以下。
作为电解质盐的例子,包括:高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)及双三氟甲磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)那样的锂盐及它们的混合物。电解质盐优选即使在高电位也难氧化的,最优选LiPF6
作为有机溶剂的例子,包括:碳酸亚丙酯(propylene carbonate:PC)、碳酸亚乙酯(ethylene carbonate:EC)、碳酸亚乙烯酯(vinylene carbonate:VC)那样的环状碳酸酯;碳酸二乙酯(diethyl carbonate:DEC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate:DMC)、碳酸甲乙酯(methylethyl carbonate:MEC)那样的链状碳酸酯;四氢呋喃(tetrahydrofuran:THF)、2甲基四氢呋喃(2-methyltetrahydrofuran:2MeTHF)、二氧杂环戊烷(dioxolane:DOX)那样的环状醚;二甲氧基乙烷(dimethoxy ethane:DME)、二乙氧基乙烷(diethoxy ethane:DEE)那样的链状醚;γ-丁内酯(γ-butyrolactone:GBL)、乙腈(acetonitrile:AN)及环丁砜(sulfolane:SL)。这些有机溶剂可以单独使用,或者也可以作为混合溶剂使用。
凝胶状非水电解质可通过使液状非水电解质和高分子材料复合化来调制。作为高分子材料的例子,包括:聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride:PVdF)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile:PAN)、聚环氧乙烷(polyethylene oxide:PEO)或它们的混合物。
或者,作为非水电解质,除了液状非水电解质及凝胶状非水电解质以外,也可以使用含有锂离子的常温熔融盐(离子性熔体)、高分子固体电解质及无机固体电解质等。
作为常温熔融盐(离子性熔体),在由有机物阳离子和阴离子的组合而成的有机盐内,指的是在常温(15℃以上且25℃以下)能以液体存在的化合物。常温熔融盐中,包含:单体以液体存在的常温熔融盐、通过与电解质盐混合而成为液体的常温熔融盐、通过溶解于有机溶剂中而成为液体的常温熔融盐、或这些常温熔融盐的混合物。一般来讲,二次电池中所用的常温熔融盐的熔点为25℃以下。此外,有机物阳离子通常具有季铵骨架。
高分子固体电解质可通过将电解质盐溶解于高分子材料中,进行固体化来调制。
无机固体电解质是具有Li离子传导性的固体物质。
II.外包装构件
作为外包装构件,例如可使用由层压薄膜形成的容器或金属制容器。
层压薄膜的厚度例如为0.5mm以下,优选为0.2mm以下。
作为层压薄膜,可使用包含多个树脂层和夹在这些树脂层间的金属层的多层薄膜。树脂层例如含有聚丙烯(polypropylene:PP)、聚乙烯(polyethylene:PE)、尼龙及聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate:PET)等高分子材料。金属层为了轻量化而优选由铝箔或铝合金箔形成。层压薄膜可以通过热熔融粘合进行密封而成型为外包装构件的形状。
金属制容器的壁的厚度例如优选为1mm以下,更优选为0.5mm以下,进一步优选为0.2mm以下。
金属制容器例如可由铝或铝合金等制作。优选铝合金含有镁、锌及硅等元素。在铝合金含有铁、铜、镍及铬等过渡金属时,其含量优选为100质量ppm以下。
外包装构件的形状没有特别的限定。外包装构件的形状例如也可以为扁平型(薄型)、方型、圆筒型、硬币型或钮扣型等。外包装构件可根据电池尺寸及电池的用途适宜选择。
III.负极端子
负极端子可由相对于锂的氧化还原电位在1V以上且3V以下的电位范围(vs.Li/Li+)内电化学上稳定的、且具有导电性的材料形成。具体而言,作为负极端子的材料,可列举铜、镍、不锈钢或铝、或含有选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si中的至少1种元素的铝合金。作为负极端子的材料,优选使用铝或铝合金。负极端子为了降低与负极集电体的接触电阻,优选由与负极集电体同样的材料形成。
IV.正极端子
正极端子可由相对于锂的氧化还原电位在3V以上且4.5V以下的电位范围(vs.Li/Li+)内电稳定的、且具有导电性的材料形成。作为正极端子的材料,可列举铝或者含有选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si中的至少1种元素的铝合金。正极端子为了降低与正极集电体的接触电阻,优选由与正极集电体同样的材料形成。
接着,参照附图对第2实施方式涉及的二次电池进行具体的说明。
图4是概略地表示第2实施方式涉及的二次电池的一个例子的剖视图。图5是图4所示的二次电池的B部的放大剖视图。
图4及图5所示的二次电池100具备:图4所示的袋状外包装构件2、图4及图5所示的电极组1、和未图示的电解质。电极组1及电解质收纳在袋状外包装构件2内。电解质(未图示)保持在电极组1中。
袋状外包装构件2由包含两个树脂层和夹在它们之间的金属层的层压薄膜形成。
如图4所示的那样,电极组1为扁平状的卷绕型电极组。扁平状、卷绕型的电极组1如图5所示的那样,包含负极3、隔膜4和正极5。隔膜4介于负极3与正极5之间。
负极3包含负极集电体3a和含负极活性物质层3b。负极3中,位于卷绕型的电极组1的最外壳的部分如图5所示的那样,只在负极集电体3a的内表面侧形成有含负极活性物质层3b。在负极3中的其它部分,在负极集电体3a的两面形成有含负极活性物质层3b。
正极5包含正极集电体5a和形成于其两面上的含正极活性物质层5b。
如图4所示的那样,负极端子6及正极端子7位于卷绕型的电极组1的外周端附近。该负极端子6连接在位于负极集电体3a的最外壳的部分上。此外,正极端子7连接在位于正极集电体5a的最外壳的部分上。这些负极端子6及正极端子7从袋状外包装构件2的开口部伸出到外部。在袋状外包装构件2的内表面设有热塑性树脂层,通过将其热熔融粘合而将开口部密封。
第2实施方式涉及的二次电池含有第1实施方式涉及的电极组。因此,在第2实施方式涉及的二次电池中抑制了电池电阻,该二次电池能够显示优异的输出性能。
[第3实施方式]
根据第3实施方式,提供一种组电池。第3实施方式涉及的组电池具备多个第2实施方式涉及的二次电池。
在第3实施方式涉及的组电池中,各单电池可以通过以串联或并联的方式电连接来配置,或者也可以通过以组合串联连接及并联连接的方式来配置。
接着,参照附图对第3实施方式涉及的组电池的一个例子进行说明。
图6是概略地表示第3实施方式涉及的组电池的一个例子的立体图。图6所示的组电池200具备5个单电池100a~100e、4根母线21、正极侧引线22、负极侧引线23。5个单电池100a~100e分别为第2实施方式涉及的二次电池。
母线21例如连接1个单电池100a的负极端子6和相邻的单电池100b的正极端子7。如此一来,5个单电池100通过4根母线21以串联的方式连接。即,图6的组电池200为5个串联的组电池。虽未图示例子,但在包含以并联的方式电连接的多个单电池的组电池中,例如通过用母线连接多个负极端子彼此间,同时用母线连接多个正极端子彼此间,可电连接多个单电池。
5个单电池100a~100e中的至少1个电池的正极端子7电连接在外部连接用的正极侧引线22上。此外,5个单电池100a~100e中的至少1个电池的负极端子6电连接在外部连接用的负极侧引线23上。
第3实施方式涉及的组电池具备第2实施方式涉及的二次电池。组电池中抑制了电池电阻,因此该组电池能够显示优异的输出性能。
[第4实施方式]
根据第4实施方式,提供一种电池包。该电池包具备第3实施方式涉及的组电池。该电池包也可以替代第3实施方式涉及的组电池,而具备单一的第2实施方式涉及的二次电池。
第4实施方式涉及的电池包可进一步具备保护电路。保护电路具有控制二次电池的充放电的功能。或者也可以使用作为电源使用电池包的装置(例如电子设备、汽车等)中包含的电路作为电池包的保护电路。
此外,第4实施方式涉及的电池包还可进一步具备通电用的外部端子。通电用的外部端子是用于将来自二次电池的电流输出到外部及/或将来自外部的电流输入给二次电池的。换句话讲,在使用电池包作为电源时,电流通过通电用的外部端子供给至外部。此外,在对电池包充电时,充电电流(包括汽车等的动力的再生能)通过通电用的外部端子供给至电池包。
接着,参照附图对第4实施方式涉及的电池包的一个例子进行说明。
图7是概略地表示第4实施方式涉及的电池包的一个例子的分解立体图。图8是表示图7所示的电池包的电路的一个例子的方框图。
图7及图8所示的电池包300具备:收容容器31、盖32、保护片材33、组电池200、印制电路布线基板34、布线35和未图示的绝缘板。
图7所示的收容容器31是具有长方形的底面的有底方型容器。收容容器31以可收容保护片材33、组电池200、印制电路布线基板34和布线35的方式构成。盖32具有矩形形状。盖32通过覆盖收容容器31而收容上述组电池200等。在收容容器31及盖32中,虽未图示,但还设有用于与外部设备等连接的开口部或连接端子等。
组电池200具备多个单电池100、正极侧引线22、负极侧引线23和粘结胶带24。
多个单电池100中的至少1个是第2实施方式涉及的二次电池。多个单电池100分别如图8所示的那样以串联的方式电连接。多个单电池100也可以以并联的方式电连接,还可以以组合串联及并联的方式连接。如果以并联的方式连接多个单电池100,则与以串联的方式连接时相比,电池容量增大。
粘结胶带24捆扎多个单电池100。也可以使用热收缩带代替粘结胶带24来固定多个单电池100。此时,在组电池200的两侧面上配置保护片材33,在用热收缩带绕圈后,使热收缩带热收缩从而捆扎多个单电池100。
正极侧引线22的一端连接在组电池200上。正极侧引线22的一端与1个以上的单电池100的正极电连接。负极侧引线23的一端连接在组电池200上。负极侧引线23的一端与1个以上的单电池100的负极电连接。
印制电路布线基板34在收容容器31的内侧面中沿着一方的短边方向的面设置。印制电路布线基板34具备正极侧连接器342、负极侧连接器343、热敏电阻345、保护电路346、布线342a及343a、通电用的外部端子350、正极侧布线(正侧布线)348a和负极侧布线(负侧布线)348b。印制电路布线基板34的一方的主面与组电池200的一侧面相对。在印制电路布线基板34与组电池200之间夹着未图示的绝缘板。
在正极侧连接器342上电连接有正极侧引线22的另一端22a。在负极侧连接器343上电连接有负极侧引线23的另一端23a。
热敏电阻345固定在印制电路布线基板34的一方的主面上。热敏电阻345检测各个单电池100的温度,并将其检测信号发送至保护电路346。
通电用的外部端子350固定在印制电路布线基板34的另一方的主面上。通电用的外部端子350与存在于电池包300外部的设备电连接。通电用的外部端子350包含正侧端子352和负侧端子353。
保护电路346固定在印制电路布线基板34的另一方的主面上。保护电路346通过正侧布线348a与正侧端子352连接。保护电路346通过负侧布线348b与负侧端子353连接。此外,保护电路346通过布线342a电连接在正极侧连接器342上。保护电路346通过布线343a电连接在负极侧连接器343上。另外,保护电路346经由布线35分别与多个单电池100电连接。
保护片材33配置在收容容器31的长边方向的两方的内侧面和经由组电池200与印制电路布线基板34相对的短边方向的内侧面。保护片材33例如由树脂或橡胶形成。
保护电路346控制多个单电池100的充放电。此外,保护电路346基于从热敏电阻345发送的检测信号或者从各个单电池100或组电池200发送的检测信号,阻断保护电路346与向外部设备通电用的外部端子350(正侧端子352、负侧端子353)的电连接。
作为从热敏电阻345发送的检测信号,例如可列举检测到单电池100的温度为规定的温度以上的信号。作为从各个单电池100或组电池200发送的检测信号,例如可列举检测到单电池100的过充电、过放电及过电流的信号。在对各个单电池100检测过充电等时,可以检测电池电压,也可以检测正极电位或负极电位。在后者的情况下,要在每个单电池100中插入作为参比电极使用的锂电极。
另外,作为保护电路346,也可以使用将电池包300作为电源使用的装置(例如电子设备、汽车等)中包含的电路。
此外,该电池包300如上所述具备通电用的外部端子350。所以,该电池包300能够经由通电用的外部端子350将来自组电池200的电流输出至外部设备,而且能够将来自外部设备的电流输入至组电池200。换句话讲,在使用电池包300作为电源时,可将来自组电池200的电流通过通电用的外部端子350供给至外部设备。此外,在对电池包300充电时,可将来自外部设备的充电电流通过通电用的外部端子350供给至电池包300。在将该电池包300作为车载用电池使用时,作为来自外部设备的充电电流,可使用车辆的动力的再生能。
另外,电池包300也可以具备多个组电池200。在此种情况下,多个组电池200可以以串联的方式连接,也可以以并联的方式连接,还可以以组合串联及并联的方式连接。此外,印制电路布线基板34及布线35也可以省略。在此种情况下,也可以将正极侧引线22及负极侧引线23分别作为通电用的外部端子350的正侧端子352和负侧端子353使用。
这样的电池包例如可用于在取出大电流时要求循环性能优异的用途。该电池包具体而言可作为例如电子设备的电源、固定用电池、各种车辆的车载用电池使用。作为电子设备,例如可列举数码相机。该电池包特别适合作为车载用电池使用。
第4实施方式涉及的电池包具备第2实施方式涉及的二次电池或第3实施方式涉及的组电池。所以,电池包抑制了电池电阻,该电池包能够显示优异的输出性能。
[第5实施方式]
根据第5实施方式,提供一种车辆。该车辆搭载有第4实施方式涉及的电池包。
在第5实施方式涉及的车辆中,电池包例如可回收车辆的动力的再生能。车辆也可以包含将该车辆的动能转换成再生能的机构(Regenerator:再生器)。
作为第5实施方式涉及的车辆的例子,例如可列举两轮至四轮的混合动力电动车、两轮至四轮的电动车、助力自行车及铁路用车辆。
第5实施方式涉及的车辆中的电池包的搭载位置没有特别的限定。例如,在将电池包搭载在汽车中时,电池包可搭载在车辆的发动机室内、车体后方或座椅下。
第5实施方式涉及的车辆也可以搭载多个电池包。在此种情况下,各个电池包包含的电池彼此可以以串联的方式电连接,也可以以并联的方式电连接,还可以以组合串联连接及并联连接的方式电连接。例如,在各电池包包含组电池时,组电池彼此可以以串联的方式电连接,也可以以并联的方式电连接,还可以以组合串联连接及并联连接的方式电连接。或者,在各电池包包含单一的电池时,各个电池彼此可以以串联的方式电连接,也可以以并联的方式电连接,还可以以组合串联连接及并联连接的方式电连接。
接着,参照附图对第5实施方式涉及的车辆的一个例子进行说明。
图9是概略地表示第5实施方式涉及的车辆的一个例子的局部透视图。
图9所示的车辆400包括车辆主体40和第4实施方式涉及的电池包300。在图9所示的例子中,车辆400为四轮的汽车。
该车辆400也可以搭载多个电池包300。在此种情况下,电池包300包含的电池(例如单电池或组电池)可以以串联的方式连接,也可以以并联的方式连接,还可以以组合串联连接及并联连接的方式连接。
图9中图示出将电池包300搭载在位于车辆主体40前方的发动机室内的例子。如上所述,电池包300例如也可以搭载在车辆主体40的后方或座椅下。该电池包300可作为车辆400的电源使用。此外,该电池包300可回收车辆400的动力的再生能。
接着,参照图10对第5实施方式涉及的车辆的实施方式进行说明。
图10是概略地表示第5实施方式涉及的车辆中的有关电系统的控制系统的一个例子的图示。图10所示的车辆400为电动车。
图10所示的车辆400具备车辆主体40、车辆用电源41、车辆用电源41的上一级控制装置即车辆ECU(ECU:Electric Control Unit:电控制装置)42、外部端子(用于与外部电源连接的端子)43、逆变器44和驱动电机45。
车辆400将车辆用电源41搭载在例如发动机室、汽车车体后方或座椅下。另外,在图10所示的车辆400中,概略地示出车辆用电源41的搭载部位。
车辆用电源41具备多个(例如3个)电池包300a、300b及300c、电池管理装置(BMU:Battery Management Unit)411和通信总线412。
电池包300a具备组电池200a和组电池监视装置301a(例如VTM:VoltageTemperature Monitoring,电压温度监控)。电池包300b具备组电池200b和组电池监视装置301b。电池包300c具备组电池200c和组电池监视装置301c。电池包300a~300c是与上述电池包300同样的电池包,组电池200a~200c是与上述组电池200同样的组电池。组电池200a~200c以串联的方式电连接。电池包300a、300b及300c分别可独立地拆卸,与别的电池包300交换。
组电池200a~200c分别具备以串联的方式连接的多个单电池。多个单电池中的至少1个为第2实施方式涉及的二次电池。组电池200a~200c分别通过正极端子413及负极端子414进行充放电。
电池管理装置411在组电池监视装置301a~301c之间进行通信,就车辆用电源41具备的组电池200a~200c中所含的各个单电池100,收集有关电压及温度等的信息。由此,电池管理装置411收集有关车辆用电源41的维护的信息。
电池管理装置411和组电池监视装置301a~301c经由通信总线412而连接。在通信总线412中,在多个结点(电池管理装置411和1个以上的组电池监视装置301a~301c)共有1组通信线。通信总线412例如是基于CAN(Control Area Network:控制器局域网络)标准而构成的通信总线。
组电池监视装置301a~301c基于来自电池管理装置411的通信的指令,测量构成组电池200a~200c的各个单电池的电压及温度。其中,温度对于1个组电池可只测定几处,也可以不测定所有单电池的温度。
车辆用电源41还可具有用于切换正极端子413和负极端子414的电连接的有无的电磁接触器(例如图10所示的开关装置415)。开关装置415包含在对组电池200a~200c进行充电时进行接通的预充电开关(未图示)及在将来自组电池200a~200c的输出供给负载时进行接通的主开关(未图示)。预充电开关及主开关分别具备继电器电路(未图示),其通过供给到配置在开关元件附近的线圈的信号切换为接通或断开。基于来自对电池管理装置411或车辆400全体的工作进行控制的车辆ECU42的控制信号,控制开关装置415等的电磁接触器。
逆变器44将输入的直流电压转换成电机驱动用的三相的交流(AC)的高电压。逆变器44的三相的输出端子与驱动电机45的各三相的输入端子连接。基于来自对电池管理装置411或者车辆全体工作进行控制的车辆ECU42的控制信号控制逆变器44。通过控制逆变器44来调节来自逆变器44的输出电压。
驱动电机45通过由逆变器44供给的电力而旋转。将通过驱动电机45的旋转而发生的驱动力通过例如差动传动装置传递给车轴及驱动轮W。
此外,虽未图示,但车辆400具备再生制动机构(再生器)。再生制动机构在制动车辆400时使驱动电机45旋转,将动能转换成作为电能的再生能。将通过再生制动机构回收的再生能输入至逆变器44,转换成直流电流。将转换的直流电流输入至车辆用电源41。
在车辆用电源41的负极端子414上连接有连接线L1的一方的端子。连接线L1的另一方的端子连接在逆变器44的负极输入端子417上。在连接线L1上,在负极端子414与负极输入端子417之间设有电池管理装置411内的电流检测部(电流检测电路)416。
在车辆用电源41的正极端子413上连接有连接线L2的一方的端子。连接线L2的另一方的端子连接在逆变器44的正极输入端子418上。在连接线L2上,在正极端子413与正极输入端子418之间设有开关装置415。
外部端子43连接在电池管理装置411上。外部端子43例如可连接在外部电源上。
车辆ECU42应答操作者等的操作输入,与包含电池管理装置411的其它管理装置及控制装置一同协调控制电车辆用电源41、开关装置415及逆变器44等。通过车辆ECU42等的协调控制,来控制来自车辆用电源41的电力的输出及车辆用电源41的充电等,进行车辆400全体的管理。在电池管理装置411与车辆ECU42之间,通过通信线进行车辆用电源41的剩余容量等有关车辆用电源41的维护的数据传送。
第5实施方式涉及的车辆搭载有第4实施方式涉及的电池包。所以,能够提供高性能的车辆。
[实施例]
以下对实施例进行说明,但只要不超出本发明的主旨,本发明并不限定于以下所记载的实施例。
(实施例1)
实施例1中,按以下步骤制造电极组及具备该电极组的非水电解质电池。
<负极的制作>
作为负极活性物质,准备具有用式TiNb2O7表示的组成的单斜晶型铌钛复合氧化物的粒子。负极活性物质粒子具有一次粒子形状及3μm的平均粒径。此外,准备作为导电剂的乙炔黑、作为粘结剂的羧甲基纤维素和丁苯橡胶。将它们以负极活性物质∶乙炔黑∶羧甲基纤维素∶丁苯橡胶的质量比达到90∶5∶2.5∶2.5的方式在纯水中混合,得到浆料。将该浆料涂布在由厚度为15μm的铝箔形成的集电体的两面上,并使涂膜干燥。如此,得到包含集电体和形成于集电体的两面上的含负极活性物质层的复合体。将含负极活性物质层的每一面的涂布量设定为90g/m2。通过切边装置调整负极的宽度,将负极涂布宽度设定为80mm,将未涂布电极的铝箔的宽度设定为10mm。接着,以含负极活性物质层的密度达到2.55g/cm3的方式将得到的复合体供于辊压。接着,将该复合体进一步供于真空干燥,得到负极。
<正极的制作>
作为正极活性物质,准备用式LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2表示的锂镍钴锰复合氧化物的粒子。此外,准备作为导电剂的乙炔黑和作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVdF)。将它们以正极活性物质∶导电剂∶粘结剂的质量比达到90∶5∶5的方式混合,得到混合物。接着,将得到的混合物分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中,调制正极浆料。将该浆料涂布在由厚度为15μm的铝箔形成的集电体的两面上,并使涂膜干燥。如此,得到包含集电体和形成于集电体的两面上的含正极活性物质层的复合体。含正极活性物质层的每一面的涂布量设定为100g/m2。通过切边装置调整正极的宽度,将正极涂布宽度设定为80mm,将未涂布电极的铝箔的宽度设定为10mm。接着,以含正极活性物质层的密度达到3.05g/cm3的方式将得到的复合体供于辊压。接着,将该复合体进一步供于真空干燥,得到正极。
<电极组的制造>
准备厚度为15μm的聚乙烯隔膜。接着,将准备的隔膜、上述负极和上述正极按负极、隔膜、正极及隔膜的顺序层叠,得到层叠体。接着,以负极的一部分位于最外侧的方式将该层叠体卷绕成涡旋状,得到卷绕体。将卷绕体的卷数设定为60。接着,对该卷绕体进行加压。卷绕体的加压在室温(25℃)下实施,通过将80kN的载荷施加1分钟来进行加压。如此,制造电极组。
在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为3的负极中具有切断部(切缝)。此外,确认相对于沿着卷绕电极组时的卷绕中心的电极组的长度(朝第1方向的第1长度LA)的切断部的长度(切断部的平均合计长度/第1长度LA)。
<非水电解质的调制>
按以下步骤调制非水电解质。首先,将碳酸亚丙酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)以体积比PC∶DEC达到1∶2的方式混合,得到混合溶剂。按1M的浓度将六氟磷酸锂LiPF6溶解于该混合溶剂中,得到液状非水电解质。
<电池的组装>
将按上述制作的电极组插入层压薄膜制的容器中。将按上述调制的液状非水电解质注入容器内。如此,使非水电解质保持在电极组中。接着,通过将容器密封而得到非水电解质电池。
(实施例2)
除了将负极密度调整为2.6g/cm3以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为6的负极中具有切断部。
(实施例3)
除了将负极密度调整为2.7g/cm3以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为12的负极中具有切断部。
(实施例4)
除了在对卷绕后的负极、正极和隔膜的层叠体进行加压时,通过将80kN的载荷施加3分钟来进行加压以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为6的负极中具有切断部。
(实施例5)
除了在对卷绕后的负极、正极和隔膜的层叠体进行加压时,将温度设定为60℃,通过将80kN的载荷施加1分钟来进行加压以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为2的负极中具有切断部。
(实施例6)
准备具有用TiNb2O7表示的组成的单斜晶型铌钛复合氧化物的粒子。准备的复合氧化物粒子具有一次粒子形状,具有1μm的平均粒径。除了作为负极活性物质粒子使用该复合氧化物粒子来代替实施例1中使用的负极活性物质粒子,并将负极密度调整为2.6g/cm3以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为10的负极中具有切断部。
(实施例7)
准备具有用TiNb2O7表示的组成的单斜晶型铌钛复合氧化物的粒子。准备的复合氧化物粒子具有一次粒子形状,具有6μm的平均粒径。除了作为负极活性物质粒子使用该复合氧化物粒子来代替实施例1中使用的负极活性物质粒子,并将负极密度调整为2.6g/cm3以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为5的负极中具有切断部。
(实施例8)
除了作为负极集电体使用厚度为20μm的铝箔来代替实施例1中使用的负极集电体,并将负极密度调整为2.7g/cm3以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为7的负极中具有切断部。
(实施例9)
除了将负极活性物质∶乙炔黑∶羧甲基纤维素∶丁苯橡胶的质量比变更为85∶10∶2.5∶2.5以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为9的负极中具有切断部。
(实施例10)
除了将负极活性物质∶乙炔黑∶羧甲基纤维素∶丁苯橡胶的质量比变更为85∶8∶3.5∶3.5以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为12的负极中具有切断部。
(实施例11)
作为负极活性物质准备具有用Li2Na1.8Ti5.8Nb0.2O14表示的组成的正交晶型含Na的钛铌复合氧化物。准备的复合氧化物粒子具有一次粒子形状及3μm的平均粒径。除了作为负极活性物质粒子使用该复合氧化物粒子来代替实施例1中使用的负极活性物质粒子,并将含负极活性物质层的每一面的涂布量变更为145g/m2,将含负极活性物质层的密度调整为2.5g/cm3以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为2的负极中具有切断部。
(比较例1)
除了在对卷绕后的负极、正极和隔膜的层叠体进行加压时,通过将30kN的载荷施加30秒钟来进行加压以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,切口及切断部都没有观察到。
(比较例2)
除了将负极活性物质∶乙炔黑∶羧甲基纤维素∶丁苯橡胶的质量比变更为85∶5∶5∶5以外,按与实施例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,确认在从最内部到卷数为16的负极中具有切断部。
(比较例3)
除了将负极密度调整为2.3g/cm3以外,按与比较例1同样的步骤制造电极组及非水电解质电池。在将电极组解体后,切口及切断部都没有观察到。
<评价>
采用实施例1~11及比较例1~3中制造的非水电解质电池,按以下评价了输出性能。测定了从满充电状态到放电状态分别以0.2C速率及5C速率放电时的放电容量。算出以5C速率放电时的放电容量相对于以0.2C速率放电时的放电容量的比([5C放电容量/0.2C放电容量]×100%),即5C/0.2C放电容量比。
具体而言,按以下条件进行充放电,在放电时测定了放电容量。充电按恒电流恒电压模式进行。将充电速率设定为1C。将充电电压设定为2.85V。将充电终止条件设定为达到0.05C电流值的时刻。以上述放电速率(0.2C及5C)按恒电流模式进行放电。将放电终止电压设定为1.5V。
下述表1及表2中汇总了各个制造的电极组及非水电解质电池的设计、解体的电极组中确认的切断部的详细情况、以及非水电解质电池的评价结果。表1中汇总了负极的详细情况。作为负极的详细情况,表1中示出负极活性物质的组成、负极活性物质粒子的平均粒径(平均一次粒径)、负极活性物质的含量、导电剂的含量、粘结剂的含量及含负极活性物质层的密度。表2中汇总了制造电极组时将负极、正极和隔膜的层叠体卷绕后进行的加压的条件、电极组中确认的切断部的详细情况及非水电解质电池的输出性能。作为加压的条件,示出加压温度、加压时的载荷及加压时间。作为电极组中的切断部的详细情况,示出从最内周侧的负极的切断个数及如前面说明那样对该切断个数进行厚度换算而得到的值(相对于t的单位)。作为输出性能,表2中示出5C/0.2C放电容量比。
表1
Figure BDA0002952133960000311
表2
Figure BDA0002952133960000321
下述表3中,以相对于朝卷绕轴方向的电极组的长度(第1长度LA)的比例示出各个电极组中的切断部的长度。此外,还一并示出电极组的尺寸(第1长度LA/第2长度LB)。
表3
Figure BDA0002952133960000322
如上述表所示,对实施例1~3进行比较,得知通过增加负极密度而使电极的切断个数增加。具体而言,随着密度增加,可见到切断部的部分从电极组的最内周侧扩大至厚度0.05t、0.1t、0.2t。从实施例1到实施例3,示出由于5C/0.2C放电容量比提高,所以如果切断部所占的比例由厚度0.05t达到0.1t,进而达到0.2t,则电池电阻降低。
通过实施例1与实施例4之间的比较及实施例2与实施例6之间的比较,确认通过分别延长电极组的加压时间、减小负极活性物质的粒径,而使切断部在厚度方向所占的比例增加。确认在实施例4及6中,与实施例1及2相比5C/0.2C放电容量比也分别提高。
实施例7中,确认通过与实施例6相反地增大负极活性物质的粒径,而使切断部所占的比例下降,随之使5C/0.2C放电容量比减小。此外,实施例8中,确认通过使集电体的厚度增加,而使切断部所占的比例下降。实施例8中,虽然可见到5C/0.2C放电容量比提高,但推测这是因为导电性构件即集电体在负极中所占的比例增大。
此外,确认通过如实施例9及10那样使电极中含有的导电剂或粘结剂的量增加,也使切断部在厚度方向所占的比例增加。确认在实施例9及10中,与实施例1相比5C/0.2C放电容量比也提高。
实施例11是采用与实施例1~10不同的系统的负极活性物质的例子。实施例11中,也在从电极组的最内周到0.2t的部分上形成切断部,得到了与实施例1~10同等程度的5C/0.2C放电容量比。
比较例1及3中,确认如果对电极组的加压不足,则不会在位于电极组的最内周的部分上形成切断部及切口等切缝。比较例1及3中,示出5C/0.2C放电容量比与实施例1~10中的相比较低,电池电阻提高。从这些结果推测,在按比较例1及3制造的电极组中,起因于在难进行充放电反应的圆弧状的部位上原状残存相当于最内周的部分的负极,而限制了输出性能。
比较例2中,确认如果粘结剂的量过剩,则越过从电极组的最内周到0.2t的部分,在沿着电极组的厚度的更宽的范围内形成切断部。比较例2中,5C/0.2C放电容量比与实施例1~10中的相比为较低,显示电池电阻提高。从其结果推测,在按比较例2制造的电极组中,因负极中的电子传导通路受损而使电池电阻上升。
根据以上说明的1个以上的实施方式及实施例,提供一种电极组。电极组具备正极和负极。负极含有含钛氧化物。电极组包含层叠体,层叠体包含正极和负极。电极组具有将该层叠体以沿着第1方向位于中心的方式卷绕而成的扁平形状的卷绕型结构。卷绕型结构的与第1方向正交的卷绕截面包含最内周和最外周。负极中,相对于卷绕截面中的从沿着最长直线的最内周到最外周的厚度t在0.2t的厚度以内,位于沿着最长直线的部分的至少一部分具有沿着第1方向的切缝。采用该电极组能够提供抑制了电池电阻、输出性能优异的二次电池及电池包,能够提供包含该电池包的车辆。
另外,可将上述实施方式归纳为以下的技术方案。
(技术方案1)
一种电极组,其具备正极和含有含钛氧化物的负极,具有将包含上述正极和上述负极的层叠体以沿着第1方向位于中心的方式卷绕而成的扁平形状的卷绕型结构,上述卷绕型结构的与上述第1方向正交的卷绕截面包含最内周和最外周,相对于上述卷绕截面中的从沿着最长直线的上述最内周到上述最外周的厚度t,上述负极中沿着上述最长直线从上述最内周起位于0.2t的厚度以内的部分的至少一部分具有沿着上述第1方向的切缝。
(技术方案2)
根据上述技术方案1,其中,朝上述第1方向的上述电极组的第1长度LA和朝与上述最长直线平行的第2方向的上述电极组的第2长度LB满足1<LA/LB<5的关系。
(技术方案3)
根据上述技术方案2,其中,上述切缝的长度相对于上述第1长度LA为0.3LA以上且0.8LA以下。
(技术方案4)
根据上述技术方案1~3中任一项,其中,上述含钛氧化物含有用LixTi1-yM1y+zNb2- zO7-δ表示的化合物,M1为选自Mg、Fe、Ni、Co、W、Ta及Mo中的至少一种,0≤x≤5、0≤y<1、0≤z<2及-0.3≤δ≤0.3。
(技术方案5)
根据上述技术方案1~3中任一项,其中,上述含钛氧化物含有用Li2+a2-bTi6-cdO14+σ表示的化合物,Mα为选自Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、Rb及K中的至少一种,Mβ为选自Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、Fe、Co、Cr、Mn、Ni及Al中的至少1种,0≤a≤6、0≤b<2、0≤c<6、0≤d<6、-0.5≤σ≤0.5。
(技术方案6)
根据上述技术方案1~5中任一项,其中,上述正极含有选自锂锰复合氧化物及锂镍钴锰复合氧化物中的至少1种。
(技术方案7)
一种二次电池,其具备上述技术方案1~6中任一项的电极组和电解质。
(技术方案8)
一种电池包,其具备上述技术方案7的二次电池。
(技术方案9)
根据上述技术方案8,其中,进一步具备通电用的外部端子和保护电路。
(技术方案10)
根据上述技术方案8或9,其中,具备多个上述二次电池,上述二次电池以串联、并联或组合串联及并联的方式电连接。
(技术方案11)
一种车辆,其具备上述技术方案8~10中任一项的电池包。
(技术方案12)
根据上述技术方案11,其中,包括将上述车辆的动能转换成再生能的机构。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提示出的,其意图并非限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围、主旨中,同时包含于权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。

Claims (12)

1.一种电极组,其具备:
正极、和
含有含钛氧化物的负极,
所述电极组具有将包含所述正极和所述负极的层叠体以沿着第1方向位于中心的方式卷绕而成的扁平形状的卷绕型结构,
所述卷绕型结构的与所述第1方向正交的卷绕截面包含最内周和最外周,
相对于所述卷绕截面中的从沿着最长直线的所述最内周到所述最外周的厚度t,所述负极中沿着所述最长直线从所述最内周起位于0.2t的厚度以内的部分的至少一部分具有沿着所述第1方向的切缝。
2.根据权利要求1所述的电极组,其中,朝所述第1方向的所述电极组的第1长度LA和朝与所述最长直线平行的第2方向的所述电极组的第2长度LB满足1<LA/LB<5的关系。
3.根据权利要求2所述的电极组,其中,所述切缝的长度相对于所述第1长度LA为0.3LA以上且0.8LA以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电极组,其中,所述含钛氧化物含有用LixTi1- yM1y+zNb2-zO7-δ表示的化合物,M1为选自Mg、Fe、Ni、Co、W、Ta及Mo中的至少一种,0≤x≤5、0≤y<1、0≤z<2及-0.3≤δ≤0.3。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的电极组,其中,所述含钛氧化物含有用Li2+a2- bTi6-cdO14+σ表示的化合物,Mα为选自Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、Rb及K中的至少一种,Mβ为选自Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、Fe、Co、Cr、Mn、Ni及Al中的至少1种,0≤a≤6、0≤b<2、0≤c<6、0≤d<6、-0.5≤σ≤0.5。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的电极组,其中,所述正极含有选自锂锰复合氧化物及锂镍钴锰复合氧化物中的至少一种。
7.一种二次电池,其具备:
权利要求1~6中任一项所述的电极组、和
电解质。
8.一种电池包,其具备权利要求7所述的二次电池。
9.根据权利要求8所述的电池包,其中,进一步具备:
通电用的外部端子、和
保护电路。
10.根据权利要求8或9所述的电池包,其中,
具备多个所述二次电池,
所述二次电池以串联、并联或组合串联及并联的方式电连接。
11.一种车辆,其具备权利要求8~10中任一项所述的电池包。
12.根据权利要求11所述的车辆,其中,包括将所述车辆的动能转换成再生能的机构。
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